CN105603810B - 一种阻燃防水纸板的水性涂料及制备方法 - Google Patents

一种阻燃防水纸板的水性涂料及制备方法 Download PDF

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Abstract

一种阻燃防水纸板的水性涂料及制备方法，水性涂料成分包括水性树脂、水性消泡剂、水性流平剂、水性增稠剂、水性异氰酸酯交联剂、改性氯化石蜡、改性二氧化硅、磷酸氢钠、磷酸二氢钠、无卤阻燃剂。按各物质相应的比例，将水性树脂与水性消泡剂、无卤阻燃剂、磷酸氢钠、磷酸二氢钠、改性氯化石蜡、改性二氧化硅、水性流平剂混合在一起后进行搅拌，再填加水性增稠剂，然后再填加水性异氰酸酯交联剂搅拌10‑20分钟，得到阻燃防水纸板的水性涂料。本发明没有使用溶剂，可生产出零VOC，阻燃防水水性核壳型树脂；可运用传统的树脂及涂料生产线，不需更多的投入；实现了阻燃性能和防水性能的统一。

Description

一种阻燃防水纸板的水性涂料及制备方法
技术领域
本发明属于化工技术领域。涉及一种具有阻燃性、防水性双功能的水性树脂及涂料的制备方法。
背景技术
包括中国、美国和日本在内的世界10大纸业国家，纸与纸板产量、消费量、进出口贸易量总体均逐年上升。随着世界物流业和商业贸易业的高度发展，对于对纸和纸板的消费需求将会进一步加大。同时对纸与纸板的品质要求更加严格，对品质要求重点体现在对纸与纸板的阻燃、防水方面。对于阻燃、防水的单一功能性研究国内外已有大量的研究和报道。但是对于阻燃、防水的复配功能化研究几乎为空白。
目前就纸的阻燃功能研究来说，目前研究主要有三个方向：（1）研究无卤、低烟、低毒的环保型阻燃剂。（2）研究新型的阻燃材料和阻燃涂层。（3）阻燃机理的研究。
就满足纸和纸板的防水功能来说，主要是在纸的制造过程中添加防水剂。目前一般的防水剂主要有氨基树脂类、金属盐类、聚酰胺环氧树脂类和有待进一步推广使用的聚酰胺聚尿素甲醛树脂类等。这些防水剂都是添加在纸浆中或纸的涂层中，来满足纸在印刷和使用过程中防水或抗水的目的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高粘结性、高交联度的防水阻燃水性涂料制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的。
本发明所述的一种阻燃防水纸板的水性涂料，特征是由如下原料按重量百分比组成：
水性树脂： 70~90 %
水性消泡剂： 0.01~0.5%
水性流平剂： 0.01~0.5%
水性增稠剂： 0.1~1.0%
水性异氰酸酯交联剂： 5~20%
改性氯化石蜡 0.1~8%
改性二氧化硅 0.1~8%
磷酸氢钠 0.1~5%
磷酸二氢钠 0.1~4%
无卤阻燃剂 0.1~6%。
本发明所述的一种阻燃防水纸板的水性涂料的制备方法，其特征是。
按上述各物质的比例，将水性树脂与水性消泡剂、无卤阻燃剂、磷酸氢钠、磷酸二氢钠、改性氯化石蜡、改性二氧化硅、水性流平剂混合在一起后进行搅拌，再填加水性增稠剂，然后再填加水性异氰酸酯交联剂搅拌10-20分钟，得到阻燃防水纸板的水性涂料。
本发明上述所述的水性树脂，含有单体和改性无机材料，其中：单体和无机材料由如下原料按重量百分比组成：
改性氯化石蜡 0.5~4%
改性二氧化硅 0.5~10%
无卤阻燃剂 0.5~20%
丙烯酸丁酯 10~40%
甲基丙烯酸甲酯 15~50%
甲基丙烯酸乙酯 5~25%
甲基丙烯酸 1~5%
丙烯酰胺 1~5%
丙烯酸缩水甘油酯 0.2~3%
过硫酸钠 0.01~0.6%
环氧氯丙烷 0.5~4%
二乙烯三胺 0.5~10%
己二酸 0.5~15%
表面活性剂 0.5~10%。
其制备方法是按如下步骤。
（1）先按上述物质比例将如下单体：丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯酸缩水甘油酯、二乙烯三胺、己二酸进行混合，得到单体混合物；再按上述物质比例将改性氯化石蜡、改性二氧化硅、无卤阻燃剂、环氧氯丙烷和表面活性剂进行混合，得到中间体混合物。
（2）将表面活性剂溶于水中，然后徐徐加入步骤（1）的中间体混合物，搅拌、过滤后得到亚稳态初始乳液。
（3）将亚稳态初始乳液进行高速搅拌，并超声波震荡直至形成100-700纳米稳态乳液。
（4）将稳态纳米级乳液升温，逐渐滴加单体混合物，控制单体混合物在30分钟内加完，同时将过氧化物溶入水中，逐滴加入以上加热的稳态纳米级乳液，让反应延续二小时然后冷却，过滤后得到水性树脂。
本发明所述的表面活性剂，为常用的表面活性剂。
本发明的制备方法具有如下优点：（1）没有使用溶剂，可生产出零VOC，阻燃防水水性核壳型树脂。（2）可运用传统的树脂及涂料生产线，不需更多的投入。（3）实现了阻燃性能和防水性能的统一，得到在纸板上使用的阻燃防水水性涂料。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1：高粘结性、高交联度的防水阻燃水性涂料。
水性树脂的制备。
1、将单体溶解：先将如下单体：丙烯酸丁酯15kg、甲基丙烯酸甲酯16kg、甲基丙烯酸乙酯8kg、甲基丙烯酸2kg、丙烯酰胺1kg、丙烯酸缩水甘油酯0.3kg、二乙烯三胺1kg、己二酸1.5kg进行混合，得到单体混合物，再将如下改性二氧化硅（疏水性处理）1kg、改性氯化石蜡（氢氧化物协同阻燃处理）1kg、无卤阻燃剂3kg、环氧氯丙烷0.8kg和12-烷基磺酸钠0.6kg进行混合搅拌，得到中间体混合物。
2、将12-烷基磺酸钠1kg溶于100kg水中，并徐徐加入以上中间体混合物，搅拌、过滤后得到亚稳态初始乳液。
3、将亚稳态初始乳液进行高速搅拌，加上超声波震荡直至形成100-700纳米稳态乳液。
4、将稳态纳米级乳液升温，逐渐滴加单体混合物，控制单体混合物在30分钟内加完，同时将0.8kg过硫酸钠溶入10kg水中，逐滴加入以上加热的稳态纳米级乳液，让反应延续二小时然后冷却，过滤后得到最终产品：阻燃防水水性树脂。
阻燃防水水性涂料的制备。
将70kg水性树脂与0.01Kg水性消泡剂：Suryfonal104 （空气化工）、1kg无卤阻燃剂、0.2kg磷酸氢钠、0.2kg磷酸二氢钠、0.2kg改性氯化石蜡（氢氧化物协同阻燃处理）、0.1kg改性二氧化硅（疏水性处理）、0.01Kg水性流平剂（BYK347，毕克）混合在一起后进行搅拌，再填加0.1Kg水性增稠剂（Acrysol RM-825，空气化工），再填加6Kg水性异氰酸酯交联剂（Bayhydur 304，拜耳）搅拌10-20分钟，得到阻燃防水水性涂料。
将制作好的阻燃防水水性涂料刮涂在玻璃板材上并在80度烘烤40分钟放置恒温恒湿（温度25 ºC、湿度60±2%）5天后将涂层从玻璃板材上剥离进行阻燃测试。
将制作好的阻燃防水水性涂料刮涂在250 g/m2纸板上并在80度烘烤40分钟放置恒温恒湿（温度25 ºC、湿度60±2%）5天后进行防水测试。
阻燃效果：测试时剥离的涂层垂直接触酒精灯黄色外焰部分，开始记时，20秒后，将试样移开火源。试样应不燃烧。
防水效果按GB/T 1540-2002检测。
实施例2：高粘结性、高交联度的防水阻燃水性涂料。
水性树脂的制备。
1、将单体溶解：先将如下单体：丙烯酸丁酯20kg、甲基丙烯酸甲酯18kg、甲基丙烯酸乙酯15kg、甲基丙烯酸3kg、丙烯酰胺1kg、丙烯酸缩水甘油酯0.4kg、二乙烯三胺0.8kg、己二酸1.5kg进行混合，得到单体混合物，再将如下改性二氧化硅1kg、改性氯化石蜡1kg、无卤阻燃剂3kg、环氧氯丙烷0.8kg和12-烷基磺酸钠0.6kg进行混合搅拌，得到中间体混合物。
2、将12-烷基磺酸钠1.2kg溶于140kg水中，并徐徐加入以上中间体混合物，搅拌、过滤后得到亚稳态初始乳液。
3、将亚稳态初始乳液进行高速搅拌，加上超声波震荡直至形成100-700纳米稳态乳液。
4、将稳态纳米级乳液升温，逐渐滴加单体混合物，控制单体混合物在30分钟内加完，同时将1kg过硫酸钠溶入10kg水中，逐滴加入以上加热的稳态纳米级乳液，让反应延续二小时然后冷却，过滤后得到最终产品：阻燃防水水性树脂。
阻燃防水水性涂料的制备。
将80kg水性树脂与0.01Kg水性消泡剂（Suryfonal104 ，空气化工）、无卤阻燃剂阻燃剂A1.5kg、磷酸氢钠0.2kg、磷酸二氢钠0.2kg、改性氯化石蜡0.2kg、改性二氧化硅0.1kg、0.01Kg水性流平剂（BYK347，毕克）混合在一起后进行搅拌，再填加0.1Kg水性增稠剂（Acrysol RM-825，空气化工），再填加7Kg水性异氰酸酯交联剂（Bayhydur 304，拜耳）搅拌10-20分钟，得到阻燃防水水性涂料。
将制作好的阻燃防水水性涂料刮涂在玻璃板材上并在80度烘烤40分钟放置恒温恒湿（温度25 ºC、湿度60±2%）5天后将涂层从玻璃板材上剥离进行阻燃测试。
将制作好的阻燃防水水性涂料刮涂在250 g/m2纸板上并在80度烘烤40分钟放置恒温恒湿（温度25 ºC、湿度60±2%）5天后进行防水测试。
阻燃效果：测试时剥离的涂层垂直接触酒精灯黄色外焰部分，开始记时，20秒后，将试样移开火源。试样应不燃烧。
防水效果按GB/T 1540-2002检测。
实施例3：高粘结性、高交联度的防水阻燃水性涂料。
水性树脂的制备。
1、将单体溶解：先将如下单体：丙烯酸丁酯30kg、甲基丙烯酸甲酯20kg、甲基丙烯酸乙酯20kg、甲基丙烯酸5kg、丙烯酰胺3kg、丙烯酸缩水甘油酯0.6kg、二乙烯三胺1kg、己二酸1.5kg进行混合，得到单体混合物，再将如下改性二氧化硅1.5kg、改性氯化石蜡1.5kg、无卤阻燃剂3kg、环氧氯丙烷1kg和12-烷基磺酸钠0.8kg进行混合搅拌，得到中间体混合物。
2、将12-烷基磺酸钠1.2kg溶于150kg水中，并徐徐加入以上中间体混合物，搅拌、过滤后得到亚稳态初始乳液。
3、将亚稳态初始乳液进行高速搅拌，加上超声波震荡直至形成100-700纳米稳态乳液。
4、将稳态纳米级乳液升温，逐渐滴加单体混合物，控制单体混合物在30分钟内加完，同时将1.2kg过硫酸钠溶入20kg水中，逐滴加入以上加热的稳态纳米级乳液，让反应延续二小时然后冷却，过滤后得到最终产品：阻燃防水水性树脂。
阻燃防水水性涂料的制备。
将90kg水性树脂与0.01Kg水性消泡剂（Suryfonal104，空气化工）、无卤阻燃剂1.5kg、磷酸氢钠0.2kg、磷酸二氢钠0.2kg、改性氯化石蜡0.2kg、改性二氧化硅0.1kg、0.01Kg水性流平剂（BYK347，毕克）混合在一起后进行搅拌，再填加0.1Kg水性增稠剂（Acrysol RM-825，空气化工），再填加7Kg水性异氰酸酯交联剂（Bayhydur 304，拜耳）搅拌10-20分钟，得到阻燃防水水性涂料。
将制作好的阻燃防水水性涂料刮涂在玻璃板材上并在80度烘烤40分钟放置恒温恒湿（温度25 ºC、湿度60±2%）5天后将涂层从玻璃板材上剥离进行阻燃测试。
将制作好的阻燃防水水性涂料刮涂在250 g/m2纸板上并在80度烘烤40分钟放置恒温恒湿（温度25 ºC、湿度60±2%）5天后进行防水测试。
阻燃效果：测试时剥离的涂层垂直接触酒精灯黄色外焰部分，开始记时，20秒后，将试样移开火源。试样应不燃烧。
防水效果按GB/T 1540-2002检测

Claims (2)

1.一种阻燃防水纸板的水性涂料，其特征是由如下原料按重量百分比组成：
水性树脂： 70~90 %
水性消泡剂： 0.01~0.5%
水性流平剂： 0.01~0.5%
水性增稠剂： 0.1~1.0%
水性异氰酸酯交联剂： 5~20%
改性氯化石蜡 0.1~8%
改性二氧化硅 0.1~8%
磷酸氢钠 0.1~5%
磷酸二氢钠 0.1~4%
无卤阻燃剂 0.1~6%
所述的水性树脂由如下原料按重量百分比组成：改性氯化石蜡0.5~4%、改性二氧化硅0.5~10%、无卤阻燃剂0.5~20%、丙烯酸丁酯10~40%、甲基丙烯酸甲酯15~50%、甲基丙烯酸乙酯5~25%、甲基丙烯酸1~5%、丙烯酰胺1~5%、丙烯酸缩水甘油酯0.2~3%、过硫酸钠0.01~0.6%、环氧氯丙烷0.5~4%、二乙烯三胺0.5~10%、己二酸0.5~15%、表面活性剂0.5~10%；
其制备方法是按如下步骤：
（1）先按上述物质比例将如下单体：丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯酸缩水甘油酯、二乙烯三胺、己二酸进行混合，得到单体混合物；再按上述物质比例将改性氯化石蜡、改性二氧化硅、无卤阻燃剂、环氧氯丙烷和表面活性剂总量33.3%或37.5%或40%的表面活性剂进行混合，得到中间体混合物；
（2）将剩余表面活性剂溶于水中，然后徐徐加入步骤（1）的中间体混合物，搅拌、过滤后得到亚稳态初始乳液；
（3）将亚稳态初始乳液进行高速搅拌，并超声波震荡直至形成100-700纳米稳态乳液；
（4）将稳态纳米级乳液升温，逐渐滴加单体混合物，控制单体混合物在30分钟内加完，同时将过氧化物溶入水中，逐滴加入以上加热的稳态纳米级乳液，让反应延续二小时然后冷却，过滤后得到水性树脂。
2.权利要求1所述的阻燃防水纸板的水性涂料的制备方法，其特征是：按上述各物质的比例，将水性树脂与水性消泡剂、无卤阻燃剂、磷酸氢钠、磷酸二氢钠、改性氯化石蜡、改性二氧化硅、水性流平剂混合在一起后进行搅拌，再填加水性增稠剂，然后再填加水性异氰酸酯交联剂搅拌10-20分钟。
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