CN107573799A - 一种磷氮协同自阻燃型环保木器涂料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磷氮协同自阻燃型环保涂料，其组成成分为：磷氮阻燃基团的丙烯酸乳液35.0～70.0％、分散剂0.5～5.0％、pH调节剂0.2～2.0％、消泡剂0.1～0.5％、增稠流变剂0.1～0.5％、成膜助剂2.0～15.0％、水性色浆0～5.0％、其它功能助剂0～10.0％、杀菌剂0.1～0.5％、去离子水10.0～25.0％、填料5.0～30.0％。本发明为利用含有磷氮阻燃基团的丙烯酸乳液作为涂料基料的主要组分，不用添加其它阻燃剂就可使涂料具有自阻燃性，且由于阻燃型磷、氮元素与丙烯酸树脂通过化学键结合，不易游离，因而具有持久阻燃性；本发明中不含有任何卤素，对人体无害、健康、环保。

Description

一种磷氮协同自阻燃型环保木器涂料

技术领域

本发明涉及一种磷氮协同自阻燃型环保涂料，属于水性功能涂料技术领域。

背景技术

尽管当今世界已发展生产了多种新型建筑结构材料和装饰材料，但由于木材具有其独特的优良特性，木质饰面给人以一种特殊的优美观感，这是其他装饰材料无法与之相比的。所以，木材在建筑工程尤其是装饰领域中，始终保持着重要的地位。由于建筑材料用量很大，直接影响到工程的造价，通常建材费用占工程总造价的一半以上，因此在考虑技术性能时，必须兼顾经济性。但是林木生长缓慢，我国又是森林资源贫乏的国家之一，这与我国高速发展的经济建设需用大量木材，形成日益突出的矛盾。因此，在建筑工程中，一定要经济合理地使用木材，通过加强对木材的防腐、防霉、防火或防水等处理，使其具有广泛的环境适应性，耐久性及使用功能适应性好，延长使用年限，同时还要对人体的毒副作用及污染小，视觉性能良好。但是现有木质材料在明火的环境下很容易被引燃，可能引发严重火灾。所以需要在木材的表面涂覆一层防火涂料，用来提高使用的安全性。

涂料工业正在由高污染、高能耗、极度依赖于石油工业产品的传统品种逐渐转向水性涂料、环境友好、多功能、资源节约型方向发展，中国《环境标志产品技术要求水性涂料》、《室内用水性木器涂料》环境保护行业、化工行业标准等的陆续出台，促进了水性涂料的发展，阻燃型水性功能涂料研发与应用亦越来越广泛。

中国专利号CN103275575A公开了一种木质材料用聚丙烯酸乳液防火涂料，它主要是由下列原料按照重量配比制成：110-120份聚丙烯酸乳液，36-40份闭孔珍珠岩，20-24份醋酸丁酯，15-18份过氧化苯甲酰，10份硫酸钡，10份石油醚，15份高岭土和8-10份三氧化二锑；该发明经工业试验证明，对木质材料的表面进行涂饰处理，形成的聚丙烯酸乳液防火涂层具有粘结强度高、阻燃性好的显著特点，并且在固化过程中无有机溶剂挥发、环保。但是，该发明涂料以三氧化二锑为阻燃剂，不但存在分散不均匀的缺点，而且在涂料的使用中三氧化二锑会不断游离至涂料表面导致阻燃性能不断降低。

发明内容

为克服现有技术的缺点和不足、克服涂料制备过程中物理添加阻燃助剂存在的缺点，本发明的首要目的旨在提供一种磷氮协同自阻燃型环保木器涂料。

本发明所述的磷氮协同自阻燃型丙烯酸乳液环保木器涂料，利用含有磷氮阻燃基团的丙烯酸乳液作为涂料基料的主要组分，不用添加其它阻燃剂就可使涂料具有自阻燃性，且由于阻燃型磷、氮元素与丙烯酸树脂通过化学键结合，不易游离。

本明所述的磷氮协同自阻燃型环保木器涂料，组成成分为：磷氮阻燃基团的丙烯酸乳液35.0～70.0％、分散剂0.5～5.0％、pH调节剂0.2～2.0％、消泡剂0.1～0.5％、增稠流变剂0.1～0.5％、成膜助剂2.0～15.0％、水性色浆0～5.0％、其它功能助剂0～10.0％、杀菌剂0.1～0.5％、去离子水10.0～25.0％、填料5.0～30.0％。

所述的磷氮阻燃基团的丙烯酸乳液为含氮磷阻燃型乙烯基单体与丙烯酸酯类单体通过共聚反应合成的，其通用结构如下：

所述的分散剂选用聚羧酸型阴离子分散剂、非离子型高分子水性分散剂中的至少一种。

所述的消泡剂选用有机硅消泡剂、脂肪酸甘油酯、磷酸酯类、聚醚类非离子表面活性剂中的至少一种。

所述的增稠流变剂选用改性纤维素类增稠剂、疏水改性碱溶胀丙烯酸乳液、疏水缔合型聚氨酯乳液、改性膨润土的至少一种。

所述的成膜助剂选用聚乙二醇200或300、醇酯-12、丙二醇苯醚、乙二醇苯醚、二丙二醇甲醚、二乙二醇丁醚中的至少一种。

所述的填料选用为超细滑石粉、钛白粉、重钙粉、轻钙粉、云母粉、高岭土、沉淀硫酸钡、硅钙粉、硬脂酸中的至少一种；所述填料的细度为800～1500目。

所述的功能助剂选用为了提高漆膜硬度的增硬剂、为了降低漆膜光泽的消光剂、为了提高漆膜的抗划伤的抗划伤剂、为了改善漆膜手感的增滑手感剂、为了防止涂层叠压粘连的抗粘连剂、为了使涂层具有荷叶效应的疏水剂、为了增加涂层的耐磨性的耐磨剂、为了防止户外涂料抗老化和变黄的紫外线吸收剂，为了净化空气的负离子粉添加剂、为了改变涂料气味的遮味剂。

本发明所述的一种磷氮协同自阻燃型丙烯酸乳液环保木器涂料制备步骤如下：

a、制备水性分散体：按规定的重量百分比，把去离子水、湿润分散剂、消泡剂、成膜助剂、增稠流变剂、杀菌剂、功能助剂加入分散桶中，搅拌均匀，加入颜填料，以1200～1400rpm高速搅拌得水性分散体；

b、在搅拌下加入含有磷氮协同自阻燃型丙烯酸乳液，再加入pH调节剂搅拌分散均匀；

c、根据颜色要求加入水性色浆；

d、补水、消泡、调到规定的粘度，过滤制得一种磷氮协同自阻燃型丙烯酸乳液环保木器涂料。

本发明的阻燃原理：本发明磷氮协同自阻燃型丙烯酸乳液环保木器涂料中的成膜乳液为磷氮协同自阻燃型丙烯酸乳液，氮磷丙烯酸乳液涂层在受强热作用下形成泡沫层，不仅有隔绝氧气的作用，而且降低可燃性气体形成速度，起了类似于釜底抽薪的作用，最终使燃烧反应速度下降直至终止。

具体实施方式

实施例1

一种磷氮协同自阻燃型丙烯酸乳液环保木器涂料，组成如下：

磷氮阻燃基团的丙烯酸乳液50.0％、聚羧酸型阴离子分散剂1.0％、pH调节剂1.0％、有机硅消泡剂0.1％、改性纤维素类增稠剂0.2％、醇酯十二12.0％、水性色浆3.0％、消光粉5.0％、杀菌剂0.2％、去离子水20.0％、钛白粉7.50％。

上述磷氮协同自阻燃型丙烯酸乳液环保木器涂料，制备方法如下：

a、制备水性分散体：按规定的重量百分比，把去离子水、湿润分散剂、防冻剂、消泡剂、成膜助剂、增稠流变剂、杀菌剂、消光粉加入分散桶中，搅拌均匀，加入钛白粉，以1200～1400rpm高速搅拌得水性分散体；

b、在搅拌下加入含有磷氮协同自阻燃型丙烯酸乳液，再加入pH调节剂搅拌分散均匀；

c、根据颜色要求加入水性色浆；

d、补水、消泡、调到规定的粘度，过滤制得一种磷氮协同自阻燃型丙烯酸乳液环保木器涂料。

实施例2

一种磷氮协同自阻燃型丙烯酸乳液环保木器涂料，组成如下：磷氮阻燃基团的丙烯酸乳液40.0％、非离子型高分子水性分散剂2.0％、pH调节剂2.0％、脂肪酸甘油酯消泡剂0.3％、增稠流变剂疏水改性碱溶胀丙烯酸乳液0.2％、成膜助剂聚乙二醇200：10％、增硬剂2.0％、杀菌剂0.2％、去离子水20.2％、滑石粉12.1％、云母粉10.0。

上述磷氮协同自阻燃型丙烯酸乳液环保木器涂料，制备方法如下：

a、制备水性分散体：按规定的重量百分比，把去离子水、湿润分散剂、消泡剂、成膜助剂、增稠流变剂、杀菌剂、增硬剂加入分散桶中，搅拌均匀，加入滑石粉、云母粉，以1200～1400rpm高速搅拌得水性分散体；

b、在搅拌下加入含有磷氮协同自阻燃型丙烯酸乳液，再加入pH调节剂搅拌分散均匀；

c、补水、消泡、调到规定的粘度，过滤制得一种磷氮协同自阻燃型丙烯酸乳液环保木器涂料。

实施例3

本实施例中原料成分如下表所示，一种自阻燃型水性环保涂料及其制备方法如下：磷氮阻燃基团的丙烯酸乳液61.0％、非离子型高分子水性分散剂2.0％、pH调节剂1.0％、聚醚类非离子表面活性剂0.5％、疏水缔合型聚氨酯乳液0.1％、成膜助剂丙二醇苯醚15.0％、水性色浆5.0％、杀菌剂0.5％、去离子水10.0％、高岭土4.9％。

上述磷氮协同自阻燃型丙烯酸乳液环保木器涂料，制备方法如下：

a、制备水性分散体：按规定的重量百分比，把去离子水、湿润分散剂、消泡剂、成膜助剂、增稠流变剂、杀菌剂功能助剂加入分散桶中，搅拌均匀，加入高岭土，以1200～1400rpm高速搅拌得水性分散体；

b、在搅拌下加入含有磷氮协同自阻燃型丙烯酸乳液，再加入pH调节剂搅拌分散均匀；

c、根据颜色要求加入水性色浆；

d、补水、消泡、调到规定的粘度，过滤制得一种磷氮协同自阻燃型丙烯酸乳液环保木器涂料。

按照饰面型防火涂料国家标准GB12441-2005测试实施例中性能如表一，表二通过测试烟密度法(最大烟密度、达到最大烟密度时间)、氧指数、垂直燃烧指标(有焰燃烧时间、无焰燃烧时间)衡量阻燃性，由表一、表二可以看出本发明的实施例1、实施例2、实施例3样品的阻燃性能合格，阻燃性能远远超过常规的丙烯酸乳液。

表一：GB12441-2005防火涂料测试数据：

检测项目	技术指标	实施例1	实施例2	实施例3	市售阻燃涂料
						耐燃时间	≥15min	21分31秒	22分56秒	21分18秒	16分41秒
火焰传播比值	≤25	15.3	16.8	15.9	22.2
						质量损失	≤5.0g	3.8g	4.2g	3.9g	4.7
碳化体积	≤25cm3	19cm3	23cm3	18cm3	24cm3

表二：阻燃性涂料膜效果指标：

	实施例1	实施例2	实施例3	市售阻燃涂料
					最大烟密度	41	38	39	65
达到最大烟密度时间/s	190	195	190	150
					氧指数/％	28.3	28.6	28.4	26.1
有焰燃烧时间/s	15.1	14.5	15.6	26.4
					无焰燃烧时间/s	5.5	5.2	5.4	12.0

Claims (9)

1.一种磷氮协同自阻燃型环保木器涂料，其特征在于：组成如下，磷氮阻燃基团的丙烯酸乳液35.0～70.0％、分散剂0.5～5.0％、pH调节剂0.2～2.0％、消泡剂0.1～0.5％、增稠流变剂0.1～0.5％、成膜助剂2.0～15.0％、水性色浆0～5.0％、其它功能助剂0～10.0％、杀菌剂0.1～0.5％、去离子水10.0～25.0％、填料5.0～30.0％。

2.根据权利要求1所述的一种磷氮协同自阻燃型环保木器涂料，其特征在于：所所述的磷氮阻燃基团的丙烯酸乳液为含氮磷阻燃型乙烯基单体与丙烯酸酯类单体通过共聚反应合成的，其结构通式如下：

。

3.根据权利要求1所述的一种磷氮协同自阻燃型环保木器涂料，其特征在于：所述的分散剂选用聚羧酸型阴离子分散剂、非离子型高分子水性分散剂中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的一种磷氮协同自阻燃型环保木器涂料，其特征在于：所述的消泡剂选用有机硅消泡剂、脂肪酸甘油酯、磷酸酯类、聚醚类非离子表面活性剂中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的一种磷氮协同自阻燃型环保木器涂料，其特征在于：所述的增稠流变剂选用改性纤维素类增稠剂、疏水改性碱溶胀丙烯酸乳液、疏水缔合型聚氨酯乳液、改性膨润土的至少一种。

6.根据权利要求1所述的一种磷氮协同自阻燃型环保木器涂料， 其特征在于：所述的成膜助剂选用聚乙二醇200、醇酯-12、丙二醇苯醚、乙二醇苯、二丙二醇甲醚、二乙二醇丁醚中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的一种磷氮协同自阻燃型环保木器涂料，其特征在于：所述的填料选用为超细滑石粉、钛白粉、重钙粉、轻钙粉、云母粉、高岭土、沉淀硫酸钡、硅钙粉、硬脂酸中的至少一种；所述填料的细度为800～1500目。

8.根据权利要求1所述的一种磷氮协同自阻燃型环保木器涂料，其特征在于：所述的功能助剂选用为了提高漆膜硬度的增硬剂、为了降低漆膜光泽的消光剂、为了提高漆膜的抗划伤的抗划伤剂、为了改善漆膜手感的增滑手感剂、为了防止涂层叠压粘连的抗粘连剂、为了使涂层具有荷叶效应的疏水剂、为了增加涂层的耐磨性的耐磨剂、为了防止户外涂料抗老化和变黄的紫外线吸收剂，为了净化空气的负离子粉添加剂、为了改变涂料气味的遮味剂。

9.根据权利要求1所述的一种磷氮协同自阻燃型环保木器涂料，其特征在于：所述的磷氮协同自阻燃型丙烯酸乳液环保木器涂料制备步骤为：

a、制备水性分散体：按规定的重量百分比，把去离子水、湿润分散剂、消泡剂、成膜助剂、增稠流变剂、杀菌剂、功能助剂加入分散桶中，搅拌均匀，加入颜填料，以1200～1400rpm高速搅拌得水性分散体；

b、在搅拌下加入含有磷氮协同自阻燃型丙烯酸乳液，再加入pH调节剂搅拌分散均匀；

c、根据颜色要求加入水性色浆；

d、补水、消泡、调到规定的粘度，过滤制得一种磷氮协同自阻燃型丙烯酸乳液环保木器涂料。