CN104263201B - 一种透明膨胀型阻燃环氧树脂防火涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种透明膨胀型阻燃环氧树脂防火涂料，其含有如下组分：环氧树脂重量份为10份、稀释剂的重量份为0.9‑1.2、固化剂的重量份为0.8‑1.1、无卤磷酸酯的重量份为1‑5、含胺的磷酸酯的重量份为2‑9；该防火涂料阻燃性能优异、低温可固化且成本低廉。

Description

一种透明膨胀型阻燃环氧树脂防火涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及防火涂料，具体涉及一种透明膨胀型阻燃环氧树脂防火涂料及其制备方法。
背景技术
环氧树脂是涂料工业中应用最为广泛的成膜物质之一，其主要特点是附着力优良、装饰性好、施工方便。普通型环氧树脂的氧指数仅19.8左右，其易燃性及离火后的持续自燃使其应用受到限制，阻燃改性十分必要。改善其防火性能的研究报道大多是对P-C-N防火改性体系的研究。P-C-N防火体系一般以聚磷酸铵、季戊四醇、三聚氰胺等小分子为主，总添加量在80％左右，对涂膜附着力、装饰性、耐候性的影响都较大，该体系膨胀炭层强度也不高，因此研究新的防火体系有助于全面提升防火涂料综合性能、扩大其应用范围。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够快速固化，且阻燃性能良好透明膨胀型阻燃环氧树脂防火涂料。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：
本发明一方面提供了一种透明膨胀型阻燃环氧树脂防火涂料，含有如下组分：环氧树脂重量份为10份、稀释剂的重量份为0.9-1.2、固化剂的重量份为0.8-1.1、无卤磷酸酯的重量份为1-5、含胺的磷酸酯的重量份为2-9；其中所述稀释剂为脂肪缩水甘油醚、环氧丙烷邻甲苯基醚或邻甲苯基缩水甘油醚，所述固化剂为聚醚胺。
所述防火涂料的组成优选为：环氧树脂重量份为10份，稀释剂的重量份为1-1.2；固化剂的重量份为0.8-1；无卤磷酸酯的重量份为1-5；含胺的磷酸酯的重量份为4-9。
上述无卤磷酸酯的制备方法如下：将五氧化二磷加入反应瓶中，边搅拌边加入少量的水使其溶解，加入淀粉，边搅拌边升温到90℃，保温反应2h，得淡黄色粘稠液体后搅拌加入蜜胺，100℃保温反应3h，冷却后用水洗涤至近中性，干燥得白色固体产物，将其粉碎成粉备用；其中五氧化二磷、淀粉和蜜胺的质量比为12∶10∶15。
上述含胺的磷酸酯的制备方法如下：将磷酸与乙二醇按摩尔比3∶1配料，搅拌下室温反应30min，升温至40℃反应30min，再升温至80℃反应30min，加入六次甲基四胺，80℃下反应1h，冷却后粉碎成粉备用；其中六次甲基四胺与磷酸的摩尔比为0.8∶1。
上述环氧树脂优选为E-42、E-44或E-51的一种或多种。
本发明更进一步提供一种透明膨胀型阻燃环氧树脂防火涂料，所述防火涂料的组成：E-51环氧树脂重量份为10份、环氧丙烷邻甲苯基醚的重量份为0.8、聚醚胺的重量份为1、无卤磷酸酯的重量份为2、含胺的磷酸酯的重量份为2；
其中所述无卤磷酸酯的制备方法如下：将五氧化二磷加入反应瓶中，边搅拌边加入少量的水使其溶解，加入淀粉，边搅拌边升温到90℃，保温反应2h，得淡黄色粘稠液体后搅拌加入蜜胺，100℃保温反应3h，冷却后用水洗涤至近中性，干燥得白色固体产物，将其粉碎成粉备用；其中五氧化二磷、淀粉和蜜胺的质量比为12∶10∶15；
所述含胺的磷酸酯的制备方法如下：将磷酸与乙二醇按摩尔比3∶1配料，搅拌下室温反应30min，升温至40℃反应30min，再升温至80℃反应30min，加入六次甲基四胺，80℃下反应1h，冷却后粉碎成粉备用；其中六次甲基四胺与磷酸的摩尔比为0.8∶1。
本发明还提供了一种透明膨胀型阻燃环氧树脂防火涂料的制备方法，其步骤如下：在环氧树脂中加入活性稀释剂和固化剂，按比例加入研磨成分后的无卤磷酸酯和含胺的磷酸酯高速分散得到防火涂料。
本发明的防火涂料与现有技术相比技术进步效果表现在：阻燃性能优异、低温可固化且成本低廉。
具体实施方式
对比实施例
(1)酸式磷酸丁酯的制备
分批将222g(1.56mol)五氧化二磷加入到53ml(0.78mol)磷酸中，使其全部溶解后加入360ml(3.93mol)丁醇，在100℃反应4h，得到红棕色粘稠液体。测得单酯含量为81.4％，双酯含量为7.1％，磷酸含量为11.5％。
(2)环氧树脂防火涂料制备
取5.8g上述磷酸丁酯，加入10.5g环氧树脂E-51，现场涂布前快速搅拌混合。
(3)试板制备：将防火涂料分次涂于三层胶合板上，板材厚度为(3±0.2)mm，表面平整光滑，没有拼缝和节疤。涂覆量为500g/m2，室温干燥固化，涂膜厚度0.2mm左右，得到待测样板。其中，模拟大板燃烧法待测样板尺寸为150mm×150mm×3mm，燃烧性能待测样板尺寸为100mm×100mm×3mm。其他性能测试样板制备参照国标GB12441-2005进行。
(4)性能测试
防火性能测试：采用模拟大板燃烧法测试，参照国标GB 12441-2005饰面型防火涂料附录A，以试板背面穿火为实验终点，记录耐燃时间，用耐燃时间评价防火性能。
附着力测试参照GB/T1720-1979(1989)。
结果：干燥(表干)时间6h；实干时间34h；附着力3级；耐燃时间48min。
实施例一、无卤磷酸酯的制备
将120g五氧化二磷加人5L的反应瓶中，边搅拌边加入少量的水使其溶解，加入淀粉100g，边搅拌边升温到90℃，保温反应2h，得淡黄色粘稠液体后搅拌加入蜜胺150g，100℃保温反应3h，冷却后用水洗涤至近中性，干燥得白色固体产物，将其粉碎成粉备用。
实施例二、含胺的磷酸酯的制备
将磷酸与乙二醇按摩尔比3∶1配料，搅拌下室温反应30min，升温至40℃反应30min，再升温至80℃反应30min，加入六次甲基四胺(其与磷酸的摩尔比为0.8∶1)，80℃下反应1h，冷却后粉碎成粉备用。
实施例三、
1、防火涂料的制备
在环氧树脂中加入活性稀释剂和固化剂，加入粉碎后的无卤磷酸酯(按实施例一制备)和含胺的磷酸酯(按实施例二制备)高速分散得到防火涂料。(具体组分质量比见表1)
表1 不同含量的防火涂料的组份
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
E-51环氧树脂 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10
脂肪缩水甘油醚 0.8 1 1 1.1 1 1
环氧丙烷邻甲苯基醚 0.9 1 1.1
邻甲苯基缩水甘油醚 1 1.2 1 1
聚醚胺 1 1 1 0.8 1 0.8 0.9 1 1 1.1 1.5 1 1
无卤磷酸酯 1 1 1 2 1 1 2 5 5 1 3 5
含胺的磷酸酯 1 2 4 2 8 9 4 5 7 6 2 3
2、性能试验
按照对比实施例中试板制备和性能测试的方法进行性能测试，测试结果见表2。
表2 各组防火涂料的性能测试结果
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
干燥(表干)/h 4 3 2 1 1.5 1.5 2 3 3 2 5 4 6
时间(实干)/h 24 22 19 16 17 18 18 19 20 21 23 26 32
附着力/级 3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 3
耐燃时间/min 34 62 63 68 67 62 59 58 60 59 26 22 21
结果表明：当防火涂料的组成为环氧树脂重量份为10份，稀释剂的重量份为0.9-1.2；固化剂的重量份为0.8-1.1；无卤磷酸酯的重量份为1-5；含胺的磷酸酯的重量份为2-9；其无论固化时间或阻燃性能都较好，尤其是组分为环氧树脂重量份为10份，稀释剂的重量份为1；固化剂的重量份为0.8；无卤磷酸酯的重量份为2；含胺的磷酸酯的重量份为2，其表干时间仅为1小时，实干时间仅为16小时，且耐燃时间高达68分钟。
实施例四
在10份E-42环氧树脂中加入1份脂肪缩水甘油醚和0.8份聚醚胺，加入粉碎后的2份无卤磷酸酯(按实施例一制备)和2份含胺的磷酸酯(按实施例二制备)高速分散得到防火涂料；其中所有份值为重量份。
按照对比实施例中试板制备和性能测试的方法进行性能测试，测试结果：干燥(表干)时间2h；实干时间18h；附着力1级；耐燃时间63min。
实施例五
在10份E-44环氧树脂中加入1份环氧丙烷邻甲苯基醚和0.8份聚醚胺，加入粉碎后的1份无卤磷酸酯(按实施例一制备)和6份含胺的磷酸酯(按实施例二制备)高速分散得到防火涂料；其中所有份值为重量份。
按照对比实施例中试板制备和性能测试的方法进行性能测试，测试结果：干燥(表干)时间2.4h；实干时间20h；附着力1级；耐燃时间60min。

Claims (2)

1.一种透明膨胀型阻燃环氧树脂防火涂料，其特征在于所述防火涂料的组成：E-51环氧树脂重量份为10份、环氧丙烷邻甲苯基醚的重量份为0.8、聚醚胺的重量份为1、无卤磷酸酯的重量份为2、含胺的磷酸酯的重量份为2；
其中所述无卤磷酸酯的制备方法如下：将五氧化二磷加入反应瓶中，边搅拌边加入少量的水使其溶解，加入淀粉，边搅拌边升温到90℃，保温反应2h，得淡黄色粘稠液体后搅拌加入蜜胺，100℃保温反应3h，冷却后用水洗涤至近中性，干燥得白色固体产物，将其粉碎成粉备用；其中五氧化二磷、淀粉和蜜胺的质量比为12∶10∶15；
所述含胺的磷酸酯的制备方法如下：将磷酸与乙二醇按摩尔比3∶1配料，搅拌下室温反应30min，升温至40℃反应30min，再升温至80℃反应30min，加入六次甲基四胺，80℃下反应1h，冷却后粉碎成粉备用；其中六次甲基四胺与磷酸的摩尔比为0.8∶1。
2.权利要求1中透明膨胀型阻燃环氧树脂防火涂料的制备方法，其特征在于步骤如下：在环氧树脂中加入活性稀释剂和固化剂，按比例加入研磨成分后的无卤磷酸酯和含胺的磷酸酯高速分散得到防火涂料。
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