CN108624182A - 高阻燃水性丙烯酸树脂乳液与高阻燃涂料 - Google Patents

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Abstract

一种高阻燃水性丙烯酸树脂乳液及包括其的涂料，所述乳液是由丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、丙烯酰胺、聚乙烯醇、过氧化物引发剂、缓冲剂、三溴苯基马来酰亚胺、有机胺类pH调节剂、水制成。

Description

高阻燃水性丙烯酸树脂乳液与高阻燃涂料
技术领域
本发明涉及高阻燃水性丙烯酸树脂乳液与高阻燃涂料。
背景技术
当前国内“油改水”在涂料行业成了一个热门话题，甚至，在很多领域水性漆都开始了大规模的应用，替代了沿用已久的油性漆。随着我国环保意识的不断增强，及水性涂料技术的不断攻克与进步，水性漆取代油性漆势必成为了一种历史的必然。
众所周知，油性漆具有气味大、污染环境、易燃易爆，容易自然等安全隐患，所以当前国内，油性漆都被当成是一种危化品，运输、储存、使用，都必须严格按照国家危化品条例进行。而水性漆，作为未来发展趋势的必然产物，就目前为止，仍然没能走出危化品的范畴，其运输、储存、使用，同样必须严格按照国家危化品条例进行。所以，如何让水性涂料脱离危化品的范畴就成为了当前水性树脂与水性涂料开发与应用的当务之急。应用高阻燃水性丙烯酸树脂研制而成的高阻燃水性涂料即是一种具有高阻燃性能的特种功能涂料。由于高阻燃水性涂料以水作为溶剂，同时，在涂料中还会加入适量的阻燃剂，并且，作为最重要的原材料之一的水性丙烯酸乳液也是经过阻燃剂改性而成，这就使得涂料本身具有极好的阻燃性能。总之，所合成的水性丙烯酸酯类阻燃涂料既保持丙烯酸酯类涂料的色泽、硬度、丰满度、耐光、耐候、耐化学药品和紫外性能，又具有阻燃、耐热、环保、低成本、易施工等众多优点，在各种需要阻燃的设施和设备上具有重要的应用价值。
发明内容
本发明的目的是提供一种高阻燃水性丙烯酸树脂乳液与高阻燃涂料。
本发明的高阻燃水性丙烯酸树脂乳液是由以下组分制备的：
优选地，本发明的高阻燃水性丙烯酸树脂乳液是由以下组分制备的：
缓冲剂可以是碳酸氢钠或碳酸钠。
过氧化物引发剂可以是过硫酸钾、过硫酸钠等。
有机胺可以选自N,N二甲基乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、DeuAdd MA-95胺中和剂等中的一种或多种。
本发明的树脂制备方法如下：
将乳化剂聚乙烯醇、部分去离子水(例如15-30重量份)加入反应釜中，开始搅拌，升温(例如至60-90℃，优选70-80℃，更优选约75℃)，将三溴苯基马来酰亚胺(TBPMI)与单体丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、丙烯酰胺互溶，然后倒入到分液漏斗中，升温(例如至60-90℃，优选70-80℃，更优选约75℃)，开始滴加单体，单体添加完之后添加缓冲剂和引发剂，进行反应(一般2-10小时，优选3-5小时，更优选约3.5h)，缓慢冷却到35-55℃，优选40-50℃，更优选约45℃，加入有机胺类pH调节剂调节pH到8.0-9.0，以增加体系的稳定性，优选约pH8.5，反应完成即可，反应完后添加另一部分水。反应产物的粘度施用旋转粘度计3号转子，6号转速(6转/分钟)，粘度0.3-0.7MPa.S。
本发明进一步提供了含有上述树脂乳液的涂料，其包括：
优选地，含有上述树脂乳液的涂料包括：
上述涂料的制备方法包括将各组分混合。
填料选自云母粉、硫酸钡等中的一种或多种。本发明还可以进一步包括增稠剂0.1-0.5重量份，优选0.2-0.3重量份。
本发明的优点：
1.采用水性乳液作为成膜基材。水性乳液以水作为溶剂，相对于油性树脂而言体系的着火点更高，更难燃。
2.采用阻燃剂三溴苯基马来酰亚胺(TBPMI)对水性丙烯酸树脂进行改性，使得树脂本身具有良好的阻燃性能，同时由于在主链中引入了TBPMI，涂膜的附着力和硬度等综合性能也得到了改善。
3.采用聚磷酸胺、Sb2O3阻燃剂直接添加到涂料中，使涂料的阻燃性能进一步提高。
具体实施方式
以下通过具体实施例来进一步说明本发明。本申请中，％、份按重量计，除非另有规定。
实施例1
1.树脂配方
序号 名称 规格型号 产地 用量(g)
1 丙烯酸丁酯 工业级 广东 12.70
2 甲基丙烯酸甲酯 工业级 天津 17.90
3 丙烯酸 工业级 天津 0.60
4 丙烯酰胺 工业级 天津 3.20
5 聚乙烯醇 工业级 上海 5.60
6 过硫酸钾 工业级 沈阳 0.36
7 碳酸氢钠 工业级 上海 0.15
8 去离子水 工业级 自制 50
9 三溴苯基马来酰亚胺 工业级 江苏 1.5
10 氮氮二甲基乙醇胺 工业级 南京 适量
2.树脂生产步骤
将乳化剂聚乙烯醇和一半的去离子水加入反应釜中，开始搅拌，升温，将称好的TBPMI三溴苯基马来酰亚胺与单体丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、丙烯酰胺互溶，然后倒入到分液漏斗中，升温至75℃，开始滴加单体，单体加完之后添加引发剂过硫酸钾和碳酸氢钠，反应3.5h，缓慢冷却到45℃，加入N,N-二甲基乙醇胺调节PH到8.5，反应完成即可，另外一部分去离子水在反应完之后加入用于调节粘度，根据实际情况而加。反应产物的粘度施用旋转粘度计3号转子6号转速粘度0.5MPa.S。
3.涂料配方
4.涂料生产步骤
将序号1-7加入分散罐中高速搅拌分散均匀，检测PH值为9.5-10为合格。边搅拌边加入序号8-12，分散20-30分钟，使体系分散均匀。研磨至细度合格。在搅拌状态下加入序号13-15，分散均匀，用序号16调粘至合格。80目绢布过滤后包装。注意:整个生产过程中温度不能超过50℃。
对比例1
与实施例1类似的进行，只是在阻燃乳液制备中不使用三溴苯基马来酰亚胺，聚磷酸铵的用量为3g。
对比例2
与实施例1类似地进行，只是在涂料制备中不使用聚磷酸铵，三溴苯基马来酰亚胺的用量为3g。
对比例3
1.树脂配方
2.树脂生产步骤
将乳化剂和部分去离子水加入反应釜中，开始搅拌，升温，将称好的TBPMI与单体互溶，然后倒入到分液漏斗中，升温至75℃，开始滴加单体，反应3.5h，缓慢冷却到45℃，加入氨水调节PH到8.5，反应完成即可。
3.涂料配方
序号 名称 规格型号 产地 用量(g)
1 阻燃乳液 工业级 以上制备 50
2 水 工业级 自产 16.4
3 氮氮二甲基乙醇胺 工业级 南京 0.5
4 成膜助剂十二碳醇酯 工业级 长沙 5
5 Tego 760W分散剂 工业级 德固赛 1.2
6 Tego 810消泡剂 工业级 德固赛 0.2
7 BYK420触变剂 工业级 BYK 0.3
8 软炭黑 工业级 汇百川 2.8
9 填料1-GA-2云母粉 工业级 滁州 7.5
10 填料2-3000目硫酸钡 工业级 常德红林 12.5
11 聚磷酸胺 工业级 石家庄 1.1
12 Pb2O3 工业级 宁波 1.1
13 Tego 902W消泡剂 工业级 德固赛 0.45
14 A366闪蚀剂 工业级 长沙 0.5
15 KL245基材润湿剂 工业级 德固赛 0.25
16 RH750触变剂 工业级 长沙 0.2
17 三溴苯基马来酰亚胺 工业级 江苏 1
4.涂料生产步骤
将序号1-7加入分散罐中高速搅拌分散均匀，检测pH值为9.5-10为合格。边搅拌边加入序号8-12，分散20-30分钟，使体系分散均匀。研磨至细度合格。在搅拌状态下加入序号13-15，分散均匀，用序号16调粘至合格。80目绢布过滤后包装。注意整个生产过程中温度不能超过50℃。
性能比较
序号 项目 对比例1 对比例2 对比例3 实施例1面漆
1 固体含量 约50％ 约50％ 50.1％ 50％
2 附着力 10MPa 10MPa 7.5MPa 10MPa
3 柔韧性 ≤1级 ≤1级 ≤1级 ≤1级
4 冲击强度 ≥100cm ≥100cm ≥100cm ≥100cm
5 耐燃时间 ≥25min ≥25min ≥20min ≥25min
6 防火性能 ≤2级 ≤2级 ≤2级 ≤2级
7 45°角燃烧实验 难燃级 难燃级 难燃级 极难燃
8 耐人工老化 1000h 1000h 800h 1000h
9 表干 30min 30min 1h 30min
10 实干 10h 10h 15h 10h
11 流挂 275um 275um 200um 275um
从上表可以看出，本发明实施例1的面漆优于对比例1-3。

Claims (9)

1.一种高阻燃水性丙烯酸树脂乳液，其是由以下组分制备的：
2.根据权利要求1所述的高阻燃水性丙烯酸树脂乳液，其是由以下组分制备的：
3.根据权利要求1或2所述的高阻燃水性丙烯酸树脂乳液，其中，缓冲剂是碳酸氢钠或碳酸钠。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的高阻燃水性丙烯酸树脂乳液，其中，过氧化物引发剂是过硫酸钾和/或过硫酸钠。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的高阻燃水性丙烯酸树脂乳液，其中，有机胺选自N,N二甲基乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、DeuAdd MA-95胺中和剂中的一种或多种。
6.权利要求1-5任一项所述的高阻燃水性丙烯酸树脂乳液的制备方法，该方法包括：
将乳化剂聚乙烯醇、部分去离子水(例如15-30重量份)加入反应釜中，开始搅拌，升温(例如至60-90℃，优选70-80℃，更优选约75℃)，将三溴苯基马来酰亚胺(TBPMI)与单体丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、丙烯酰胺互溶，然后倒入到分液漏斗中，升温(例如至60-90℃，优选70-80℃，更优选约75℃)后开始滴加单体，单体添加完之后添加缓冲剂和引发剂，进行反应(一般2-10小时，优选3-5小时，更优选约3.5h)，缓慢冷却到35-55℃，优选40-50℃，更优选约45℃，加入有机胺类pH调节剂调节pH到8.0-9.0，优选约8.5，反应完成后添加另一部分水。
7.一种含有权利要求1-5任一项所述的高阻燃水性丙烯酸树脂乳液的涂料，其包括：
8.根据权利要求7所述的涂料，其包括：
9.根据权利要求7或8所述的涂料的制备方法，包括将各组分混合。
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