膨脹型納米石墨片多功能防火涂料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種防火涂料，具體的涉及一種含納米石墨片的膨脹型防火涂料。
【背景技術(shù)】
[0002]膨脹型防火涂料被涂覆于建筑材料等可燃性基料表面，一旦發(fā)生火災(zāi)時(shí)在高溫下發(fā)生劇烈膨脹，形成泡沫隔熱層，厚度可為原涂層厚度的幾十倍，可有效阻隔外部熱源對(duì)基料的升溫作用，阻止燃燒的繼續(xù)蔓延。因此，膨脹型防火涂料現(xiàn)階段被大規(guī)模的應(yīng)用于防火要求較高的領(lǐng)域。
[0003]但現(xiàn)有的膨脹型防火涂料仍然存在著很多問(wèn)題。
[0004]1、膨脹防火涂料的膨脹體系通常都包含碳源，酸源及氣源，一般均選用二型結(jié)晶的聚磷酸銨APP為酸源，雖然與其它晶型相比在吸水性上已大幅改善，但仍未能達(dá)到令人滿意的條件，特別在惡劣環(huán)境下極易晰出，而使膨脹條件喪失。
[0005]2、市面膨脹防火涂料具備耐火條件，但對(duì)于防腐就必須在施工前，先予以施作防腐工程后再加以施工防火涂料，除了涂料工程界面的問(wèn)題外，也形成了多次施工的負(fù)荷。
[0006]3、由于膨脹防火涂料的膨脹體系，大多數(shù)的形態(tài)為粉料，添加比例又很大；如果再加上其它不可少的顏填料及碳泡沫層增強(qiáng)劑成份，由于亦皆為粉料形態(tài)，使得顏基比值偏高，因而耐久性差，必須要特別注意保養(yǎng)復(fù)涂的運(yùn)營(yíng)上的安全保障。
[0007]4、我國(guó)膨脹型涂料分類為厚型、薄型及超薄型，雖然相對(duì)于厚型，超薄及薄型在厚度上已降低；但即使是超薄型涂料也必須在2mm厚才能達(dá)到1.5hr的耐火時(shí)間。而有機(jī)涂料施工每次施工只能0.3-0.5mm厚，就形成必須多次施工，工期長(zhǎng)的困擾，且質(zhì)量不易掌控。
[0008]5、火災(zāi)是隨機(jī)的，但在平常正常安全營(yíng)運(yùn)時(shí)，如果僅單單建立火災(zāi)的保護(hù)，很容易失去了其它的保護(hù)效益，諸如:防雷，防腐，防污等等。因而造成了顧此失彼的窘境。
[0009]6、膨脹起始溫度高、耐火性不夠強(qiáng)。特別對(duì)于烴類火災(zāi)而言，瞬時(shí)能夠達(dá)到千度以上的高溫，目前現(xiàn)有的膨脹型防火材料還無(wú)法實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間抵御烴類火災(zāi)的要求。此外，對(duì)于有著特殊要求的領(lǐng)域例如需要耐腐蝕、抗靜電的場(chǎng)合，現(xiàn)有的膨脹型防火涂料無(wú)法同時(shí)滿足上述要求或效果較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種膨脹型石墨層間化合物多功能防火涂料，在大幅度提高防火能力的同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)耐腐蝕、抗靜電的效果。
[0011]膨脹型納米石墨片多功能防火涂料，其特征在于包括基料、功能化的納米石墨片、膨脹型阻燃劑，其中所述功能化納米石墨片為經(jīng)過(guò)處理后包括羥基，羧基，羰基，環(huán)氧基，硫基和/或氨基的納米石墨片，所述功能化的納米石墨片的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5% -10%，優(yōu)選1-5%，更優(yōu)選為3%。
[0012]優(yōu)選的所述納米石墨片的厚度小于50nm，徑向小于20um。
[0013]優(yōu)選的所述納米石墨片包括石墨稀、氧化石墨稀、納米碳管、納米碳卷、納米碳棒和/或碳量子點(diǎn)。
[0014]所述防火涂料優(yōu)選的還包括增強(qiáng)填料、基體的協(xié)效阻燃劑、分散劑、流平劑、潤(rùn)濕劑、增稠劑、防沉劑、顏料。
[0015]所述防火涂料優(yōu)選的為熱固性塑料、熱塑性塑料、彈性體或無(wú)機(jī)材料為基料的水性，油性或無(wú)溶劑型的防火涂料。
[0016]進(jìn)一步優(yōu)選的所述熱固性塑料優(yōu)選為環(huán)氧樹(shù)脂、所述熱塑性塑料優(yōu)選為醋叔乳液、所述彈性體優(yōu)選為聚脲樹(shù)脂，所述無(wú)機(jī)材料優(yōu)選為偏高嶺土。
[0017]所述膨脹型阻燃劑優(yōu)選的包括熱固性塑料、熱塑性塑料、彈性體基料使用的炭源，酸源、氣源和/或無(wú)機(jī)材料基料使用的水源。
[0018]進(jìn)一步優(yōu)選的所述炭源為季戊四醇和/或酚醛，所述酸源為聚磷酸銨，所述氣源為三聚氰胺、尿素和/或淀粉，所述水源為含水珍珠巖、蛭石和/或蒙脫土。
[0019]優(yōu)選的還包括炭泡沫層增強(qiáng)填料，為T102，沸石，陶瓷前體，晶須，膨脹石墨、纖維中的一種或幾種。
[0020]優(yōu)選的還包括所述基體的協(xié)效阻燃劑，為MH，ATH, RP,氯化石蠟中的一種或幾種。
[0021]優(yōu)選的還包括抗菌，除臭，色漿，防銹防腐，導(dǎo)電抗靜電，抗EMI，耐磨減阻功能添加劑。
[0022]—種膨脹型石墨層間化合物多功能防火涂料的制備方法，其特征在于包括以下步驟:
[0023]將納米石墨片改性修飾使其成為具有羥基，羧基，羰基和/或環(huán)氧基的功能化納米石墨片；
[0024]將功能化納米石墨片制成粉狀或水溶液或有機(jī)溶液；
[0025]將粉狀或水溶液或有機(jī)溶液與基料和膨脹型阻燃劑混合；
[0026]其中納米石墨片在防火涂料中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5% -10%，優(yōu)選1_5%，更優(yōu)選為
[0027]優(yōu)選的所述改性修飾為首先使用氧化劑及插層劑以HUMMER法對(duì)石墨進(jìn)行氧化處理制成氧化石墨，然后在微波100-1000KW下進(jìn)行二次膨化后；加入分散劑，置入去離子水中形成水溶液或置入有機(jī)溶劑中形成適合涂料基料的有機(jī)溶液，加入過(guò)程中用200-500W的超音波振蕩剝離分散均勻。
[0028]本發(fā)明的技術(shù)效果:
[0029]本發(fā)明的防火涂料，通過(guò)對(duì)納米石墨片進(jìn)行功能化，使其具有各種極性的官能團(tuán)，能夠分散于防火涂料的基料、膨脹阻燃劑及溶劑中以利于涂料的調(diào)制，形成膨脹型納米石墨片多功能防火涂料。
[0030]通過(guò)功能化的納米石墨片，本發(fā)明的防火涂料具有以下的優(yōu)點(diǎn):
[0031]第一，由于納米石墨片的存在，能夠增強(qiáng)炭化泡沫層的高溫耐火能力和散熱能力，降低膨脹起始溫度，產(chǎn)生熱震效應(yīng)，延長(zhǎng)了升溫時(shí)間，并結(jié)合定向超導(dǎo)熱性、超導(dǎo)電性、水氣阻隔性，增進(jìn)了膨脹防火涂料的耐火極限，適用于烴類火災(zāi)；
[0032]第二，納米石墨片本身良好的導(dǎo)電能力使得防火涂料進(jìn)一步具有導(dǎo)電抗靜電、抗電磁波及散熱性能，而且其片狀結(jié)構(gòu)及優(yōu)良的電化學(xué)特性也能帶來(lái)更好的防腐性能，此外還能帶來(lái)更好的力學(xué)性能從而實(shí)現(xiàn)更好的保護(hù)功能。
[0033]由于功能化后的納米石墨片能夠具有與各種基料溶劑的良好的相容性，因此可以根據(jù)根據(jù)實(shí)際需要添加于現(xiàn)有的各種防火涂料中。
【具體實(shí)施方式】
[0034]為了更好的理解本發(fā)明，下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的解釋。
[0035]實(shí)施例1
[0036]本實(shí)施例為無(wú)機(jī)基料的膨脹型納米石墨片多功能防火涂料。
[0037]1、納米石墨片的制備
[0038]①取50目鱗片石墨，加入濃硫酸(85% )溶液中。
[0039]②在不斷攪拌下，加入氧化劑ΚΜη04。上述質(zhì)量比=1:4:0.09。
[0040]③在25°C溫度下予以反應(yīng)Ihr。
[0041 ] ④脫水，水洗至PH值=6后，抽濾烘干。
[0042]⑤用10 % NaOH稀堿洗滌水洗至PH = 6。
[0043]⑥將可膨脹石墨投料至連續(xù)式微波膨化設(shè)備:以4m/mins的線速在100kw的強(qiáng)度下膨化二次。在膨化過(guò)程中可膨脹石墨內(nèi)的其它物質(zhì)發(fā)生分解并與C的31鍵發(fā)生反應(yīng)，形成羥基，羧基，羰基，以及環(huán)氧基，還有少量硫基等基團(tuán)，并且形成層狀剝離。
[0044]⑦膨化后的納米石墨薄片在厚度上小于50nm，徑向上小于20um。
[0045]2、地聚物基無(wú)機(jī)膨脹防火涂料的制備
[0046]①采用偏高嶺土(900°C煅燒2hr，可選擇)35% (質(zhì)量比)，與堿激發(fā)劑10% (水玻璃模數(shù)1.6)，在拉缸中并予以混合均勻。
[0047]②再依次加入15%蛭石(未膨化過(guò)，且在水中含浸14小時(shí)后，烘干的原料);
[0048]5%珍珠巖(未膨化過(guò)，且在水中含浸24小時(shí)后，烘干的原料)；
[0049]5%蒙脫土(未膨化過(guò)，且在水中含浸24小時(shí)后，烘干的原料)；
[0050]I %粉狀氧化石墨烯(對(duì)第I步中生成的納米石墨薄片研磨得到，并進(jìn)行1%KH-550活化處理，干法作業(yè)方式-粉狀氧化石墨烯高速旋轉(zhuǎn)噴灑)；
[0051 ] 金紅石二氧化鈦5 %，海泡石2 % ；
[0052]