一种建筑用黑料组合物及其制备方法与流程

1.本发明涉及建筑涂料领域，尤其涉及i pc c04b领域，更具体的，涉及一种建筑用黑料组合物及其制备方法。


背景技术：

2.建筑防火阻燃技术是一项复杂的工程技术，建筑阻燃工程由阻燃材料、配套产品形成粘结层、保护层、饰面层等复杂工程构造，并由多道工序精细施工完成。建筑用阻燃材料工程承担着建筑物围护结构的阻燃隔热、延长使用寿命、保证居住安全等多项功能。技术不完善、构造不合理、材料不达标等易引发火灾，或造成建筑开裂等质量问题。当前，建筑工程要求的高阻燃性材料技术快速发展，有效提高了建筑防火工程技术水平。
3.cn1408673a提供一种以工业废物为原料，轻质、吸音保温效果好的阻燃板。该阻燃板由红土粉或废机砖粉、聚苯废料等废弃物为主料，防火性能好，经物理发泡后具有不规则气泡孔，可根据需要制作气泡孔径，最轻可达到250kg/m3，易于施工，隔音效果好；采用水泥和氧化镁为粘结剂使得该阻燃板具有一定强度，再加以麻丝抗折，故不易破碎；制造工艺简便，成本低，无三废排出，利于环保；cn104556829a一种环保阻燃建筑材料，包括以下重量份数的原料组成：橡胶颗粒20～30份，陶粒15～20份，氧化镁粉10～15份，纳米二氧化硅1～10份，硅酸纤维5～10份，增稠剂3～8份，增韧剂1～5份，阻燃剂3～5份，固化剂2～6份。与现有技术相比，本发明具有优异的阻燃性能，同时节能环保，不会对环境造成污染，而且施工方便，价格合理，可以广泛用于建筑外墙使用。上述现有技术制得建筑用阻燃材料的保温效果好但阻燃性能不足，使用橡胶材料易发生老化。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本发明第一方面提供了一种建筑用黑料组合物，以重量份计，原料至少包括：基料70～100份、填充剂10～15份、阻燃剂3～5份、缓凝剂0.1～0.5份、表面活性剂1～5份、增塑剂1～3份。
5.优选的，所述基料为碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐中的至少一种。
6.优选的，所述基料为硫酸盐。
7.优选的，所述填充剂为石墨与石墨烯的混合物，所述石墨和石墨烯的质量比为(3～5)：(1～4)。
8.优选的，所述填充剂为石墨与石墨烯的混合物，所述石墨和石墨烯的质量比为4:1。
9.优选的，所述石墨为高纯石墨、等静压石墨、膨胀石墨、氟化石墨、胶体石墨的至少一种。
10.优选的，所述石墨为膨胀石墨。
11.优选的，所述阻燃剂为有机阻燃剂、无机阻燃剂中的至少一种。
12.优选的，所述阻燃剂为无机阻燃剂，所述无机阻燃剂为氢氧化镁、氢氧化铝、三氧
化二锑、三氧化二铁、水合硼酸锌、水和氧化铝中的至少一种。
13.优选的，所述无机阻燃剂为水合硼酸锌和氢氧化镁的混合物，所述水合硼酸锌和氢氧化镁的质量比为(1～2)：(3～6)。
14.优选的，所述阻燃剂为水合硼酸锌和氢氧化镁的混合物，所述水合硼酸锌与氢氧化镁的质量比为1.5:4。
15.本技术通过采用膨胀石墨与石墨烯既可以作为制得的黑料组合物体系的填充剂，同时膨胀石墨可以作为协效阻燃成分，一方面膨胀石墨受热后可在材料内部发生高倍膨胀，主要成分基本为炭，增加了材料的膨胀倍率以及残炭率；另一方面是膨胀石墨呈蠕虫状穿插于炭化层中，使炭化层的气孔细小且更加均匀，结构更加致密，从而防止材料在过高温度下发生开裂破损；与此同时，由于膨胀石墨采用凝固相阻燃，受热燃烧时，膨胀石墨靠自身体积膨胀形成的绝热层来延缓和抑制体系材料的继续燃烧，但膨胀后形成的膨胀石墨分子粘附力较弱，在基体材料进行燃烧时，膨胀石墨因质轻无法形成坚固的炭层，已发生飞灰，产生大量烟灰，体系中加入的水合硼酸锌与氢氧化镁的质量比为1.5:4的阻燃剂可与膨胀石墨进行配合，氢氧化镁受热分解产生氧化物材料，可以覆盖在材料表面，具有非常良好的绝热和可燃气体流动的作用，且能够快速中和燃烧产生的有毒及酸性气体，此外，水和硼酸锌和氢氧化镁受热分解生成的水蒸气，不仅可以驱逐氮气及稀释可燃性气体，同样能够覆盖在材料的表面，降低材料表面基础的氧气浓度和可燃气体的浓度，进一步提高了阻燃效果。
16.优选的，所述缓凝剂为柠檬酸、酒石酸、酒石酸钾、多聚磷酸钠、六偏磷酸钠、硼砂、降解蛋白质类缓凝剂中的至少一种。
17.优选的，所述缓凝剂为降解蛋白质类缓凝剂。
18.优选的，所述表面活性剂为α-烯烃磺酸钠、松香酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十八烷基硫酸钠、硬脂酸钠中的至少一种。
19.优选的，所述增塑剂为邻苯二甲酸酯、脂肪族二元酸酯、脂肪酸酯、多元醇酯、环氧烃类、烷基磺酸酯中的至少一种。
20.优选的，所述增塑剂为邻苯二甲酸二正丁酯。
21.本发明的第二方面提供了一种如上所述的建筑用黑料组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
22.(1)按照重量组分配比，将基料、阻燃剂、阻燃协效剂、缓凝剂、表面活性剂在1000～1200r/mi n下搅拌10～30mi n，混合均匀；(2)向步骤(1)中加入填充剂和其他助剂在1500～2500r/mi n下搅拌10～30mi n混合均匀后即得。
23.有益效果：
24.(1)本身请使用硫酸钙和磷酸钙作为基料，与合成橡胶、玻璃纤维的等基材料相比具有绿色环保、制造成本低、机械强度大且不已发生老化的优点，同时硫酸钙和磷酸钙作为基料在燃烧时可以吸收大量热量，降低材料表面温度，可以有效抑制持续燃烧。
25.(2)本技术采用水合硼酸锌与氢氧化镁的质量比为1.5:4作为阻燃剂，水合硼酸锌与氢氧化镁可以吸收大量热量发生高温分解，释放出结晶水，结晶水蒸发为水蒸气，该过程会吸收大量的热量，降低材料表面的温度，进行阻燃。
26.(3)本技术通过采用膨胀石墨与石墨烯既可以作为制得的黑料组合物体系的填充
剂，同时膨胀石墨可以作为协效阻燃成分，增加了材料的膨胀倍率以及残炭率，防止材料在过高温度下发生开裂破损，同时与体系中加入的水合硼酸锌与氢氧化镁的质量比为1.5:4的阻燃剂可与膨胀石墨进行配合，水和硼酸锌和氢氧化镁受热分解生成的水蒸气能够覆盖在材料的表面，降低材料表面基础的氧气浓度和可燃气体的浓度，进一步既提高了抑烟和阻燃效果。
27.(4)本技术采用sgr1801蛋白质缓凝剂，掺入硫酸钙基料组合物中，可与硫酸钙表面的钙离子结合，降低晶核表面能抑制晶核的生长，提高硫酸钙的溶解能力，同时具有吸附和保护作用，对材料体系强度影响较小
28.(5)本技术采用十二烷基苯磺酸钠作为表面活性剂，具有良好的表面活性，其结构中长链烷基具有疏水性，能够显著降低组合物的表面张力，起润湿作用，提高制得的黑料组合物体系的稳定性。
具体实施方式
29.实施例1
30.实施例1提供了一种建筑用黑料组合物，以重量份计，原料包括：基料90份、填充剂12份、阻燃剂4份、缓凝剂0.2份、表面活性剂3份、增塑剂2份。
31.所述基料为硫酸钙。
32.所述填充剂为膨胀石墨与石墨烯的混合物，所述膨胀石墨与石墨烯的质量比为4:1。
33.所述阻燃剂为水合硼酸锌与氢氧化镁的混合物，所述水合硼酸锌与氢氧化镁的质量比为1.5:4。
34.所述缓凝剂为sgr1801蛋白质缓凝剂，购买自欣格瑞(山东)环境科技有限公司。
35.所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠，购买自上海易恩化学技术有限公司。
36.所述增塑剂为邻苯二甲酸二正丁酯，购买自上海皓鸿生物医药科技有限公司。
37.一种如上所述的建筑用黑料组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
38.(1)按照重量组分配比，将基料、阻燃剂、阻燃协效剂、缓凝剂、表面活性剂在1100r/mi n下搅拌20mi n，混合均匀；(2)向步骤(1)中加入填充剂在2000r/mi n下搅拌25mi n混合均匀后即得。
39.实施例2
40.实施例2提供了一种建筑用黑料组合物，以重量份计，原料包括：基料80份、填充剂13份、阻燃剂4份、缓凝剂0.1份、表面活性剂3.5份、增塑剂3份。
41.所述基料为硫酸钙。
42.所述填充剂为膨胀石墨与石墨烯的混合物，所述膨胀石墨与石墨烯的质量比为3:2。
43.所述阻燃剂为水合硼酸锌与氢氧化镁的混合物，所述水合硼酸锌与氢氧化镁的质量比为1:4。
44.所述缓凝剂为sgr1801蛋白质缓凝剂，购买自欣格瑞(山东)环境科技有限公司。
45.所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠，购买自上海易恩化学技术有限公司。
46.所述增塑剂为邻苯二甲酸二正丁酯，购买自上海皓鸿生物医药科技有限公司。
47.一种如上所述的建筑用黑料组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
48.(1)按照重量组分配比，将基料、阻燃剂、阻燃协效剂、缓凝剂、表面活性剂在1100r/mi n下搅拌20mi n，混合均匀；(2)向步骤(1)中加入填充剂在2000r/mi n下搅拌25mi n混合均匀后即得。
49.对比例1
50.本对比例的具体实施方式同实施例1，变量为原料中的填充剂，不同之处在于：原料中填充剂的添加量为12重量份，其中膨胀石墨与石墨烯的质量比为2:1。
51.对比例2
52.本对比例的具体实施方式同实施例1，变量为原料中的阻燃剂，不同之处在于：原料中阻燃剂的添加量为4重量份，其中水合硼酸锌与氢氧化镁的质量比为1:1。
53.性能测试方法
54.将实施例1-2、对比例1-2得到的建筑用黑料组合物分别与
55.1、阻燃性能：对实施例1-2，对比例1-2得到的建筑用黑料组合物进行阻燃性能测定，测试方法参考gb/t gb8624-2012，测得数据记入表1。
56.2、耐候性测试：取实施例1-2，对比例1-2得到的建筑用黑料组合物20g与自来水按照重量比为1：1的比例进行混合，搅拌均匀后，然后与803涂料进行混合；其中，803涂料与建筑用黑料组合物的重量比为10：1进行耐候性测定，测试方法参考gb/t 3511-2008，测得数据记入表1。
57.性能测试数据
58.表1
[0059] 阻燃性能/等级耐候性/等级实施例1a级2实施例2a级2对比例1b级1对比例2b级1

技术特征：
1.一种建筑用黑料组合物，其特征在于，以重量份计，原料至少包括：基料70～100份、填充剂10～15份、阻燃剂3～5份、缓凝剂0.1～0.5份、表面活性剂1～5份、增塑剂1～3份。2.根据权利要求1所述的建筑用黑料组合物，其特征在于，所述基料为碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐中的至少一种。3.根据权利要求1所述的建筑用黑料组合物，其特征在于，所述填充剂为石墨与石墨烯的混合物，所述石墨和石墨烯的质量比为(3～5)：(1～4)。4.根据权利要求3所述的建筑用黑料组合物，其特征在于，所述石墨为高纯石墨、等静压石墨、膨胀石墨、氟化石墨、胶体石墨的至少一种。5.根据权利要求1所述的建筑用黑料组合物，其特征在于，所述阻燃剂为有机阻燃剂、无机阻燃剂中的至少一种。6.根据权利要求5所述的建筑用黑料组合物，其特征在于，所述阻燃剂为无机阻燃剂，所述无机阻燃剂为氢氧化镁、氢氧化铝、三氧化二锑、三氧化二铁、水合硼酸锌、水和氧化铝中的至少一种。7.根据权利要求6所述的建筑用黑料组合物，其特征在于，所述无机阻燃剂为水合硼酸锌和氢氧化镁的混合物，所述水合硼酸锌和氢氧化镁的质量比为(1～2)：(3～6)。8.根据权利要求1所述的建筑用黑料组合物，其特征在于，所述缓凝剂为柠檬酸、酒石酸、酒石酸钾、多聚磷酸钠、六偏磷酸钠、硼砂、降解蛋白质类缓凝剂中的至少一种。9.根据权利要求1所述的建筑用黑料组合物，其特征在于，所述表面活性剂为α-烯烃磺酸钠、松香酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十八烷基硫酸钠、硬脂酸钠中的至少一种。10.一种根据权利要求1-9任一项所述建筑用黑料组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)按照重量组分配比，将基料、阻燃剂、阻燃协效剂、缓凝剂、表面活性剂在1000～1200r/min下搅拌10～30min，混合均匀；(2)向步骤(1)中加入填充剂和其他助剂在1500～2500r/min下搅拌10～30min混合均匀后即得。

技术总结
本发明涉及建筑涂料领域，更具体的，涉及一种建筑用黑料组合物及其制备方法，以重量份计，原料至少包括：基料70～100份、填充剂10～15份、阻燃剂3～5份、缓凝剂0.1～0.5份、表面活性剂1～5份、增塑剂1～3份；所述填充剂为石墨与石墨烯的混合物，所述石墨和石墨烯的质量比为(3～5)：(1～4；所述石墨为膨胀石墨，所述阻燃剂为非卤素阻燃剂与无机阻燃剂的质量比为(1～2)：(3～6)，通过采用膨胀石墨与石墨烯既可以作为制得的黑料组合物体系的填充剂，同时膨胀石墨可以作为协效阻燃成分与阻燃剂配合，提高了制得的建筑用黑料组合物的抑烟、阻燃效果和稳定性。果和稳定性。


技术研发人员：唐小燕 龙梅
受保护的技术使用者：河南中柏防火涂料科技有限公司
技术研发日：2023.06.30
技术公布日：2023/10/15