CN110283486A - 新型uv固化粉末阻燃涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及新型UV固化粉末阻燃涂料及其制备方法，特点是称取15‑30%的膨胀型阻燃体系、60‑75%的UV光固化树脂、0‑10%钛白粉、2‑4%的光引发剂及1‑3%的助剂，然后将它们加入到预混机中混合3‑5min，得到混合物，预混机的转速为300‑600rpm；然后再将混合物投入到挤出机中挤出，再冷却压片、破碎、磨粉，最后过筛分级即得UV固化粉末阻燃涂料，挤出机Ⅰ区温度70‑80℃，挤出机Ⅱ区温度100‑110℃。通过使用兼具发泡与成炭功能的新型成炭剂，使涂膜获得较好阻燃性能，提高涂膜的耐水性，环保。
Description
技术领域
本发明涉及阻燃涂料技术领域，具体来讲是新型UV固化粉末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。
以上列举的现有技术总的来说，含卤阻燃剂阻燃效果好，但不环保，磷氮阻燃体系耐水性差，开发新的发泡剂、成炭剂和成炭催化剂体系是研究热点之一。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种新型UV固化粉末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，使涂膜获得较好阻燃性能，提高涂膜的耐水性，环保。
为了达到上述目的，本发明的新型UV固化粉末阻燃涂料是这样实现的，其特征在于该UV固化粉末阻燃涂料包括15-30%的膨胀型阻燃体系、60-75%的UV光固化树脂、0-10%钛白粉、2-4%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的新型UV固化粉末阻燃涂料，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。
在本技术方案中，所述UV光固化树脂是丙烯酸树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂、乙烯醚树脂中的一种或几种。
在本技术方案中，所述引发剂是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磷、α,α-二甲基-α-苯基苯乙酮中的一种或几种。
在本技术方案中，所述助剂包括流平剂、增光剂、消泡中的一种或几种。
在本技术方案中，所述的新型UV固化粉末阻燃涂料的制备工艺，其特征在于包括以下步骤：称取15-30%的膨胀型阻燃体系、60-75%的UV光固化树脂、0-10%钛白粉、2-4%的光引发剂及1-3%的助剂，然后将它们加入到预混机中混合3-5min，得到混合物，预混机的转速为300-600rpm；然后再将混合物投入到挤出机中挤出，再冷却压片、破碎、磨粉，最后过筛分级即得UV固化粉末阻燃涂料，挤出机Ⅰ区温度70-80℃，挤出机Ⅱ区温度100-110℃。
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，提高了阻燃涂料的阻燃性能，也提高了涂膜的柔韧性，环保。
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。
实施例一
其是一种新型UV固化粉末阻燃涂料及其制备方法，先准确称取450g的聚酯树脂、50g的TGIC、200g的多聚磷酸铵（APP）、100g的三嗪类成炭剂（CA1）、100g的金红石型钛白粉、30g的1-羟基环己基苯甲酮、5g的脱气剂、10g的流平剂，然后将它们加入到预混机中混合3min，得到混合物，预混机的转速为600rpm，然后将混合物投入到挤出机中挤出，再冷却压片、破碎、磨粉，最后过筛分级即得新型UV固化粉末阻燃涂料，挤出机Ⅰ区温度80℃，挤出机Ⅱ区温度85~90℃。该涂料制得涂层的氧指数为31.0%，耐冲击性能大于50cm。
实施例二
其是一种新型UV固化粉末阻燃涂料及其制备方法，先准确称取250g的丙烯酸树脂、250g的聚酯树脂、225g的多聚磷酸密胺（MPP）、75g的三嗪类成炭剂（CA2）、50g的金红石型钛白粉、40g的 2-羟基-2-甲基苯丙酮、10g的脱气剂、20g的流平剂，然后将它们加入到预混机中混合4min，得到混合物，预混机的转速为450rpm，然后将混合物投入到挤出机中挤出，再冷却压片、破碎、磨粉，最后过筛分级即得新型UV固化粉末阻燃涂料，挤出机Ⅰ区温度75℃，挤出机Ⅱ区温度90℃。该涂料制得涂层的氧指数为30.0%，耐冲击性能大于50cm。
实施例三
其是一种新型UV固化粉末阻燃涂料及其制备方法，先准确称取300g的丙烯酸树脂、150g的环氧树脂、180g的焦磷酸哌嗪（PPAP）、120g的三嗪类成炭剂（CA3）、80g的金红石型钛白粉、35g 的2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化磷、10g的脱气剂、15g的流平剂，然后将它们加入到预混机中，得到混合物混合5min，预混机的转速为300rpm，然后投入到挤出机中挤出，再冷却压片、破碎、磨粉，最后过筛分级即得新型UV固化粉末阻燃涂料，挤出机Ⅰ区温度80℃，挤出机Ⅱ区温度110℃。该涂料制得涂层的氧指数为29.5%，耐冲击性能大于50cm。
实施例四
其是一种新型UV固化粉末阻燃涂料及其制备方法，先准确称取200g的聚酯树脂、200g的环氧树脂、240g的次磷酸铝、60g的三嗪类成炭剂（CA4）、60g的金红石型钛白粉、20g 的α,α-二甲基-α-苯基苯乙酮、15g脱气剂，然后将它们加入到预混机中混合4.5min，得到混合物，预混机的转速为500rpm，然后投入到挤出机中挤出，再冷却压片、破碎、磨粉，最后过筛分级即得新型UV固化粉末阻燃涂料，挤出机Ⅰ区温度70℃，挤出机Ⅱ区温度95℃。该涂料制得涂层的氧指数为32.5%，耐冲击性能大于50cm。
实施例五
其是一种新型UV固化粉末阻燃涂料及其制备方法，先准确称取300g的丙烯酸树脂、200g的乙烯醚树脂、200g的多聚磷酸铵（APP）、40g的三嗪类成炭剂（CA5）、90g的金红石型钛白粉、20g的 2-羟基-2-甲基苯丙酮、10g的脱气剂剂、30g的流平剂，然后将它们加入到预混机中混合3min，得到混合物，预混机的转速为500rpm，然后投入到挤出机中挤出，再冷却压片、破碎、磨粉，最后过筛分级即得新型UV固化粉末阻燃涂料，挤出机Ⅰ区温度80℃，挤出机Ⅱ区温度90℃。该涂料制得涂层的氧指数为31.5%，耐冲击性能大于50cm。
实施例六
其是一种新型UV固化粉末阻燃涂料及其制备方法，先准确称取420g的丙烯酸树脂、180g的聚氨酯树脂、100g的多聚磷酸密胺（MPP）、75g的三嗪类成炭剂（CA6）、30g的 2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化磷及15g的脱气剂，然后将它们加入到预混机中混合5min，得到混合物，预混机的转速为550rpm，然后投入到挤出机中挤出，再冷却压片、破碎、磨粉，最后过筛分级即得新型UV固化粉末阻燃涂料，挤出机Ⅰ区温度85℃，挤出机Ⅱ区温度95℃。该涂料制得涂层的氧指数为26.5%，耐冲击性能大于50cm。
实施例七
其是一种新型UV固化粉末阻燃涂料及其制备方法，先准确称取250g的丙烯酸树脂、150g的氨基树脂、150g的多聚磷酸铵（APP）、150g的三嗪类成炭剂（CA7）、100g的锐钛型钛白粉、30g的 1-羟基环己基苯甲酮、5g的脱气剂、15g的流平剂，然后将它们加入到预混机中混合5min，得到混合物，预混机的转速为300rpm，然后将混合物投入到挤出机中挤出，再冷却压片、破碎、磨粉，最后过筛分级即得新型UV固化粉末阻燃涂料，挤出机Ⅰ区温度80℃，挤出机Ⅱ区温度90℃。该涂料制得涂层的氧指数为30.0%，耐冲击性能大于50cm。
实施例八
其是一种新型UV固化粉末阻燃涂料及其制备方法，先准确称取300g的丙烯酸树脂、100g的环氧树脂、200g的焦磷酸哌嗪（PPAP）、100g的三嗪类成炭剂（CA8）、50g的锐钛型钛白粉、30g 的2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化磷、10g的脱气剂、25g的流平剂，然后将它们加入到预混机中，得到混合物混合5min，预混机的转速为300rpm，然后投入到挤出机中挤出，再冷却压片、破碎、磨粉，最后过筛分级即得新型UV固化粉末阻燃涂料，挤出机Ⅰ区温度80℃，挤出机Ⅱ区温度110℃。该涂料制得涂层的氧指数为28.5%，耐冲击性能大于50cm。
由于本发明加了膨胀型阻燃体系，提高了产品的使用性能；下面在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
准确称取250g的聚酯树脂、250g的丙烯酸树脂、200g的金红石型钛白粉、30g 的2-羟基-2-甲基苯丙酮、10g的脱气剂、30g的流平剂，然后将它们加入到预混机中混合5min，得到混合物，预混机的转速为300rpm；然后将混合物投入到挤出机中挤出，再冷却压片、破碎、磨粉，最后过筛分级即得膨胀型粉末阻燃涂料，挤出机Ⅰ区温度，85℃，挤出机Ⅱ区温度95℃。该涂料制得涂层的氧指数为21%，耐冲击性能小于45cm。
上述实施例一至实施例八制备的新型UV固化粉末阻燃涂料及对比例制备的普通聚酯粉末涂料的阻燃性能、耐冲击性能分别依据标准GB/T 2406.2-2009、GB/T 1732-1993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)
1.一种新型UV固化粉末阻燃涂料，其特征在于该UV固化粉末阻燃涂料包括15-30%的膨胀型阻燃体系、60-75%的UV光固化树脂、0-10%钛白粉、2-4%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所述的新型UV固化粉末阻燃涂料，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所述的新型UV固化粉末阻燃涂料，其特征在于所述UV光固化树脂是丙烯酸树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂、乙烯醚树脂中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的新型UV固化粉末阻燃涂料，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磷、α,α-二甲基-α-苯基苯乙酮中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的新型UV阻燃涂料，其特征在于所述其他助剂包括流平剂、增光剂、脱气剂中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的新型UV固化粉末阻燃涂料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：称取15-30%的膨胀型阻燃体系、60-75%的UV光固化树脂、0-10%钛白粉、2-4%的光引发剂及1-3%的助剂，然后将它们加入到预混机中混合3-5min，得到混合物，预混机的转速为300-600rpm；然后再将混合物投入到挤出机中挤出，再冷却压片、破碎、磨粉，最后过筛分级即得UV固化粉末阻燃涂料，挤出机Ⅰ区温度70-80℃，挤出机Ⅱ区温度100-110℃。
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