CN108395757A - 一种木器用阻燃聚丙烯酸酯涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种木器用阻燃聚丙烯酸酯涂料，以重量份计，包括以下组分：壳聚糖改性聚丙烯酸脂乳液100份，聚磷酸铵10‑15份，粘土4‑5份，偶联剂1‑3份，分散剂3‑5份，成膜助剂1‑2份，增亮剂3‑6份，增稠剂4‑7份，消泡剂1‑2份，颜料5‑9份，水20‑40份。本申请所述的聚丙烯酸酯涂料具有良好的阻燃性能，并且该涂料成膜均匀，附着力较高，易于施工，绿色环保，十分适合室内木器家具使用。

Description

一种木器用阻燃聚丙烯酸酯涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及涂料领域，特别是一种木器用阻燃聚丙烯酸酯涂料及其制备方法。
背景技术
火灾会造成严重的人员伤亡和财产损失，通过对易着火的木器涂刷阻燃涂料可以有效的减少火灾的发生，对人们的人身安全以及财产安全提供保护。阻燃涂料主要是通过在那些易燃材料的表面进行涂刷，从而提高材料的耐火能力，并且能够减缓火焰蔓延传播的速度，或在一定的时间内起到阻止燃烧继续进行的作用。阻燃涂料按照其阻燃形式及组成可以分为非膨胀型阻燃涂料和膨胀型阻燃涂料；按照其应用可以分为饰面型阻燃涂料和钢结构阻燃涂料，其中用于木器表面的阻燃涂料是饰面型阻燃涂料的一种。饰面型阻燃涂料可以起到装饰作用，一旦发生火灾，涂层发生膨胀碳化，形成一层比原来涂膜厚度大多倍的不易燃烧的海绵状碳化层，该碳化层是很好的隔热体，能是被保护的物体在一定时间内保持低温，从而达到组织或延缓物体燃烧的目的。
木器阻燃涂料多为膨胀型阻燃涂料，其中聚合物乳液是制备涂料的主体成分，作用是将涂料中各种颜填料和助剂粘结成一个整体，附着在被涂基层表面，易于改造固化形成均匀连续而且坚韧的保护膜，决定了涂料的基本理化性能。适用于木器阻燃涂料使用的聚合物有：聚丙烯酸树脂、苯丙树脂，乙丙树脂以及硅丙树脂等。聚丙烯酸酯是由丙烯酸酯类单体共聚而成，具有很好的耐水性、耐碱性、耐候性、耐光性以及成膜性等特点。
中国专利CN201710514299.6公开了一种水性阻燃涂料及制备方法和用途，所述水性阻燃涂料按照重量份计包括以下组分：丙烯酸酯10～15份、硫酸酯3～5份、聚乙烯醇10～15份、丙烯酸异辛酯5～10份、三烯丙基胺3～5份、分子量400～1200的脂肪醇聚氧乙烯醚3～5份、固化剂3～5份、填料10～15份、分散剂12～20份和水30～45份。本发明通过在原料中添加丙烯酸异辛酯、三烯丙基胺和分子量400～1200的脂肪醇聚氧乙烯醚，利用其协同作用，改性制得水性阻燃涂料，使涂料具有良好的相容性和阻燃性能。
发明内容
本发明涉及一种木器用阻燃聚丙烯酸酯涂料，该聚丙烯酸酯涂料具有良好的阻燃性能，并且该涂料成膜均匀，附着力较高，易于施工，绿色环保，十分适合室内木器家具使用。
本发明的另一个目的是提供该木器用阻燃聚丙烯酸酯涂料的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种木器用阻燃聚丙烯酸酯涂料，以重量份计，包括以下组分：
壳聚糖改性聚丙烯酸脂乳液100份，聚磷酸铵10-15份，粘土4-5份，偶联剂1-3份，分散剂3-5份，成膜助剂1-2份，增亮剂3-6份，增稠剂4-7份，消泡剂1-2份，颜料5-9份，水20-40份；
所述壳聚糖改性聚丙烯酸脂乳液的固含量为60％；
所述的壳聚糖改性聚丙烯酸酯乳液的制备方法，包括以下步骤：
(1)将甲基丙烯酸，衣康酸，丙烯酸正丁酯，丙烯腈，丙烯酸月桂酯，羟甲基丙烯酰胺，乳化剂和水加入反应釜中，搅拌均匀后，取出一半量的混合物乳液备用；
(2)向反应釜中加入巯基乙醇，添加碳酸氢钠调节pH为5-6，搅拌升温至80-90℃，同时分开滴加过硫酸钾的水溶液和步骤(1)中取出的乳液，边滴加边搅拌，滴加完成后继续搅拌反应60-90min，之后加入醋酸调节pH为3-4，加入壳聚糖，搅拌反应1-2h，调至中性后加入水稀释，制得改性聚丙烯酸乳液。
作为上述技术方案的优选，所述乳化剂为椰油酰胺丙基甜菜碱。
作为上述技术方案的优选，所述壳聚糖改性聚丙烯酸酯乳液的制备方法中，聚丙烯酸酯单体的用量为，以质量份数计：
甲基丙烯酸50份，衣康酸10份，丙烯酸正丁酯60份，丙烯腈40份，丙烯酸月桂酯10份，羟甲基丙烯酰胺20份。
作为上述技术方案的优选，所述壳聚糖改性聚丙烯酸酯乳液的制备方法中，壳聚糖与甲基丙烯酸的使用量摩尔比为1:1。
作为上述技术方案的优选，所述偶联剂为硅烷偶联剂，分散剂为油酸酰胺。
作为上述技术方案的优选，所述成膜助剂为双戊烯松油。
作为上述技术方案的优选，所述增亮剂为有机微蜡粉。
作为上述技术方案的优选，所述增稠剂为羧甲基纤维素。
作为上述技术方案的优选，所述消泡剂为乙醇油酸酯。
一种木器用阻燃聚丙烯酸酯涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将粘土加入研磨器中，加水研磨1-2h，研磨成浆，取出后加入偶联剂，保持温度在40-50℃，超声振荡2-3h，之后静置12h，烘干，制得表面改性粘土；
(2)将分散剂加入壳聚糖改性聚丙烯酸脂乳液中，加热至50-70℃，搅拌混合均匀后，加入表面改性粘土，400-600rpm的速率搅拌4-5h，之后加入聚磷酸铵、成膜助剂，增亮剂，增稠剂，消泡剂，颜料，水，搅拌1h后，降至室温，排除气泡，即得所述木器用阻燃聚丙烯酸酯涂料。
本发明具有以下有益效果：
本申请利用甲基丙烯酸，衣康酸，丙烯酸正丁酯，丙烯腈，丙烯酸月桂酯，羟甲基丙烯酰胺这些单体聚合制备而成的聚丙烯酸酯乳液，通过各单体之间的相互配合，该聚丙烯酸酯乳液具有良好的成膜性，粘附性以及耐水性，可以再较长的时间内保持良好的性能。
壳聚糖表面具有大量的羟基，可以与聚丙烯酸酯上的羧基进行酯化反应，从而接枝到聚丙烯酸酯的表面，均匀的分布在涂料中。壳聚糖可以作为碳源，与聚磷酸铵配合使用，起到良好的阻燃效果。同时，壳聚糖接枝后的聚丙烯酸酯具有良好的抗菌作用，涂覆在木器表面可以一直细菌滋生，提供有效的防霉保护。粘土通过偶联剂改性后，可以均匀的分散于涂料，并通过壳聚糖的粘结作用，易可以在木器表面形成一层粘土薄膜，从而提高木器的耐火性能。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面通过实施例对本发明进一步说明，实施例只用于解释本发明，不会对本发明构成任何的限定。
实施例1
一种木器用阻燃聚丙烯酸酯涂料，以重量份计，包括以下组分：
壳聚糖改性聚丙烯酸脂乳液100份，聚磷酸铵10份，粘土4份，硅烷偶联剂1份，油酸酰胺3份，双戊烯松油1份，有机微蜡粉3份，羧甲基纤维素4份，乙醇油酸酯1份，颜料5份，水20份；
所述壳聚糖改性聚丙烯酸脂乳液的固含量为60％；
所述的壳聚糖改性聚丙烯酸酯乳液的制备方法，包括以下步骤：
(1)将甲基丙烯酸50份，衣康酸10份，丙烯酸正丁酯60份，丙烯腈40份，丙烯酸月桂酯10份，羟甲基丙烯酰胺20份，椰油酰胺丙基甜菜碱和水加入反应釜中，搅拌均匀后，取出一半量的混合物乳液备用；
(2)向反应釜中加入巯基乙醇，添加碳酸氢钠调节pH为5，搅拌升温至80℃，同时分开滴加过硫酸钾的水溶液和步骤(1)中取出的乳液，边滴加边搅拌，滴加完成后继续搅拌反应60min，之后加入醋酸调节pH为3，加入壳聚糖，搅拌反应1h，调至中性后加入水稀释，制得改性聚丙烯酸乳液。
所述壳聚糖改性聚丙烯酸酯乳液的制备方法中，壳聚糖与甲基丙烯酸的使用量摩尔比为1:1。
一种木器用阻燃聚丙烯酸酯涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将粘土加入研磨器中，加水研磨1h，研磨成浆，取出后加入硅烷偶联剂，保持温度在40℃，超声振荡2h，之后静置12h，烘干，制得表面改性粘土；
(2)将油酸酰胺加入壳聚糖改性聚丙烯酸脂乳液中，加热至50℃，搅拌混合均匀后，加入表面改性粘土，400rpm的速率搅拌4h，之后加入聚磷酸铵、双戊烯松油，有机微蜡粉，羧甲基纤维素，乙醇油酸酯，颜料，水，搅拌1h后，降至室温，排除气泡，即得所述木器用阻燃聚丙烯酸酯涂料。
将所得到木器用阻燃聚丙烯酸酯涂料喷涂或刷涂于成型模具，常温下静置12h，完全干燥后进行性能测试。
实施例2
一种木器用阻燃聚丙烯酸酯涂料，以重量份计，包括以下组分：
壳聚糖改性聚丙烯酸脂乳液100份，聚磷酸铵15份，粘土5份，硅烷偶联剂3份，油酸酰胺5份，双戊烯松油2份，有机微蜡粉6份，羧甲基纤维素7份，乙醇油酸酯2份，颜料9份，水40份；
所述壳聚糖改性聚丙烯酸脂乳液的固含量为60％；
所述的壳聚糖改性聚丙烯酸酯乳液的制备方法，包括以下步骤：
(1)将甲基丙烯酸50份，衣康酸10份，丙烯酸正丁酯60份，丙烯腈40份，丙烯酸月桂酯10份，羟甲基丙烯酰胺20份，椰油酰胺丙基甜菜碱和水加入反应釜中，搅拌均匀后，取出一半量的混合物乳液备用；
(2)向反应釜中加入巯基乙醇，添加碳酸氢钠调节pH为6，搅拌升温至90℃，同时分开滴加过硫酸钾的水溶液和步骤(1)中取出的乳液，边滴加边搅拌，滴加完成后继续搅拌反应90min，之后加入醋酸调节pH为4，加入壳聚糖，搅拌反应2h，调至中性后加入水稀释，制得改性聚丙烯酸乳液。
所述壳聚糖改性聚丙烯酸酯乳液的制备方法中，壳聚糖与甲基丙烯酸的使用量摩尔比为1:1。
一种木器用阻燃聚丙烯酸酯涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将粘土加入研磨器中，加水研磨2h，研磨成浆，取出后加入硅烷偶联剂，保持温度在50℃，超声振荡3h，之后静置12h，烘干，制得表面改性粘土；
(2)将油酸酰胺加入壳聚糖改性聚丙烯酸脂乳液中，加热至70℃，搅拌混合均匀后，加入表面改性粘土，600rpm的速率搅拌5h，之后加入聚磷酸铵、双戊烯松油，有机微蜡粉，羧甲基纤维素，乙醇油酸酯，颜料，水，搅拌1h后，降至室温，排除气泡，即得所述木器用阻燃聚丙烯酸酯涂料。
将所得到木器用阻燃聚丙烯酸酯涂料喷涂或刷涂于成型模具，常温下静置12h，完全干燥后进行性能测试。
实施例3
一种木器用阻燃聚丙烯酸酯涂料，以重量份计，包括以下组分：
壳聚糖改性聚丙烯酸脂乳液100份，聚磷酸铵10份，粘土5份，硅烷偶联剂1份，油酸酰胺5份，双戊烯松油1份，有机微蜡粉6份，羧甲基纤维素4份，乙醇油酸酯2份，颜料5份，水40份；
所述壳聚糖改性聚丙烯酸脂乳液的固含量为60％；
所述的壳聚糖改性聚丙烯酸酯乳液的制备方法，包括以下步骤：
(1)将甲基丙烯酸50份，衣康酸10份，丙烯酸正丁酯60份，丙烯腈40份，丙烯酸月桂酯10份，羟甲基丙烯酰胺20份，椰油酰胺丙基甜菜碱和水加入反应釜中，搅拌均匀后，取出一半量的混合物乳液备用；
(2)向反应釜中加入巯基乙醇，添加碳酸氢钠调节pH为5，搅拌升温至90℃，同时分开滴加过硫酸钾的水溶液和步骤(1)中取出的乳液，边滴加边搅拌，滴加完成后继续搅拌反应60min，之后加入醋酸调节pH为4，加入壳聚糖，搅拌反应1h，调至中性后加入水稀释，制得改性聚丙烯酸乳液。
所述壳聚糖改性聚丙烯酸酯乳液的制备方法中，壳聚糖与甲基丙烯酸的使用量摩尔比为1:1。
一种木器用阻燃聚丙烯酸酯涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将粘土加入研磨器中，加水研磨1h，研磨成浆，取出后加入硅烷偶联剂，保持温度在50℃，超声振荡2h，之后静置12h，烘干，制得表面改性粘土；
(2)将油酸酰胺加入壳聚糖改性聚丙烯酸脂乳液中，加热至70℃，搅拌混合均匀后，加入表面改性粘土，400rpm的速率搅拌5h，之后加入聚磷酸铵、双戊烯松油，有机微蜡粉，羧甲基纤维素，乙醇油酸酯，颜料，水，搅拌1h后，降至室温，排除气泡，即得所述木器用阻燃聚丙烯酸酯涂料。
将所得到木器用阻燃聚丙烯酸酯涂料喷涂或刷涂于成型模具，常温下静置12h，完全干燥后进行性能测试。
实施例4
一种木器用阻燃聚丙烯酸酯涂料，以重量份计，包括以下组分：
壳聚糖改性聚丙烯酸脂乳液100份，聚磷酸铵15份，粘土4份，硅烷偶联剂3份，油酸酰胺3份，双戊烯松油2份，有机微蜡粉3份，羧甲基纤维素7份，乙醇油酸酯1份，颜料9份，水20份；
所述壳聚糖改性聚丙烯酸脂乳液的固含量为60％；
所述的壳聚糖改性聚丙烯酸酯乳液的制备方法，包括以下步骤：
(1)将甲基丙烯酸50份，衣康酸10份，丙烯酸正丁酯60份，丙烯腈40份，丙烯酸月桂酯10份，羟甲基丙烯酰胺20份，椰油酰胺丙基甜菜碱和水加入反应釜中，搅拌均匀后，取出一半量的混合物乳液备用；
(2)向反应釜中加入巯基乙醇，添加碳酸氢钠调节pH为6，搅拌升温至80℃，同时分开滴加过硫酸钾的水溶液和步骤(1)中取出的乳液，边滴加边搅拌，滴加完成后继续搅拌反应90min，之后加入醋酸调节pH为3，加入壳聚糖，搅拌反应2h，调至中性后加入水稀释，制得改性聚丙烯酸乳液。
所述壳聚糖改性聚丙烯酸酯乳液的制备方法中，壳聚糖与甲基丙烯酸的使用量摩尔比为1:1。
一种木器用阻燃聚丙烯酸酯涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将粘土加入研磨器中，加水研磨2h，研磨成浆，取出后加入硅烷偶联剂，保持温度在40℃，超声振荡3h，之后静置12h，烘干，制得表面改性粘土；
(2)将油酸酰胺加入壳聚糖改性聚丙烯酸脂乳液中，加热至50℃，搅拌混合均匀后，加入表面改性粘土，600rpm的速率搅拌4h，之后加入聚磷酸铵、双戊烯松油，有机微蜡粉，羧甲基纤维素，乙醇油酸酯，颜料，水，搅拌1h后，降至室温，排除气泡，即得所述木器用阻燃聚丙烯酸酯涂料。
将所得到木器用阻燃聚丙烯酸酯涂料喷涂或刷涂于成型模具，常温下静置12h，完全干燥后进行性能测试。
实施例5
一种木器用阻燃聚丙烯酸酯涂料，以重量份计，包括以下组分：
壳聚糖改性聚丙烯酸脂乳液100份，聚磷酸铵12份，粘土5份，硅烷偶联剂2份，油酸酰胺4份，双戊烯松油2份，有机微蜡粉5份，羧甲基纤维素6份，乙醇油酸酯2份，颜料7份，水30份；
所述壳聚糖改性聚丙烯酸脂乳液的固含量为60％；
所述的壳聚糖改性聚丙烯酸酯乳液的制备方法，包括以下步骤：
(1)将甲基丙烯酸50份，衣康酸10份，丙烯酸正丁酯60份，丙烯腈40份，丙烯酸月桂酯10份，羟甲基丙烯酰胺20份，椰油酰胺丙基甜菜碱和水加入反应釜中，搅拌均匀后，取出一半量的混合物乳液备用；
(2)向反应釜中加入巯基乙醇，添加碳酸氢钠调节pH为6，搅拌升温至90℃，同时分开滴加过硫酸钾的水溶液和步骤(1)中取出的乳液，边滴加边搅拌，滴加完成后继续搅拌反应90min，之后加入醋酸调节pH为3，加入壳聚糖，搅拌反应1h，调至中性后加入水稀释，制得改性聚丙烯酸乳液。
所述壳聚糖改性聚丙烯酸酯乳液的制备方法中，壳聚糖与甲基丙烯酸的使用量摩尔比为1:1。
一种木器用阻燃聚丙烯酸酯涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将粘土加入研磨器中，加水研磨1h，研磨成浆，取出后加入硅烷偶联剂，保持温度在40℃，超声振荡2h，之后静置12h，烘干，制得表面改性粘土；
(2)将油酸酰胺加入壳聚糖改性聚丙烯酸脂乳液中，加热至70℃，搅拌混合均匀后，加入表面改性粘土，600rpm的速率搅拌4h，之后加入聚磷酸铵、双戊烯松油，有机微蜡粉，羧甲基纤维素，乙醇油酸酯，颜料，水，搅拌1h后，降至室温，排除气泡，即得所述木器用阻燃聚丙烯酸酯涂料。。
将所得到木器用阻燃聚丙烯酸酯涂料喷涂或刷涂于成型模具，常温下静置12h，完全干燥后进行性能测试。
对上述实施例均进行了性能测试，其中对比例为市售木器阻燃涂料，测试结果如表1所示。
表1
从表1来看，本发明提供的木器用阻燃聚丙烯酸酯涂料具有良好的耐水性能，并具有良好的阻燃耐火性能，是一种性能优良的聚丙烯酸酯涂料。

Claims (10)

1.一种木器用阻燃聚丙烯酸酯涂料，其特征在于：以重量份计，包括以下组分：
壳聚糖改性聚丙烯酸脂乳液100份，聚磷酸铵10-15份，粘土4-5份，偶联剂1-3份，分散剂3-5份，成膜助剂1-2份，增亮剂3-6份，增稠剂4-7份，消泡剂1-2份，颜料5-9份，水20-40份；
所述壳聚糖改性聚丙烯酸脂乳液的固含量为60％；
所述的壳聚糖改性聚丙烯酸酯乳液的制备方法，包括以下步骤：
(1)将甲基丙烯酸，衣康酸，丙烯酸正丁酯，丙烯腈，丙烯酸月桂酯，羟甲基丙烯酰胺，乳化剂和水加入反应釜中，搅拌均匀后，取出一半量的混合物乳液备用；
(2)向反应釜中加入巯基乙醇，添加碳酸氢钠调节pH为5-6，搅拌升温至80-90℃，同时分开滴加过硫酸钾的水溶液和步骤(1)中取出的乳液，边滴加边搅拌，滴加完成后继续搅拌反应60-90min，之后加入醋酸调节pH为3-4，加入壳聚糖，搅拌反应1-2h，调至中性后加入水稀释，制得改性聚丙烯酸乳液。
2.根据权利要求1所述的木器用阻燃聚丙烯酸酯涂料，其特征在于：所述乳化剂为椰油酰胺丙基甜菜碱。
3.根据权利要求1所述的木器用阻燃聚丙烯酸酯涂料，其特征在于：所述壳聚糖改性聚丙烯酸酯乳液的制备方法中，聚丙烯酸酯单体的用量为，以质量份数计：
甲基丙烯酸50份，衣康酸10份，丙烯酸正丁酯60份，丙烯腈40份，丙烯酸月桂酯10份，羟甲基丙烯酰胺20份。
4.根据权利要求1所述的木器用阻燃聚丙烯酸酯涂料，其特征在于：所述壳聚糖改性聚丙烯酸酯乳液的制备方法中，壳聚糖与甲基丙烯酸的使用量摩尔比为1:1。
5.根据权利要求1所述的木器用阻燃聚丙烯酸酯涂料，其特征在于：所述偶联剂为硅烷偶联剂，分散剂为油酸酰胺。
6.根据权利要求1所述的木器用阻燃聚丙烯酸酯涂料，其特征在于：所述成膜助剂为双戊烯松油。
7.根据权利要求1所述的木器用阻燃聚丙烯酸酯涂料，其特征在于：所述增亮剂为有机微蜡粉。
8.根据权利要求1所述的木器用阻燃聚丙烯酸酯涂料，其特征在于：所述增稠剂为羧甲基纤维素。
9.根据权利要求1所述的木器用阻燃聚丙烯酸酯涂料，其特征在于：所述消泡剂为乙醇油酸酯。
10.根据权利要求1-9任一项所述的木器用阻燃聚丙烯酸酯涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将粘土加入研磨器中，加水研磨1-2h，研磨成浆，取出后加入偶联剂，保持温度在40-50℃，超声振荡2-3h，之后静置12h，烘干，制得表面改性粘土；
(2)将分散剂加入壳聚糖改性聚丙烯酸脂乳液中，加热至50-70℃，搅拌混合均匀后，加入表面改性粘土，400-600rpm的速率搅拌4-5h，之后加入聚磷酸铵、成膜助剂，增亮剂，增稠剂，消泡剂，颜料，水，搅拌1h后，降至室温，排除气泡，即得所述木器用阻燃聚丙烯酸酯涂料。
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