CN103409026A - 一种环保水性阻燃涂料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环保水性阻燃涂料，它是由下列重量百分比的原料混合制成：硅丙乳液30～35％；复合填料10～13％；环氧改性的醇酯6～8％；其余为水。本发明使用的原料既能够使涂料具有优异的粘接性又能够提高体系的阻燃性能，各组分配比合理，相容性强，得到的涂料具有长的储存期，并且环保，可用于建筑装饰。

Description

一种环保水性阻燃涂料

技术领域

本发明属于建筑装饰材料技术领域，具体涉及一种环保水性阻燃涂料。

背景技术

涂料是由高分子物质和配料组成的混合物，并能涂覆在基材表面形成牢固附着连续涂膜的新型高分子材料。

凡是用水作溶剂或者作分散介质的涂料，都可称为水性涂料。水性涂料与溶剂型涂料的最大区别在于，涂料中的大部分有机溶剂被水所取代，由水、有机物、填料等组成。水性涂料是建筑装饰行业的发展趋势，具有以下特点：以水为溶剂，节省资源，降低了施工时火灾危险性，降低大气污染；可以在湿表面和潮湿环境中直接涂覆，对基材表面适应性好；喷涂工具可以用水清洗；施工简单。

作为建筑装饰材料需要具有阻燃性。中国专利申请CN102993798A公开一种阻燃涂料组合物，以水性聚氨酯为主体，加入添加型填料阻燃剂；中国专利CN102167920B公开了一种水性阻燃涂料及其制备方法，包括水性丙烯酸乳液以及氮系阻燃剂等成分。虽然添加型阻燃剂也能起到一定的阻燃效果，但是此类阻燃剂阻燃效果差、用量较大，与有机成分相容性差，需要添加多种化学助剂改善涂料的使用性能，这大大降低了水性涂料的环保性。

另外，作为装饰用材料，水性涂料还需要能够快速固化以及具有一定的粘接力。

发明内容

本发明的目的是提供一种环保水性阻燃涂料，该涂料组成简单、制备方便，具有粘接能力强、阻燃性能优异的特点。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：

一种环保水性阻燃涂料，它是由下列重量百分比的原料均匀混合后得到：

所述硅丙乳液由下列重量配比的原料制成：

所述磷酸酯的结构式如下：

所述复合填料由以下方式制备得到：将生贝壳粉与磷酸铝混合均匀后在500～550℃烧结20～26min，粉碎成粒径为0.1～1.2μm的粉末；然后对粉末进行表面处理，具体为将粉末放入容器中，加入粉末重量8～10倍的乙醇以及粉末重量1.1～1.5％的端羟基聚硅氧烷，搅拌40～50min，最后干燥即得到所述的复合填料；其中生贝壳粉与磷酸铝的重量比为3～5∶1；端羟基聚硅氧烷的分子量为400～600；

所述环氧改性的醇酯由以下方式制备得到：氮气气氛中，将双酚A环氧树脂、马来酸酐以及乙二醇加入到反应器中，于100～108℃反应50～60min，然后加入5～8滴盐酸，继续反应10～15min即得到所述的环氧改性的醇酯；其中双酚A环氧树脂、马来酸酐以及乙二醇的质量比为0.3～0.4∶1∶2.3～2.6。

优选的技术方案中，上述环保水性阻燃涂料是由下列重量百分比的原料均匀混合后得到：

本发明的端羟基聚硅氧烷为线性结构，两端含有羟基，具有高的粘接性能；但是由于涂料的特殊性，使用时对聚硅氧烷的分子量有要求，分子量过低会影响体系的固化特性，过高则影响涂覆涂料的均匀性。

本发明公开的环氧改性的醇酯能溶于水，用于涂料时可以起到流平的作用，同时其粘接性良好，无毒。

本发明采用水作为溶剂调节粘度，同时避免了有机溶剂的污染。三种主要成分的比例对涂料的性能，特别是贮存时间、固化性能有很大影响；本发明公开的比例合理，涂料存放时间长，使用时固化快速。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

(1)本发明首次将易溶于水的聚有机硅氧烷应用到水性涂料中，得到了高粘接性并且环保、快速固化的涂料组合物；

(2)本发明首次将有机磷酸酯化合物应用到水性涂料中，得到了具有优异阻燃性能的涂料组合物，其不仅与端羟基聚硅氧烷、醇酯等有机物具有良好的相容性，而且能够与其中的硅元素形成协同阻燃体系，进一步提高体系的阻燃性能；

(3)本发明使用含有丰富甲壳素的、无毒的贝壳粉与粘接性优异的磷酸铝烧结并经硅氧烷处理后作为填料，与有机成分相容性好，强化了涂料的成膜效果，并具有抗老化效果；

(4)本发明公开的涂料组成合理，成本低，各组分之间相容性好，环保、阻燃，具有优异的应用价值。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述：

合成例1端羟基聚硅氧烷的合成

氮气保护下，将20g3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、2g四甲基四乙烯基环四硅氧烷加入到40g蒸馏水中，混合均匀后，加入0.001g四甲基氢氧化钠，升温至60℃，搅拌反应30分钟，再加入6g羟基硅油，加热到80℃，反应20分钟，自然降温，静置分层，取下层溶液，水洗、干燥即得到端羟基聚硅氧烷，分子量450～580。

合成例2磷酸酯的合成

向三口瓶中加入12mL溴代正戊烷、8ml二乙醇胺以及30ml无水乙醇和4g硅醇钾，回流搅拌反应3小时，冷却，过滤得到液体；在向液体中加入85％磷酸1.5ml、50ml丙酮以及2g五氧化二磷，加热至60℃，搅拌反应2小时，蒸馏去除丙酮，得到淡黄色液体，即为磷酸酯。

合成例3复合填料的制备

将300g生贝壳粉与100g磷酸铝混合均匀后在500℃烧结22min，之后将烧结体粉碎，并选取粒径为0.1～1.2μm的粉末；然后对粉末进行表面处理，具体为将200g粉末放入容器中，加入粉末1800g的乙醇以及2.3g的端羟基聚硅氧烷，搅拌45min，最后干燥即得到所述的复合填料。

合成例4环氧改性的醇酯的制备

氮气气氛中，将36g双酚A环氧树脂、100g马来酸酐以及240g乙二醇加入到反应器中，于108℃反应50min，然后加入6滴盐酸，继续反应12min即得到所述的环氧改性的醇酯。

合成例5硅丙乳液的制备

(1)将25g丙烯酸丁酯和8g磷酸酯、10g去离子水混合均匀得到混合物A；然后另外配制2g质量浓度为10％的硫酸钾水溶液；

(2)在氮气气氛中，依次向反应器中加入去20g去离子水、1.3g壬基酚聚氧乙烯醚以及0.4g NaHCO₃，于50℃搅拌时间30min，得到混合物B；

(3)将二分之一量的步骤(1)制备的混合物A、步骤(2)制备的混合物B以及三分之一量的步骤(1)制备的硫酸钾水溶液混合搅拌55min，得到混合物C；

(4)将3.5g四乙氧基硅烷、剩余的步骤(1)制备的硫酸钾水溶液加入到剩余的步骤(1)制备的混合物A中，混合均匀得到混合物D；

(5)将混合物D加入混合物C中；然后在60℃，保温反应0.5h；停止加热，冷却至室温即得到所述的硅丙乳液。

实施例

按照表1所示重量比将各组分一次性加入容器中，经充分均匀混合即可得到环保阻燃涂料。

表1阻燃涂料中各组分的重量百分数

序号	硅丙乳液	复合填料	环氧改性的醇酯	水
					实施例1	32	12	7	49
实施例2	30	10	6.5	53.5
					实施例3	35	13	8	44
实施例4	35	12	7.2	45.8
					实施例5	32	12.5	6	49.5

性能测试

根据GB18582-2008测试上述涂料的VOC含量；根据GB1720、GB1731、GB1728、GB1732测试了上述涂料的附着力、柔韧性、干燥时间以及耐冲击性。根据GB1244-2005采用小室燃烧法对上述实施例的涂料进行阻燃性能测试，结果见表2。可以看出，本发明的涂料具有良好的阻燃性能。

表2涂料的性能表征

结合以上结果可以看出：本发明的涂料粘接性能优异，而且阻燃性好、环保、固化快速，适合建筑装饰。

Claims (2)

1.一种环保水性阻燃涂料，其特征在于，它是由下列重量百分比的原料均匀混合后得到：

所述硅丙乳液由下列重量配比的原料制成：

所述磷酸酯的结构式如下：

所述复合填料由以下方式制备得到：将生贝壳粉与磷酸铝混合均匀后在500～550℃烧结20～26min，粉碎成粒径为0.1～1.2μm的粉末；然后对粉末进行表面处理，具体为将粉末放入容器中，加入粉末重量8～10倍的乙醇以及粉末重量1.1～1.5％的端羟基聚硅氧烷，搅拌40～50min，最后干燥即得到所述的复合填料；其中生贝壳粉与磷酸铝的重量比为3～5∶1；端羟基聚硅氧烷的分子量为400～600；

所述环氧改性的醇酯由以下方式制备得到：氮气气氛中，将双酚A环氧树脂、马来酸酐以及乙二醇加入到反应器中，于100～108℃反应50～60min，然后加入5～8滴盐酸，继续反应10～15min即得到所述的环氧改性的醇酯；其中双酚A环氧树脂、马来酸酐以及乙二醇的质量比为0.3～0.4∶1∶2.3～26。

2.根据权利要求1所述的环保水性阻燃涂料，其特征在于，它是由下列重量百分比的原料均匀混合后得到：