技术领域
本发明属于防火涂料技术领域，具体涉及一种用于门窗的防火涂料及其制备方法。
背景技术
火灾是最经常、最普遍地威胁公众安全和社会发展的主要灾害之一，很多火灾均是由于蔓延造成的，其通过木质或者塑材的门窗进入，危害着住户的人身及财产安全。
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。防火涂料就是通过将涂料刷在那些易燃材料的表面，能提高材料的耐火能力，减缓火焰蔓延传播速度，或在一定时间内能阻止燃烧，这一类涂料称为防火涂料，或叫做阻燃涂料。厚涂型钢结构防火涂料的基本组成是：胶结料（硅酸盐水泥、氯氧化镁或无机高温黏结剂等）、骨料（膨胀蛭石、膨胀珍珠岩、硅酸铝纤维、矿棉、岩棉等）、化学助剂（改性剂、硬化剂、防水剂等）、水。钢结构防火涂料基料的硅酸盐水泥、氯氧化镁水泥和无机黏结剂。
公开号为CN106433365A，公开了一种木门的防火涂料及其制备方法，由以下重量份数配比的原料制成：铬酐22-26份、重铬酸钠15-20份、炭黑7-10份、硫磺23-30份、环己酮7-10份、醋酸丁酯8-16份、乙二醛10-16份、六偏磷酸钠7-15份、四硼酸钠13-20份、间二甲苯4-10份、二氧化钛10-30份、硅酸锆5-8份、硅丙乳液22-24份、硅酸铝10-14份、聚磷酸铵6-10份、氢氧化镁6-8份、氯化石蜡17-20份、珍珠岩粉9-15份、钛白粉11-15份、水玻璃20-25份、乳化硅油8-12份和硬脂酸铝16-22份。公开号为CN104559489A，公开了一种门窗型材防火涂料及其制备方法，包括高氯化聚乙烯树脂、丙烯酸酯共聚树脂、丁醇醚化氨基树脂、聚磷酸铵、三聚氰胺、氢氧化铝、偶联剂KH-570、氯化石蜡-70、膨润土、季戊四醇、混合溶剂、200号溶剂汽油、凹凸棒土和钛白粉，其制备方法如下：混合溶剂搅拌下加入高氯化聚乙烯树脂，充分溶解后加入丙烯酸酯共聚树脂和丁醇醚化氨基树脂，然后加入其他材料，搅拌后加入球磨机中碾磨，最后加入200号溶剂汽油，过滤得到涂料。以上现有技术制备的防火涂料，只能适用于钢材或者塑料等单独的材料上防火，适用范围小，并且原材料成本较高，制备方法复杂，不适合推广生产。
综上所述，因此需要一种更好的防火涂料，来改善现有技术的不足。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于门窗的防火涂料及其制备方法，本发明制备出来的防火涂料附着力强、硬度高，防火性好，抗刮性能好，且具有优良的耐候性、耐水性，且涂料储存状态稳定，表干时间短、表层光滑细腻，装饰性显著改善，并且该制备方法能耗少，制备方法简单，制备时对人体的危害和对环境的污染小。
本发明提供了如下的技术方案：
一种用于门窗的防火涂料，包括以下重量份的原料：复合乳液22-27份、二氧化硅11-15份、氧化锌9-13份、云母粉7-11份、硼酸锌6-10份、六偏磷酸钠12-15份、氯化石蜡5-9份、磷酸三丁酯8-12份、乙二醇4-7份、阻燃填料3-7份、脱水剂4-8份、成炭剂8-11份、增稠溶液4-8份、防锈剂3-6份和去离子水10-15份。
优选的，所述涂料包括以下重量份的原料：复合乳液22-25份、二氧化硅12-15份、氧化锌9-11份、云母粉8-11份、硼酸锌6-9份、六偏磷酸钠13-15份、氯化石蜡5-8份、磷酸三丁酯9-12份、乙二醇4-6份、阻燃填料5-7份、脱水剂4-7份、成炭剂9-11份、增稠溶液6-8份、防锈剂3-5份和去离子水12-15份。
优选的，所述涂料包括以下重量份的原料：复合乳液24份、二氧化硅13份、氧化锌9份、云母粉8份、硼酸锌8份、六偏磷酸钠14份、氯化石蜡6份、磷酸三丁酯11份、乙二醇5份、阻燃填料7份、脱水剂5份、成炭剂10份、增稠溶液8份、防锈剂3份和去离子水14份。
一种用于门窗的防火涂料的制备方法，包括以下制备步骤：
a、将二氧化硅、氧化锌和云母粉混合导入球磨机中球磨至过800-1000目筛，再与六偏磷酸钠一同加入到去离子水中，混合均匀后，导入分散罐中，在55-60℃下以450-500r/min的转速搅拌分散15-18min，得到分散料；
b、向分散料中依次加入乙二醇、阻燃填料、成炭剂、磷酸三丁酯和氯化石蜡，导入反应釜中，在125-128℃下加热并缓慢搅拌反应0.6-0.8h，得到混合物一；
c、将混合物一与复合乳液混合，在62-65℃下加热预分散12-15min，再加入脱水剂，升温至70-73℃，加热反应15-18min，再加入硼酸锌，继续反应20-22min，得到混合物二；
d、向混合物二中加入增稠溶液和防锈剂，在超声下分散处理12-15min，即可得到成品。
优选的，所述步骤b的阻燃填料为季戊四醇、三聚氰胺和偏聚磷酸铵按质量比2:1:2混合而成。
优选的，所述步骤b的成炭剂为山梨醇、植物淀粉和炭灰按质量比1:3:5混合而成。
优选的，所述步骤c的复合乳液为丙烯酸乳液、硅丙乳液和聚醋酸乳液按质量比1:1:1混合而成。
优选的，所述步骤c的脱水剂为聚磷酸铵和磷酸二氢铵按质量比2:1混合而成。
优选的，所述步骤d的增稠溶液为羟甲基纤维素与丙二醇按质量比20:1混合而成。
优选的，所述步骤d的防锈剂为聚乙二醇二油酸酯、石油磺酸钠、酰胺咪唑啉和环烷酸碱土金属盐按质量比2:1:1:2混合而成。
本发明的有益效果是：
本发明制备出来的防火涂料附着力强、硬度高，防火性好，抗刮性能好，且具有优良的耐候性、耐水性，且涂料储存状态稳定，表干时间短、表层光滑细腻，装饰性显著改善，并且该制备方法能耗少，制备方法简单，制备时对人体的危害和对环境的污染小。
本发明中的阻燃填料为季戊四醇、三聚氰胺和偏聚磷酸铵的配比，在该比例下，其原料的成本较低，并且其达到的阻燃效果也较为优异。
本发明中的成炭剂为山梨醇、植物淀粉和炭灰的配比，在该比例下，成分中的炭化物多，膨胀效果好，因此可以提高成品的涂料的防火性能。
本发明中的复合乳液为丙烯酸乳液、硅丙乳液和聚醋酸乳液的配比，在该比例下，多种乳液的混合使得附着力极好、膨胀速度较慢、持续时间长、膨胀倍率高，并且炭化物多，泡孔均匀，膨胀层致密而硬度高，因此制备的成品的防火效果好。
本发明中的脱水剂为聚磷酸铵和磷酸二氢铵的配比，增稠溶液为羟甲基纤维素与丙二醇的配比，二者的协同作用，可以有效的达到调节成品的粘度，从而改善其附着力、撕裂强度等性能。
本发明中的防锈剂为聚乙二醇二油酸酯、石油磺酸钠、酰胺咪唑啉和环烷酸碱土金属盐的配比，在该比例下，其成本低，且防锈效果显著、时间持久。
本发明中的二氧化硅、氧化锌和云母粉，其粉碎后，具有分散性好、化学性质稳定、耐磨、耐热等特点，能够为涂料提供优异的表面性能，还能够缩短涂料的干燥时间。
具体实施方式
实施例1
一种用于门窗的防火涂料，包括以下重量份的原料：复合乳液22份、二氧化硅15份、氧化锌9份、云母粉11份、硼酸锌10份、六偏磷酸钠15份、氯化石蜡9份、磷酸三丁酯12份、乙二醇4份、阻燃填料3份、脱水剂4份、成炭剂11份、增稠溶液4份、防锈剂6份和去离子水15份。
一种用于门窗的防火涂料的制备方法，包括以下制备步骤：
a、将二氧化硅、氧化锌和云母粉混合导入球磨机中球磨至过1000目筛，再与六偏磷酸钠一同加入到去离子水中，混合均匀后，导入分散罐中，在55℃下以500r/min的转速搅拌分散15min，得到分散料；
b、向分散料中依次加入乙二醇、阻燃填料、成炭剂、磷酸三丁酯和氯化石蜡，导入反应釜中，在125℃下加热并缓慢搅拌反应0.8h，得到混合物一；
c、将混合物一与复合乳液混合，在62℃下加热预分散12min，再加入脱水剂，升温至70℃，加热反应18min，再加入硼酸锌，继续反应20min，得到混合物二；
d、向混合物二中加入增稠溶液和防锈剂，在超声下分散处理15min，即可得到成品。
步骤b的阻燃填料为季戊四醇、三聚氰胺和偏聚磷酸铵按质量比2:1:2混合而成。
步骤b的成炭剂为山梨醇、植物淀粉和炭灰按质量比1:3:5混合而成。
步骤c的复合乳液为丙烯酸乳液、硅丙乳液和聚醋酸乳液按质量比1:1:1混合而成。
步骤c的脱水剂为聚磷酸铵和磷酸二氢铵按质量比2:1混合而成。
步骤d的增稠溶液为羟甲基纤维素与丙二醇按质量比20:1混合而成。
步骤d的防锈剂为聚乙二醇二油酸酯、石油磺酸钠、酰胺咪唑啉和环烷酸碱土金属盐按质量比2:1:1:2混合而成。
实施例2
一种用于门窗的防火涂料，包括以下重量份的原料：复合乳液25份、二氧化硅15份、氧化锌11份、云母粉8份、硼酸锌9份、六偏磷酸钠13份、氯化石蜡5份、磷酸三丁酯9份、乙二醇6份、阻燃填料5份、脱水剂7份、成炭剂11份、增稠溶液6份、防锈剂5份和去离子水15份。
一种用于门窗的防火涂料的制备方法，包括以下制备步骤：
a、将二氧化硅、氧化锌和云母粉混合导入球磨机中球磨至过1000目筛，再与六偏磷酸钠一同加入到去离子水中，混合均匀后，导入分散罐中，在55℃下以450r/min的转速搅拌分散18min，得到分散料；
b、向分散料中依次加入乙二醇、阻燃填料、成炭剂、磷酸三丁酯和氯化石蜡，导入反应釜中，在128℃下加热并缓慢搅拌反应0.8h，得到混合物一；
c、将混合物一与复合乳液混合，在65℃下加热预分散15min，再加入脱水剂，升温至70℃，加热反应18min，再加入硼酸锌，继续反应22min，得到混合物二；
d、向混合物二中加入增稠溶液和防锈剂，在超声下分散处理15min，即可得到成品。
步骤b的阻燃填料为季戊四醇、三聚氰胺和偏聚磷酸铵按质量比2:1:2混合而成。
步骤b的成炭剂为山梨醇、植物淀粉和炭灰按质量比1:3:5混合而成。
步骤c的复合乳液为丙烯酸乳液、硅丙乳液和聚醋酸乳液按质量比1:1:1混合而成。
步骤c的脱水剂为聚磷酸铵和磷酸二氢铵按质量比2:1混合而成。
步骤d的增稠溶液为羟甲基纤维素与丙二醇按质量比20:1混合而成。
步骤d的防锈剂为聚乙二醇二油酸酯、石油磺酸钠、酰胺咪唑啉和环烷酸碱土金属盐按质量比2:1:1:2混合而成。
实施例3
一种用于门窗的防火涂料，包括以下重量份的原料：复合乳液24份、二氧化硅13份、氧化锌9份、云母粉8份、硼酸锌8份、六偏磷酸钠14份、氯化石蜡6份、磷酸三丁酯11份、乙二醇5份、阻燃填料7份、脱水剂5份、成炭剂10份、增稠溶液8份、防锈剂3份和去离子水14份。
一种用于门窗的防火涂料的制备方法，包括以下制备步骤：
a、将二氧化硅、氧化锌和云母粉混合导入球磨机中球磨至过800目筛，再与六偏磷酸钠一同加入到去离子水中，混合均匀后，导入分散罐中，在60℃下以500r/min的转速搅拌分散15min，得到分散料；
b、向分散料中依次加入乙二醇、阻燃填料、成炭剂、磷酸三丁酯和氯化石蜡，导入反应釜中，在128℃下加热并缓慢搅拌反应0.6h，得到混合物一；
c、将混合物一与复合乳液混合，在65℃下加热预分散15min，再加入脱水剂，升温至73℃，加热反应15min，再加入硼酸锌，继续反应20min，得到混合物二；
d、向混合物二中加入增稠溶液和防锈剂，在超声下分散处理15min，即可得到成品。
步骤b的阻燃填料为季戊四醇、三聚氰胺和偏聚磷酸铵按质量比2:1:2混合而成。
步骤b的成炭剂为山梨醇、植物淀粉和炭灰按质量比1:3:5混合而成。
步骤c的复合乳液为丙烯酸乳液、硅丙乳液和聚醋酸乳液按质量比1:1:1混合而成。
步骤c的脱水剂为聚磷酸铵和磷酸二氢铵按质量比2:1混合而成。
步骤d的增稠溶液为羟甲基纤维素与丙二醇按质量比20:1混合而成。
步骤d的防锈剂为聚乙二醇二油酸酯、石油磺酸钠、酰胺咪唑啉和环烷酸碱土金属盐按质量比2:1:1:2混合而成。
对比例1
采用现有技术中的门窗用防火涂料进行检测。
检测以上实施例和对比例制备的成品，得到以下检测数据：
表一：
项目 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1 涂料状态 分散均匀，无结块现象，无沉淀 分散均匀，无结块现象，无沉淀 分散均匀，无结块现象，无沉淀 无结块现象，有沉淀 表干时间（h） 2.1 2.2 2.1 3.4 不透水性 0.5MPa，30min不透水 0.5MPa，30min不透水 0.5MPa，30min不透水 0.3MPa，30min不透水 耐火性 氧炔焰800℃下，无明火，涂料形成致密炭层 氧炔焰800℃下，无明火，涂料形成致密炭层 氧炔焰800℃下，无明火，涂料形成致密炭层 氧炔焰800℃下，无明火，涂料剥离、脱落 撕裂强度（N/mm） 14.2 14.5 14.6 12.5 低温弯折性 无裂纹、剥落现象 无裂纹、剥落现象 无裂纹、剥落现象 有裂纹、剥落现象
由表一所得的实验数据，可以得出，本发明的制备方法制备的成品的各项性能显著优异于现有技术中的普通产品，并且在本发明的实施例3中优选的制备方案，其得到的成品性能最为优异。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。