耐高温、耐候膨胀防火涂料及其制备方法和在聚氨酯保温材料防火中的应用

本发明涉及保温材料防火领域，具体涉及一种耐高温、耐候膨胀防火涂料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、硬质发泡聚氨酯材料(rpuf)是目前用于取代岩棉、苯板等传统保温材料的“新时代保温材料”，自身具有轻质、优异的保温和抗压等性能，被广泛应用于建筑保温等领域。但rpuf材料易燃，由此引发的火灾事件频发，同时该材料在燃烧过程中释放大量的毒性气体，给人们的生命和财产安全带来了极大的威胁。因此，需要赋予rpuf材料优异的阻燃及防火性能。

2、目前，对rpuf材料的阻燃及防火改性的方法主要有：(1)将阻燃单体引入到材料的链段中，实现本征阻燃，保持了材料良好的力学性能及耐候性，但成本高、工艺复杂；(2)将阻燃剂在发泡过程中通过物理共混的方式引入到材料中，具有加工工艺简单等优点，但阻燃剂易析出且材料的力学性能、保温性能降低明显；(3)通过将防火涂料构筑在rpuf材料的表面，形成防火涂层，该方法有工艺简单、性价比高、材料的力学、保温等性能保持良好等优点，得到了广泛应用。目前表面涂覆防火涂层的方法存在着高温下炭层强度不足、易塌陷、开裂；且存在涂层的耐候性不足，在潮湿的环境下涂层易流失导致防火性能明显降低的关键技术问题。

技术实现思路

1、本发明是要解决现有建筑保温材料rpuf防火涂层存在的在高温条件下强度不高、耐候性不足的问题，提供一种耐高温、耐候膨胀防火涂料及其制备方法和在聚氨酯保温材料防火中的应用。

2、本发明耐高温、耐候膨胀防火涂料按质量百分含量包括以下原料：乳液20％～35％，阻燃剂10％～20％，高温填料1％～5％，高温粘接剂1％～3％，乳化剂0.5％～1％，消泡剂0.5％～1％，分散剂0.5％～1％，余量的水。

3、进一步的，所述乳液为有机硅-丙烯酸共聚乳液、苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液、乙烯-丙烯酸共聚乳液、氨基树脂、三聚氰胺改性脲醛树脂、聚乙烯醇、有机硅树脂中的一种或几种。

4、进一步的，所述阻燃剂包括成炭阻燃剂和气相阻燃剂，所述成炭阻燃剂为季戊四醇、三嗪类成炭剂、聚苯醚、焦磷酸哌嗪中的一种或几种，所述气相阻燃剂为聚磷酸铵、三聚氰胺氰尿酸盐、焦磷酸二三聚氰胺、聚磷酸三聚氰胺中的一种或几种。

5、进一步的，所述高温填料为高岭土、滑石粉、蛭石粉、粉煤灰、云母粉、硅灰石、4a分子筛中的一种或几种。

6、进一步的，所述高温粘接剂为玻璃粉、聚碳硅烷、硼酸锌、氧化铝中的一种或几种。

7、进一步的，所述乳化剂为聚山梨酯、聚氧乙烯醚、多元醇脂肪酸酯、十二烷基磺酸钠、油酸钠、n-十二烷基二甲胺中的一种或几种。

8、进一步的，所述消泡剂为磷酸三丁酯、有机硅油、硫酸铝、硫酸铵中的一种或几种。

9、进一步的，所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮、油酸钠、四丁基溴化铵、辛酸钠、六偏磷酸钠中的一种或几种。

10、上述耐高温、耐候膨胀防火涂料的制备方法，包括以下步骤：

11、一、按照质量百分含量称取以下原料：乳液20％～35％，阻燃剂10％～20％，高温填料1％～5％，高温粘接剂1％～3％，乳化剂0.5％～1％，消泡剂0.5％～1％，分散剂0.5％～1％，余量的水；

12、二、将称取的原料混合，利用高速乳化机进行分散乳化，转子转速为2500～3500r/min，分散时间为10～30min，获得防火涂料。

13、上述耐高温、耐候膨胀防火涂料在聚氨酯保温材料防火中的应用。

14、进一步的，具体使用方法为：利用刷涂或刮涂的方法，将防火涂料分次均匀地涂附于聚氨酯保温材料表面。

15、本发明的有益效果：

16、本发明防火涂料用于rpuf的阻燃及防火改性。将防火涂料涂附于聚氨酯保温材料表面，在硬质发泡聚氨酯表面具有良好的成膜及粘接性能，涂层在受热后快速膨胀并形成致密、高强度的炭层，炭层在1000℃以上的高温条件下不烧失、不开裂，具有优异的耐高温性能，形成了类陶瓷化结构，发挥了优异的阻隔作用。

17、涂附本发明防火涂料后的rpuf材料的压缩强度较纯rpuf有显著提高。且rpuf材料表面的涂层在湿热老化测试后，材料依然保持了优异的防火及力学等性能，表现了优异的耐候性能。本发明选取的乳液，包括有机硅-丙烯酸共聚乳液和有机硅树脂中的聚硅氧烷分子结构自身为疏水基团，具有良好的耐湿性能。阻燃乳液中氨基树脂分子所含有的氨基和羧基可以与极性的阻燃剂发生作用，抑制阻燃剂的迁移，提高其耐候性。此外，部分阻燃剂中的三嗪环结构具有良好的紫外吸收性能，有利于提高阻燃涂层的耐紫外老化性能。

18、涂附本发明防火涂料后的rpuf材料在燃烧过程中引燃时间明显延长、材料的热量、烟气及毒性气体的释放得到了有效抑制。提高了聚氨酯保温材料在建筑设施等领域使用的火安全性能，对于保护人们的生命及财产安全具有重要意义。

技术特征：

1.耐高温、耐候膨胀防火涂料，其特征在于，该防火涂料按质量百分含量包括以下原料：乳液20％～35％，阻燃剂10％～20％，高温填料1％～5％，高温粘接剂1％～3％，乳化剂0.5％～1％，消泡剂0.5％～1％，分散剂0.5％～1％，余量的水。

2.根据权利要求1所述的耐高温、耐候膨胀防火涂料，其特征在于，所述乳液为有机硅-丙烯酸共聚乳液、苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液、乙烯-丙烯酸共聚乳液、氨基树脂、三聚氰胺改性脲醛树脂、聚乙烯醇、有机硅树脂中的一种或几种。

3.根据权利要求1或2所述的耐高温、耐候膨胀防火涂料，其特征在于，所述阻燃剂包括成炭阻燃剂和气相阻燃剂，所述成炭阻燃剂为季戊四醇、三嗪类成炭剂、聚苯醚、焦磷酸哌嗪中的一种或几种，所述气相阻燃剂为聚磷酸铵、三聚氰胺氰尿酸盐、焦磷酸二三聚氰胺、聚磷酸三聚氰胺中的一种或几种。

4.根据权利要求3所述的耐高温、耐候膨胀防火涂料，其特征在于，所述高温填料为高岭土、滑石粉、蛭石粉、粉煤灰、云母粉、硅灰石、4a分子筛中的一种或几种。

5.根据权利要求4所述的耐高温、耐候膨胀防火涂料，其特征在于，所述高温粘接剂为玻璃粉、聚碳硅烷、硼酸锌、氧化铝中的一种或几种。

6.根据权利要求5所述的耐高温、耐候膨胀防火涂料，其特征在于，所述乳化剂为聚山梨酯、聚氧乙烯醚、多元醇脂肪酸酯、十二烷基磺酸钠、油酸钠、n-十二烷基二甲胺中的一种或几种。

7.根据权利要求6所述的耐高温、耐候膨胀防火涂料，其特征在于，所述消泡剂为磷酸三丁酯、有机硅油、硫酸铝、硫酸铵中的一种或几种。

8.如权利要求1所述的耐高温、耐候膨胀防火涂料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

9.如权利要求1所述的耐高温、耐候膨胀防火涂料在聚氨酯保温材料防火中的应用。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，具体应用方法为：利用刷涂或刮涂的方法，将防火涂料分次均匀地涂附于聚氨酯保温材料表面。

技术总结耐高温、耐候膨胀防火涂料及其制备方法和在聚氨酯保温材料防火中的应用，涉及保温材料防火领域，具体涉及一种耐高温、耐候膨胀防火涂料及其制备方法和应用。是要解决现有建筑保温材料RPUF防火涂层存在的在高温条件下强度不高、耐候性不足的问题。防火涂料按质量百分含量包括以下原料：乳液20％～35％，阻燃剂10％～20％，高温填料1％～5％，高温粘接剂1％～3％，乳化剂0.5％～1％，消泡剂0.5％～1％，分散剂0.5％～1％，余量的水。将称取的原料混合，利用高速乳化机进行分散乳化，即获得防火涂料。本发明应用于聚氨酯保温材料防火。技术研发人员：许苗军,张硕,李斌,张志永受保护的技术使用者：东北林业大学技术研发日：技术公布日：2024/5/27