CN103275604A - 含磷醇酸树脂透明防火涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

含磷醇酸树脂透明防火涂料及其制备方法，按质量百分数计，含磷醇酸树脂透明防火涂料配方为：含磷醇酸树脂62%~80%，催干剂2%~3%，溶剂18%~35%；其制备步骤为：在配方量溶剂中加入含磷醇酸树脂分散20～40min，加入催干剂在多用分散研磨机中分散10～20min后即得产品。

Description

含磷醇酸树脂透明防火涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及透明防火涂料的制备技术。

背景技术

随着经济发展和人民生活水平不断提高，人民群众对居住的要求也越来越高，建筑内装修也随之发展。壁纸、地毯、木结构装饰材料等开始走进居民家庭，这同时也带来了火灾隐患。在这些材料表面涂上一层防火涂料是防止火灾发生的有效措施，非透明性防火涂料虽然发展较为成熟，但应用于装饰材料表面后会破坏原来的装饰效果，特别是对古建筑、文物保护及高档家具等方面。为保持装饰物的原貌，又起到防火与装饰作用，因此透明防火涂料成为研制的热点。

专利CN102746773A公开了一种透明防火涂料制备方法，按质量分数计由以下成分组成：溴碳醇酸树脂60～90份，催干剂2～3份，溶剂30～45份。本发明的透明防火涂料，具有很好的阻燃性，并可提高涂覆物的防火性能，适用于多种防火材料。

专利CN102372934A公开了一种透明防火涂料制备方法，按质量分数计由以下成分组成：硼砂30～40份，无水亚硫酸钠10～20份，氯化钠50～60份，滑石粉6～10份，硅酸钠500～1000份，尿素20～25份，季戊四醇6～10份。本发明的透明防火涂料，可以耐受长时间的高温烘烤，具有一定的阻燃性，适用于各类防火材料，尤其是木结构建筑家具等。

我国现有的透明型防火涂料的研究主要集中于以脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、三聚氰胺一甲醛一尿素共聚树脂等氨基树脂或改性氨基树脂为成膜物质的体系，但其阻燃效果很不理想，很难较长时间内连续使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种含磷醇酸树脂透明防火涂料及其制备方法。

本发明是含磷醇酸树脂透明防火涂料及其制备方法，含磷醇酸树脂透明防火涂料，基于含磷醇酸树脂透明防火涂料的总质量，按质量百分数计，含磷醇酸树脂透明防火涂料配方为：

含磷醇酸树脂62%~80%，催干剂2%~3%，溶剂18%~35%；

基于含磷醇酸树脂的总质量，按质量百分数计，含磷醇酸树脂配方为：

豆油酸50.8%~60.5%，季戊四醇11.6%~17.8%，邻苯二甲酸酐0%~15.5%，DOPOMA9.5%~20.9% ,带水剂5.1%~7%;

基于制备催干剂各组分的总质量，按质量百分数计，制备催干剂各组分的组成为：

异辛酸钴3.70%，异辛酸锰14.81%，异辛酸锆14.81%，200#溶剂油66.67%。

含磷醇酸树脂透明防火涂料的制备方法，按以上所述组分及其配比进行配料，其步骤为：

（1）DOPOMA的制备步骤为：

在装有搅拌器、温度计、回流冷凝管的三口烧瓶中，加入等质量的四氢呋喃和甲苯混合溶液，DOPO和顺丁烯二酸酐以1:1.05的物质的量比投入，搅拌加热，温度为84℃时开始出现回流，体系稳定反应9h后颜色逐渐加深变为绿色，继续反应24h后体系颜色为墨绿色，保温反应24h后停止反应并冷却至室温，向溶液中加入适量的二甲苯并不断搅拌，体系分层，下层为墨绿色粘稠液体，上层为淡黄色澄清液体，分离得到下层粘稠液体，用二甲苯多次洗涤后放置120℃的烘箱中干燥48h，取出冷却至室温淡黄色结晶固体；

（2）含磷醇酸树脂的制备步骤为：

    在100ml的四口烧瓶中加入豆油酸，季戊四醇，邻苯二甲酸酐和二甲苯；通氮气，开搅拌，缓慢升温；在30-40min内加热至180℃，当体系温度到达180℃时开始保温40min；保温结束后10min内分批加入的DOPOMA；加料完毕后缓慢升温至200℃保温反应30min，再缓慢升温至210℃，最终的保温反应温度为210-220℃，随着反应的进行，体系颜色逐渐加深，最终变为橙红色；保温反应2小时后每隔半小时进行测量酸价，当酸价为10mgKOH/g左右时停止加热、降温、出料即可得到含磷醇酸树脂；

（3）催干剂的制备步骤为：

在200#溶剂油中，加入异辛酸钴、异辛酸锰、异辛酸锆，在3500r/min条件下高速分散2h即可得到含磷醇酸树脂透明防火涂料用催干剂；

（4）含磷醇酸树脂透明防火涂料的制备步骤为：

在配方量溶剂中加入含磷醇酸树脂分散20～40min，加入催干剂在多用分散研磨机中分散10～20min后即得产品。

本发明的有益之处是，通过分子设计首先采用9，10一二氢一9一氧杂一10一磷杂菲一10一氧化物(DOPO)和马来酸酐（MA）以1:1的物质的量之比反应得到DOPOMA，并以此为原料来合成醇酸树脂，其在高分子链中引入了具有阻燃性能的元素磷，合成了具有阻燃性能的醇酸树脂。合成的含磷醇酸树脂应用于透明防火涂料领域，作为本体阻燃材料，可有效提高涂覆物体的防火性能，可赢得火灾条件下受灾人员的安全逃生和灭火救灾时间，减少人、财、物损失，同时由于基体树脂本身阻燃，在涂层服役期限内，只要涂层本身没遭到破坏，就具有防火阻燃作用。

具体实施方式

本发明由以下技术方案完成，DOPO与MA以1:1的物质的量之比来合成原料DOPOMA，季戊四醇经豆油酸封端得到两官能度的二元醇，然后与邻苯二甲酸酐进行酯化反应合成醇酸树脂，最后加入DOPOMA缩聚得到含磷阻燃醇酸树脂，以合成含磷醇酸树脂为基体树脂，加入催干助剂，在溶剂中分散均匀即得透明防火涂料。

含磷醇酸树脂合成工艺路线如下：

 其中

  R为脂肪碳链，

基于含磷醇酸树脂透明防火涂料的总质量，按质量百分数计，含磷醇酸树脂透明防火涂料配方为：

含磷醇酸树脂62%~80%，催干剂2%~3%，溶剂18%~35%；

其中溶剂由200#溶剂油与环己酮组成，其重量比为1：1。

基于制备含磷醇酸树脂的总质量，按质量百分数计，含磷醇酸树脂配方为：

豆油酸50.8%~60.5%，季戊四醇11.6%~17.8%，邻苯二甲酸酐0%~15.5%，DOPOMA9.5%~20.9% ,带水剂5.1%~7%。

其中带水剂是二甲苯。

DOPOMA的制备步骤为：

在装有搅拌器、温度计、回流冷凝管的三口烧瓶中，加入等质量的四氢呋喃和甲苯混合溶液，DOPO和顺丁烯二酸酐以1:1.05的物质的量比投入，搅拌加热，温度为84℃时开始出现回流，体系稳定反应9h后颜色逐渐加深变为绿色，继续反应24h后体系颜色为墨绿色，保温反应24h后停止反应并冷却至室温，向溶液中加入适量的二甲苯并不断搅拌，体系分层，下层为墨绿色粘稠液体，上层为淡黄色澄清液体，分离得到下层粘稠液体，用二甲苯多次洗涤后放置120℃的烘箱中干燥48h，取出冷却至室温淡黄色结晶固体。

含磷醇酸树脂的制备步骤为：

    在100ml的四口烧瓶中加入豆油酸，季戊四醇，邻苯二甲酸酐和二甲苯。通氮气，开搅拌，缓慢升温。（在30-40min内加热至180℃）。160℃时开始有油溅的声音，并出现回流现象。体系为浑浊液。温度170℃以后反应20min体系变为微黄澄清液。当体系温度到达180℃时开始保温40min。保温结束后10min内分批加入的DOPOMA。加料完毕后缓慢升温至200℃保温反应30min，再缓慢升温至210℃，最终的保温反应温度为210-220℃（不可快速升温至220℃，以免发生爆沸现象）。随着反应的进行，体系颜色逐渐加深，最终变为橙红色。保温反应2h后每隔半小时进行测量酸价，当酸价为10mgKOH/g左右时停止加热、降温、出料即可得到含磷醇酸树脂。

催干剂的制备步骤为：

在200#溶剂油中，加入异辛酸钴、异辛酸锰、异辛酸锆，在3500r/min条件下高速分散2h即可得到含磷醇酸树脂透明防火涂料用催干剂；

含磷醇酸树脂透明防火涂料的制备步骤为：

在配方量溶剂中加入含磷醇酸树脂分散20～40min，加入催干剂在多用分散研磨机中分散10～20min后即得产品。

以下是本发明的实施例，但本发明不局限于下列实施例中。

实施例1. 含磷醇酸树脂的制备

    在100ml的四口烧瓶中加入豆油酸28份，季戊四醇7.6份，邻苯二甲酸酐4.8份和3份二甲苯。通氮气，开搅拌，缓慢升温。（在30-40min内加热至180℃）。160℃时开始有油溅的声音，并出现回流现象。体系为浑浊液。温度170℃以后反应20min体系变为微黄澄清液。当体系温度到达180℃时开始保温40min。保温结束后10min内分批加入的4.9份DOPOMA。加料完毕后缓慢升温至200℃保温反应30min，再缓慢升温至210℃，最终的保温反应温度为210-220℃（不可快速升温至220℃，以免发生爆沸现象）。随着反应的进行，体系颜色逐渐加深，最终变为橙红色。保温反应2小时后每隔半小时进行测量酸价，当酸价为10mgKOH/g左右时停止加热、降温、出料即可得到含磷醇酸树脂。

实施例2. 催干剂的制备

在50g200#溶剂油中，加入3g异辛酸钴、10g异辛酸锰、10g异辛酸锆，在3500r/min条件下高速分散2h即可得到含磷醇酸树脂透明防火涂料用催干剂。

实施例3. 含磷醇酸树脂透明防火涂料的制备

将7g200#溶剂油、7g200#环己酮、30g含磷醇酸树脂分散20～40min，加入1g催干剂分散10～20min后即得产品。

经对制备含磷醇酸树脂透明防火涂料性能检测结果如表1。

表1 含磷醇酸树脂透明防火涂料性能指标

项   目	指      标	检测结果
			在容器中的状态	搅拌后无硬块，呈均匀状态。	合格
漆膜颜色及外观	符合标准样板，在色差范围内，漆膜平整光滑	合格
			流出时间 S ≥	40	45
细度um ≤	35	30
			干燥时间 h ≤	表干8 实干 24	表干1.5 实干 20
光泽 ≥	80	80
			硬度（双摆） ≥	0.2	0.25
挥发物含量 % ≤	50	30
			施工性	涂刷无障碍	合格
重涂适应性	对重涂无障碍	合格
			闪点 ℃ ≥	30	32
防结皮性(48h)	不结皮	合格
			极限氧指数，%		29

Claims (6)

1.含磷醇酸树脂透明防火涂料，其特征在于：基于含磷醇酸树脂透明防火涂料的总质量，按质量百分数计，含磷醇酸树脂透明防火涂料配方为：

含磷醇酸树脂62%~80%，催干剂2%~3%，溶剂18%~35%；

基于含磷醇酸树脂的总质量，按质量百分数计，含磷醇酸树脂配方为：

豆油酸50.8%~60.5%，季戊四醇11.6%~17.8%，邻苯二甲酸酐0%~15.5%，DOPOMA9.5%~20.9% ,带水剂5.1%~7%;

基于制备催干剂各组分的总质量，按质量百分数计，制备催干剂各组分的组成为：

异辛酸钴3.70%，异辛酸锰14.81%，异辛酸锆14.81%，200#溶剂油66.67%。

2.根据权利要求1所述的含磷醇酸树脂透明防火涂料，其特征在于溶剂由200#溶剂油与环己酮组成，其重量比为1∶1。

3.根据权利要求1所述的含磷醇酸树脂透明防火涂料，其特征在于：所述的DOPOMA是由9，10一二氢一9一氧杂一10一磷杂菲一10一氧化物和马来酸酐以1∶1.05的物质的量之比反应得到。

4.根据权利要求1所述的含磷醇酸树脂透明防火涂料，其特征在于带水剂为二甲苯。

5.根据权利要求1所述的含磷醇酸树脂透明防火涂料，其特征在于季戊四醇的含量为93.6%。

6.含磷醇酸树脂透明防火涂料的制备方法，按权利要求1所述组分及其配比进行配料，其步骤为：

（1）DOPOMA的制备步骤为：

在装有搅拌器、温度计、回流冷凝管的三口烧瓶中，加入等质量的四氢呋喃和甲苯混合溶液，DOPO和顺丁烯二酸酐以1:1.05的物质的量比投入，搅拌加热，温度为84℃时开始出现回流，体系稳定反应9h后颜色逐渐加深变为绿色，继续反应24h后体系颜色为墨绿色，保温反应24h后停止反应并冷却至室温，向溶液中加入适量的二甲苯并不断搅拌，体系分层，下层为墨绿色粘稠液体，上层为淡黄色澄清液体，分离得到下层粘稠液体，用二甲苯多次洗涤后放置120℃的烘箱中干燥48h，取出冷却至室温淡黄色结晶固体；

（2）含磷醇酸树脂的制备步骤为：

    在100ml的四口烧瓶中加入豆油酸，季戊四醇，邻苯二甲酸酐和二甲苯；通氮气，开搅拌，缓慢升温；在30-40min内加热至180℃，当体系温度到达180℃时开始保温40min；保温结束后10min内分批加入的DOPOMA；加料完毕后缓慢升温至200℃保温反应30min，再缓慢升温至210℃，最终的保温反应温度为210-220℃，随着反应的进行，体系颜色逐渐加深，最终变为橙红色；保温反应2小时后每隔半小时进行测量酸价，当酸价为10mgKOH/g左右时停止加热、降温、出料即可得到含磷醇酸树脂；

（3）催干剂的制备步骤为：

在200#溶剂油中，加入异辛酸钴、异辛酸锰、异辛酸锆，在3500r/min条件下高速分散2h即可得到含磷醇酸树脂透明防火涂料用催干剂；

（4）含磷醇酸树脂透明防火涂料的制备步骤为：

在配方量溶剂中加入含磷醇酸树脂分散20～40min，加入催干剂在多用分散研磨机中分散10～20min后即得产品。