CN105585942A - 一种uv固化透明阻燃涂料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种UV固化透明阻燃涂料，由以下重量份数比的物质组成：磷改性环氧丙烯酸树脂：40～70份，所述磷改性环氧丙烯酸树脂选自磷改性双酚A环氧丙烯酸树脂、磷改性酚醛环氧丙烯酸树脂中的一种，或者是两种任意比例的组合；活性稀释剂：25～55份；光引发剂：1～5份；流平剂：0.1～1份；消泡剂：0.1～1份；阻聚剂：0.01～0.1份。能有效达到阻燃防火的效果，同时采用UV固化，具有透明度高、固化快，环保无毒，附着力好，耐刮伤等优点。

Description

一种UV固化透明阻燃涂料
技术领域
本发明涉及一种阻燃防火涂料。
背景技术
火，不仅给人类带来了光明和温暖，还是人类社会从原始走向文明的一个重要标志，但火也是人类的重大危险之一，火灾给人类造成巨大的人身财产损失，为了防止火灾事故，阻燃防火涂料在建筑、可燃性材料进行涂覆是一种有效的阻燃防火措施，不仅具有装饰效果，更重要的是具有阻燃防火的功能。
常用的阻燃防火涂料多为自干漆，但普遍存在着一些问题，一般阻燃防火涂料都需要涂装2～3层，每层间隔6～8小时，完全干燥需要几天，在干燥过程中还会有大量的有机挥发物(VOC)排放，然而UV固化涂料作为固化快，性能佳，固化过程中无或者很少的有机挥发物(VOC)排放。目前市面上出现的阻燃防火涂料都是通过添加大量的阻燃防火粉体，才能达到阻燃防火的要求，然而大量粉体的加入，必然会影响到涂膜的透明性，使其材料原有的花纹色彩变得模糊不清，大大影响其美观。添加无机粉料，使其粘度变大，要达到施工要求，就必须增加单体的量，从而使单体的比例增加，单体中有一定量得有机挥发物(VOC)，从而增加有机挥发物(VOC)的排放。同时增加无机粉料使其透明性大大降低，在UV固化过程中紫外光的穿透性将会受到很大的影响，从而使涂层的底部固化速度大大降低。
发明内容
为了解决上述弊端，本发明所要解决的技术问题是，提供一种无需添加任何粉体的透明的阻燃防火UV涂料。为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种UV固化透明阻燃涂料，由以下重量份数比的物质组成：
磷改性环氧丙烯酸树脂：40～70份，所述磷改性环氧丙烯酸树脂选自磷改性双酚A环氧丙烯酸树脂、磷改性酚醛环氧丙烯酸树脂中的一种，或者是两种任意比例的组合；
优选地，所述活性稀释剂选自2-羟乙基甲基丙烯酸磷酸酯、烷基丙烯酸磷酸酯、甲基丙烯酸磷酸酯、甲基丙烯酸酰氧基乙基磷酸酯、三丙烯酸磷酸酯中的一种或几种。
优选地，所述光引发剂选自1-羟基环己基苯基甲酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、二苯基-(2,4,6-三甲基苯甲酰)氧磷、二苯甲酮中的一种或几种。
优选地，所述流平剂选自有机硅流平剂(如BYK333，Levslip976等)、丙烯酸流平剂(如BYK358N，EFKA3778等)，或者是上述选择范围内多种流平剂的任意比例的混合物。
优选地，所述消泡剂选自聚醚类消泡剂(如EFKA2020、BYK358N等)、硅类消泡剂(如BYK056等)或聚醚改性硅类消泡剂(如BYK024等)。
优选地，所述阻聚剂选自对羟基苯甲醚、对苯二酚中的一种或两种。
本发明由磷改性环氧丙烯酸树脂、活性稀释剂、光敏剂、流平剂、消泡剂等为原材料制作成透明阻燃防火UV涂料，可用于木地板、纤维板、胶合板等。
该涂料以磷改性环氧丙烯酸树脂为主体，当磷改性环氧丙烯酸树脂受热时，磷改性环氧丙烯酸树脂分解生成磷的含氧酸(包括它们中的某些聚合物)，这种酸能使含羟基化合物脱水成炭覆盖在表面形成隔离层，此隔离层能隔热和隔绝氧气，同时，由于此隔离层导热性差使高聚物温度较低从而起到阻燃作用。磷改性环氧丙烯酸树脂热裂解所形成的气体产物中含有游离基PO·，它可以捕获游离基H·和·OH致使火焰中H·和·OH的浓度大为下降而起到抑制燃烧链锁反应的作用。反应如下：
H3P04→HP02+PO.+其它.
PO.+H·→HPO
HP0·+H·→H2+PO·
PO·+·OH→HP0+·O·
本发明的有益效果在于，能有效达到阻燃防火的效果，同时采用UV固化，具有透明度高、固化快，环保无毒，附着力好，耐刮伤等优点。
下面将结合具体实施方式对本发明做进一步说明。
具体实施方式
所述UV固化透明阻燃涂料以磷改性环氧丙烯酸树脂为主体，在进行涂料制备前需要完成磷改性环氧丙烯酸树脂的制备，包括如下步骤：
A)向带蒸馏装置、搅拌器、温度计的三颈瓶中，按重量份数比加入环氧树脂150～200份，有机酸50～90份，催化剂1～5份，阻聚剂1～5份，搅拌加入至90～100℃，恒温搅拌反应1～2小时后，自然升温到100～120℃，恒温搅拌反应3～4小时，至酸价小于5mgKOH/g，反应式如下：
B)将上述反应产物降温到60～80℃，按重量份数比加入三氯氧磷130～180份；有机溶剂0～200份，保持60～80℃搅拌反应2～3小时，同时蒸馏反应产生的氯化氢，反应式如下：
C)待上述反应完成后，按重量份数比加入扩链剂200～300份，60～80℃恒温搅拌2～3小时，待反应完成后，减压蒸馏出有机溶剂和反应产生的氯化氢，得到产物即为磷改性环氧丙烯酸树脂，结构式如下：
其中：R1选自H、CH3、C2H5、C3H7中的一种，
R2选自H、CH3、CH2CH3、C3H7中的一种。
上述制备过程中，
优选地，所述有机酸选自丙烯酸、甲基丙烯酸中的一种。
优选地，所述催化剂选自三乙胺、二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、二异辛胺、二乙胺中的一种。
优选地，所述阻聚剂选自对羟基苯甲醚、对苯二酚中的一种。
优选地，所述扩链剂选自丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯中的一种。
所述有机溶剂的选择范围包括：①芳香烃类：苯、甲苯、二甲苯等；②脂肪烃类：戊烷、己烷、辛烷等；③脂环烃类：环己烷、环己酮、甲苯环己酮等；④醚类：乙醚、环氧丙烷等；⑤酯类：醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸丙酯等；⑥酮类：丙酮、甲基丁酮、甲基异丁酮等；⑦其他：乙腈、吡啶、苯酚、DMF等。
优选地，所述环氧树脂选自双酚A环氧树脂、酚醛环氧树脂中的一种：所述酚醛环氧树脂分子式：(C11H12O3)n，分子量：900～1000。
所述双酚A环氧树脂分子式：(C21H24O4)n，分子量：340～2000。
上述制备过程中，环氧树脂选用双酚A环氧树脂的，所得到的树脂称之为磷改性双酚A环氧丙烯酸树脂；环氧树脂选用酚醛环氧树脂的，所得到的树脂称之为磷改性酚醛环氧丙烯酸树脂。
以下为UV固化透明阻燃涂料的制备实施例1～11：
实施例1：
UV固化透明阻燃涂料的重量份：磷改性双酚A环氧丙烯酸树脂40份，2-羟乙基甲基丙烯酸磷酸酯25份，1-羟基环己基苯基甲酮2份，BYK358N0.1份，EFKA20200.1份，对羟基苯甲醚0.01份，搅拌均匀。
实施例2：
UV固化透明阻燃涂料的重量份：磷改性双酚A环氧丙烯酸树脂70份，烷基丙烯酸磷酸酯55份，1-羟基环己基苯基甲酮3份，BYK3330.01份，BYK0550.1份，对羟基苯甲醚0.1份，搅拌均匀。
实施例3：
UV固化透明阻燃涂料的重量份：磷改性酚醛环氧丙烯酸树脂70份,烷基丙烯酸磷酸酯55份，1-羟基环己基苯基甲酮3份，Levlip9760.01份，EFKA20280.1份，对苯二酚0.1份，搅拌均匀。
实施例4：
UV固化透明阻燃涂料的重量份:磷改性酚醛环氧丙烯酸树脂55份,甲基丙烯酸磷酸酯40份，2-羟基-2甲基-1苯基-1-丙酮3份，EDKA37780.05份，BYK0240.05份，对羟基苯甲醚0.01份，搅拌均匀。
实施例5：
UV固化透明阻燃涂料的重量份:磷改性酚醛环氧丙烯酸树脂55份,甲基丙烯酸磷酸酯40份，2-羟基-2甲基-1苯基-1-丙酮3份，EDKA37780.5份，BYK0560.5份，对羟基苯甲醚0.1份，搅拌均匀。
实施例6：
UV固化透明阻燃涂料的重量份:磷改性双酚A环氧丙烯酸树脂60份,甲基丙烯酸酰氧基乙基磷酸酯50份，2-羟基-2甲基-1苯基-1-丙酮3份，EDKA37780.5份，EFKA20200.5份，对羟基苯甲醚0.1份，搅拌均匀。
实施例7：
UV固化透明阻燃涂料的重量份:磷改性双酚A环氧丙烯酸树脂60份,三丙烯酸磷酸酯50份，二苯基-(2,4,6-三甲基苯甲酰)氧磷3份，BYK3330.5份，BYK0560.5份，对羟基苯甲醚0.1份，搅拌均匀。
实施例8：
UV固化透明阻燃涂料的重量份:磷改性双酚A环氧丙烯酸树脂60份,三丙烯酸磷酸酯24份，甲基丙烯酸酰氧基乙基磷酸酯22份，二苯基-(2,4,6-三甲基苯甲酰)氧磷3份，BYK3330.5份，EFKA20280.5份，对羟基苯甲醚0.1份，搅拌均匀。
实施例9：
UV固化透明阻燃涂料的重量份:磷改性双酚A环氧丙烯酸树脂60份,三丙烯酸磷酸酯24份，甲基丙烯酸酰氧基乙基磷酸酯22份，二苯基-(2,4,6-三甲基苯甲酰)氧磷1份，2-羟基-2甲基-1苯基-1-丙酮3份，BYK3330.4份，BYK358N0.4份，BYK0550.1份，对羟基苯甲醚0.02份，对苯二酚0.05份，搅拌均匀。
实施例10：
UV固化透明阻燃涂料的重量份:磷改性双酚A环氧丙烯酸树脂20份,磷改性酚醛环氧丙烯酸树脂25份，三丙烯酸磷酸酯34份，甲基丙烯酸酰氧基乙基磷酸酯10份，二苯基-(2,4,6-三甲基苯甲酰)氧磷1份，2-羟基-2甲基-1苯基-1-丙酮3份，BYK358N0.1份，BYK0240.2份，EFKA20200.3份，对羟基苯甲醚0.01份，对苯二酚0.05份，搅拌均匀。
实施例11：
UV固化透明阻燃涂料的重量份:磷改性双酚A环氧丙烯酸树脂30份,磷改性酚醛环氧丙烯酸树脂25份，三丙烯酸磷酸酯14份，甲基丙烯酸酰氧基乙基磷酸酯10份，甲基丙烯酸磷酸酯12份，二苯基-(2,4,6-三甲基苯甲酰)氧磷1份，2-羟基-2甲基-1苯基-1-丙酮3份，BYK3330.4份，BYK358N0.4份，BYK0240.2份，EFKA20200.3份，对羟基苯甲醚0.01份，对苯二酚0.05份，搅拌均匀。
分别对上述实施例1-11制得的涂料的粘度、透明度、附着力、硬度、耐燃时间进行测试，结果如下：
项目 粘度 透明度 附着力 硬度 耐燃时间
实施例1 95S/40℃ 1级 1级 2H 33分钟
实施例2 90S/40℃ 1级 1级 2H 32分钟
实施例3 95S/40℃ 1级 1级 2H 34分钟
实施例4 85S/40℃ 1级 1级 2H 32分钟
实施例5 90S/40℃ 1级 1级 2H 32分钟
实施例6 95S/40℃ 1级 1级 2H 35分钟
实施例7 90S/40℃ 1级 1级 2H 34分钟
实施例8 94S/40℃ 1级 1级 2H 36分钟
实施例9 87S/40℃ 1级 1级 2H 33分钟
实施例10 86S/40℃ 1级 1级 2H 31分钟
实施例11 88S/40℃ 1级 1级 2H 35分钟
粘度测试方法：GB/T9269-1988。
透明度测试方法：GB/T1721-2008，等级越低透明性越好。
硬度测试方法：GB/T6739-2006，级数越高表明硬度越高。
附着力测试方法：GB/T9286-1998，级数越低表明附着力越好。
防火涂料防火性能及分级标准：ZBG51004-85耐燃时间越长阻燃防火越好
本发明描述的上述实现方式仅是为了清楚的说明本发明的技术方案，而不能理解为对本发明做出任何限制。本发明在本技术领域具有公知的多种替代或者变形，在不脱离本发明实质意义的前提下，均落入本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种UV固化透明阻燃涂料，由以下重量份数比的物质组成：
磷改性环氧丙烯酸树脂：40～70份，所述磷改性环氧丙烯酸树脂选自磷改性双酚A环氧丙烯酸树脂、磷改性酚醛环氧丙烯酸树脂中的一种，或者是两种任意比例的组合；
2.如权利要求1所述的一种UV固化透明阻燃涂料，其特征在于，所述活性稀释剂选自2-羟乙基甲基丙烯酸磷酸酯、烷基丙烯酸磷酸酯、甲基丙烯酸磷酸酯、甲基丙烯酸酰氧基乙基磷酸酯、三丙烯酸磷酸酯中的一种或几种。
3.如权利要求1所述的一种UV固化透明阻燃涂料，其特征在于，所述光引发剂选自1-羟基环己基苯基甲酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、二苯基-(2,4,6-三甲基苯甲酰)氧磷、二苯甲酮中的一种或几种。
4.如权利要求1所述的一种UV固化透明阻燃涂料，其特征在于，所述流平剂选自有机硅流平剂、丙烯酸流平剂，或者是上述选择范围内多种流平剂的任意比例的混合物。
5.如权利要求1所述的一种UV固化透明阻燃涂料，其特征在于，所述消泡剂选自聚醚类消泡剂、硅类消泡剂或聚醚改性硅类消泡剂。
6.如权利要求1所述的一种UV固化透明阻燃涂料，其特征在于，所述阻聚剂选自对羟基苯甲醚、对苯二酚中的一种或两种。
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