專利名稱：一種天然礦物粉阻燃涂料的制作方法
技術領域：
本發明涉及防火技術領域，尤其是一種由多種天然無機高分子礦物成分組成的天然礦 物粉阻燃涂料。
背景技術：
阻燃涂料的類型，可用不同的方法來定義，從它所用的基料來分，可分為無機型和有 機型。無機型阻燃涂料是以無機粘接劑為其基料；有機型阻燃涂料以天然的或合成的有機 樹脂、有機乳液為其基料；從阻燃方式來分，可分為非膨脹型和膨脹型。
有機型阻燃劑，因采用有機粘接劑為基料，含有較多的C、 H、 0元素，在火場的高溫 下有分解汽化，甚至助燃的可能。部分有機基料的室溫自干性較差，需要高溫烘千或酸類 催化劑催干，工序復雜，消耗能源，成本較高，同時散發出刺激性氣味，給人體造成傷害， 污染環境，所以以水基為代表的無機型阻燃涂料是未來的發展方向。
非膨脹型防火涂料受火時涂料基本上不發生體積變化，形成釉狀保護層。它能起到隔 絕氧氣的作用，使氧氣不能與被保護的易燃基料接觸，從而避免或降低燃燒反應。但這類 涂料所生成的釉狀保護層熱導率往往較大，隔熱效果差。為了取得一定的阻燃效果， 一般 該類涂料的厚度較厚。即使這樣，其防火隔熱的效果也是相當有限的。膨脹型阻燃涂料在 受火時膨脹發泡，形成泡沫層，泡沫層不僅隔絕了空氣中的氧氣，而且因為其質地疏松而 具有良好的隔熱性能，可以延滯熱量傳向被保護基材速率。涂料膨脹發泡產生泡沬層的過 程因為是一個體積膨脹的過程而成為一個吸熱過程，同時也消耗大量熱量，有利于降低體 系的溫度，故其阻燃隔熱效果顯著。由于非膨脹型阻燃涂料一般比膨脹型阻燃涂料厚，因 而單位面積用量大，使用成本高，裝飾效果差，并且其阻燃隔熱效果不及膨脹型防火涂料, 所以膨脹型阻燃涂料的應用前景更加廣泛。
目前阻燃涂料中鹵素系產品的用途十分廣泛，但是此類阻燃劑有很大的缺點它能降 低被阻燃基材的抗紫外線穩定性，燃燒時生成較多的煙、腐蝕氣體和有毒氣體，給環境和 人類帶來了不亞于火災的危害性。目前，盡管人們對鹵系阻燃產品的應用前景和危害程度 尚未完全取得共識，但出于對環境保護和安個應用的考慮，全球阻燃研究紛紛轉向了無鹵 生態性研究，希望使用的阻燃材料具有環境安全性和使用安全性，無毒、無公害。目前的
無鹵阻燃體系中主要是無機氫氧化物添加劑和有機膨脹型阻燃劑。但是一般無機氫氧化物 添加劑的添加量必須超過50%以上才有明顯的阻燃效果，而添加量過少又起不到有效的阻 燃作用，有機膨脹型阻燃劑熱穩定性差，材料成本高。
美國專利US6245252報道了一種通過反相聚合得到的一種交聯高分子聚合物凝膠，該 材料具有很強的吸水性，利用這類材料作為防火設備中的填料。但是這種阻燃方式存在一 定缺陷， 一旦該凝膠內部的水平被蒸發完畢，由于這種材料本身是有機結構，就完全喪失 了阻燃能力；另外，這類材料不耐紫外線輻照，使用溫度不能超過4(TC，自重較大等，極 大地限制了它的應用。美國專利6019796報道了一種阻燃涂料的配方，但是這種涂料配方 中含有銨鹽，往往對被涂料的裝置和設備產生較嚴重腐蝕。
發明內容
本發明的目的是針對現有阻燃涂料存在的問題，提供一種由多種天然無機高分子礦物 成分經提純、活化復配而成的、具有少煙、無毒、無刺激性和無腐蝕性的高效阻燃涂料及 其制備方法。
本發明通過下列技術方案實現它由下列質量百分比的原料組成水20-50份
蒙脫石粉5-10份
海泡石粉5-10份
坡縷石粉5-10份
光鹵石粉3-5份
三聚氰胺4-10份
金屬硫酸鹽l-3份
氣相法二氧化硅0. 5-2份
氣相法二氧化鈦l-2份
增稠劑0. 5-3份
分散劑l-3份
所述蒙脫石粉、海泡石粉、坡縷石粉的粒徑范圍在20nm-500wm之間，有效成分含量在50-90%之間。
所述分散劑金屬硫酸鹽，為下列金屬硫酸鹽中的一種或者兩種以上混合物鋰、鈉、
鉀、鈹、鎂、鈣的正鹽、酸式鹽、堿式鹽，有效成分含量在10-90%之間。所述氣相法二氧化硅、氣相法二氧化鈦的粒徑范圍在20nm-500wm之間，有效成分含
量在90-99. 9%之間。
所述增稠劑為瓊脂、明膠、羧甲基纖維素鈉中的一種或者兩種以上混合物； 所述分散劑為磷酸酯鹽、硅酮類化合物、聚羧酸酯類、聚氨酯類高分子的一種或者
兩種以上混合物。
制備方法先將各礦物粉進行提純，提純的方法主要有干法工藝和濕法工藝。干法工 藝主要包括干燥一破碎一磨粉一分級四個工序；濕法工藝包括分散一分級一分離三個工 序。經提純后的礦物粉再經過活化工藝，提高礦物粉的比表面積和吸附性能，活化方法包 括酸活化和熱活化。經提純和活化后的礦物粉，與其它三聚氰胺、金屬硫酸鹽、二氧化硅、 增稠劑、分散劑、水等復配，經升溫至5(TC-IO(TC，充分攪拌后成阻燃涂料。
本發明用來活化礦物粉的酸是鹽酸、硫酸、磷酸和硝酸等中的一種。在酸處理過程中， 坡縷石會發生結構、形貌、組成的變化，比表面積增加和吸附能力增強，從而使礦物粉得 到活化。本發明用來熱活化的方法是將礦物粉的混合物緩慢升溫至20(TC-600°C，保溫 0. 5-2小時。
本發明是由水溶性的、低煙、無毒、無刺激性、無腐蝕、低成本的高效阻燃原料組成。 由于這些礦物粉體具有很大的比表面積和吸附能力，加熱過程中的典型吸熱效應一般分三
個階段，在火災發生以后在不同的溫度區間具有持續阻燃效果第一階段失去吸附水和
沸石水(80-20(TC);第二階段失去結晶水，(240-380°C);第三階段失去晶格水，(400-550 'C);很好的流變性，在涂料當中選用合適的分散劑具有良好的分散性和穩定性；天然礦
物粉體本身會形成隔絕層，可以抑制基體材料與氧氣的接觸，同時可以抑制溫度的過快上 升導致基體材料分解和降解。
本發明具有下列優點和效果采用上述配方制得的阻燃劑涂覆在基材表面，結合強度
高，長期使用不開裂；同時可以形成一層厚度較薄，但是自身富含結合水，同時能夠吸附
空氣游離水的無機高分子涂料。該涂料在受高溫時，先脫除分子層間水和吸附水，吸收熱 量，再脫除結構水，吸收熱量，同時整個涂料在高溫和水蒸氣的作用下，迅速膨脹發泡， 形成泡沫層，附著在基材表面，隔絕氧氣和熱輻射、熱傳導。該泡沫層的結構穩定，與基 材的附著性強，耐火性突出。同時該涂料中含有三聚氰胺，使所得阻燃涂料擁有較高氮、 磷元素含量，兼具氮、磷系發泡阻燃劑的協同效應的優勢。可以說該阻燃涂料，是一種阻 燃效果明顯，少煙、無毒、無刺激性和無腐蝕性的水溶性阻燃涂料，同時兼具施工簡單、成本低廉的優勢。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發明做進一步描述。
實施例l:復合阻燃涂料的原料配方(每份重量單位千克)
水30份
蒙脫石粉6份
海泡石粉6份
坡縷石粉6份
光鹵石粉3份
三聚氰胺6份
硫酸鈉2份
氣相法二氧化硅l份
氣相法二氧化鈦l份
羧甲基纖維素鈉2份
磷酸酯l份
硅酮類化合物l份
制備方法先將各礦物粉光鹵石粉、坡縷石粉、海泡石粉、蒙脫石粉(其粒徑范圍在
20nm-500um之間，有效成分含量在90-99. 9%之間)進行提純，提純的方法采用干法工藝， 主要包括干燥一破碎一磨粉一分級四個工序。經提純后的礦物粉再經過鹽酸活化工藝， 具體是將2份石粉加入到3份10%-40%質量濃度的鹽酸(或硫酸、磷酸和硝酸中的一種) 中，攪拌，升溫至2(TC-8(TC,處理10分鐘-100分鐘；活化后的礦物粉與三聚氰胺、硫酸 鈉(有效成分含量在10-90%之間)、氣相法二氧化硅、氣相法二氧化鈦(其粒徑范圍在 20nm-500ym之間，有效成分含量在50-90%之間)、羧甲基纖維素鈉、磷酸酯、硅酮類化合 物、水等復配，經升溫至50。C-IO(TC，充分攪拌后成阻燃涂料。
實施例2:復合阻燃涂料的原料配方(每份重量單位千克)
水 35份
蒙脫石粉 7份
海泡石粉 6份
坡縷石粉 8份
光鹵石粉 3份
三聚氰胺 8份
硫酸鉀 2份
氣相法二氧化硅 2份
氣相法二氧化鈦 2份
明膠 2份
聚羧酸酯 2份
制備方法先將各礦物粉光鹵石粉、坡縷石粉、海泡石粉、蒙脫石粉(其粒徑范圍在 20nm-500 u m之間，有效成分含量在90-99. 9%之間)進行提純，提純的方法采用濕法工藝， 包括分散一分級一分離三個工序。經提純后的礦物粉再經過熱活化工藝即將礦物粉的混 合物緩慢升溫至35(TC，保溫時間l小時；活化后的礦物粉，再與其它阻燃原料及輔料復配， 升溫至8(TC，充分攪拌后成阻燃涂料。
實施例3:復合阻燃涂料的原料配方(每份重量單位千克)
水40份
蒙脫石粉9份
海泡石粉5份
坡縷石粉7份
光鹵石粉4份
三聚氰胺10份
硫酸鈣l份
氣相法二氧化硅0.5份
氣相法二氧化鈦l份
瓊脂2份
聚氨酯2份
制備方法同實施例1或實施例2。
以上所述僅為本發明的幾個具體實施例，應當指出，對于本領域的普通技術人員來說， 可以做出許多變形和改進，所有未超出權利要求所述的變形與改進均應視為本發明的保護 范圍。
權利要求
1.一種天然礦物粉制備阻燃涂料，其特征在于用一種或多種天然無機高分子礦物成分經提純、活化、添加分散劑、固化劑、增稠劑、輔助發泡劑復配而成的高效阻燃涂料，原料的具體重量組份為水20-50份蒙脫石粉 5-10份海泡石粉 5-10份坡縷石粉 5-10份光鹵石粉 3-5份三聚氰胺 4-10份金屬硫酸鹽1-3份氣相法二氧化硅0.5-2份氣相法二氧化鈦1-2份增稠劑0.5-3份分散劑1-3份。
2. 如權利1所述的天然礦物粉制備阻燃涂料，其特征在于蒙脫石粉、海泡石粉、坡縷 石粉以及它們的復合粉，其粒徑范圍在20nm-500 u m之間，有效成分含量在50-90%之間。
3. 如權利1所述的天然礦物粉制備阻燃涂料，其特征在于金屬硫酸鹽中包括鋰、鈉、 鉀、鈹、鎂、鈣的正鹽、酸式鹽、堿式鹽，有效成分含量在10-90%之間。
4. 如權利1所述的天然礦物粉制備阻燃涂料，其特征在于添加了氣相法二氧化硅、氣 相法二氧化鈦，其粒徑范圍在20nm-500 u m之間，有效成分含量在90-99. 9%之間。
5. 如權利1所述的天然礦物粉制備阻燃涂料，其特征在于所述增稠劑為瓊脂、明膠、 羧甲基纖維素鈉中的一種或者兩種以上混合物。
6. 如權利1所述的天然礦物粉制備阻燃涂料，其特征在于所述分散劑為磷酸酯鹽、 硅酮類化合物、聚羧酸酯類、聚氨酯類高分子的一種或者兩種以上混合物。
全文摘要
本發明是一種天然礦物粉制備阻燃涂料。它是用一種或多種天然無機高分子礦物成分經提純、活化、添加分散劑、固化劑、增稠劑、輔助發泡劑復配而成的高效阻燃涂料，原料的具體重量組份為水20-50份，蒙脫石粉5-10份，海泡石粉5-10份，坡縷石粉5-10份，光鹵石粉3-5份，三聚氰胺4-10份，金屬硫酸鹽1-3份，氣相法二氧化硅0.5-2份，氣相法二氧化鈦1-2份，增稠劑0.5-3份，分散劑1-3份。采用上述配方制得的阻燃劑涂覆在基材表面，結合強度高，長期使用不開裂；能夠吸附空氣游離水的無機高分子涂料。該阻燃涂料，是一種阻燃效果明顯，少煙、無毒、無刺激性和無腐蝕性的水溶性阻燃涂料，同時兼具施工簡單、成本低廉的優勢。
文檔編號C09D5/18GK101343426SQ20081005888
公開日2009年1月14日 申請日期2008年9月9日 優先權日2008年9月9日
發明者劉應杰, 郭玉忠, 陳冬華 申請人:昆明理工大學