防火保温涂料及其制备方法和应用、制备储罐防火保温涂层的方法与流程

本发明涉及保温材料，具体涉及防火保温涂料及其制备方法和应用、制备储罐防火保温涂层的方法。

背景技术：

1、石油产品作为一种易燃、易爆、有毒、易挥发的化学危险品，其储罐和输送管道也是典型重大工业危险源。蒸发的油气不仅能造成严重的环境污染，还会对储罐及管道设备及其周围区域产生潜在的火灾隐患。根据事故统计发现，在222起火灾及爆炸事故中，有101例是因为油蒸汽造成的，占45.5％。油罐区作为油料存储的汇积点，区域内具有一定的火灾危险性，一旦发生火灾，产生的热辐射还可能影响到其他设备设施及管路的正常运行，而产生多米诺效应，使得事故范围和破坏程度随时间不断升级扩大，造成严重的人员伤亡和经济损失。提高储罐及管道设备的防火隔热性，不但可以减少储罐油品的voc挥发，降低油气火灾的安全隐患，而且在火灾发生时，有助于阻滞火灾的持续蔓延，加强设备的耐火极限，延缓高温对储罐及管道设备结构强度的破坏速率，减缓火灾、爆炸的危险性。

2、目前储罐的热防护技术主要有淋水降温、发泡隔热材料和热反射隔热涂料等。淋水降温措施不仅会浪费大量水资源，还会加速罐体的老化速度，诱发储罐的腐蚀。发泡隔热材料一般具有较大的厚度，与储罐钢材表面结合不紧密，耐候性较差。热反射隔热涂料通常对近红外辐射较高反射性，但对红外波的反射隔热效能较低，在外部热辐射环境下，涂层材料升温明显。

3、cn112500770b公开了一种高温气凝胶隔热防火涂料，这种涂料展现了不错的隔热保温性能，导热系数可以低至0.098w/m.k(150℃)，但是对于防火性能没有过多贡献。

4、cn109517470b公开了一种水性超薄防火涂料，这种涂料中添加了磷氮掺杂碳纳米管，提高了材料防火性能，耐火时间可以达到180min。但是因为碳纳米管的加入，材料呈现明显黑褐色，红外热辐射吸收明显，不利于储罐保温性能。

5、cn114015338a公开了一种持久耐候绝缘导热热反射涂料，其利用钛白粉、氧化铝等无机材料提高涂层的导热性和热反射性，但是对材料防火性能没有研究。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术中，对油气储罐进行防火保温处理的技术效果不佳的问题，提供防火保温涂料及其制备方法和应用、制备储罐防火保温涂层的方法。

2、为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种防火保温涂料，所述防火保温涂料包括内层涂料和外层涂料，所述外层涂料涂覆于内层涂料表面；

3、所述内层涂料含有中空玻璃微珠、聚合物乳液、无机填料a、阻燃剂、水和助剂a；

4、其中，所述聚合物乳液、中空玻璃微珠、无机填料a、阻燃剂、水和助剂a的重量比为1：0.15-0.6：0.05-0.5：0.15-0.45：0.8-2：0.02-0.1；

5、所述阻燃剂含有聚磷酸铵和/或膨胀石墨；

6、所述外层涂料含有不饱和水性聚氨酯乳液、固化剂、钛白粉、改性氮化硼、云母粉、硼酸锌、无机填料b、水和助剂b；

7、其中，所述不饱和水性聚氨酯乳液、固化剂、钛白粉、改性氮化硼、云母粉、硼酸锌、无机填料b、水和助剂b的重量比为1：0.05-0.2：0.2-0.7：0.02-0.15：0.05-0.4：0.02-0.4：0.02-0.2：0.8-1.5：0.02-0.1。

8、优选地，所述聚合物乳液选自苯丙乳液、硅丙乳液和纯丙乳液中的一种或两种以上。

9、优选地，所述无机填料a选自膨胀珍珠岩粉、气相二氧化硅、碳酸钙、滑石粉和硼酸锌中的一种或两种以上。

10、优选地，所述阻燃剂还含有季戊四醇、双季戊四醇、尿素、淀粉、氯化石蜡、三聚氰胺和三氧化二锑中的一种或两种以上。

11、优选地，所述助剂a选自磷酸三丁酯、乙二醇、羟甲基纤维素和润湿分散剂rd9000中的一种或两种以上。

12、优选地，所述固化剂选自2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、1-羟基环己基苯基甲酮、2-甲基-2-(4-吗啉基)-1-[4-(甲硫基)苯基]-1-丙酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯、2-二甲氨基-2-苄基-1-[4-(4-吗啉基)苯基]-1-丁酮和2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮中的一种或两种以上。

13、优选地，所述无机填料b选自氢氧化铝、氢氧化镁和氧化铝中的一种或两种以上。

14、优选地，所述助剂b选自磷酸三丁酯、乙二醇、羟甲基纤维素和润湿分散剂rd9000中的一种或两种以上。

15、优选地，所述不饱和水性聚氨酯乳液的制备方法包括：

16、(1)称取大分子二醇，在氮气保护下升温至60-100℃；

17、(2)加入mdi50反应1-4h；

18、(3)加入二羟甲基丁酸反应1-4h；

19、(4)加入丙烯酸羟乙酯反应2-4h；

20、(5)降温至室温，加入三乙胺反应1-3h；

21、(6)加入水，在600-800rpm的速度下搅拌30-60min；

22、所述大分子二醇选自聚己内酯二醇、聚乙二醇、聚丙二醇和聚二甲基硅氧烷二醇中的一种或两种以上。

23、优选地，所述大分子二醇、mdi50、二羟甲基丁酸、丙烯酸羟乙酯、三乙胺和水的重量比为15-25：8-12：1-1.5：1.5-2.5：1：70-100。

24、优选地，所述改性氮化硼的制备方法包括：

25、(a)将氮化硼与无水乙醇混合，然后进行超声分散；

26、(b)向步骤(a)得到的物料中加入硅烷偶联剂kh570，在搅拌的条件下进行反应，然后进行过滤，将过滤得到的固体干燥，得到改性氮化硼。

27、优选地，所述氮化硼、无水乙醇和硅烷偶联剂kh570的重量比为1：90-110：0.01-0.03。

28、优选地，在步骤(a)中，所述超声分散的时间为0.5-1.5h。

29、优选地，在步骤(b)中，所述搅拌的速度为200-300rpm。

30、优选地，所述反应的温度为50-70℃，时间为0.5-2h。

31、优选地，所述干燥的温度为90-110℃，时间为20-30h。

32、本发明第二方面提供一种上述防火保温涂料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

33、s1：将聚合物乳液、水和助剂a搅拌30-60min，然后加入阻燃剂和无机填料a，在600-800rpm的速度下搅拌1-2h；

34、s2：向步骤s1得到的物料中加入中空玻璃微珠，在100-200rpm的速度下搅拌30-60min，得到内层涂料；

35、s3：将不饱和水性聚氨酯乳液、水和助剂b搅拌30-60min，然后加入钛白粉、改性氮化硼、云母粉、硼酸锌和无机填料b，在600-800rpm的速度下搅拌1-2h；

36、s4：向步骤s3得到的物料中加入固化剂，搅拌30-60min，得到外层涂料。

37、本发明第三方面提供一种上述防火保温涂料在储罐防火保温涂层中的应用。

38、本发明第四方面提供一种制备储罐防火保温涂层的方法，所述方法包括以下步骤：

39、(ⅰ)将金属基体打磨除锈，然后喷涂水性环氧底漆；

40、(ⅱ)在所述水性环氧底漆的表面刷涂防火保温涂料中的内层涂料；

41、(ⅲ)待所述内层涂料干燥后，在所述内层涂料的表面喷涂防火保温涂料中的外层涂料；

42、其中，所述防火保温涂料为上述防火保温涂料。

43、本发明所述防火保温涂料，当外层局部受到过热时，外层的导热涂层能够迅速地将热量扩散开到整个涂料表面，进而降低局部受到的热量，从而保护局部材料在过热的条件下不受损伤。与现有的保温材料相比，本发明的保温材料在于导热分散局部热量，而不只是传统意义上的隔绝热量。