CN109135529A - 一种耐磨阻燃聚氨酯涂料 - Google Patents

一种耐磨阻燃聚氨酯涂料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐磨阻燃聚氨酯涂料，其原料包括：水性聚氨酯树脂、羟甲基苯基次磷酰胺碳硼烷、改性赤泥微粉、成炭剂、分散剂、附着力促进剂、紫外线吸收剂、增稠剂、润湿剂、流平剂。改性赤泥粉采用如下工艺制备：将赤泥加入酸性水溶液中酸化处理后，干燥制得PH值为中性的赤泥粉；将赤泥粉加入球磨机球磨制得赤泥微粉；将赤泥微粉加入改性剂，升温改性制得改性赤泥微粉。本发明的聚氨酯涂料的氧指数高，阻燃性和耐磨性能好。

Description

一种耐磨阻燃聚氨酯涂料
技术领域
本发明涉及阻燃技术领域，尤其涉及一种耐磨阻燃聚氨酯涂料。
背景技术
聚氨脂涂料是由脂肪酸聚氨酯树脂、颜料、助剂、溶剂组成的漆料为羟基组份及由异氰酸酯为另一组份的双组份自干涂料，其特点在于漆膜装饰性能优异、干燥快、耐化学品性能好、附着力强。聚氨酯树脂的氧指数低，为易燃燃材料，燃烧时低烟，并伴有熔融落滴，随着应用范围和阻燃要求的不断提高，需要对其进行阻燃改性处理。如何制备一种性能优异的阻燃聚氨酯涂料是目前急需解决的技术问题。
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阻燃聚氨酯涂料，氧指数高，耐磨和阻燃性能好。
本发明提出一种耐磨阻燃聚氨酯涂料，其原料按重量份包括：水性聚氨酯树脂80-120份，羟甲基苯基次磷酰胺碳硼烷10-20份，改性赤泥微粉5-10份，成炭剂2-5份，分散剂1-2份，附着力促进剂1-2份，紫外线吸收剂1-2份，增稠剂1-3份，润湿剂1-3份，流平剂0.5-1.5份。
优选地，改性赤泥粉采用如下工艺制备：将赤泥加入酸性水溶液中酸化处理后，干燥制得PH值为中性的赤泥粉；将赤泥粉加入球磨机球磨制得赤泥微粉；将赤泥微粉加入改性剂，升温改性制得改性赤泥微粉。
优选地，酸化处理温度为90-100℃，时间为2-4h。
优选地，赤泥微粉的粒径为0.1-1μm。
优选地，赤泥微粉和改性剂的重量比为100：2-6。
优选地，改性剂原料按重量份包括：硬脂酸20-30份，钛酸酯30-40份，乙烯基硅烷30-40份。
优选地，升温改性的温度为120-140℃，时间为0.5-1h。
优选地，羟甲基苯基次磷酰胺碳硼烷、纳米赤泥微粉、成炭剂的重量比为14-16：5-7：3-4。
优选地，成炭剂为三嗪类成炭剂。
本发明以水性聚氨酯树脂、羟甲基苯基次磷酰胺碳硼烷、改性赤泥微粉、成炭剂、分散剂、附着力促进剂、紫外线吸收剂、增稠剂、润湿剂、流平剂为原料得到耐磨阻燃聚氨酯涂料。其中，以羟甲基苯基次磷酰胺碳硼烷、纳米赤泥微粉、成炭剂相互配合组成聚氨酯涂料的阻燃体系，羟甲基苯基次磷酰胺碳硼烷为主阻燃剂，与聚氨酯涂料的相容性好，且其磷、氮、碳、硼元素含量高、耐热稳定性好，受热燃烧过程中分解产生不燃的磷酸、偏磷酸及硼酸覆盖在聚氨酯表面，起到捕捉自由基和绝热隔氧作用，同时可以产生不燃气体CO2、NH3，稀释隔绝聚氨酯周围的氧气含量，降低燃烧速率，羟甲基苯基次磷酰胺碳硼烷中含有羟基和具有超芳香性的笼状结构的碳硼烷，有利于提高聚氨酯的燃烧成炭性能；纳米赤泥微粉为赤泥经过酸化、球磨和改性工艺制得超细微粉，与聚氨酯的相容性好，一方面可以提高聚氨酯的耐磨性能，另一方面可以协同羟甲基苯基次磷酰胺碳硼烷显著提高聚氨酯的阻燃性能；成炭剂可促进形成高厚度和强度的炭层，进一步提高聚氨酯的阻燃性能。本发明中各组分相互配合制得聚氨酯涂料的阻燃性能优异，耐磨性能好，应用前景广。
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
一种耐磨阻燃聚氨酯涂料，其原料按重量份包括：水性聚氨酯树脂80份，羟甲基苯基次磷酰胺碳硼烷10份，改性赤泥微粉5份，三嗪类成炭剂2份，分散剂1份，附着力促进剂1份，紫外线吸收剂1份，增稠剂1份，润湿剂1份，流平剂0.5份。
改性赤泥粉采用如下工艺制备：将赤泥加入酸性水溶液中加热至90℃酸化处理2h后，干燥制得PH值为中性的赤泥粉；将赤泥粉加入球磨机球磨制得粒径为0.1μm赤泥微粉；将赤泥微粉加入硬脂酸、钛酸酯、乙烯基硅烷，升温为120℃改性处理0.5h，制得改性赤泥微粉。
实施例2
一种耐磨阻燃聚氨酯涂料，其原料按重量份包括：水性聚氨酯树脂120份，羟甲基苯基次磷酰胺碳硼烷20份，改性赤泥微粉10份，三嗪类成炭剂5份，分散剂2份，附着力促进剂2份，紫外线吸收剂2份，增稠剂3份，润湿剂3份，流平剂1.5份。
改性赤泥粉采用如下工艺制备：将赤泥加入酸性水溶液中加热至100℃酸化处理4h后，干燥制得PH值为中性的赤泥粉；将赤泥粉加入球磨机球磨制得粒径为1μm赤泥微粉；将赤泥微粉加入硬脂酸、钛酸酯、乙烯基硅烷，升温为140℃改性处理1h，制得改性赤泥微粉。
实施例3
一种耐磨阻燃聚氨酯涂料，其原料按重量份包括：水性聚氨酯树脂100份，羟甲基苯基次磷酰胺碳硼烷15份，改性赤泥微粉8份，三嗪类成炭剂4份，分散剂1.5份，附着力促进剂1.5份，紫外线吸收剂1.5份，增稠剂2份，润湿剂2份，流平剂1份。
改性赤泥粉采用如下工艺制备：将赤泥加入酸性水溶液中加热至95℃酸化处理3h后，干燥制得PH值为中性的赤泥粉；将赤泥粉加入球磨机球磨制得粒径为0.5μm赤泥微粉；将赤泥微粉加入硬脂酸、钛酸酯、乙烯基硅烷，升温为130℃改性处理0.8h，制得改性赤泥微粉。
实施例4
一种耐磨阻燃聚氨酯涂料，其原料按重量份包括：水性聚氨酯树脂90份，羟甲基苯基次磷酰胺碳硼烷18份，改性赤泥微粉8份，三嗪类成炭剂4份，分散剂1.3份，附着力促进剂1.8份，紫外线吸收剂1.7份，增稠剂2.5份，润湿剂2.5份，流平剂1.2份。
改性赤泥粉采用如下工艺制备：将赤泥加入酸性水溶液中加热至98℃酸化处理3.5h后，干燥制得PH值为中性的赤泥粉；将赤泥粉加入球磨机球磨制得粒径为0.8μm赤泥微粉；将赤泥微粉加入硬脂酸、钛酸酯、乙烯基硅烷，升温为125℃改性处理0.6h，制得改性赤泥微粉。
将实施例1-4制得聚氨酯涂料和纯的聚氨酯涂料按照国标测试氧指数和耐磨性能，并经氧气气氛下的TG测试测得数据如下表1，其中初始分解温度为质量减少5％时的温度。
表1
通过上表测试数据可知：实施例1-4制得聚氨酯涂料相比纯的聚氨酯涂料的氧指数、初始分解温度及残炭量均有提高，磨损量减少，通过分析可知本发明中加入羟甲基苯基次磷酰胺碳硼烷、改性赤泥微粉及成炭剂作为阻燃体系可显著提高聚氨酯材料的阻燃和耐磨性能。
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 (9)

1.一种耐磨阻燃聚氨酯涂料，其特征在于，其原料按重量份包括：水性聚氨酯树脂80-120份，羟甲基苯基次磷酰胺碳硼烷10-20份，改性赤泥微粉5-10份，成炭剂2-5份，分散剂1-2份，附着力促进剂1-2份，紫外线吸收剂1-2份，增稠剂1-3份，润湿剂1-3份，流平剂0.5-1.5份。
2.根据权利要求1所述耐磨阻燃聚氨酯涂料，其特征在于，改性赤泥粉采用如下工艺制备：将赤泥加入酸性水溶液中酸化处理后，干燥制得PH值为中性的赤泥粉；将赤泥粉加入球磨机球磨制得赤泥微粉；将赤泥微粉加入改性剂，升温改性制得改性赤泥微粉。
3.根据权利要求2所述耐磨阻燃聚氨酯涂料，其特征在于，酸化处理温度为90-100℃，时间为2-4h。
4.根据权利要求2所述耐磨阻燃聚氨酯涂料，其特征在于，赤泥微粉的粒径为0.1-1μm。
5.根据权利要求2所述耐磨阻燃聚氨酯涂料，其特征在于，赤泥微粉和改性剂的重量比为100：2-6。
6.根据权利要求2所述耐磨阻燃聚氨酯涂料，其特征在于，改性剂原料按重量份包括：硬脂酸20-30份，钛酸酯30-40份，乙烯基硅烷30-40份。
7.根据权利要求2所述耐磨阻燃聚氨酯涂料，其特征在于，升温改性的温度为120-140℃，时间为0.5-1h。
8.根据权利要求1所述耐磨阻燃聚氨酯涂料，其特征在于，羟甲基苯基次磷酰胺碳硼烷、纳米赤泥微粉、成炭剂的重量比为14-16：5-7：3-4。
9.根据权利要求1所述耐磨阻燃聚氨酯涂料，其特征在于，成炭剂为三嗪类成炭剂。
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