水性防火涂料范文（精选10篇）
水性防火涂料 第1篇
近年来,高分子材料和钢材在建筑领域的应用越来越广。然而,高分子材料易燃,钢材耐火极限低,过去的十多年中,年均约有30 000起火灾,造成3 000左右人员的死亡,直接经济损失达数百亿元[1,2]。因此,预防火灾已成为当今关注的焦点。水性膨胀型防火涂料[3]具有防火效率高、不污染环境、施工方便、价格低廉等优点,对基材有较好的保护作用[4],是火灾预防的有效手段。
将可膨胀石墨和埃洛石等阻燃剂填加到水性涂料中能提高其防火性能[5]。对于膨胀型防火涂料,膨胀炭质层是决定防火性能的重要因素,过去对此研究较少。本工作重点从水性防火涂料组分对炭质层膨胀高度、含微气孔量和强度等影响方面研究防火时间的长短,得到了各组分的合理比例。
1 防火涂层制备及防火时间测定
1.1 防火涂层制备
水性防火涂料:将聚磷酸铵(APP)、三聚氰胺(MEL)和季戊四醇(PER)混合在一起作防火组分;加水、分散剂、润湿剂、消泡剂于烧杯中,用电动搅拌器搅拌,转速1 000 r/min,时间5 min;减慢搅拌速度,依次缓缓加入TiO2与混合均匀的防火组分,将搅拌速度调至1 500 r/min,大约30 min后调至1 000 r/min,加入乳液,成膜助剂,流平剂,搅拌30 min左右过滤。
按500 g/m2水性防火涂料用量,在水泥石棉板上涂刷2遍,放置1周左右,即可制成防火涂层。
1.2 防火时间测定
将具有防火涂层的水泥石棉板放入烘箱中于50 ℃左右烘烤2 h,使水性涂料中挥发组分彻底挥发。参照GB/T 15442.2-1995(大板燃烧法),建立模拟大板燃烧法试验装置:将具有防火涂层的板面向下放置在铁架台上;用酒精喷灯作加热源,喷灯口距防火涂层大约8 cm;水泥石棉板背面放置温度计,加热计时,背面温度达到120 ℃的时间即为防火时间。
2 涂料组分选用与防火时间
2.1 基料
基料是涂料的基础组成,是主要的成膜物质,对涂料的性能起着决定性的作用。水性防火涂料以水为溶剂或分散介质,基料应是能与之互溶的物质。因此,以使用最广泛的乳液作水性防火涂料的基料。
2.1.1 基料种类
对3种乳液进行选择,采用相同的防火组分、颜料、助剂和方法制备防火涂层。3种乳液对水性防火涂料防火时间的影响见表1。
结果显示,有机硅改性苯丙乳液的防火时间最长,原因是有机硅分子以重复的Si-O键为主链,其解离能为460.5 kJ/mol,显著高于C-C键的304 kJ/mol,有机硅对苯丙乳液改性可以提高涂料的耐候性[6]和乳液的热稳定性。因此,选用有机硅改性苯丙乳液作基料。
2.1.2 有机硅改性苯丙乳液含量
其他原料配比不变,不同有机硅改性苯丙乳液含量对水性防火涂料防火时间的影响见图1。由图1可知:其含量在27.5%左右时,防火时间较长,涂层膨胀形成的炭质层膨胀高、泡孔闭合分布均匀,锐钛矿型TiO2和焦磷酸钛[7]形成的无机防火层连续密实;乳液含量过少,膨胀炭质层内部气孔尺寸大,泡孔壁薄被火焰冲破,使基材暴露于火焰中,生成的白色无机防火层不连续,防火时间短;乳液含量过多,膨胀炭质层膨胀高度低,由热传导公式Q=Aλ△t/L可知,炭质层厚度L减小,传导的热量Q相对增加,防火时间减少。
2.2 颜料
颜料的作用是使涂膜拥有遮盖基材的能力,提高涂膜的硬度,为涂膜增加色彩。TiO2在白色颜料中用量最大,主要有金红石型和锐钛矿型2种。后者的抗粉化和耐候性比前者低,但成本较低,故用此作颜料。在高温条件下,TiO2可以与防火组分发生化学反应形成白色、耐高温的无机物质,能提高炭质层强度,而且有利于涂层防火时间的延长。
TiO2含量对水性防火涂料防火时间的影响见图2。由图2可知,TiO2用量约为17.5%时防火效果较好,此时炭质层膨胀高、泡孔无开裂且分布均匀、TiO2和焦磷酸钛白色粉末分布得比较密集。当涂层刚遇到火焰时,TiO2与其他组分迅速发生化学反应形成膨胀的炭质层,当石棉板背面温度达到90 ℃左右时,炭质层表面开始出现白色物质,升温速度明显下降;当白色粉末基本不再产生时,升温速度开始增加。涂层的防火过程可能分为2个阶段,一是高温作用下迅速形成膨胀炭质层,另一则是TiO2与防火组分发生化学反应形成白色粉末。TiO2含量少,形成的白色物质量少,对热量的隔绝效果差,防火时间短。TiO2含量过多,形成的膨胀炭质层组分相应就会减少,影响了炭质层膨胀的高度,防火时间也会下降。
2.3 防火组分
水性防火涂料的防火组分由脱水催化剂、成炭剂和发泡剂组成,是防火的关键组分。高温作用下3种组分发生一系列的化学反应释放出不燃气体稀释空气中的氧气浓度,形成热导率低的膨胀炭质层,生成可以终止或减缓燃烧连锁反应的自由基。
2.3.1 脱水催化剂(聚磷酸铵)
以APP为脱水催化剂,使之与多羟基化合物发生酯化反应,引发膨胀过程,促进不易燃烧的三维炭层结构形成,减少热分解产生的可燃性焦油量[8];此外,其分解的产物还可以与TiO2发生反应生成耐热性好的焦磷酸钛。不同APP含量水性防火涂料的防火时间见图3。
由图3可知:APP含量为50%时防火效果较好,此时炭质层膨胀高,无脱落,白色粉末较多;APP用量少时,分解产生的酸源不足,成炭量小、膨胀高度低,不利于延长防火时间;同时,它与TiO2反应生成的焦磷酸钛量少,也不利于延长防火时间;此外,发泡剂的用量相对提高,分解的气体吹落炭质层,致使基材暴露于火焰之中。所以,APP含量少时,防火时间短;APP含量多时,发泡剂分解的气体量少,炭质层膨胀低、结构密实,热传导率增加,从而使水性防火涂料的防火时间下降。
2.3.2 成炭剂(季戊四醇)
成炭剂的主要作用是在涂层遇到火焰或高温时,与脱水催化剂反应炭化形成膨胀炭质层。成炭剂的性能一般受含碳量和羟基数目的影响,以PER为成炭剂,其含量对水性防火涂料防火时间的影响见图4。由图4可知:PER含量在20%时,防火效果较好,因为高温作用时,PER发生反应提供炭源,便于形成膨胀的炭质层;当PER含量少时,不能提供充足的炭源,形成的炭质层基本不发生膨胀,并在其中央出现裂纹,使防火时间短;PER用量过多时,形成的炭质层结构密实,导热率提高,使防火时间下降。
2.3.3 发泡剂(三聚氰胺)
发泡剂的作用是遇到高温时分解,放出不燃性气体使炭质层膨胀,降低其热导率,有些含有卤素的发泡剂遇到高温可分解出终止燃烧反应的自由基。以MEL为发泡剂,其不同含量对水性对防火涂料防火时间的影响见图5。
由图5可知:当MEL含量在20%～30%时,PER与APP含量相对较高,成炭量较多,形成的炭质层膨胀也高,MEL含量增加,炭质层包裹的气体量也增加,气体热导率远远低于固体的热导率,炭质层的热导率也逐渐降低,使防火时间逐渐延长;30%时防火效果较好。在小于ϕ 5 mm气孔中,传热方式以辐射为主,几乎不存在对流[9],MEL含量超过30%～40%时,气孔尺寸过大,由洛布式λ=4бεdгT3[10]可知,炭质层中气孔尺寸越大,热导率λ越高,防火时间越短;当MEL含量在40%～50%,炭源逐渐减少,炭质层几乎不发生膨胀,其开裂趋势也越来越严重,并出现脱落,因而防火时间呈下降趋势。
3 结 论
(1)以有机硅改性苯丙乳液为基料的水性防火涂料防火时间较长,其用量在27.5%时防火效果较好。乳液的分子结构也会影响涂料的防火性能。
(2)TiO2用量为17.5%时水性防火涂料的防火效果较好。TiO2对防火性能的影响主要是体现在与APP的分解产物发生反应形成耐高温的无机物,但它对炭质层的结构和性能影响不大。
(3)APP,MEL,PER含量分别为50%,30%,20%时水性防火防火涂料的防火效果较好。防火组分对水性防火涂料防火性能的影响:任一组分发生变化,炭质层的结构和性能都将改变,APP和PER主要通过化学反应为炭质层提供充足的炭源,MEL主要使炭质层发生膨胀、影响炭质层内部气孔尺寸和数量,炭质层的结构内部含有微气孔,热导率会降低。三者的含量要相互协调,才可以形成炭源充足、不开裂、膨胀高、含微气孔的炭质层。
(4)水性防火涂料中乳液含量为27.5%,TiO2含量为17.5%,APP ∶MEL ∶PER=5 ∶3 ∶2时,水泥石棉板背面温度可以达到120 ℃,防火时间为480 s。
摘要：为了探讨水性防火涂料成分对防火时间的影响,以模拟大板燃烧法研究了其组分乳液、颜料、脱水催化剂、成炭剂、发泡剂不同用量时的防火效果。结果表明:水性防火涂料的防火时间主要受膨胀海绵状炭质层的膨胀高度、泡孔尺寸以及炭质层表面形成的白色无机物质连续程度等因素影响;水性防火涂料中基料、颜料、防火组分含量影响了膨胀海绵状炭质层的结构和性能,进而影响了其防火时间。
关键词：水性防火涂料,防火时间,膨胀炭质层,成分
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无穷花水性涂料简介 第2篇
技术力量：自禄源漆业“无穷花”水性漆品牌创立以来，经过十多年的努力，在水性涂料行业自主创新取得了重要突破，尤其是科技技术在国内遥遥领先的水性木器漆、水性金属漆等都取得了不凡的成绩，尤其是无穷花纯水性透明色精研发的成功，使中国木器涂料着色工艺进入到一个全新的境界，开创木器色彩健康涂装新纪元。公司占地58亩，拥有标准化生产车间10000平米，专家顾问2名，高级工程师3名，优秀的专业技工30多人。在开发中，形式灵活，追求实效；既有山东省高新技术立项项目与高校开展紧密型合作，又有自主开发与实践结合；既有外聘专家合作，又有自己配方调试；既有高薪聘用人才，又有自已培养„„，拥有国际一流的生产设备及国内先进的检测仪器，使企业的科研技术水平居于中国涂料行业的最前沿。产品已跳出以前某一系列延伸和配方调整的局限，而是向改性型、功能型、配套型方向发展。下一步企业将时刻把握国际水性涂料科研成果与技术动态，加强与国内、国际科研机构和自有研究机构的合作，形成研、产、销的合作链，加速“无穷花”水性漆品牌的提升和健康发展。质量控制：
禄源公司依靠创新理念和服务意识，依靠点点滴滴、锲而不舍的艰苦奋斗，依靠认真负责、管理有序、高素质的员工，不断发展壮大。目前产品有六个大类近百个品种，“无穷花”水性漆是水性漆行业著名品牌，“无穷花水性漆”品牌在全国市场享有盛誉，深受广大用户的青睐。公司产品历年来多次赢得国家和专业机构颁发的荣誉证书或称号。在产品生产上严格按ISO9001国际质量管理体系标准控制产品生产，始终将质量放在首位，为消费者奉献高品质产品。
一、主要原材料的采购：近十年来生产过程中为确保产品品质，原材料的采购上一直与巴斯夫、拜耳、杜邦、罗门哈斯和汽巴等世界著名跨国公司保持着良好的供需关系，全力打造中国水性漆行业的著名品牌。
二、生产体系控制：公司于2003年率先在同行业内全面通过ISO9001、14001、十环体系认证，并且在生产过程中严格安照其体系组织生产，确保产品品质稳定。
三、产品的检测：公司拥有国内先进的检测设备及详细、规范的检测流程与手段，并定期向国家权威检测机构提交各种产品样本，检测各性能与指标，内外结合，为广大客户提供优质产品。
四、产品数据库：公司针对每批次产品都封样留存，并建立一套完整的产品数据库，详细记录产品生产数据，以备待查。
总之，我们的承诺：用最先进的技术，最优异的产品，最周到的服务，以顾客为中心，以国际标准为准绳，实现我们对客户的承诺。
发展历程
★ 1998年，门世健董事长创立“无穷花”水性漆品牌，开始涉入水
性漆研发、生产、销售领域；
★ 2000年，公司产品面向系列化、专业化方向发展，市场网络开始涉及全国重点网络；
★ 2002年公司VI及专卖店形象的全面提升，全力打造出众的精品专卖店；
★ 2003年公司率先在同行业内全面通过ISO9001、14001、十环体系认证；
★ 2004年公司网络的启动，使公司运营进入了电子商务时代；同年被认定为山东省高新技术企业；
★ 2005年获得省科研专项基金，进行技术研发，并拓宽产品品种，向环保型工业漆、特种水性漆等多方面延伸；
★ 2007年，产品全面通过欧盟SGS检测，并获得“国家绿色建材产品”“中国环保产品质量信得过重点品牌”；同年公司投巨资再一次进行技术、产品大提升，在水性漆市场低迷的情况下，以成熟的产品、成熟的技术、稳定的质量，辅以雄厚的资金实力及无穷花品牌优势及良好的口碑，产值利税快速增长；
★ 2008年，率先在同行业内推广水性漆美式涂装工艺、作旧工艺、仿古工艺及宫廷版系列，成功参加了上海家具展、北京建博会、沈阳家具展、北京国际门展、广交会等众多知名行业盛会，开发、推广成功进一步稳固了无穷花品牌的发展基石，提高了无穷花品牌的知名度及美誉度，为公司新世纪的发展开辟了崭新的领域； ★ 2009年，无穷花产品拓展海外市场，远销到英国、美国、非洲等，创国内水性漆产品直接出口的先河；
★ 2010年，进入新世纪后，无穷花已拥有雄厚的产品自主研发能力和技术创新能力，在雄厚的资金保障下，通过引进国际最先进的生产设备，进行再研发、再创新，使公司拥有强大的核心竞争能力；
★ 未来：走向世界，实现新的民族自主品牌，实现我们的“中国制造”。
总经理致辞：
首先祝贺无穷花水性漆新网站开通！新的网站将会为广大客户提供更好的资讯与服务。在这里我首先感谢大家多年来对无穷花水性漆品牌的支持和帮助!由于我们的努力，无穷花水性漆由初期萌芽状态走到了今天的成熟，我们的制漆工艺成熟，我们的涂装工艺也成熟，我们多年来的研发、服务和销售体系也成熟,我们将利用这些成熟的理念与工艺为大家创造更多的价值，让中国大陆的涂装行业真正走向健康环保。想当年禄源漆业成立之初，正是油性漆市场发展鼎盛之时，而禄源却放弃这块利益巨大的蛋糕。我们不把环保停留在理论上或者口头上，而是真正研发、推广具有真正意义的当时还未被市场认可的环保型水性涂料。十多年来，无数的品牌水性漆前赴后继，大多数已经销声匿迹，而禄源公司始终如一坚持不懈，把汗水当雨露、把挫折当动
力，注重研发产品，注重营销方式，注重售后服务，积极拓展各行业客户，“十年磨一剑”，禄源人用努力和汗水打造了自已的水性漆品牌—“无穷花”，并发展成引领行业的一枝独秀。先是从民用方面，后是工业用漆方面等新型产品相继问世并得到众多行业及客户的好评。
下一步，我们将在国内加大资金及人员、媒体等方面的投入，大力推广环保、节能的水性涂料产品。给大众提供更加畅通、更加环保和更加自然的居室空间；另一方面是从环境角度，加大开发新型水性产品、推陈出新、倡导绿色产业，坚持“人无我有，人有我优”的技术研发理念，为“绿色化工”多做贡献，继续为中国的节能减排做出自己的一份努力。
天是蓝的，云是白的，花是红的，湖是绿的，我们禄源是多彩的！
企业文化：
企业理念：诚信为本，追求卓越
企业精神：诚信、创新、团队、共享
企业价值观：诚信服务质量奠基，科技引路纵横天下
水性防火涂料 第3篇
【关键词】新时期；水性；建筑涂料；应用；发展
水性涂料大致可分为水乳性、复合型和水溶型三大类，其中水乳性约占涂料总量的50%。水性涂料具有技术先进、工艺清洁、低能耗、低排放、安全无害的特点。在中国《环境标志产品技术要求》中有关水性涂料的技术要求是：各项指标应符合各自产品标准的要求；产品配制或生产过程中，不得使用甲醛、卤化物溶剂或芳香类碳氢化合物；产品中不得含有汞及汞化合物，不得用铅、镉、铬及其化合物的颜料着色。由于水性建筑涂料在建筑产品中所占比重较大，所以在我国首先对其实行环境标志更具有典型性、代表性和可操作性，有着深远的历史和现实意义。
1.水性涂料的应用现状
虽然水性涂料产品的应用面已经较为广泛，但是从产品的成熟度来评价还存在一定差距。目前我国水性涂料生产厂采用的生产方法和原材料各异，再加上技术推广应用不久，不少生产厂对水性涂料的认识不够充分，且在产品的质量控制上还存在一些问题。具体表现为涂料产品的每一个批次间存在有色颗粒颜色偏差较大，造粒均匀度、一致性较差 ；喷涂均匀度差等诸多不稳定的现象。我国水性涂料最初用于小规模的样板房装饰，原因在于业主方、设计师对涂料的各项性能存在疑虑。通过生产厂家的不断示范，水性涂料的应用范围得以不断扩大，由最初单栋建筑外墙的装饰，延伸到了大型建筑外墙，乃至国家级重点建筑外墙、成片的住宅小区的外墙装饰，水性涂料已逐步得到广泛的认可。
目前水性涂料主要用于建筑物外墙装饰上，产品的应用面较窄。在尚未形成足够大的水性涂料市场需求时，有太多的生产厂家过早进入了这个领域，给新型产品的发展和成熟带来了一定的负面影响。一些生产厂为了追逐经济利益，不顾自身的生产能力，粗制滥造，引发客户对水性涂料的不良印象，也从侧面反映出我们行业行政监管的不得力。实际上，水性涂料的环保性和仿真性是具有很大发展应用潜力的，这也需要我们业界人士能够负责任地、很好地呵护它健康成长，才能在以后的日子里得到应有的回报。
2.水性有机建筑涂料的特性及其发展
2.1水性有机建筑涂料的特性
水性有机建筑涂料的特性主要是与溶剂型有机涂料相比较而言。众所熟知，这类涂料存在着环保、卫生与健康安全、生产和储运安全以及成本等方面的优势，而在施工性能和涂膜性能方面存在不足。
2.2水性有机建筑涂料的发展
2.2.1高性能涂料的研制和应用
高性能建筑涂料主要集中于外墙涂料和内墙涂料的个别品种。近年来，我国对高性能外墙涂料的生产和应用进行了大量的研究，而重点是高耐候性氟碳外墙涂料和有机硅-丙烯酸酯外墙涂料。
2.2.2功能型建筑涂料发展迅速
随着建筑涂料的迅速发展，水性功能型建筑涂料得到相应发展、用途拓宽与性能提高。除了防水涂料、防火涂料、防腐涂料等功能型涂料外，近年来新发展的弹性外墙涂料得到大量应用，有普通型、自交联型等品种，并能够涂装成平面或具有立体感的涂膜。其它功能型涂料，例如水性环氧耐磨地坪涂料、释放负离子的功能涂料、新型无毒防霉涂料、能够调节环境湿度的乳胶漆、防氡抗菌复合涂料、太阳热反射弹性涂料等很多新型水性功能型涂料得到研制与应用。
2.2.3对水性建筑涂料应用技术的研究受到重视
水性建筑涂料的发展还体现在重视应用技术的研究方面。例如，对水性建筑涂料生产技术的研究，包括生产工艺质量的控制和配方设计，各种原材料的应用、计算机在涂料生产中的应用技术等，对施工技术的研究、对建筑节能外保温墙面涂料的适用性研究等。
3.水性建筑涂料的发展展望
3.1外墙涂料
建筑节能已成为我国的国策，受到全社会的高度重视。外墙外保温技术的广泛应用，改变了建筑涂料的品种格局，也给建筑涂料带来新的发展机遇。外墙表面施工保温层后，对涂料的选用、施工配套材料的应用、性能要求和涂膜耐久性都会产生重要影响。例如，大量外墙外保温的应用，将直接限制无机建筑涂料的使用。目前我国应用的外墙外保温系统虽有十几种，但大量应用的是聚苯板（膨胀型、既塑型）薄抹灰外墙外保温系统和胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统，这些外保温系统中的主体保温材料是膨胀聚苯乙烯，溶剂型涂料中大多数溶剂会对其产生溶解作用。同时，由于外保温系统对防裂抗渗的严格要求，在其表面需要使用弹性涂料。因而，由于溶剂型涂料的应用急剧降低，水性涂料的比例将会更大。高装饰性建筑涂料的发展潜力很大。人们对面砖和装饰石材饰面情有独钟，但由于外墙外保温的普遍应用，使得这类装饰品因安全性而受到严格限制。研发具有花岗岩、大理石装饰效果的涂膜饰面则有很大的市场潜力。合肥市一些建筑物将砂壁状涂料分格涂装，做成仿石材饰面，很受欢迎。节能型涂料将有更大的发展并得到广泛应用。热反射隔热涂料是一种功能型建筑涂料。在夏热冬暖和夏热冬冷地区涂覆该涂料后，夏季墙体表面温度比未涂装或涂装普通涂料时温度降低 15～20℃。这就给外墙外保温表面温度高、可能受到的温差冲击所带来的开裂、涂膜老化加速等问题一个极好的解决途径。但寒冷和严寒地区由于夏季气温低、温差小，其应用效果不显著。
3.2内墙涂料
内墙涂料的发展趋势是要提高涂膜的装饰效果和增加涂料的功能。在此基础上，高装饰型内墙涂料将会得到发展提高。长时间以来，应用于内墙涂装的绝大多数是薄质合成树脂乳液内墙涂料，装饰风格单调，缺少个性和特性。主要原因是没有新型高装饰性涂料可供选用。由于仿花岗岩涂料或其改进型涂膜符合现行标准对涂料有害物质的限量，因而其在内装修中的应用将增多。有利于健康的各种功能型内墙涂料的发展与应用将会更加受到重视。例如，能够向空气中释放负离子的纳米涂料添加剂，具有防霉杀菌和净化空气功能的纳米无机建筑涂料，具有吸收二氧化碳功能的以灰钙粉为填料的低成本乳胶漆等。
3.3粉状建筑涂料
粉状建筑涂料存在许多性能优势，目前除了以刷涂、辊涂和喷涂施工的薄质涂料外，其它各品种的涂料几乎都具备粉状建筑涂料。薄质粉状建筑涂料的发展也已受到重视。粉状建筑涂料的发展将会更加受到重视，得到更好的发展。
4.结束语
重视应用技术研究，提高生产过程现代化的程度。建筑涂料工程包括了涂料生产、产品配套、基材处理、涂装配套材料和相应的施工技术及其使用过程中的保养维护等要素，是个系统工程。保证该系统工程中各要素符合要求是充分发挥涂料产品最佳功能、体现产品档次的必要条件，因此加强建筑涂料应用技术的研究十分重要。
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水性膨胀型防火涂料的应用概述 第4篇
防火涂料是一种功能性涂料, 能有效防止或延缓火势蔓延。防火涂料按阻燃机理不同, 可分为膨胀型防火涂料和非膨胀型防火涂料两大类[1]。相比非膨胀型防火涂料, 膨胀型防火涂料具有用料省、易施工、表面美观等优点, 因此在对美观性有较高要求的场合 (高标准建筑市场) 如高层建筑、机场航站楼、火车站等得到广泛应用。
膨胀型防火涂料的分散介质有溶剂型和水性两种, 目前新型水性防火涂料的物理、力学性能接近有机溶剂型防火涂料, 但毒性、安全性远优于有机溶剂型防火涂料, 而且符合涂料的环保发展趋势。在美国和日本等发达国家, 膨胀型防火涂料中水性涂料占75%以上, 同时水性防火涂料在防火性、装饰性、耐水性、降低成本等方面也在不断地取得进展和突破[2]。
一、水性防火涂料的分类
从成膜物性质上大体可分为如下几类:
1. 合成聚合物乳液型。
该类涂料以乳液聚合物做基料 (乳液聚合物的相对分子量高, 所以作为成膜物有较好的机械性能) , 常用作基料的乳液有:聚丙烯酸乳液、苯乙烯改性聚丙烯酸乳液、聚醋酸乙烯乳液等, 用水做溶剂, 添加膨胀型阻燃剂及其他材料制成。
2. 水溶性树脂型。
这类涂料采用水溶性树脂包括水溶性树脂中的脲醛-三聚氰胺树脂具有色浅、耐光好、不发霉、干燥快、成本低、附着力好、耐水、耐油、耐热、优良的电性能、本身可作为炭源和气源等诸多优点, 因此, 受到众多厂家的青睐, 引起了科研人员的高度重视。在这方面我国取得了非常多的成果。
3. 无机粘合剂型。
这类涂料以硅酸盐水泥、氢氧化镁或其他无机高温粘合剂为基料, 添加膨胀珍珠岩、矿棉等骨料及其他化学助剂和水等组成, 以非膨胀型为主, 其缺点是用量大, 涂层厚。
在所有水性防火涂料品种中, 无机粘合剂型防火涂料对环境友好, 但其制得的防火涂料多为非膨胀型, 且涂层的理化性能存在一些难以克服的不足。水溶性氨基树脂、脲醛树脂等本身有较好的阻燃能力且可帮助成炭, 由它们制成的防火涂料具有非常好的综合防火效果。但由于其甲醛含量较高 (一般在1.0g/L以上) , 难以满足对环保性能的要求。目前市场上应用较多的水性防火涂料多为合成聚合物乳液型。
二、国际油漆公司Interchar 1120介绍
国际油漆 (International Paint) 是防腐涂料行业的知名品牌, 该品牌1881年起源于英国泰恩河畔的纽卡斯尔, 迄今已有132年历史。国际油漆为多种行业如:建筑行业、化工、石化、电力、原油开采等领域提供防护。国际油漆公司很早就注重于防火涂料产品的研发和使用, 在防火领域国际油漆有Interchar和Chartek两种产品。其中Chartek主要针对石化及化工、原油开采行业提供烃类火防护, 在建筑行业领域的纤维素火灾场合主要使用Interchar系列产品。
2011年国际油漆公司在英国Felling投资710万欧元建立全球一流的防火研发实验室, 该实验室集配方研发、喷涂设备、测试炉、控制室等于一身, 有5个不同类型测试炉, 每天最多可做10个测试, 包括加荷载测试、纤维素火测试、烃类火测试及定制测试等。这大大提高了国际油漆公司在防火产品研发测试领域的领先地位。
国际油漆公司很早就进行水性防火涂料的研发工作, 水性防火涂料产品Interchar 1120即为水性产品中的一员。
Interchar 1120是一种单组分低VOC水性丙烯酸型膨胀涂料, 不含氯和硼酸, 设计用于纤维素火灾中需要防护的室内钢结构场合。Interchar 1120可满足长达3小时的独立火灾测试, 并已经通过诸如;ASTM E119/UL263, BS 476 20-22, AS 1530.4/AS4100, EN13381-8以及GB14907标准的测试。同时, Interchar1120是具有CE标志的符合欧洲技术认证ETA-11/0045的产品。
三、Interchar 1120性能介绍
针对Interchar 1120进行了多项测试, 以满足不同行业及地区法规的要求。
1. 高固体份零VOC (可挥发性有机化合物) 配方
基于欧盟产品指令 (Council Directive 2004/42/EC) 对该产品VOC进行测试得到该产品的VOC含量为0 g/Kg, 而同一级别溶剂型膨胀型防火涂料产品VOC含量一般在340g/L以上。以需要5万升防火涂料的项目为例, 使用水性产品Interchar 1120可减少溶剂排放17吨。这有利于施工工人的身体健康, 减少温室效应。
2. 良好的兼容性[3]
尽管为水性产品, 但是Interchar 1120可与国际油漆产品如溶剂型环氧富锌、环氧磷酸锌、环氧涂料、聚氨酯面漆、聚硅氧烷面漆等兼容。
目前, 防火涂料系统需和相应的底漆、面漆配套实现长效防火+防腐的目的, Interchar 1120与溶剂型产品相兼容, 且有配套系统的防火测试认证。
3. 长效性[3]
Interchar 1120具有长时间防火性能, 经过UL 263标准测试, 可为梁、柱提供长达3小时的防火保护。
4. 耐久性
防火产品, 尤其是高端建筑领域对设施的寿命要求越来越高。合适的油漆系统选型、良好的施工及后期维护保养下Interchar 1120在室内干燥环境下的使用年限可达15年以上。
5. 美观性
国际油漆公司Interchar系列产品施工膜厚较低, 通常在3mm以下, 防火涂料产品表面平滑。喷涂之后能够保持钢结构原貌, 配以相应颜色的面漆即可起到良好的美观装饰效果。下图为Interchar 1120的现场喷涂后表面效果:
6. 全球性认可
Interchar 1120在全球不同国家和地区得到了广泛的认可, 获得了相应的资质认证。
四、Interchar 1120的应用案例
从投入市场以来, Interchar 1120以其特有的优势获得了广大业主和设计师的认可, 在很多项目上可以见到它的身影。
英国维多利亚医院, 有将近56000平米钢结构采用Interchar1120进行防护。Interchar 1120可以提供2小时的防火保护, 同时施工过程中不影响其他工作的进行, 利于个人健康和施工进度的控制。同样在重庆轻轨2号线项目上也采用Interchar 1120进行防护。目前在建的天津机场T2航站楼项目同样采用1120提供防火保护。
结论
水性膨胀型防火涂料产品具有优异的环保性能及美观性能, 在高端建筑领域具有独到的优势, 是今后防火涂料发展领域的一个重点方向。国际油漆公司水性防火涂料产品Interchar1120不仅获得了全球性的检测机构认证, 并且有业绩案例, 是目前行业内的一个突出产品。
参考文献
[1]徐峰.建筑涂料和涂料技术[M].北京:化学工业出版社, 1998.
[2]姜卫丽, 赵华鹏.水性膨胀型防火涂料的研制[J].现代涂料与涂装, 2011, 14 (7) :14-19.
关于水性涂料的专利申请总结 第5篇
1:专利法规定的三种专利: 发明:是指对产品、方法或者其改进所提出的新的技术方案。
实用新型是指对产品的形状、构造或者其结合所提出的适于实用的新的技术方案。外观设计是指对产品的形状、图案或者其结合以及色彩与形状、图案的结合所做出的富有美感并适于工业应用的新设计。
发明分为产品发明专利和方法发明专利。产品发明专利是指以物质形式出现的发明。方法发明专利是指以程序或者过程形式出现的发明。新型涂料属于发明的一种，为产品发明。
2、有权申请专利的情况： 职务发明创造：
执行本单位的任务或者主要是利用本单位的物质技术条件所完成的发明创造为职务发明创造。
非职务发明创造有约定的从其约定没有约定的申请权属于单位。合作完成的发明创造：
合作各方对发明创造都有贡献。申请主体为共同完成的单位或个人，有约定的从其约定 委托完成的发明创造：
一方接受他方委托完成的发明创造 申请主体为完成发明创造的单位或个人 有约定的从其约定
3：专利申请的途径 面交：
专利局受理窗口
地址：北京市海淀区西土城路6号国家知识产权局专利局2号楼1楼
工作时间：8：00——17：00（周一至周五）
地方专利代办处受理窗口
全国26个专利代办处 邮寄
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全国26个专利代办处
电子申请
电子申请的注册
填写《电子专利申请系统用户注册请求表》 签《电子专利申请系统用户注册协议》 身份证明
根据实际情况选择专利局受理窗口。4.专利申请文件
发明和实用新型：请求书、说明书摘要、摘要附图、权利要求书、说明书、说明书附图 实用新型一定要有说明书附图
外观设计：请求书、图片或照片、简要说明。
申请文件的形式要求
使用标准表格、A4纸张、一式两份 表格单面使用、不得分栏书写 中文简体汉字 打字或印刷
字迹黑色、清晰无涂改
附图用黑色墨水和绘图工具制作 同种文件按顺序编写页码
说明书和权利要求书是记载保护范围的法律文件 说明书及附图主要用于清楚、完整地描述发明或实用新型，使所属技术领域的技术人员能够理解和实施
权利要求书应当以说明书为依据，清楚并简要地表述请求保护的范围 说明书的内容
名称：和请求书中一致、25个字
（1）技术领域
（2）背景技术
（3）发明内容——技术问题、技术方案及有益效果
（4）附图说明
（5）具体实施方式 权利要求书要求：
以说明书为依据 不得加标题
有几项权利要求的，应当用阿拉伯数字顺序编号 不得有插图，但可以有化学式 可以引用附图中相应标记
5：受理通知书
受理通知书的发出标志着一件专利申请正式进入审批流程
记载：申请号、申请日、发明创造名称、申请人姓名或名称、联系人信息、专利局核实后的文件清单 6：有关代理机构 必需有代理的情况
一在中国没有经常居所或者营业所的外国单位或者个人，包括以其作为第一署名申请人的共同申请。（涉外）
二、港、澳、台的单位或者个人，包括以其作为第一署名申请人的共同申请。（涉外或普通）
三、中国单位或者个人将其在国内完成的发明创造向外国申请专利的。（涉外）不必为人代理的情况： 国内的单位和个人
国内的单位和个人作为第一署名申请人的，和外国或是港澳台单位和个人共同申请的 代理机构所提供的服务：
一、提供专利咨询；
二、帮助撰写申请材料；
三、办理专利申请事务，包括：提交专利申请和缴纳专利费用，同时专利申请的受理通知书和缴费通知书将会寄给代理机构；
四、接收专利局发出的所有通知书，并代表申请人进行答复；
五、办理申请流程中的所有手续：如果委托代理机构，对于请求提前公开、请求实质审查、变更申请人或者发明人信息等手续，均需要代理机构代为办理。
7、专利申请的费用
申请阶段 个人申请185元；单位申请950元
实审阶段： 个人申请375元；单位申请2500元
授权阶段： 个人申请205＋135元；单位申请205＋900元 年费阶段： 2-3年,个人申请135元/年；单位申请900元
87、专利费用减缓 受理单位：国家知识产权局
受理条件：个人收入过低、事业单位科研经费不足及企业亏损者。
提交文件：写明减缓理由的费用减缓请求书；法人请求费用减缓的，需同时提交由上级主管部门开具的费用减缓证明。减缓比例：
（1）个人请求减缓申请费（印刷费、附加费不予减缓）、发明专利申请审查费、自授予专利权当年起（含当年）三年内的年费的最高比例不超过85%，发明专利申请维持费、复审费、最高比例不超过80%。
（2）单位或单位与个人或两个以上个人共同申请减缓申请费（印刷费、附加费不予减缓）、发明专利申请审查费、自授予专利权当年起（含当年）三年内的年费的最高比例不超过70%。发明专利申请维持费、复审费、最高比例不超过60%。（3）两个以上单位共同申请不予减缓费用。
水性防火涂料 第6篇
公开日:2009.08.12;申请人:公安部四川消防研究所;地址:610036四川省都江堰市金牛区蜀西路96号;发明人:覃文清, 李风, 戚天游, 张泽江。
本发明的水性低烟低毒薄型钢结构防火涂料及其制备方法涉及涂料技术领域, 旨在提高现有薄型钢结构防火涂料的耐火性能、黏结强度、耐水性和耐冷热循环性等主要性能指标, 并降低涂料对火反应后产生的烟气量及其毒性。本发明的水性低烟低毒薄型钢结构防火涂料由如下组分组成:水溶性丙烯酸酯乳液、低硫可膨胀石墨、聚磷酸铵、硅灰石、球型闭孔膨胀珍珠岩、填料、助剂。本发明的制备方法由如下步骤构成:1.将聚磷酸铵、硅灰石、填料和水溶性丙烯酸酯乳液混合研磨;2.加入水溶性丙烯酸酯乳液、低硫可膨胀石墨、球型闭孔膨胀珍珠岩、助剂, 搅拌均匀;3.加水调整涂料黏度。本发明适用于对钢结构实施防火保护的涂料及其制备方法。
水性防火涂料 第7篇
1 实验部分
1.1 原料和仪器
乳胶粉, 钠水玻璃, 盐酸, 钠基膨润土, 滑石粉, 钛白粉, 玻璃微珠, 聚磷酸铵 (APP) , 三聚氰胺 (MEL) , 季戊四醇 (PER) , 羧甲基纤维素钠, 二甲基硅油, 六偏磷酸钠溶液, 1, 2-丙二醇, OP-10乳化剂, 三乙醇胺, 去离子水。
JJ-1型精密增力电动搅拌器, T-500型电子天平, 远红外线恒温干燥器, NDJ-5S型数字旋转黏度计, 200目标准筛, 涂层测厚仪, 游标卡尺, 秒表Pc2000A, FW100型高速万能粉碎机, 挂式酒精喷灯, 烧杯若干, 量筒若干。
1.2 涂料的制备方法
(1) 将各粉料用高速万能粉碎机粉碎, 用200目标准筛过滤, 备用。
(2) 按配方将适量水玻璃、钠基膨润土、固化剂三乙醇胺、二甲基硅油投入烧杯中, 先低速后高速搅拌分散10min, 同时用适量4%的稀盐酸调节体系pH值至8.5左右, 制成改性水玻璃备用。
(3) 按配方将适量改性水玻璃、分散剂六偏磷酸钠溶液、增稠剂羧甲基纤维素钠、成膜助剂1, 2-丙二醇、乳胶粉投入烧杯中, 匀速搅拌分散10min;然后依次加入适量的滑石粉、钛白粉、成炭剂季戊四醇PER、发泡剂三聚氰胺MEL、去离子水和催化剂聚磷酸铵APP, 高速搅拌分散30min后料浆用200目标准筛过滤;最后加入适量的OP-10乳化剂、玻璃微珠, 低速搅拌分散20min。
(4) 用去离子水调节涂料体系黏度在1300～1400mPas之间, 然后密封贮存在容器瓶中以备性能测试使用。
1.3 涂料的性能检测
涂料的性能检测参照国家标准GB 12441-2005《饰面型防火涂料》中的规定, 其相关技术指标如表1所示。
1.4 模拟大板燃烧装置
根据自身实验室的条件, 采用较为实用、有效、简便的酒精喷灯模拟大板燃烧法作为评价饰面防火涂料耐火性能优劣的手段。实验装置如图1所示。
(1-试验板样;2-铁架台;3-酒精喷灯;4-木垫;5-铁圈)
将涂料涂在试验木板上, 涂层实干后, 放入恒温干燥箱在50℃干燥0.5h, 将木板固定在铁架台上, 然后采用酒精喷灯按照图中所示形式对木板进行灼烧, 喷嘴距木板5cm。测试时, 当涂有不同配方防火涂料的木板背面出现裂缝时停止燃烧, 取下木板, 记录所用时间 (称耐然时间) 。
2 结果与讨论
2.1 乳胶粉用量对防火涂料性能的影响
乳胶粉又称可再乳化聚合物胶粉, 加水分散后能生成稳定的分散液, 具有原来合成聚合物乳液的性能, 可以形成高度柔韧性和粘结性的聚合物膜。首先以乳胶粉单独作为成膜物质, 涂料配方中其他物质的量不变, 乳胶粉用量分别取7g、10g、13g、16g、19g、22g、25g时对防火涂料性能的影响, 实验结果见图2和表2。
从图2中可以看出, 随着乳胶粉的用量从7g增加到25g, 防火涂料的耐燃时间从55min下降到14min, 已经低于国家规定的防火涂料耐燃时间标准25min。这是因为随着乳胶粉用量加大, 涂料的黏度上升, 调节涂料黏度的去离子水用量就会增加, 从而膨胀阻燃体系的量在涂料总量中占的比例就会减小, 使涂料的耐燃时间下降。所以乳胶粉用量取7～10g之间, 这时涂料具有很好的防火性能, 其耐燃时间大于43min。
从表2中可以看出, 乳胶粉涂料的干燥时间、附着力、容器中状态三项指标都复合GB 12441-2005饰面型防火涂料国家标准, 但是其耐水性不够理想。虽然乳胶粉作为成膜物质有其自身的优点, 比如可以提高粘结力和内聚力、降低弹性模量、增加抗折强度和弯曲强度等, 但是耐水性方面涂膜24h内会出现起皱、剥落现象。耐水性差是目前水性防火涂料存在的主要缺点。
2.2 改性水玻璃对防火涂料性能的影响
水玻璃来源广泛、成本低廉, 以其为成膜物质的涂料涂层一旦遇到火焰及高温作用时, 水玻璃熔融软化且熔体的黏度较大, 分解产生的气体不能自由的排出涂层而产生气泡, 形成多孔性泡沫状隔热层。但是水玻璃与聚磷酸铵配合时容易凝聚而板结, 并且单纯水玻璃涂膜的耐水性很差。用适量的钠基膨润土、固化剂三乙醇胺、二甲基硅油对水玻璃进行改性, 并用4%稀盐酸调节体系的pH值在8.5左右, 然后将其与乳胶粉混合拼用作为成膜基料, 制备新型的水性饰面防火涂料。乳胶粉的量取9g, 水玻璃的量分别取5g、10g、15g、20g、25g, 其他物质的用量不变, 制备的防火涂料性能测试结果见表3和图3。
从表3中可以看出, 水玻璃的用量从5g增加到25g时, 涂料的耐水性逐渐提高, 24h内由开始的起皱、剥落到最后的不起皱、不剥落。水玻璃的用量从15g增加到25g时, 24h内涂料的耐水性基本上没有什么变化, 耐水性很好。这是因为一方面水玻璃与有机固化剂三乙醇胺、二甲基硅油发生交联作用, 稀盐酸对水玻璃起到酸化的作用, 能够提高水玻璃成膜时的耐水性;另一方面钠基膨润土的离子交换吸附作用, 可能与涂料中的有机分子生成类似“膨润土-有机分子”复合物, 且这种复合物一旦生成不可逆转, 失水后成为疏水性物质, 因而增加了涂膜的耐水性。
从图3中可以看出, 水玻璃的用量从5g增加到25g时, 防火涂料的耐燃时间由44min下降到26min, 阻燃性能减弱。因为水玻璃呈强碱性, 而且其与聚磷酸铵混合就会凝聚板结, 为解决这方面问题对水玻璃改性时稀酸的用量所占比重就会很大, 这样导致整个涂料体系中乳胶粉和防火剂的比重下降, 涂料的阻燃性能下降。用改性水玻璃不仅能增加涂料的耐水性, 而且还降低了涂料的生产成本, 但是水玻璃用量超过20g时, 涂膜表面会出现不平整甚至龟裂现象, 且涂料的阻燃性也变差。所以水玻璃用量取15g左右。
2.3 膨胀阻燃体系的正交优化
膨胀阻燃体系是影响涂料耐燃时间的主要因素, 催化剂聚磷酸铵、成炭剂季戊四醇、发泡剂三聚氰胺根据实际情况各取3个水平, 按L9 (34) 表进行正交实验, 表头设计见表4, 正交实验结果见表5。
从表5正交实验结果表明, 三因素对涂料耐燃时间的影响顺序为APP>MEL>PER, 即聚磷酸铵>三聚氰胺>季戊四醇。聚磷酸铵是对涂料防火性能影响最大的因素, 随着聚磷酸铵用量的增加, 涂料的机械性能虽然受到一定程度的影响, 而耐燃时间大大增加;但当聚磷酸铵超过一定量时, 涂膜灼烧时涂层炭化层变疏松, 中间部位隆起很高, 涂料受热脱落, 耐燃时间缩短。另外随着三聚氰胺用量增加, 炭层膨胀速度加快、膨胀幅度增大, 用量过多会造成膨胀层过高、炭化层疏松, 阻燃过程中甚至会出现炭化层表面开裂而脱落的现象。季戊四醇的用量增多可以增加炭化层的厚度, 若用量过多会导致膨胀涂层的流动, 而用量过少又会影响涂层的膨胀高度和炭化层的质量。涂料最佳的原料配方是聚磷酸铵32g, 三聚氰胺16g, 季戊四醇11g, 在此条件下涂料的耐燃时间可达58min。
注:APP-聚磷酸铵, MEL-三聚氰胺, PER-季戊四醇
3 结论
(1) 单独使用乳胶粉作为成膜物质, 用量在7～10g时, 涂料的耐燃时间在43～55min之间, 且涂料耐燃时间随着乳胶粉用量的增加而缩减。但是涂料的耐水性很差, 涂膜在24h内会出现起皱、剥落现象。
(2) 水玻璃15g并用5g钠基膨润土、0.5g三乙醇胺、0.5g二甲基硅油和适量4%的稀盐酸对其进行改性, 与9g乳胶粉混合拼用作为成膜物质制备的防火涂料, 其涂膜在24h内不起皱、不剥落, 耐水性满足国家标准。但是涂料的阻燃性能有所下降, 耐燃时间为35min。
(3) 正交优化实验结果表明, 膨胀阻燃体系各组分对涂料耐燃时间的影响顺序是聚磷酸铵>三聚氰胺>季戊四醇, 且当聚磷酸铵32g、三聚氰胺16g、季戊四醇11g时, 涂料的阻燃性能最好, 其耐燃时间可达58min。
摘要：为了改善水性防火涂料耐水性差的缺点, 进一步延长防火涂料的耐燃时间, 采用改性水玻璃和乳胶粉为成膜基料, 以聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇为膨胀阻燃体系, 滑石粉、钛白粉、玻璃微珠为填料制备了一种新型饰面膨胀防火涂料。结果表明, 将15g水玻璃、5g钠基膨润土、0.5g三乙醇胺、0.5g二甲基硅油搅拌分散均匀, 同时加入质量浓度为4%盐酸溶液调节体系pH值至8.5左右, 制备成改性水玻璃与9g乳胶粉混合并用作为成膜基料, 涂料的耐水时间为24h;对阻燃体系进行正交优化表明, 当加入聚磷酸铵32g、三聚氰胺16g、季戊四醇11g时, 涂料的耐火时间可达58min。
关键词：防火涂料,乳胶粉,水玻璃,钠基膨润土
参考文献
[1]徐晓楠, 周政懋.防火涂料[M].北京:化学工业出版社, 2005
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《水性陶瓷涂料标准》有望年内出台 第8篇
为此, 继去年成功举办“陶瓷涂料标准制订”专题会之后, 中国涂料工业协会 (以下简称中涂协) 又于近日召开了陶瓷涂料标准的复审工作会议。中涂协领导、专家和“中国十大涂料品牌”华兹卜等各地知名企业代表出席了会议。
会上, 中涂协相关负责人对涂料行业标准的发展态势和陶瓷涂料标准的具体情况做了简要的阐述和分析, 并组织与会人员就标准的定义、适用范围、术语、技术要求等展开了热烈的讨论和细致的修缮。
作为中涂协理事单位和优秀协办单位, 华兹卜公司在去年标准制定工作组成立仪式上, 正式被纳入为《水性陶瓷涂料标准》制订单位;公司技术总监还担任了标准工作组副组长, 使之在水性陶瓷涂料产品的研发工作上拥有了权威的话语权。继去年参加陶瓷涂料标准制订会之后, 于今年再次参加了此次复审会议, 见证并参与了《水性陶瓷涂料标准》制订的整个过程。当率先引进该标准, 投入资金及科研力量对企业现有的生产工艺和配方进行革新, 对企业长远发展战略进行相应调整, 以争取成为该标准的第一获益与领导者。
水性涂料发展缓慢的原因 第9篇
主要原因有以下几点:
(1) 政策法规方面:涂料行业的法规及政策对环保概念的体现还比较有限, 目前实施的一些法规已经远远过时。
(2) 技术革新方面:很多中小型规模的涂料生产企业对于水性技术的掌握及开发还存在一定的障碍, 但是这些状况已经逐步得到改善, 越来越多的国内企业在水性涂料的生产和研发能力上已经达到了与国外企业相当的水平了。
(3) 应用开发方面:由于人们固有观念, 加之很多企业对于溶剂型涂料的施工已经达到相当熟练的程度, 很多应用商对于水性涂料的施工抱着比较消极的态度, 而施工人员对于溶剂型涂料对人体及环境的危害认识欠缺。
(4) 成本方面:水性涂料的成本较传统涂料要高, 单位售价达到传统涂料的两倍。
水性氟碳涂料的制备及其性能 第10篇
氟碳涂料以长寿命装饰和抗恶劣环境为主要特色,在航空航天、船舶、桥梁、车辆等高新领域发挥着重要的作用。有机氟树脂具有低表面能、双疏性优异、化学稳定性良好等特性,被用作自清洁氟碳涂料的主要成膜物质[1,2]。含氟丙烯酸树脂表面张力极低,与丙烯酸树脂间存在较大的表面张力差,在控温过程中易于形成含氟基团朝外的梯度涂层[3];有机氟与空气界面的润湿性差,将纳米粒子引入会使涂层具有类似荷叶表面的微/纳米乳突结构[4],呈现出超强的疏水性。水在有机氟涂层上滚动,会带走其上的粉尘碎屑,起到清洁作用。将长链硅烷偶联剂引入有机氟树脂中,制备的核壳型氟代聚丙烯酸酯乳液所得涂层具有良好的表面微观结构和较强的疏水性[5]。将其与丙烯酸树脂、纳米粒子一起复合制备成水性氟碳涂料,其涂层将具有良好的自清洁性。然而,至今鲜见相关报道。本工作将甲基丙烯酸十二氟庚酯、γ - 甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷与丙烯酸丁酯、苯乙烯通过半连续种子乳液聚合法合成核壳型含氟硅聚丙烯酸酯乳液,与丙烯酸树脂、纳米TiO2一起复配制备水性氟碳涂料,并考察了固化温度和乳液用量对涂层性能的影响,取得了令人满意的效果。
1 试 验
1.1 核壳型含氟硅聚丙烯酸酯乳液的合成
在装有搅拌器、回流冷凝管、温度计的250 mL三口烧瓶中加入去离子水、pH值调节缓冲剂NaHCO3、磺酸盐类阴离子表面活性剂/脂肪醇聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂(均为工业品)组成的复合乳化剂(质量比为1.5 ∶1.0),搅拌下升温至75 ℃,再加入1/3核单体[丙烯酸丁酯(BA,分析纯),苯乙烯(ST,工业品),γ - 甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MPMS,工业品)]预乳化液和1/4引发剂过硫酸铵(APS,分析纯)开始反应,在液体出现蓝色荧光、即种子乳液形成后,开始滴加剩余核单体和1/4引发剂,滴加完毕后升温至80 ℃并保温反应30 min;开始滴加壳单体甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFMA,工业品)和剩余1/2引发剂,加料完毕后反应3 h,补加一次引发剂,用量为引发剂总量的1/10,继续反应1 h。冷却至室温,调pH值约为7,得到带蓝色荧光的乳液,即为核壳型含氟硅聚丙烯酸酯乳液。
1.2 氟碳涂料及涂层的制备
在高速搅拌条件下,按表1配方,先加入去离子水、分散剂、增稠剂,待到一定黏度后,加入纳米TiO2,直到纳米颜料分散至所需细度后缓慢加入含氟硅聚丙烯酸酯乳液和丙烯酸(PA)树脂乳液(工业品,固含量50%),搅拌均匀后添加固化剂,最后得白色均匀流体,密封保存,即为水性氟碳涂料。
将制备的氟碳涂料涂刷于3 cm4 cm铁片表面,自然流平,在无尘条件下自然晾晒约30 min;表干后将其于160 ℃下烘焙固化3 min,再室温平衡1 h,即制得氟碳涂层。
1.3 性能表征
1.3.1 含氟树脂乳液结构、乳胶粒形貌及粒径
取少量含氟硅乳液,用流平法制膜,置于通风橱自然晾干,依次用无水乙醇、乙醇 - 水[m(乙醇) ∶m(水)=2 ∶1]、蒸馏水洗涤除杂,再经真空干燥。用Brucker VEC - TOR - 22红外光谱仪测试薄膜的红外光谱(IR)。
取含氟硅聚丙烯酸酯乳液,以m(乳液) ∶m(蒸馏水)=1 ∶100进行稀释,用TOPCON002B透射电镜观测粒形貌及粒径,粒径为20个粒子的算术平均值。
1.3.2 氟碳涂层性能及形貌
涂层干燥时间:a表干,涂层不粘手指为表干;b实干,在涂层上用干燥试验器压上脱脂棉,一定时间后移去试验器,将涂层板翻转,若脱脂棉能自由下落且无痕迹、不失光,则为实干。
涂层附着力和硬度:分别按GB/T 9286-1998划格法和GB/T 6739铅笔硬度法进行测定。
涂层耐水性及耐酸碱性:分别按GB/T 1733-93和GB/T 9274-1988方法观察其是否发生变色、起泡、起皱、脱落、掉粉、生锈等。
耐沾污性:按GB/T9780-1988粉煤灰方法测定,然后按照反射率进行评价,分为5个等级。
耐洗刷性:按GB/T 9266-88规定方法测定。
涂层疏水性能:以静态接触角表示,用JC2000C1型接触角测量仪进行测定,水滴大小为5 μL。
涂层表面形貌:以H - 9000型扫描电镜(SEM)或光学照相机观察烘焙固化后的氟碳涂层形貌并拍照。
2 结果与讨论
2.1 乳液结构
图1为丙烯酸树脂与核壳型含氟硅聚丙烯酸酯的红外光谱。图中含氟硅乳液和丙烯酸树脂在2 958,1 460 cm-1都分别出现了甲基(-CH3)、亚甲基(-CH2-)C-H键所特有的伸缩振动吸收峰;1 732 cm-1是酯基(-COOR)中C=O的伸缩振动吸收峰;1 240,1 157cm-1归属于酯基中C-O键的伸缩振动吸收峰;含氟硅乳液在1 118 cm-1为-CF3的特征吸收峰,670 cm-1为-CF2CF3特征吸收峰,显然是由含氟硅聚丙烯酸酯分子中C-F键所产生的,而丙烯酸树脂中此2处没有有机氟的特征峰;含氟硅乳液1 068 cm-1处的弱峰为Si-O的特征吸收峰,由此表明可能有少量未水解的-Si-OCH3存在,而丙烯酸树脂则没有相应的峰。
2.2 乳液的粒径和粒子形态
图2为以2%磷钨酸溶液染色的2种乳液乳胶粒的TEM形貌。由图2a可见,含氟硅乳液乳胶粒呈球状、大小相对均匀,平均粒径约为100 nm,且具有明显的的核壳结构。由于丙烯酸树脂不能被染色,核为白色,应为丙烯酸酯共聚物;乳胶粒外圈被染为浅灰色,应是氟代丙烯酸酯单体与丙烯酸树脂的共聚物,即为壳,背景为黑色[6]。尽管疏水性较大的单体不容易向壳相迁移,但是有机氟单体具有自趋表能力,因而能够迁移到乳胶粒的外部[7,8]。由图2b可知,纯丙烯酸树脂乳胶粒虽然也呈规则球形,但明显不具有核壳结构,故由核壳型含氟硅乳液制备的氟碳涂料,有利于有机氟部分向涂层表面迁移,对涂层获得较强的疏水性能具有重要作用。
2.3 涂层性能的影响因素
2.3.1 固化温度
固化温度可影响涂层性能、涂层中有机氟分子定向排列方式及其向涂层表面迁移的速度,而后者对于涂层疏水效果有直接影响[9]。固化温度对涂层性能的影响见表2。由表2可见:随固化温度逐渐升高,涂层的耐水、耐酸、耐碱性均相应增强,硬度与附着力也随之增大;当固化温度为160 ℃时,附着力、硬度、耐酸碱性等都达到相关国家标准要求;室温固化时,水在涂层表面的接触角为78°,涂层已具有一定的疏水性;当160 ℃固化时,水在涂层表面的接触角达到最大值133°,再继续升高固化温度,接触角不再变化。
2.3.2 乳液用量
含氟硅乳液用量对涂层性能的影响见表3。
由表3可见:随乳液用量增加,涂层的耐水、耐酸、耐碱、耐沾污性明显增强;乳液用量为45 g时,耐沾污性与耐附着力已达到金属表面用漆的行业标准;水在涂层表面的静态接触角也随乳液用量的增加而增大;乳液用量为45 g时,水在涂层表面的静态接触角已达到133°,继续增加乳液用量,接触角基本不再变化,说明氟树脂在涂层表面的分布已达到饱和。
2.3.3 纳米TiO2
纳米TiO2对氟碳涂层性能的影响见表4。由表4可见:添加纳米TiO2的涂层耐沾污、耐洗刷和附着力性能更为优异。从接触角发现,加入纳米TiO2涂层的疏水性能远优于不加入纳米TiO2的,因为一方面,添加纳米TiO2涂层具有类似荷叶表面的双疏性能[4],即涂层表面不仅存在有机氟低表面能物质,而且有微/纳米二元乳突存在;另一方面,引入纳米TiO2使有机物与无机物组合,在成膜过程中可以产生梯度分离,增加了表面的粗糙度,从而增大了静态接触角。
2.4 氟碳涂层形貌
综上,当涂层中各组分质量比m(含氟硅乳液) ∶m(PA乳液) ∶m(TiO2) ∶ m(增稠剂) ∶m(分散剂) ∶m(固化剂)= 45.00 ∶35.00 ∶10.00 ∶0.20 ∶0.30 ∶0.05,涂层在160 ℃下固化3 min时,涂层表面平整、无裂纹,其光学及SEM形貌见图3、图4。
由此可见,涂层表面宏观上光滑、平整、无裂纹,但在微观下则是由不规则的微孔和纳米粒子组成,有一定的微/纳米粗糙结构。这种微观粗糙的基质更有利于疏水界面表现出较大的静态接触角和较小的滚动角[3],水在其上接触角为133°。
3 结 论
以阴/非离子表面活性剂为复合乳化剂,将BA,ST,MPMS和DFMA通过半连续种子乳液聚合法合成了核壳型含氟硅聚丙烯酸酯乳液。所得乳液乳胶粒呈圆球形,呈明显的核壳结构,平均粒径约为100 nm。当控制含氟硅聚丙烯酸酯乳液用量为45 g,固化温度为160 ℃烘焙3 min时,涂层表面平整光滑,各项应用性能表现为最佳,此时的水接触角为133°。
摘要：核壳型氟代聚丙烯酸酯乳液、丙烯酸树脂、纳米粒子构成的氟碳涂料所得涂层具有优良的自清洁性能,过去对其研究不够。以过硫酸铵为引发剂,阴/非离子表面活性剂为复合乳化剂,采用半连续种子乳液共聚法,将丙烯酸丁酯(BA)、苯乙烯(ST)及γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MPMS)与甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFMA)于水相中制备了一种核壳型含氟硅聚丙烯酸酯乳液,与丙烯酸树脂、纳米TiO2等制备了氟碳涂料。利用红外光谱(IR)和透射电镜(TEM)对乳液主组分结构、乳胶粒形貌及粒径大小进行了表征和分析,考察了固化温度、乳液用量对涂层性能的影响。结果表明:合成乳液的乳胶粒呈规则球状,具有核壳结构,平均粒径约为100 nm;当乳液用量为45 g、固化温度为160℃时,所得涂层性能最佳,与水的接触角达133°,具有较好的自清洁性。
关键词：氟碳涂料,固化温度,纳米TiO2,疏水性,自清洁性
参考文献
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