CN110229551A - 一种水性uv阻燃涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种水性UV阻燃涂料及其制备方法，特点是：在高速分散机中加入50‑70%的水性UV分散体或乳液、15‑25%的膨胀型阻燃体系、0‑25%的水、1‑4%的光引发剂及1‑3%的助剂，在高速分散机的转速为300‑600r/min下分散20‑30min，过筛出料，即得到水性UV阻燃涂料。通过使用兼具发泡与成炭功能的新型成炭剂，使涂膜具有较好阻燃性能，提高了涂膜的耐水性。

Description

一种水性UV阻燃涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及阻燃涂料技术领域，具体来讲是一种水性UV阻燃涂料及其制备方法。
背景技术
火灾是当今世界多发性灾害之一，阻燃涂料涂刷于可燃性基材表面，能改变基材表面燃烧性能，阻碍火灾快速蔓延、延长逃生或营救时间，降低火灾带来的危险和财产损失。
紫外光固化涂料，简称UV涂料，是光固化涂料的主要品种，具有固化时间短、固化温度低、能耗低、效率高等优点。UV阻燃涂料是具备阻燃功能的UV涂料，是新开发的阻燃涂料品种。公开号为CN103525272A、名称为“一种阻燃UV光固化涂料及其制备方法”的中国发明专利申请，其在涂料中加入四丁基氯化磷、六溴环十二烷等阻燃体系，使涂料具有良好的阻燃性能。公开号为CN103788843A、名称为“一种高光泽阻燃UV光固化涂料及其制备方法”的中国发明专利申请，其通过植酸钠、碳纳米管、低聚糖的混合获得了良好的阻燃性能。公开号为CN103805034A、名称为“一种防尘抗菌防火UV光固化涂料及其制备方法”的中国发明专利申请，其通过添加纳米甲壳素、氢氧化铝，使得涂料分散稳定不易沉降，不但提高了防火性能，还具有优异的耐水性、抗菌效果，安全环保。公开号为CN104087152A、名称为“一种阻燃性UV光固化涂料”的中国发明专利申请，其通过铝化合物及硫酸钠的添加，使得涂料具有固化速率高、绿色环保、安全性能高、使用成本低等优点。公开号为CN104312423A、名称为“一种UV固化阻燃涂料”的中国发明专利，其以聚磷酸铵、磷酸铵、脲磷酸盐、焦磷酸铵或磷酸二氢铵，季戊四醇、三季戊四醇、甘露醇、木糖醇、焦糖、纤维素及其衍生物或双季戊四醇为阻燃体系，获得了阻燃性能优异的UV涂料。公开号为CN105585942A、名称为“一种UV固化透明阻燃涂料”的中国发明专利申请，其以磷改性双酚环氧丙烯酸树脂、磷改性酚醛环氧丙烯酸树脂为成膜物质，提高了涂层的阻燃效果。公开号为CN106118331A、名称为“一种防火防变形的环保UV涂料及其制备方法”的中国发明专利申请，其采用椰壳活性炭、绢云母、氧化铝、石英砂等无机阻燃体系，制备了安全环保UV阻燃涂料。公开号为CN107652875A、名称为“一种UV防火涂料及其制备方法”的中国发明专利申请，其以阻燃改性含氟超支化聚氨酯——环氧丙烯酸酯树脂共聚体（磷）为添加剂，极大提高了涂层的阻燃性能。
常用的阻燃体系主要有含卤阻燃体系和磷-氮阻燃体系两类，其中含卤阻燃体系阻燃效果好，但不环保，含磷-氮阻燃体系耐水性差，开发新型环保、耐水、耐久性好的阻燃体系是阻燃涂料的研究热点之一。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种水性UV阻燃涂料及其制备方法，通过使用兼具发泡与成炭功能的新型成炭剂，使涂膜具有较好阻燃性能，提高了涂膜的耐水性。
为了达到上述目的，本发明的水性UV阻燃涂料是这样实现的，其包括50-70%的水性UV分散体或乳液、15-25%的膨胀型阻燃体系、0-25%的水、1-4%的光引发剂及1-3%的助剂，以上皆为质量百分比。
在本技术方案中，所述水性UV阻燃体系包括多聚磷酸铵或多聚磷酸密胺或焦磷酸哌嗪或次磷酸铝及新型三嗪类成炭剂，多聚磷酸铵或多聚磷酸密胺或焦磷酸哌嗪或次磷酸铝与新型三嗪类成炭剂的质量比例为5:1-1:1；其中：
所述多聚磷酸酸铵是高聚合度结晶Ⅱ型聚磷酸铵，结构式为：
，
其中n≥1500；
所述多聚磷酸密胺的结构式为：
，
n≥1000；
所述新型三嗪类成炭剂的结构式为：
式中：X是NH、O或S；R是含1-18个碳的直链或支链烷基或含有氧、氮元素直链或支链烷基或苯基或二苯甲基或二苯酮基或二苯硫醚基或二苯二硫醚基或碳酸二苯酯基或磷酸二苯酯基或其衍生物基。
在本技术方案中，所述的水性UV分散体或乳液是不饱和聚酯树脂（UPE）、丙烯酸聚氨酯树脂（PUA）、聚酯丙烯酸树脂（PEA）、丙烯酸酯化丙烯酸树脂、环氧丙烯酸树脂（EA）中的一种或几种。
在本技术方案中，所述的引发剂为1-羟基环己基苯酮、2-羟基-2-甲基苯丙酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦、2-甲基-1- (4-甲硫基)苯基-2-吗啉基丙基-1-酮中的一种或几种。
在本技术方案中，所述的其他助剂包括润湿剂、分散剂、消泡剂、增稠剂、流平剂、流平助剂中的一种或几种。
在本技术方案中，所述的新型水性UV阻燃涂料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：在高速分散机中加入50-70%的水性UV分散体或乳液、15-25%的膨胀型阻燃体系、0-25%的水、1-4%的光引发剂及1-3%的助剂，在高速分散机的转速为300-600r/min下分散20-30min，过筛出料，即得到水性UV阻燃涂料。
本发明与现有技术相比的优点为：阻燃体系简单，使用了兼具成炭和发泡功能的新型成炭剂，增强涂膜阻燃性能的同时提高了涂膜的耐水性。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相结合。
CA1 CA2
CA3 CA
CA5 CA6
CA7 CA8
实施例一
其是一种水性UV阻燃涂料及其制备方法，先准确称取700g的不饱和聚酯树脂（UPE）、100g的多聚磷酸铵（APP）、50g的三嗪类成炭剂（CA1）、40g的1-羟基环己基苯酮、0.2g的润湿剂、0.6g的分散剂、0.1g的消泡剂、0.3g的增稠剂、2g的流平剂及100g的水，然后将它们加入到高速分散机中分散20min至体系均匀，过滤出料，即得到新型水性UV阻燃涂料，高速分散机的转速为600r/min。该涂料制得涂层的氧指数为26.0%，冷水浸泡72h涂层无起层、发泡、脱落现象。
实施例二
其是一种水性UV阻燃涂料及其制备方法，先准确称取600g的丙烯酸聚氨酯树脂（PUA）、150g的多聚磷酸密胺（MPP）、50g的三嗪类成炭剂（CA2）、35g的2-羟基-2-甲基苯丙酮、0.2g的润湿剂、0.6g的分散剂、0.2g的消泡剂、0.3g的增稠剂、2g的流平剂及160g的水，然后将它们加入到高速分散机中分散30min至体系均匀，过滤出料，即得到新型水性UV阻燃涂料，高速分散机的转速为300r/min。该涂料制得涂层的氧指数为29.5%，冷水浸泡72h涂层无起层、发泡、脱落现象。
实施例三
其是一种水性UV阻燃涂料及其制备方法，先准确称取500g的聚酯丙烯酸树脂（PEA）、125g的焦磷酸哌嗪（PPAP）、125g的三嗪类成炭剂（CA3）、30g的 2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦、0.3g的润湿剂、0.9g的分散剂、0.5g的消泡剂、0.2g的增稠剂、5g的流平剂及210g的水，然后将它们加入到高速分散机中分散24min至体系均匀，过滤出料，即得到新型水性UV阻燃涂料，高速分散机的转速为500r/min。该涂料制得涂层的氧指数为30.5%，冷水浸泡72h涂层无起层、发泡、脱落现象。
实施例四
其是一种水性UV阻燃涂料及其制备方法，先准确称取700g的丙烯酸酯化丙烯酸树脂、120g的次磷酸铝、30g的三嗪类成炭剂（CA4）、35g 的2-甲基-1- (4-甲硫基)苯基-2-吗啉基丙基-1-酮、0.2g的润湿剂、0.6g的分散剂、0.5g的消泡剂、0.5g的增稠剂、10g的流平剂、5g的流平助剂及110g水，然后将它们加入到高速分散机中分散25min至体系均匀，过滤出料，即得到新型水性UV阻燃涂料，高速分散机的转速为500r/min。该涂料制得涂层的氧指数为27.5%，冷水浸泡72h涂层无起层、发泡、脱落现象。
实施例五
其是一种水性UV阻燃涂料及其制备方法，先准确称取520g环氧丙烯酸树脂（EA）、200g焦磷酸哌嗪（PPAP）、40g三嗪类成炭剂（CA5）、26g 1-羟基环己基苯酮、0.2g润湿剂、0.6g分散剂、0.5g消泡剂、0.5g增稠剂、10g流平剂、5g流平助剂、210g水，然后将它们加入到高速分散机中分散28min至体系均匀，过滤出料，即得到新型水性UV阻燃涂料，高速分散机的转速为400r/min。该涂料制得涂层的氧指数为30.5%，冷水浸泡72h涂层无起层、发泡、脱落现象。
实施例六
其是一种水性UV阻燃涂料及其制备方法，先准确称取250g的丙烯酸酯化丙烯酸树脂、250g的丙烯酸聚氨酯树脂（PUA）、125g的多聚磷酸铵（APP）、125g的三嗪类成炭剂（CA6）、25g的 2-羟基-2-甲基苯丙酮、0.3g的润湿剂、0.9g的分散剂、0.5g的消泡剂、0.3g的增稠剂、10g的流平剂、10g的流平助剂及200g的水，然后将它们加入到高速分散机中分散25min至体系均匀，过滤出料，即得到新型水性UV阻燃涂料，高速分散机的转速为450r/min。该涂料制得涂层的氧指数为32.0%，冷水浸泡72h涂层无起层、发泡、脱落现象。
实施例七
其是一种水性UV阻燃涂料及其制备方法，先准确称取300g的聚酯丙烯酸树脂（PEA）、300g的环氧丙烯酸树脂（EA）、100g的多聚磷酸密胺（MPP）、100g的三嗪类成炭剂（CA7）、30g的2-羟基-2-甲基苯丙酮、0.2g的润湿剂、0.6g的分散剂、0.5g的消泡剂、0.5g的增稠剂、5g的流平剂、5g的流平助剂及160g的水，然后将它们加入到高速分散机中分散20min至体系均匀，过滤出料，即得到新型水性UV阻燃涂料，高速分散机的转速为580r/min。该涂料制得涂层的氧指数为31.5%，冷水浸泡72h涂层无起层、发泡、脱落现象。
实施例八
其是一种水性UV阻燃涂料及其制备方法，先准确称取600g的不饱和聚酯树脂（UPE）、160g的多聚磷酸铵（APP）、80g的三嗪类成炭剂（CA8）、40g的1-羟基环己基苯酮、0.3g的润湿剂、1.2g的分散剂、0.1g的消泡剂、0.3g的增稠剂、3g的流平剂及100g的水，然后将它们加入到高速分散机中分散30min至体系均匀，过滤出料，即得到新型水性UV阻燃涂料，高速分散机的转速为500r/min。该涂料制得涂层的氧指数为28.0%，冷水浸泡72h涂层无起层、发泡、脱落现象。
由于本发明加了膨胀型阻燃体系，提高了产品的使用性能；下面对比例中没有加膨胀型阻燃体系，产品的使用性能不好。
对比例
先准确称取800g的丙烯酸酯化丙烯酸树脂、40g的 2-甲基-1- (4-甲硫基)苯基-2-吗啉基丙基-1-酮、0.5g的分散剂、0.5g的消泡剂、0.8g的增稠剂及160g 的水，然后将它们加入到高速分散机中分散25min至体系均匀，过滤出料，即得到水性UV阻燃涂料，高速分散机的转速为450r/min。该涂料制得涂层的氧指数为20.5%，冷水浸泡48h涂层无起层、发泡、脱落现象。
上述实施例一至实施例八制备的新型膨胀型阻燃涂料及对比例制备的普通溶剂型涂料的阻燃性能、耐水性分别依据标准GB/T 2406.2-2009、GB/T 1733-1993测定。
以上是对本发明的实施方式作出详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下对这些实施方式进行多种变化、修改、替换及变形，仍落入在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种水性UV阻燃涂料，其特征在于包括50-70%的水性UV分散体或乳液、15-25%的膨胀型阻燃体系、0-25%的水、1-4%的光引发剂及1-3%的助剂，以上皆为质量百分比。
2.根据权利要求1所述的水性UV阻燃涂料，其特征在于所述膨胀型阻燃体系包括多聚磷酸铵或多聚磷酸密胺或焦磷酸哌嗪或次磷酸铝及新型三嗪类成炭剂，多聚磷酸铵或多聚磷酸密胺或焦磷酸哌嗪或次磷酸铝与新型三嗪类成炭剂的质量比例为5:1-1:1；其中：
所述多聚磷酸铵是高聚合度结晶Ⅱ型聚磷酸铵，结构式为：
其中n≥1500；
所述多聚磷酸密胺的结构式为：
，
n≥1000；
所述新型三嗪类成炭剂的结构式为：
式中：X是NH、O或S；R是含1-18个碳的直链或支链烷基或含有氧、氮元素直链或支链烷基或苯基或二苯甲基或二苯酮基或二苯硫醚基或二苯二硫醚基或碳酸二苯酯基或磷酸二苯酯基或其衍生物基。
3.根据权利要求1所述的水性UV阻燃涂料，其特征在于所述水性UV分散体或乳液是不饱和聚酯树脂（UPE）、丙烯酸聚氨酯树脂（PUA）、聚酯丙烯酸树脂（PEA）、丙烯酸酯化丙烯酸树脂、环氧丙烯酸树脂（EA）中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的水性UV阻燃涂料，其特征在于所述引发剂为1-羟基环己基苯酮、2-羟基-2-甲基苯丙酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦、2-甲基-1- (4-甲硫基)苯基-2-吗啉基丙基-1-酮中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的新型水性UV阻燃涂料，其特征在于所述助剂包括润湿剂、分散剂、消泡剂、增稠剂、流平剂、流平助剂中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的水性UV阻燃涂料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：在高速分散机中加入50-70%的水性UV分散体或乳液、15-25%的膨胀型阻燃体系、0-25%的水、1-4%的光引发剂及1-3%的助剂，在高速分散机的转速为300-600r/min下分散20-30min，过筛出料，即得到水性UV阻燃涂料。
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