CN108441102A - 一种耐磨防火水性涂料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐磨防火水性涂料，其原料包括：水性聚氨酯、水性丙烯酸树脂、三聚氰胺甲醛树脂、改性羧乙基苯基次磷酸铈、三聚氰胺聚磷酸盐、硼酸锌、微晶石蜡、增稠剂、消泡剂、流平剂、分散剂、成膜助剂。本发明采用三聚氰胺甲醛树脂、改性羧乙基苯基次磷酸铈、三聚氰胺聚磷酸盐、硼酸锌相互配合组成水性涂料的耐磨、防火体系，可以显著提高水性涂料的耐磨和防火性能，安全性能高，应用前景广。

Description

一种耐磨防火水性涂料
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种耐磨防火水性涂料。
背景技术
随着现代科学技术的发展，人造卫星、宇宙飞船、高速列车、汽轮机和发动机的叶轮、舰船的螺旋桨、水轮发电机的叶片以及船舶的甲板、建筑物的地板、路标漆等，都受到高速气流、砂石和水流的冲刷、机械力的作用，材料的磨损相当严重，为延长使用寿命，材料表面需要涂覆耐磨涂料。水性涂料以水为溶剂，具有无污染、环境友好化的优点，耐候性好，操作性灵活，是目前应用最广泛的涂料之一。但是，水性涂料的耐磨和防火性能差，不能满足人们需求。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种耐磨防火水性涂料，它解决了水性涂料易燃烧、不耐磨的问题，提高水性涂料的安全性能。
本发明提出一种耐磨防火水性涂料，其原料按重量份包括：水性聚氨酯60-80份，水性丙烯酸树脂20-40份，三聚氰胺甲醛树脂10-20份，改性羧乙基苯基次磷酸铈10-20份，三聚氰胺聚磷酸盐1-4份，硼酸锌0.5-3份，微晶石蜡1-3份，增稠剂0.5-2份，消泡剂0.05-0.5份，流平剂0.5-2份，分散剂1-2份，成膜助剂2-8份。
优选地，其原料按重量份包括：水性聚氨酯65-75份，水性丙烯酸树脂25-35份，三聚氰胺甲醛树脂12-16份，改性羧乙基苯基次磷酸铈14-18份，三聚氰胺聚磷酸盐2-3份，硼酸锌1-2份，微晶石蜡1.5-2.5份，增稠剂1-1.5份，消泡剂0.1-0.3份，流平剂1-1.5份，分散剂1.2-1.6份，成膜助剂4-6份。
优选地，改性羧乙基苯基次磷酸铈采用如下制备工艺：将羧乙基苯基次磷酸溶于水中制得溶液A；将硝酸铈加入水中溶解后，缓慢加入溶液A，在温度90-100℃搅拌反应3-6h，制得溶液B；调节溶液B的PH为1-2，加入季四戊醇，搅拌反应2-4h，经过滤、烘干制得改性羧乙基苯基次磷酸铈。
优选地，羧乙基苯基次磷酸、硝酸铈及季四戊醇的摩尔比为11-13：3-5：3。
优选地，改性羧乙基苯基次磷酸铈、三聚氰胺聚磷酸盐、硼酸锌的重量比为14-16：2-3：1。
优选地，微晶石蜡、分散剂、成膜助剂的重量比为2：1：5。
优选地，增稠剂为羟乙基纤维素和/或非离子缔合型增稠剂。
优选地，消泡剂为二甲基硅油和/或聚氧乙烯甘油醚。
优选地，流平剂为有机硅系流平剂，优选为二甲基聚硅氧烷。
优选地，分散剂为十二烷基磷酸酯。
优选地，成膜助剂为丙二醇丁醚和/或丙二醇甲醚醋酸酯。
本发明采用改性羧乙基苯基次磷酸铈、三聚氰胺聚磷酸盐、硼酸锌相互配合组成水性涂料的膨胀防火体系，其中改性羧乙基苯基次磷酸铈为季四戊醇改性的有机次磷酸盐阻燃剂，作为酸源和碳源，在水性涂料受热燃烧过程中分解产生不燃的磷酸、偏磷酸及焦磷酸铈覆盖在其表面，起到绝热隔氧作用；三聚氰胺聚磷酸盐为气源和酸源，受热分解产生大量的不燃气体CO2、N2、NH3和磷酸盐，进一步稀释隔绝水性涂料周围的氧气含量，降低燃烧产生热量；硼酸锌作为防火协效剂，提高水性涂料的成炭性能；本发明中三聚氰胺甲醛树脂中含有大量的亚氨基和羟基，可以促进水性涂料分子链的交联，提高水性涂料的韧性，改性羧乙基苯基次磷酸铈含有稀土铈，耐热性和硬度高，反应活性强，可以提高水性涂料的硬度和强度，本发明通过采用三聚氰胺甲醛树脂和改性羧乙基苯基次磷酸铈相互配合，通过提高水性涂料的韧性、硬度和强度提高水性涂料的耐磨性能；本发明中微晶石蜡、分散剂、成膜助剂可提高三聚氰胺甲醛树脂、改性羧乙基苯基次磷酸铈、三聚氰胺聚磷酸盐、硼酸锌在水性聚氨酯中的匀地分散，提高水性涂料的耐磨和防火性能；本发明以增稠剂、消泡剂、流平剂构成水性涂料加工润滑稳定体系，进一步提高水性涂料的理化性能和加工稳定性。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种耐磨防火水性涂料，其原料按重量份包括：水性聚氨酯60份，水性丙烯酸树脂20份，三聚氰胺甲醛树脂10份，改性羧乙基苯基次磷酸铈10份，三聚氰胺聚磷酸盐1份，硼酸锌0.5份，微晶石蜡1份，羟乙基纤维素0.5份，二甲基硅油0.05份，二甲基聚硅氧烷0.5份，十二烷基磷酸酯1份，丙二醇丁醚2份。
改性羧乙基苯基次磷酸铈采用如下制备工艺：按摩尔比为11：3：3分别称取羧乙基苯基次磷酸、硝酸铈及季四戊醇，将羧乙基苯基次磷酸溶于水中制得溶液A；将硝酸铈加入水中溶解后，缓慢加入溶液A，在温度90℃搅拌反应6h，制得溶液B；调节溶液B的PH为1，加入季四戊醇，搅拌反应2h，经过滤、烘干制得改性羧乙基苯基次磷酸铈。
实施例2
一种耐磨防火水性涂料，其原料按重量份包括：水性聚氨酯80份，水性丙烯酸树脂40份，三聚氰胺甲醛树脂20份，改性羧乙基苯基次磷酸铈20份，三聚氰胺聚磷酸盐4份，硼酸锌3份，微晶石蜡3份，非离子缔合型增稠剂2份，聚氧乙烯甘油醚0.5份，二甲基聚硅氧烷2份，十二烷基磷酸酯2份，丙二醇甲醚醋酸酯8份。
改性羧乙基苯基次磷酸铈采用如下制备工艺：按摩尔比为13：5：3分别称取羧乙基苯基次磷酸、硝酸铈及季四戊醇，将羧乙基苯基次磷酸溶于水中制得溶液A；将硝酸铈加入水中溶解后，缓慢加入溶液A，在温度100℃搅拌反应3h，制得溶液B；调节溶液B的PH为2，加入季四戊醇，搅拌反应4h，经过滤、烘干制得改性羧乙基苯基次磷酸铈。
实施例3
一种耐磨防火水性涂料，其原料按重量份包括：水性聚氨酯65份，水性丙烯酸树脂25份，三聚氰胺甲醛树脂12份，改性羧乙基苯基次磷酸铈14份，三聚氰胺聚磷酸盐2份，硼酸锌1份，微晶石蜡1.5份，羟乙基纤维素1份，二甲基硅油0.1份，二甲基聚硅氧烷1份，十二烷基磷酸酯1.2份，丙二醇丁醚4份。
改性羧乙基苯基次磷酸铈采用如下制备工艺：按摩尔比为11：5：，分别称取羧乙基苯基次磷酸、硝酸铈及季四戊醇，将羧乙基苯基次磷酸溶于水中制得溶液A；将硝酸铈加入水中溶解后，缓慢加入溶液A，在温度92℃搅拌反应5.5h，制得溶液B；调节溶液B的PH为1.5，加入季四戊醇，搅拌反应2.5h，经过滤、烘干制得改性羧乙基苯基次磷酸铈。
实施例4
一种耐磨防火水性涂料，其原料按重量份包括：水性聚氨酯75份，水性丙烯酸树脂35份，三聚氰胺甲醛树脂16份，改性羧乙基苯基次磷酸铈18份，三聚氰胺聚磷酸盐3份，硼酸锌2份，微晶石蜡2.5份，非离子缔合型增稠剂1.5份，聚氧乙烯甘油醚0.3份，二甲基聚硅氧烷1.5份，十二烷基磷酸酯1.6份，丙二醇甲醚醋酸酯6份。
改性羧乙基苯基次磷酸铈采用如下制备工艺：按摩尔比为13：3：3分别称取羧乙基苯基次磷酸、硝酸铈及季四戊醇，将羧乙基苯基次磷酸溶于水中制得溶液A；将硝酸铈加入水中溶解后，缓慢加入溶液A，在温度97℃搅拌反应4.5h，制得溶液B；调节溶液B的PH为1.5，加入季四戊醇，搅拌反应3.5h，经过滤、烘干制得改性羧乙基苯基次磷酸铈。
实施例5
一种耐磨防火水性涂料，其原料按重量份包括：水性聚氨酯70份，水性丙烯酸树脂30份，三聚氰胺甲醛树脂14份，改性羧乙基苯基次磷酸铈15份，三聚氰胺聚磷酸盐2.5份，硼酸锌1份，微晶石蜡2份，羟乙基纤维素1.2份，二甲基硅油0.2份，二甲基聚硅氧烷1.3份，十二烷基磷酸酯1份，丙二醇丁醚5份。
改性羧乙基苯基次磷酸铈采用如下制备工艺：按摩尔比为12：4：3分别称取羧乙基苯基次磷酸、硝酸铈及季四戊醇，将羧乙基苯基次磷酸溶于水中制得溶液A；将硝酸铈加入水中溶解后，缓慢加入溶液A，在温度95℃搅拌反应4.5h，制得溶液B；调节溶液B的PH为1，加入季四戊醇，搅拌反应3h，经过滤、烘干制得改性羧乙基苯基次磷酸铈。
将未加入改性羧乙基苯基次磷酸铈盐、三聚氰胺聚磷酸盐及硼酸锌的水性涂料，在其他助剂及制备工艺相同的条件下制得水性涂料作为对照组，同上述实施例1-5制得耐磨防火水性涂料按照GB/T2406.2-2009、ASTMD412-1998(2002)标准测试氧指数和拉伸强度，并通过TG测试在氧气气氛下水性涂料的初始分解温度如下表1：
表1氧指数、拉伸强度测试数据
试验 氧指数(LOI) 拉伸强度(Mpa)
对照组 19 26.5
实施例1 23 25.9
实施例2 24 25.5
实施例3 27 25.6
实施例4 26 26.0
实施例5 26 25.7
通过上表测试数据可知：实施例1-5制得水性涂料相比对照组的水性涂料的氧指数数值增加了4-8，拉伸强度数值减少了0.5-1.0，初始分解温度提高了23-38℃，通过分析可知本发明中加入改性羧乙基苯基次磷酸铈、三聚氰胺聚磷酸盐及硼酸锌作为防火剂，配合三聚氰胺甲醛树脂可显著提高水性涂料的防火和耐磨性能。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种耐磨防火水性涂料，其特征在于，其原料按重量份包括：水性聚氨酯60-80份，水性丙烯酸树脂20-40份，三聚氰胺甲醛树脂10-20份，改性羧乙基苯基次磷酸铈10-20份，三聚氰胺聚磷酸盐1-4份，硼酸锌0.5-3份，微晶石蜡1-3份，增稠剂0.5-2份，消泡剂0.05-0.5份，流平剂0.5-2份，分散剂1-2份，成膜助剂2-8份。
2.根据权利要求1所述耐磨防火水性涂料，其特征在于，其原料按重量份包括：水性聚氨酯65-75份，水性丙烯酸树脂25-35份，三聚氰胺甲醛树脂12-16份，改性羧乙基苯基次磷酸铈14-18份，三聚氰胺聚磷酸盐2-3份，硼酸锌1-2份，微晶石蜡1.5-2.5份，增稠剂1-1.5份，消泡剂0.1-0.3份，流平剂1-1.5份，分散剂1.2-1.6份，成膜助剂4-6份。
3.根据权利要求1或2所述耐磨防火水性涂料，其特征在于，改性羧乙基苯基次磷酸铈采用如下制备工艺：将羧乙基苯基次磷酸溶于水中制得溶液A；将硝酸铈加入水中溶解后，缓慢加入溶液A，在温度90-100℃搅拌反应3-6h，制得溶液B；调节溶液B的PH为1-2，加入季四戊醇，搅拌反应2-4h，经过滤、烘干制得改性羧乙基苯基次磷酸铈。
4.根据权利要求3所述耐磨防火水性涂料，其特征在于，羧乙基苯基次磷酸、硝酸铈及季四戊醇的摩尔比为11-13：3-5：3。
5.根据权利要求1-4任一项所述耐磨防火水性涂料，其特征在于，改性羧乙基苯基次磷酸铈、三聚氰胺聚磷酸盐、硼酸锌的重量比为14-16：2-3：1。
6.根据权利要求1-5任一项所述耐磨防火水性涂料，其特征在于，微晶石蜡、分散剂、成膜助剂的重量比为2：1：5。
7.根据权利要求1-6任一项所述耐磨防火水性涂料，其特征在于，增稠剂为羟乙基纤维素和/或非离子缔合型增稠剂；优选地，消泡剂为二甲基硅油和/或聚氧乙烯甘油醚；优选地，流平剂为有机硅系流平剂，优选为二甲基聚硅氧烷；优选地，分散剂为十二烷基磷酸酯。
8.根据权利要求1-7任一项所述耐磨防火水性涂料，其特征在于，成膜助剂为丙二醇丁醚和/或丙二醇甲醚醋酸酯。
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