一种阻燃型腻子粉及其制备方法与流程

1.本发明属于腻子粉技术领域，更具体地，涉及一种阻燃型腻子粉及其制备方法。


背景技术：

2.腻子是平整墙体表面的一种装饰性质的材料，一种厚浆状涂料，是涂料粉刷前必不可少的一种产品。多用于建筑物墙壁的修复补平，为满足多种需求，腻子粉的配方和功能在不断改进，耐水防火防潮等功能性腻子粉也逐渐获得量产，但目前市场的所谓阻燃型腻子基本依靠本身的无机材料成分来阻燃，防火性差，不具备有效的防火阻燃效果。市场上，迫切需要开发一款真正意义的阻燃型腻子粉。
3.申请号为202010933152.2的专利申请《腻子材料及其使用方法》中，所采用的阻燃剂主要为氢氧化铝和碳酸钙材料，介绍的是一种阻燃型腻子粉。其直接添加氢氧化铝和碳酸钙材料作为阻燃剂，在高温环境下阻燃剂发生吸热分解反应释放水和二氧化碳达到阻燃的效果。但是，其碳酸钙作为主要填料物质，分解反应需要达到890℃以上，最低反应温度太高，不利于有效阻燃。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于解决目前市场上的所谓阻燃型腻子基本依靠本身的无机材料成分来防火，防火性差，不具备有效的阻燃效果等问题。
5.为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种阻燃型腻子粉，该腻子材料具有生产工艺简单、防火阻燃、施工方便、经济环保等优点，主要解决了普通阻燃型腻子粉，防火阻燃效果差的问题。该阻燃型腻子粉的原料组成包括：
6.无机胶凝材料7wt％-20wt％、碳酸钙和碳酸镁的混合物65wt％-80wt％、纤维素醚0wt％-0.5wt％、可分散性乳胶粉0wt％-0.8wt％、铝盐1wt％-6wt％、高岭土4wt％-15wt％。
7.本发明的原理是，在阻燃型腻子粉中加入高岭土(如1250目超细高岭土，高岭土主要成分为al2o3、sio2等)和改性剂铝盐(如硫酸铝粉末)。腻子粉在与水拌和时，无机胶凝材料(如52.5白水泥)发生水化反应，产生氢氧根离子，并与高岭土中的al2o3反应产生偏铝酸根离子(alo
2-)，游离的偏铝酸根离子与铝盐(如硫酸铝)电离的al离子进一步反应，生成氢氧化铝阻燃剂(热分解温度为140℃左右)。同时，碳酸钙和碳酸镁的混合物(如白云石粉)中的碳酸镁热分解温度为400℃左右，碳酸钙热分解温度为890℃左右。在遇到高温火源时，氢氧化铝首先发生吸热分解反应生成硫酸铝和大量水蒸气，阻止燃烧进行。如果温度继续升高，碳酸镁开始吸热分解生成氧化镁和二氧化碳，温度达到890℃左右时碳酸钙开始吸热分解，生成氧化钙和二氧化碳，大量带有二氧化碳的水蒸气可很快降低腻子表层及环境温度，抑制燃烧进行，并吸附燃烧所产生的烟气，实现有效防火阻燃的目的。值得一提的是，因高岭土本身的可塑性和结合性好，能大幅改善腻子粉的干燥抗裂性和刮涂手感。
8.氢氧化铝产生：
9.10.3alo
2- al
3
6h2o
→
4al(oh)3↓
(氢氧化铝生成)
11.吸热分解反应：
12.2al(oh)3(吸热)
→
al2o3 3h2o
↑
(需温度达到140℃左右)
13.mgco3(吸热)
→
mgo co2↑
(需温度达到400℃左右)
14.caco3(吸热)
→
cao co2↑
(需温度达到890℃左右)
15.作为优选方案，该阻燃型腻子粉的原料组成包括：
16.无机胶凝材料10wt％-15wt％、碳酸钙和碳酸镁的混合物70wt％-75wt％、纤维素醚0wt％-0.5wt％、可分散性乳胶粉0wt％-0.8wt％、铝盐2wt％-5wt％、高岭土6wt％-11wt％。
17.根据本发明，优选添加纤维素醚和/或可分散性乳胶粉。
18.即，该阻燃型腻子粉的原料组成包括：纤维素醚0.1wt％-0.5wt％，更优选包括：纤维素醚0.2wt％-0.3wt％。
19.即，该阻燃型腻子粉的原料组成包括：可分散性乳胶粉0.05wt％-0.8wt％，更优选包括：可分散性乳胶粉0.1wt％-0.3wt％。
20.纤维素醚增加了腻子粉的保水性和施工手感，可分散性乳胶粉提升了腻子粉的粘接力。
21.作为优选方案，所述无机胶凝材料为52.5白水泥和/或42.5水泥。
22.作为优选方案，所述纤维素醚选自纤维素醚、羧甲基纤维素钠中的至少一种。所述纤维素醚更优选为羟丙基纤维素醚。
23.作为优选方案，所述可分散性乳胶粉选自醋酸乙烯-乙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物和叔碳酸乙烯共聚物乳胶粉中的至少一种。
24.作为优选方案，所述碳酸钙和碳酸镁的混合物为白云石粉。白云石粉包含碳酸钙、碳酸镁，是个混合物。一般而言白云石粉中的碳酸镁会少于碳酸钙含量，碳酸钙大约占比40-60％，碳酸镁大约占20-45％。
25.作为优选方案，所述碳酸钙和碳酸镁的混合物的粒径为280-325目。
26.作为优选方案，所述高岭土的粒径为1000-1500目。
27.作为优选方案，所述铝盐为硫酸铝和/或氯化铝，硫酸铝最优为硫酸铝粉末。
28.本发明的第二方面提供上述的阻燃型腻子粉的制备方法，所述阻燃型腻子粉的制备方法包括：
29.(1)无机凝胶材料预混
30.将无机胶凝材料、高岭土混合均匀；
31.(2)粉料充分混合
32.将步骤(1)所得混合物与碳酸钙和碳酸镁的混合物、任选的纤维素醚、任选的可分散性乳胶粉、铝盐混合均匀，得到所述阻燃型腻子粉。
33.根据本发明，在一个具体的实施方式中，所述阻燃型腻子粉的制备方法包括：
34.(1)无机凝胶材料预混
35.在搅拌设备中加入无机胶凝材料和高岭土，开启搅拌，转速800-1200r/min，预分散搅拌1-3min，完成预混，此举可以让高岭土充分被水泥颗粒吸附，加快反应进行，有助于al2o3快速与oh生成偏铝酸根，进而与铝离子反应生成氢氧化铝阻燃物；
36.(2)粉料充分混合
37.预混完成后，在搅拌设备中加入白云石粉、羟丙基纤维素醚、可分散性乳胶粉、硫酸铝，搅拌，转速800-1200r/min，再次搅拌3-4min后关停搅拌设备，出料包装。
38.本发明的有益效果：
39.本案通过采用碳酸钙和碳酸镁的混合物(如白云石粉，其主要成分mgco3和caco3)作为填料，相比较而言，重钙粉(主要成分caco3)作为填料需要温度达到890℃左右才开始分解，而mgco3在温度达到400℃左右即开始分解。比起仅靠caco3分解阻燃的腻子粉，采用mgco3阻燃可以在火势较小时，便释放大量二氧化碳阻燃气体，如果火势进一步加大，caco3也将被分解，实现防火阻燃。通过加入高岭土和硫酸铝粉末对白水泥进行改性，保证腻子粉的阻燃效果的同时，值得一提的是，白云石粉(150-280元/吨)比重钙粉(300-480元/吨)价格会更加便宜，提高阻燃性的同时，大幅降低了腻子粉成本(约下降120元/吨)，有良好的经济性。
40.本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
41.下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
42.本发明实施例中，各组份的参数如下：
43.白水泥：阿尔博公司52.5白水泥
44.白云石粉：张家界恒亮新材料，325目白云石粉
45.高岭土：广州佳润科技有限公司1250目超细高岭土
46.可分散乳胶粉：瓦克乳胶粉5010n
47.羟丙基纤维素醚：hpmc潍坊力特复合材料有限公司
48.硫酸铝：山东嘉达新材料有限公司
49.实施例1：
50.本实施例提供一种阻燃型腻子粉。
51.该阻燃型腻子粉(923kg)的组成为：白水泥100kg(10.83wt％)、白云石粉700kg(75.84wt％)、1250目高岭土80kg(8.67wt％)、可分散乳胶粉1kg(0.11wt％)、羟丙基纤维素醚2kg(0.22wt％)、硫酸铝40kg(4.33wt％)。
52.制备方法为：
53.(1)无机凝胶材料预混
54.在搅拌设备中加入无机胶凝材料g和高岭土，开启搅拌，转速800-1200r/min，预分散搅拌1-3min，完成预混；
55.(2)粉料充分混合
56.预混完成后，在搅拌设备中加入白云石粉、羟丙基纤维素醚、可分散性乳胶粉、硫酸铝，搅拌，转速800-1200r/min，再次搅拌3-4min后关停搅拌设备，出料包装。
57.实施例2：
58.本实施例提供一种阻燃型腻子粉。
59.该阻燃型腻子粉(1036kg)的组成为：白水泥150kg(14.48wt％)、白云石粉750kg(72.39wt％)、1250目高岭土100kg(9.65wt％)、可分散乳胶粉3kg(0.29wt％)、羟丙基纤维素醚3kg(0.29wt％)、硫酸铝30kg(2.90wt％)。
60.制备方法同实施例1。
61.对比例1：
62.本对比例提供一种腻子粉。
63.该腻子粉(1013kg)的组成为：白水泥200kg(19.74wt％)、白云石粉800kg(78.97wt％)、可分散乳胶粉8kg(0.79wt％)、羟丙基纤维素醚5kg(0.49wt％)。
64.制备方法参考实施例1。
65.对比例2
66.与实施例1的不同之处在于，不加硫酸铝。
67.对比例3
68.与实施例1的不同之处在于，不加高岭土。
69.测试例
70.力学性能按照jg/t 298-2010n型测试标准，防火等级按照gb8624-2012测试标准，对本发明各实施例、对比例进行测试，结果见表1。
71.表1
[0072][0073]
结论：实施例1、实施例2的实验结果均达到jg/t 298-2010n型的标准要求，对比例
1和对比例3施工性存在刮涂障碍，初期干燥抗裂性有轻微裂纹，不符合要求。
[0074]
依据gb8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》，检测结果如表2所示。
[0075]
表2
[0076][0077]
由上表可知，随着可分散胶粉和纤维素醚有机物添加量的提高，实施例1和实施例2燃烧性能等级均可以达到a级(不燃材料)，有着优异的防火阻燃效果。
[0078]
而对比例1，对比例2和对比例3因未添加适量的1250目超细高岭土与硫酸铝，燃烧性能低一等级仅为b1级材料(难燃材料)，施工刮涂有障碍，存在轻微裂纹。
[0079]
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。