CN107434943B - 一种耐高温防火涂料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐高温防火涂料的制备方法，三聚氰胺甲醛树脂、酚醛环氧丙烯酸树脂、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、季戊四醇、二氧化锑、滑石粉、TS‑1/高岭石纳米粉、多聚磷酸铵为原料，通过多聚磷酸铵对酚醛环氧丙烯酸树脂改性处理,再使用助剂掺杂TS‑1/高岭石纳米粉制备出耐高温的防火涂料，本发明通过多聚磷酸铵对酚醛环氧丙烯酸树脂改性处理,再使用助剂掺杂TS‑1/高岭石纳米粉制备出耐高温的防火涂料，制备材料易得,成本降低，耐高温，阻燃性好，使用寿命长。

Description

一种耐高温防火涂料的制备方法

技术领域

本发明本发明涉及一种耐高温防火涂料的制备方法，属于混凝土制造领域。

背景技术

耐高温涂料亦称耐热涂料,一般是指在200℃以上,漆膜不变色、不脱落,仍能保持适当的物理机械性能的涂料,能使被保护对象在高温环境中能正常发挥作用的特种功能性涂料。因此,耐高温涂料广泛应用于钢铁烟囱、高温管道、高温炉外壳、石油裂解装置及坦克、火炮等高温场所,延缓钢铁等金属设备在高温下的热氢化腐蚀,确保设备能长期使用。目前对耐热涂料的报道很多,而且现有的耐高温涂料的耐温性能基本上都能达到使用要求,但都存在一些缺点。如漆膜表干时间长,导致在使用过程中因灰尘等原因影响漆膜外观，市面常见的耐高温涂料多以六价铬为缓蚀剂,会对环境造成很大危害，高温下耐腐蚀性差等缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐高温防火涂料其制备方法,通过该方法制备的涂料具有优异的耐热性能和阻燃性能。

一种耐高温防火涂料的制备方法，该方法包括以下步骤：

步骤1、在60℃的条件下,将70份三聚氰胺甲醛树脂、30改性酚醛环氧丙烯酸树脂、20份季戊四醇和25份水均匀混合反应1h,形成第一混合溶液；

步骤2、将20份二氧化锑、50份滑石粉和12份TS-1/高岭石纳米粉加入到所述第一混合溶液中,并超声分散30分钟,得到第二混合溶液；

步骤3、将0.4份热稳定剂、0.5份流平剂、0.5份消泡剂加入到所述第二混合溶液中,并在60℃的条件下以1500r/min的转速搅拌6小时,制得耐高温防火涂料。

其中,热稳定剂为二盐基硬脂酸铅,流平剂为二甲基硅油,消泡剂为聚氧丙烯甘油醚。

所述的三聚氰胺甲醛树脂制备方法如下：

步骤1、将10份三聚氰胺、40份甲醛和15份水加入烧杯中搅拌,并用质量浓度5%的碳酸钠溶液调节PH=8,倒入反应容器中搅拌,升温至70~80℃,搅拌速率为3500r/min,反应30min后即制得预聚液；

步骤2、将20份多聚磷酸铵加入到烧杯中,加入15份乙醇,搅拌分散均匀,得多聚磷酸铵悬浮液然后将预聚液加入到多聚磷酸铵悬浮液中,用稀盐酸调节PH=5,然后升温至80℃,以550r/min的速率搅拌反应2h,进行抽滤、洗涤、干燥,即得到三聚氰胺甲醛树脂；

所述的酚醛环氧丙烯酸树脂制备方法如下：

步骤1、在四口烧瓶中加入100份酚醛环氧树脂,同时加入20份改性剂异佛尔酮二胺、5份对甲氧基苯酚和5份催化剂三乙醇胺,搅拌均匀使树脂全部溶解；

步骤2、升温至80℃,用分液漏斗缓慢滴加55份丙烯酸,控制在3h内滴加完毕升温至90℃并保温,严格控制反应温度维持反应,直至反应酸值小于15mgKOH/g,停止反应；

步骤3、加入适量90℃热水,搅拌20min,静置分层后倾去上层溶液,以除去未反应的丙烯酸、改性剂、对甲氧基苯酚和催化剂，重复三次，最后除去体系中的水分即得到改性酚醛环氧丙烯酸树脂；

所述的TS-1/高岭石纳米粉制备方法如下：

将20份高岭石粉碎至100目,再将粉碎后的高岭石粉置于电炉加热装置中以10℃/min的升温速率加热至1000℃保温3h后,制得高岭石粉末，将50份TS-1沸石分子筛粉末与得到的高岭石粉末混合,然后加入45份丙三醇融合剂搅拌均匀,于300℃下油浴2h，其间每间隔0.5搅匀一次，室温下静置1h以上,弃掉上清液,用超纯水洗净下层物质,然后在110℃下干燥至恒重，研磨后过100目筛，得到TS-1/高岭石纳米粉。

有益效果：本发明制备的耐高温防火涂料，将聚氰胺甲醛树脂和改性酚醛环氧丙烯酸树脂与丙烯酸和纳米复合材料反应相结合部分代替传统的P-C-N膨胀防火体系,克服了防火填料吸水迁移和与成膜物不相容的问题,用改性酚醛环氧丙烯酸树脂乳液作为成膜物来改善其与钢材的附着力,同时增强其防腐蚀能力和防水能力，采用TS-1/高岭石纳米粉作为填料,一方面使得防火涂料受热形成的炭质泡沫层强度得到提高,大大地延长了防火涂料的耐火极限时间，另一方面也使得材料的粘结强度有所提高,提高了防火涂料的施工性能,间接地提高了材料的防火性能，制备得到的改性树脂纳米复合的耐高温防火涂料具有轻质耐水性好、耐高温、无污染、成本低、耐火极限时间长、寿命长等优点，可用于在钢结构、混凝土、功能塑料、木质材料等需要做防火措施的材料表面。

具体实施方式

实施例1

种耐高温防火涂料的制备方法，该方法包括以下步骤：

步骤1、在60℃的条件下,将70份三聚氰胺甲醛树脂、30改性酚醛环氧丙烯酸树脂、20份季戊四醇和25份水均匀混合反应1h,形成第一混合溶液；

步骤2、将20份二氧化锑、50份滑石粉和12份TS-1/高岭石纳米粉加入到所述第一混合溶液中,并超声分散30分钟,得到第二混合溶液；

步骤3、将0.4份热稳定剂、0.5份流平剂、0.5份消泡剂加入到所述第二混合溶液中,并在60℃的条件下以1500r/min的转速搅拌6小时,制得耐高温防火涂料。

其中,热稳定剂为二盐基硬脂酸铅,流平剂为二甲基硅油,消泡剂为聚氧丙烯甘油醚。

所述的三聚氰胺甲醛树脂制备方法如下：

步骤1、将10份三聚氰胺、40份甲醛和15份水加入烧杯中搅拌,并用质量浓度5%的碳酸钠溶液调节PH=8,倒入反应容器中搅拌,升温至70~80℃,搅拌速率为3500r/min,反应30min后即制得预聚液；

步骤2、将20份多聚磷酸铵加入到烧杯中,加入15份乙醇,搅拌分散均匀,得多聚磷酸铵悬浮液然后将预聚液加入到多聚磷酸铵悬浮液中,用稀盐酸调节PH=5,然后升温至80℃,以550r/min的速率搅拌反应2h,进行抽滤、洗涤、干燥,即得到三聚氰胺甲醛树脂；

所述的酚醛环氧丙烯酸树脂制备方法如下：

步骤1、在四口烧瓶中加入100份酚醛环氧树脂,同时加入20份改性剂异佛尔酮二胺、5份对甲氧基苯酚和5份催化剂三乙醇胺,搅拌均匀使树脂全部溶解；

步骤2、升温至80℃,用分液漏斗缓慢滴加55份丙烯酸,控制在3h内滴加完毕升温至90℃并保温,严格控制反应温度维持反应,直至反应酸值小于15mgKOH/g,停止反应；

步骤3、加入适量90℃热水,搅拌20min,静置分层后倾去上层溶液,以除去未反应的丙烯酸、改性剂、对甲氧基苯酚和催化剂，重复三次，最后除去体系中的水分即得到改性酚醛环氧丙烯酸树脂；

所述的TS-1/高岭石纳米粉制备方法如下：

将20份高岭石粉碎至100目,再将粉碎后的高岭石粉置于电炉加热装置中以10℃/min的升温速率加热至1000℃保温3h后,制得高岭石粉末，将50份TS-1沸石分子筛粉末与得到的高岭石粉末混合,然后加入45份丙三醇融合剂搅拌均匀,于300℃下油浴2h，其间每间隔0.5搅匀一次，室温下静置1h以上,弃掉上清液,用超纯水洗净下层物质,然后在110℃下干燥至恒重，研磨后过100目筛，得到TS-1/高岭石纳米粉。

实施例2

步骤1、在60℃的条件下,将40份三聚氰胺甲醛树脂、20改性酚醛环氧丙烯酸树脂、10份季戊四醇和25份水均匀混合反应1h,形成第一混合溶液；

步骤2、将20份二氧化锑、50份滑石粉和12份TS-1/高岭石纳米粉加入到所述第一混合溶液中,并超声分散30分钟,得到第二混合溶液；

步骤3、将0.4份热稳定剂、0.5份流平剂、0.5份消泡剂加入到所述第二混合溶液中,并在60℃的条件下以1500r/min的转速搅拌6小时,制得耐高温防火涂料。其中,热稳定剂为二盐基硬脂酸铅,流平剂为二甲基硅油,消泡剂为聚氧丙烯甘油醚。

其余制备和实施例1相同。

实施例3

步骤1、在60℃的条件下,将70份三聚氰胺甲醛树脂、50改性酚醛环氧丙烯酸树脂、30份季戊四醇和25份水均匀混合反应1h,形成第一混合溶液；

步骤2、将20份二氧化锑、50份滑石粉和12份TS-1/高岭石纳米粉加入到所述第一混合溶液中,并超声分散30分钟,得到第二混合溶液；

步骤3、将0.4份热稳定剂、0.5份流平剂、0.5份消泡剂加入到所述第二混合溶液中,并在60℃的条件下以1500r/min的转速搅拌6小时,制得耐高温防火涂料。其中,热稳定剂为二盐基硬脂酸铅,流平剂为二甲基硅油,消泡剂为聚氧丙烯甘油醚。

其余制备和实施例1相同。

实施例4

步骤1、在60℃的条件下,将80份三聚氰胺甲醛树脂、10改性酚醛环氧丙烯酸树脂、10份季戊四醇和25份水均匀混合反应1h,形成第一混合溶液；

步骤2、将20份二氧化锑、50份滑石粉和12份TS-1/高岭石纳米粉加入到所述第一混合溶液中,并超声分散30分钟,得到第二混合溶液；

步骤3、将0.4份热稳定剂、0.5份流平剂、0.5份消泡剂加入到所述第二混合溶液中,并在60℃的条件下以1500r/min的转速搅拌6小时,制得耐高温防火涂料。其中,热稳定剂为二盐基硬脂酸铅,流平剂为二甲基硅油,消泡剂为聚氧丙烯甘油醚。

其余制备和实施例1相同。

实施例5

步骤1、在60℃的条件下,将20份三聚氰胺甲醛树脂、20改性酚醛环氧丙烯酸树脂、5份季戊四醇和25份水均匀混合反应1h,形成第一混合溶液；

步骤2、将20份二氧化锑、50份滑石粉和12份TS-1/高岭石纳米粉加入到所述第一混合溶液中,并超声分散30分钟,得到第二混合溶液；

步骤3、将0.4份热稳定剂、0.5份流平剂、0.5份消泡剂加入到所述第二混合溶液中,并在60℃的条件下以1500r/min的转速搅拌6小时,制得耐高温防火涂料。其中,热稳定剂为二盐基硬脂酸铅,流平剂为二甲基硅油,消泡剂为聚氧丙烯甘油醚。

其余制备和实施例1相同。

实施例6

步骤1、在60℃的条件下,将40份三聚氰胺甲醛树脂、20改性酚醛环氧丙烯酸树脂、10份季戊四醇和25份水均匀混合反应1h,形成第一混合溶液；

步骤2、将10份二氧化锑、30份滑石粉和12份TS-1/高岭石纳米粉加入到所述第一混合溶液中,并超声分散30分钟,得到第二混合溶液；

步骤3、将0.4份热稳定剂、0.5份流平剂、0.5份消泡剂加入到所述第二混合溶液中,并在60℃的条件下以1500r/min的转速搅拌6小时,制得耐高温防火涂料。其中,热稳定剂为二盐基硬脂酸铅,流平剂为二甲基硅油,消泡剂为聚氧丙烯甘油醚。

其余制备和实施例1相同。

实施例7

步骤1、在60℃的条件下,将40份三聚氰胺甲醛树脂、20改性酚醛环氧丙烯酸树脂、10份季戊四醇和25份水均匀混合反应1h,形成第一混合溶液；

步骤2、将20份二氧化锑、30份滑石粉和20份TS-1/高岭石纳米粉加入到所述第一混合溶液中,并超声分散30分钟,得到第二混合溶液；

步骤3、将0.4份热稳定剂、0.5份流平剂、0.5份消泡剂加入到所述第二混合溶液中,并在60℃的条件下以1500r/min的转速搅拌6小时,制得耐高温防火涂料。其中,热稳定剂为二盐基硬脂酸铅,流平剂为二甲基硅油,消泡剂为聚氧丙烯甘油醚。

其余制备和实施例1相同。

实施例8

步骤1、在60℃的条件下,将40份三聚氰胺甲醛树脂、20改性酚醛环氧丙烯酸树脂、10份季戊四醇和25份水均匀混合反应1h,形成第一混合溶液；

步骤2、将5份二氧化锑、10份滑石粉和20份TS-1/高岭石纳米粉加入到所述第一混合溶液中,并超声分散30分钟,得到第二混合溶液；

步骤3、将0.4份热稳定剂、0.5份流平剂、0.5份消泡剂加入到所述第二混合溶液中,并在60℃的条件下以1500r/min的转速搅拌6小时,制得耐高温防火涂料。其中,热稳定剂为二盐基硬脂酸铅,流平剂为二甲基硅油,消泡剂为聚氧丙烯甘油醚。

其余制备和实施例1相同。

实施例9

步骤1、在60℃的条件下,将40份三聚氰胺甲醛树脂、20改性酚醛环氧丙烯酸树脂、10份季戊四醇和25份水均匀混合反应1h,形成第一混合溶液；

步骤2、将20份二氧化锑、50份滑石粉和12份TS-1/高岭石纳米粉加入到所述第一混合溶液中,并超声分散30分钟,得到第二混合溶液；

步骤3、将1.4份热稳定剂、1份流平剂、0.5份消泡剂加入到所述第二混合溶液中,并在60℃的条件下以1500r/min的转速搅拌6小时,制得耐高温防火涂料。其中,热稳定剂为二盐基硬脂酸铅,流平剂为二甲基硅油,消泡剂为聚氧丙烯甘油醚。

其余制备和实施例1相同。

实施例10

步骤1、在60℃的条件下,将40份三聚氰胺甲醛树脂、20改性酚醛环氧丙烯酸树脂、10份季戊四醇和25份水均匀混合反应1h,形成第一混合溶液；

步骤2、将20份二氧化锑、50份滑石粉和12份TS-1/高岭石纳米粉加入到所述第一混合溶液中,并超声分散30分钟,得到第二混合溶液；

步骤3、将2份热稳定剂、0.1份流平剂、0.6份消泡剂加入到所述第二混合溶液中,并在60℃的条件下以1500r/min的转速搅拌6小时,制得耐高温防火涂料。其中,热稳定剂为二盐基硬脂酸铅,流平剂为二甲基硅油,消泡剂为聚氧丙烯甘油醚。

其余制备和实施例1相同。

对照例1

与实施例1不同点在于：三聚氰胺甲醛树脂制备的步骤1中，将三聚氰胺去除，加入50份甲醛，其余步骤与实施例1完全相同。

对照例2

与实施例1不同点在于：三聚氰胺甲醛树脂制备的步骤1中，将溶液调节至中性即PH=5，其余步骤与实施例1完全相同。

对照例3

与实施例1不同点在于：三聚氰胺甲醛树脂制备的步骤2中，不再加入多聚磷酸铵，而是加入聚二烯丙基二甲基铵氯化铵20份，其余步骤与实施例1完全相同。

对照例4

与实施例1不同点在于：三聚氰胺甲醛树脂制备的步骤2中，将10份多聚磷酸铵加入到烧杯中,加入5份乙醇,，其余步骤与实施例1完全相同。

对照例5

与实施例1不同点在于：改性酚醛环氧丙烯酸树脂制备的步骤1中，50份酚醛环氧树脂,同时加入10份改性剂异佛尔酮二胺、5份对甲氧基苯酚和5份催化剂三乙醇胺，其余步骤与实施例1完全相同。

对照例6

与实施例1不同点在于：改性酚醛环氧丙烯酸树脂制备的步骤1中，100份酚醛环氧树脂,同时加入30份改性剂异佛尔酮二胺、10份对甲氧基苯酚和6份催化剂三乙醇胺，其余步骤与实施例1完全相同。

对照例7

与实施例1不同点在于：改性酚醛环氧丙烯酸树脂制备的步骤1中，不再加入改性剂异佛尔酮二胺，其余步骤与实施例1完全相同。

对照例8

与实施例1不同点在于：改性酚醛环氧丙烯酸树脂制备的步骤2中，用分液漏斗缓慢滴加25份丙烯酸，其余步骤与实施例1完全相同。

对照例9

与实施例1不同点在于：TS-1/高岭石纳米粉制备中，高岭石和TS-1分别为30份和30份，其余步骤与实施例1完全相同。

对照例10

与实施例1不同点在于：TS-1/高岭石纳米粉制备中，高岭石和TS-1分别为50份和20份，其余步骤与实施例1完全相同。

对照例11

与实施例1不同点在于：不加入TS-1/高岭石纳米粉，其余步骤与实施例1完全相同。

选取制备得到的涂料分别进行相关性能的测试,涂料在220℃的耐火极限（min）按照国家标准GB/T15442.2-1995检测而得，涂料质量损失（g）按照GB/T15442.4-1995标准进行检验。

实验结果表明本发明提供的涂料具有良好的耐热性和阻燃性，耐高温防火涂料在特定测试条件下，质量损失越大，说明耐热能越差，耐火时间越短，阻燃性就越差，反之，性能越好；实施例1到实施例10，分别改变耐高温防火涂料中各个原料组成的配比，对涂料的耐热性能和阻燃性均有不同程度的影响，在三聚氰胺甲醛树脂和改性酚醛环氧丙烯酸树脂配比为7：3，其他配料用量固定时，性能效果最好；对照例1至对照例4改变了三聚氰胺甲醛树脂原料的用量和混合液PH值，耐热性和阻燃效果明显下降，说明三聚氰胺和溶液碱性强度对三聚氰胺甲醛树脂的合成性质产生较大影响；对照例5到对照例8改变改性酚醛环氧丙烯酸树脂原料配比，效果也不好，说改性剂异佛尔酮二胺和其他原料的用量对涂料性能有重要影响；对照例9和例10改变了高岭石和TS-1的配比，质量损失率和耐火时间明显提高，说明纳米材料的复合对其性能影响很大；因此使用本发明制备的涂料有良好的耐高温和防火效果。

Claims (1)

1.一种耐高温防火涂料的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤1、在60℃的条件下,将70份三聚氰胺甲醛树脂、30份改性酚醛环氧丙烯酸树脂、20份 季戊四醇和25份水均匀混合反应1h,形成第一混合溶液；

步骤2、将20份二氧化锑、50份滑石粉和12份TS-1/高岭石纳米粉加入到所述第一混合溶液中,并超声分散30分钟,得到第二混合溶液；

步骤3、将0.4份热稳定剂、0.5份流平剂、0.5份消泡剂加入到所述第二混合溶液中,并在60℃的条件下以1500r/min的转速搅拌6小时,制得耐高温防火涂料；

所述的三聚氰胺甲醛树脂制备方法如下：

步骤1、将10份三聚氰胺、40份甲醛和15份水加入烧杯中搅拌,并用质量浓度5%的碳酸钠溶液调节PH=8,倒入反应容器中搅拌,升温至70~80℃,搅拌速率为3500r/min,反应30min后即制得预聚液；

步骤2、将20份多聚磷酸铵加入到烧杯中,加入15份乙醇,搅拌分散均匀,得多聚磷酸铵悬浮液然后将预聚液加入到多聚磷酸铵悬浮液中,用稀盐酸调节PH=5,然后升温至80℃,以550r/min的速率搅拌反应2h,进行抽滤、洗涤、干燥,即得到三聚氰胺甲醛树脂；所述的酚醛环氧丙烯酸树脂制备方法如下：

步骤1、在四口烧瓶中加入100份酚醛环氧树脂,同时加入20份改性剂异佛尔酮二胺、5份对甲氧基苯酚和5份催化剂三乙醇胺,搅拌均匀使树脂全部溶解；

步骤2、升温至80℃,用分液漏斗缓慢滴加55份丙烯酸,控制在3h内滴加完毕升温至90℃并保温,严格控制反应温度维持反应,直至反应酸值小于15mgKOH/g,停止反应；

步骤3、加入适量90℃热水,搅拌20min,静置分层后倾去上层溶液,以除去未反应的丙烯酸、改性剂、对甲氧基苯酚和催化剂，重复三次，最后除去体系中的水分即得到改性酚醛环氧丙烯酸树脂；

所述的TS-1/高岭石纳米粉制备方法如下：

将20份高岭石粉碎至100目,再将粉碎后的高岭石粉置于电炉加热装置中以10℃/min的升温速率加热至1000℃保温3h后,制得高岭石粉末，将50份TS-1沸石分子筛粉末与得到的高岭石粉末混合,然后加入45份丙三醇融合剂搅拌均匀,于300℃下油浴2h，其间每间隔0.5搅匀一次，室温下静置1h以上,弃掉上清液,用超纯水洗净下层物质,然后在110℃下干燥至恒重，研磨后过100目筛，得到TS-1/高岭石纳米粉。