一种无机防火隔热材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于隔热材料领域，尤其涉及一种无机防火隔热材料及其制备方法。所述无机防火隔热材料中包括以下质量百分比的组分：中空防火材料12～25wt％，活性无机填料5～13wt％，余量为硅酸钾无机硅溶胶；所述中空防火材料包括中空陶瓷微珠和/或中空玻璃微珠；所述活性无机填料包括封闭型锌粉和封闭型含硼沸石。本发明专利技术无机防火隔热材料具有良好的防火性能，同时相较于常规的无机防火隔热材料，还在隔热性上作出进一步的改进，通过中空填料的使用改善常规条件下涂料所形成的涂层的隔热性，还通过锌粉与硼化物配合使得涂料所形成的涂层在应对非常规、极端条件下的情况时，具有更优的防火隔热性能，且具备一定的防开裂和自修复能力。且具备一定的防开裂和自修复能力。

【技术实现步骤摘要】
一种无机防火隔热材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于隔热材料领域，尤其涉及一种无机防火隔热材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]防火涂料是用于可燃性基材表面，能降低被涂材料表面的可燃性、阻滞火灾的迅速蔓延，用以提高被涂材料耐火极限的一种特种涂料。施用于可燃性基材表面，用以改变材料表面燃烧特性，阻滞火灾迅速蔓延；或施用于建筑构件上，用以提高构件的耐火极限的特种涂料，称防火涂料。
[0003]目前，防火涂料主要分为有机防火涂料和无机防火隔热材料两类，有机防火涂料主要是指阻燃的有机聚合物，例如改性氨基树脂一类的含氮树脂，又如氯化橡胶一类的含卤素树脂，以及全氯乙烯树脂、氯乙酸共聚物树脂或乳液等，其大多为膨胀型防火涂料，通过膨胀形成绝缘防火层。通过膨胀的方式能够吸收大量的热并实现绝热防火，抑制火势蔓延，但其存在一定的使用局限性，如其阻燃性能极限较低，甚至于可能作为第二燃料被点燃。而无机防火隔热材料又称耐火阻燃涂料，其大多为乳液型耐火涂料或含有阻燃剂的防火涂料，典型的无机防火隔热材料如硅酸钾硅溶胶溶液系防火涂料，成分中的硅酸钾硅溶胶溶液与空气接触，会与二氧化碳发生反应，形成坚硬的碳酸盐和硅酸盐沉淀，且碳酸盐和硅酸盐是一种耐高温、导热差、不燃烧的物质，其主要依靠自身材料难以燃烧进行防火。但无机涂料也存在一定的使用局限性，如大多的无机防火隔热材料的导热系数相对较高，无法通过膨胀绝缘实现绝热阻燃，导致部分基材可能由于高温引起内部燃烧。
[0004]因而现有的无机防火隔热材料存在一定的使用局限性。
专利
技术实现思路

[0005]为解决现有的无机防火隔热材料存在使用局限性，其阻燃防火性能较优，但绝热性能相对较差，同时部分无机防火隔热材料容易开裂导致内层起火等问题，本专利技术提供了一种无机防火隔热材料。
[0006]本专利技术的主要目的在于：
[0007]一、提高无机防火隔热材料的绝热性能；
[0008]二、能够有效避免无机防火隔热材料的燃烧开裂；
[0009]三、能够在极端条件下实现膨胀绝热阻燃。
[0010]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案。
[0011]一种无机防火隔热材料，
[0012]所述无机防火隔热材料中包括以下质量百分比的组分：
[0013]中空防火材料12～25wt％，活性无机填料5～13wt％，余量为硅酸钾无机硅溶胶；
[0014]所述中空防火材料包括中空陶瓷微珠和/或中空玻璃微珠；
[0015]所述活性无机填料包括封闭型锌粉和封闭型含硼沸石。
[0016]对于本专利技术技术方案而言，硅酸钾无机硅溶胶属于基底部分，其作为常见的无机
防火隔热材料基底有着广泛的应用和使用，而中空防火材料特选采用具有良好阻燃性能的中空陶瓷微珠和/或中空玻璃微珠，主要是通过此类材料实现无机防火隔热材料绝热性能的提升，降低无机防火隔热材料的导热系数，同时作为不燃物，其能够一定程度上提高涂料的防火性能。
[0017]而更为重要的，本专利技术涂料的着重改进之处在于封闭型锌粉和封闭型含硼沸石的使用。由于本专利技术所用的基底为硅酸钾无机硅溶胶基底，其中含有单分子状态的硅酸，能够与锌粉发生反应形成硅酸锌交联网络，该交联网络能够快速地实现涂料的固化以及绝缘防火、避免氧化开裂或对开裂处进行一定程度的自修复，尤其对于火场的高温腐蚀性气体具有良好的防护效果，但对于防火涂料而言需要保持其流质状态以便于涂布和使用，因而对其进行封闭处理。而封闭型含硼沸石实际是通过以沸石为载体负载硼或硼化物，硼或硼化物在火场环境中快速氧化形成氧化硼，氧化硼能够作为单独的组元形成膨胀，以形成整体防火涂层的膨化吸热并强化防火涂层的绝热性能，然而氧化硼的膨化较为剧烈，在没有硅酸锌交联网络的配合时，容易导致防火涂层的开裂或开裂加剧，因而两者配合使用时比两者单独使用时的效果有着显著的提升。此外，为提高涂料的适用范围，避免硼元素在部分高温作业环境正常工况条件下即实现氧化膨化导致涂层鼓泡等现象发生，同样对其采用封闭处理。
[0018]作为优选，
[0019]所述中空陶瓷微珠和中空玻璃微珠粒径均≤50μm。
[0020]采用较细的中空微珠能够提高涂料涂布后的平整性，以及提高中空微珠在涂料中的分散均匀性。
[0021]作为优选，
[0022]所述封闭型锌粉由以下方法进行制备：
[0023]将金属锌粉与胶黏剂混合造粒，得到粗锌粉，再将粗锌粉与PMMA微粉混合，在保护气氛下进行升温球磨，即得到封闭型锌粉。
[0024]采用上述工艺对金属锌粉进行两次的处理，处理过程中首先得到粒径较大的粗锌粉。这是因为本专利技术所选用的金属锌粉需要确保其细小，如通常需要200目以上的细粉，但直接采用细粉可能存在分散不均的问题，容易导致团聚等问题发生，且在形成硅酸锌交联网络时容易导致部分缠结形成鼓包，无法实现良好的技术效果，同时自修复性能被极大的限制。而与胶黏剂混合造粒后增大粒径，方便实现均匀分散、避免局部富集。而选用PMMA作为外包封闭层，则是因为其成膜性好、封闭性能优异，能够形成良好的包封效果。且PMMA的在涂料中的分散性，能够促进封闭型锌粉在涂料中的有效分散。
[0025]作为优选，
[0026]所述金属锌粉与胶黏剂混合搅拌至呈糊状，干燥过筛后得到粗锌粉，所述胶黏剂为硬脂酸的乙醇溶液，胶黏剂中硬脂酸与金属锌粉的质量比为(0.01～0.03)：1；
[0027]所述粗锌粉与PMMA微粉以质量比(9～19)：1的比例混合，升温球磨过程中控制球料质量比为(2～4)：1，且升温球磨过程中先置于110～130℃条件下球磨1～2h，再升温至150～155℃球磨1～2h，随后筛选≥200目的粉体即得到封闭型锌粉。
[0028]在上述工艺中，选用硬脂酸作为造粒胶黏剂以及初次封闭所用的成分，其在极端条件下硬脂酸能够伴随热分解并促进金属锌的二次弥散，形成均匀有序的硅酸锌交联网
络，提高整体无机防火隔热材料在极端条件下破裂后的自修复能力，且形成更强的防开裂性能。
[0029]作为优选，
[0030]所述封闭型含硼沸石由以下方法进行制备：
[0031]将硅源、硼源、钠源、铝源和模板剂充分混合成胶状或糊状，进行三段式晶化水热反应，反应结束后得到含硼沸石粉，对含硼沸石粉进行造粒并进行真空处理后得到封闭型含硼沸石；
[0032]所述三段式晶化水热反应具体为：
[0033]第一阶段：于60～80℃条件下反应55～65h；
[0034]第二阶段：于140～160℃条件下反应20～28h；
[0035]第三阶段：于180～190℃条件下反应8～16h。
[0036]本专利技术封闭型沸石的做法是基于常规β型沸石的工艺改进获得。在常规的β型沸石制备工艺中，采用硅源、钠源和铝源在水体系下进行二段或三段式晶化水热反应，而本专利技术在进一步加热硼源后，降低了第一阶段的反应温度，以确保硼与硅体系的有效复合，避免直接形成六硼化硅杂质成分，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无机防火隔热材料，其特征在于，所述无机防火隔热材料中包括以下质量百分比的组分：中空防火材料12～25wt％，活性无机填料5～13wt％，余量为硅酸钾无机硅溶胶；所述中空防火材料包括中空陶瓷微珠和/或中空玻璃微珠；所述活性无机填料包括封闭型锌粉和封闭型含硼沸石。2.根据权利要求1所述的一种无机防火隔热材料，其特征在于，所述中空陶瓷微珠和中空玻璃微珠粒径均≤50μm。3.根据权利要求1所述的一种无机防火隔热材料，其特征在于，所述封闭型锌粉由以下方法进行制备：将金属锌粉与胶黏剂混合造粒，得到粗锌粉，再将粗锌粉与PMMA微粉混合，在保护气氛下进行升温球磨，即得到封闭型锌粉。4.根据权利要求3所述的一种无机防火隔热材料，其特征在于，所述金属锌粉与胶黏剂混合搅拌至呈糊状，干燥过筛后得到粗锌粉，所述胶黏剂为硬脂酸的乙醇溶液，胶黏剂中硬脂酸与金属锌粉的质量比为(0.01～0.03)：1；所述粗锌粉与PMMA微粉以质量比(9～19)：1的比例混合，升温球磨过程中控制球料质量比为(2～4)：1，且升温球磨过程中先置于110～130℃条件下球磨1～2h，再升温至150～155℃球磨1～2h，随后筛选≥200目的粉体即得到封闭型锌粉。5.根据权利要求1所述的一种无机防火隔热材料，其特征在于，所述封闭型含硼沸石由以下方法进行制备：将硅源、硼源、钠源、铝源和模板剂充分混合成胶状或糊状，进行三段式晶化水热反应，反应结束后得到含硼沸石粉，对含硼沸石粉进行造粒并进行真空处理后得到封闭型含硼沸石；所述三段式晶化水热反应具体为：第一阶段：于60～80℃条件下反应55～65h；第二阶段：于140～160℃条件下反应20～28h；第三阶段：于180～190...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞秀娟，俞唯一，
申请(专利权)人：绍兴市暖壹节能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：