CN111205715A

CN111205715A - 含笼状支链结构阻燃剂的膨胀型阻燃涂料及其制备方法

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Publication number: CN111205715A
Application number: CN202010111171.7A
Authority: CN
Inventors: 姜佳丽; 冯才敏; 黄健光; 练翠霞; 农彦彦; 李彦萍; 黄翠虹; 马彦; 彭建兵; 梁敏仪; 郑小洁; 张浥琨; 赵玉燕; 高凤君; 黄志鑫; 陈世鑫; 吴海燕; 王雅诗; 何卓蓓
Original assignee: Shunde Polytechnic
Current assignee: Shunde Polytechnic
Priority date: 2020-02-24
Filing date: 2020-02-24
Publication date: 2020-05-29

Abstract

本发明涉及一种含笼状支链结构阻燃剂的膨胀型阻燃涂料及其制备工艺，特点是：将20‑50%树脂溶液、5‑20%的阻燃剂体系、钛白粉0‑10%、0‑15%溶剂、0.5‑1%助剂，加入砂磨机中1000‑1500r/min下研磨15‑20min，得到颜料浆；将上述获得的颜料浆加入到剩余的树脂溶液中，再加入剩余的助剂及剩余的溶剂，在高速分散机中300‑600r/min下分散20‑30min，过筛出料，即得到膨胀型阻燃涂料。优点是：其支链为含P元素的笼状结构，配方简单，环保，同时提高了涂层的阻燃效率。

Description

含笼状支链结构阻燃剂的膨胀型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，具体来讲是一种含笼状支链结构阻燃剂的膨胀型阻燃涂料及其制备方法。

背景技术[0002] 溶剂型阻燃涂料是阻燃涂料中的主要品种之一，其中膨胀型的阻燃涂料应用更为广泛。协同增效作用是溶剂型膨胀型防火涂料配方体系常用方法之一，包括使用多种成膜物质基料、添加纳米颜填料、使用新型阻燃体系等等。公开号是CN108912945A、名称是“抗菌防霉防腐阻燃一体化纳米功能涂料、其制法及应用的中国发明专利申请，其利用纳米材料和膨胀型阻燃剂之间协同作用增强了涂料的阻燃性能，并通过加入纳米银抗菌剂和超支化聚乙烯亚胺季铵盐纳米粒子作为抗菌助剂，增强了涂料的杀菌防霉性能。公开号是CN109054629A、名称是“高附着力耐高温阻燃涂料及其制备方法”的中国发明专利申请，其通过成膜物质间、颜料间及助剂间的协同增效作用得到了耐高温性能、阻燃性能、防腐性能皆佳的涂料。公开号是CN102604503A、名称是“近海钢结构建筑用涂料及其制备方法”的中国发明专利，其通过可膨胀性石墨的添加及偶联剂的分散作用，获得满足近海建筑防潮防腐蚀性能要求的阻燃涂料。公开号是CN101418158A、名称是“磷－氮超薄膨胀型钢结构防火涂料”的中国发明专利，其使用多种树脂混合基料、集成炭剂、发泡剂及成炭催化剂于一体的物质，获得的涂料耐火性能优异。公开号是CN104263201A、名称是“透明膨胀型阻燃环氧树脂防火涂料及其制备方法”的中国发明专利，其使用无卤磷酸酯、含胺的磷酸酯为阻燃体系，获得阻燃性能优异、低温可固化且成本低廉的阻燃涂料。公开号是CN108795134A、名称是“无溶剂防火涂料”的中国发明专利申请，其通过纤维的加入，如纤维为陶瓷纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维、海泡石纤维、芳纶纤维等，获得新型阻燃涂料。公开号是CN108559388A、名称是“相变膨胀阻燃的多组分醇酸树脂透明面漆及其制备方法”的中国发明专利申请，其通过添加纳米纤维素磷酸酯、纳米二氧化锡等纳米材料获得高阻燃涂料。公开号是CN102277030A、名称是“环保型膨胀型阻燃涂料的阻燃剂及其制备方法”的中国发明专利申请，其以茶皂素、聚磷酸铵、季戊四醇为阻燃体系，获得阻燃性能优良的环保型阻燃涂料。

配方中添加助燃体系是溶剂型阻燃涂料提高阻燃性能的主要方法之一，但所用的阻燃体系较为复杂，或者不环保，开发环保型的、简单的、效果好的阻燃体系是溶剂型阻燃涂料的研究热点。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种含笼状支链结构阻燃剂的阻燃涂料及其制备方法，其支链为含P元素的笼状结构，配方简单，环保，同时提高了涂层的阻燃效率。

为了达到上述目的，本发明的一种含笼状支链结构阻燃剂的膨胀型阻燃涂料，其特征在于该阻燃涂料包括50-70%的树脂溶液、5-20%的膨胀型阻燃剂、0-10%钛白粉、 0.5-1%的助剂及5-25%溶剂，以上皆为质量百分比。

在本技术方案中，所述膨胀型阻燃剂包括含笼状支链结构的阻燃剂，或膨胀型阻燃剂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与含笼状支链结构的阻燃剂复配使用，多聚磷酸铵或多聚磷酸密胺或焦磷酸哌嗪或次磷酸铝与含笼状支链结构的阻燃剂的质量比例为4:1-1:4；其中：

所述含笼状支链结构的阻燃剂的结构式为：

式中：Y为NH或O；X为苯基、苯氧基、苯氨基及带有取代基的苯基或苯氧基或苯氨基中的一种；R为含1-18个碳的直链或支链烷基，対苯基、间苯基或邻苯基中的一种；

所述多聚磷酸铵是高聚合度结晶Ⅱ型聚磷酸铵，聚合度n≥1500；

所述多聚磷酸密胺的聚合度n≥1000。

在本技术方案中，所述的含笼状支链结构阻燃剂的膨胀型阻燃涂料，其特征在于所述树脂溶液是醇酸树脂溶液、丙烯酸树脂溶液、聚酯树脂溶液、聚氨酯树脂溶液、环氧树脂溶液、氨基树脂溶液其中的一种或几种。

在本技术方案中，所述的含笼状支链结构阻燃剂的膨胀型阻燃涂料，其特征在于所述钛白粉为金红石型钛白粉、锐钛型钛白粉其中的一种或两种。

在本技术方案中，所述的含笼状支链结构阻燃剂的膨胀型阻燃涂料，其特征在于所述溶剂为甲苯、二甲苯、200^#溶剂汽油、醋酸丁酯、环己酮、丙二醇甲醚、丙二醇单丁醚、丙二醇、正丁醇其中的一种或几种。

在本技术方案中，所述的含笼状支链结构阻燃剂的膨胀型阻燃涂料，其特征在于所述助剂包括润湿剂、分散剂、消泡剂中的一种或几种。

在本技术方案中，所述的含笼状支链结构阻燃剂的膨胀型阻燃涂料的制备工艺，其特征在于所述方法包括以下步骤：将20-50%树脂溶液、5-20%的阻燃剂体系、钛白粉0-10%、0-15%溶剂、0.5-1%助剂，加入砂磨机中1000-1500r/min下研磨15-20min，得到颜料浆；将上述获得的颜料浆加入到剩余的树脂溶液中，再加入剩余的助剂及剩余的溶剂，在高速分散机中300-600r/min下分散20-30min，过筛出料，即得到膨胀型阻燃涂料。

本发明与现有技术相比的优点是：其支链为含P元素的笼状结构，配方简单，环保，同时提高了涂层的阻燃效率。

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

准确称取200g的含笼状支链结构阻燃剂（FR1）、400g的丙烯酸树脂溶液、30g的二甲苯、30g的醋酸丁酯、1g的润湿剂、4g的分散剂、1g的消泡剂，加入到砂磨机中，1200rpm下研磨15min，将得到的浆料转移至高速分散机中，再准确称取300g的丙烯酸树脂溶液、20g的二甲苯、20g的环己酮、1g的消泡剂，加入到上述高速分散机中，600rpm下分散20min至体系均匀，过滤出料，即得含笼状支链结构阻燃剂的膨胀型阻燃涂料，该涂料制得涂层的氧指数为29.5%。

实施例二

准确称取120g的多聚磷酸密胺（MPP）、30g的含笼状支链结构阻燃剂（FR2）、90g的锐钛型钛白粉、400g的醇酸树脂溶液、30g的二甲苯、25g的醋酸丁酯、1g的润湿剂、3g的分散剂、1g的消泡剂，加入到砂磨机中，1200rpm下研磨15min，将得到的浆料转移至高速分散机中，再准确称取200g的醇酸树脂溶液、30g的环己酮、25g的醋酸丁酯、50g的二甲苯、1g的消泡剂，加入到上述高速分散机中，600rpm下分散20min至体系均匀，过滤出料，即得含笼状支链结构阻燃剂的膨胀型阻燃涂料，该涂料制得涂层的氧指数为27.0%。

实施例三

准确称取100g的焦磷酸哌嗪（PPAP）、50g的含笼状支链结构阻燃剂（FR3）、50g的锐钛型钛白粉、380g的聚氨酯树脂溶液、50g的甲苯、30g的醋酸丁酯、20g的丙二醇甲醚、1.5g的润湿剂、5g的分散剂、1g的消泡剂，加入到砂磨机中，1200rpm下研磨15min，将得到的浆料转移至高速分散机中，再准确称取220g的聚氨酯树脂溶液、60g 的200#溶剂汽油、30g的环己酮，加入到上述高速分散机中，600rpm下分散20min至体系均匀，过滤出料，即得含笼状支链结构阻燃剂的膨胀型阻燃涂料，该涂料制得涂层的氧指数为28.5%。

实施例四

准确称取100g的次磷酸铝、100g的含笼状支链结构阻燃剂（FR4）、50g的锐钛型钛白粉、450g的环氧树脂溶液、25g的二甲苯、40g的醋酸丁酯、40g的丙二醇单丁醚、1.2g的润湿剂、4g的分散剂、1g的消泡剂，加入到砂磨机中，1000rpm下研磨20min，将得到的浆料转移至高速分散机中，再准确称取150g的环氧树脂溶液、20g的甲苯、25g的丙二醇，加入到上述高速分散机中，300rpm下分散30min至体系均匀，过滤出料，即得含笼状支链结构阻燃剂的膨胀型阻燃涂料，该涂料制得涂层的氧指数为27.0%。

实施例五

准确称取50g的多聚磷酸铵、100g的含笼状支链结构阻燃剂（FR5）、50g的金红石型钛白粉、50g的锐钛型钛白粉、400g的聚酯树脂溶液、50g的二甲苯、35g的醋酸丁酯、15g的丙二醇单丁醚、1g的润湿剂、4g的分散剂、1g的消泡剂，加入到砂磨机中，1200rpm下研磨20min，将得到的浆料转移至高速分散机中，再准确称取200g的聚酯树脂溶液、50g 的200^#溶剂汽油、1g的消泡剂，加入到上述高速分散机中，600rpm下分散20min至体系均匀，过滤出料，即得含笼状支链结构阻燃剂的膨胀型阻燃涂料，该涂料制得涂层的氧指数为27.5%。

（FR5）

实施例六

准确称取30g的多聚磷酸密胺（MPP）、120g的含笼状支链结构阻燃剂（FR6）、50g的锐钛型钛白粉、50g的金红石型钛白粉、400g的聚酯树脂溶液、50g的二甲苯、25g的醋酸丁酯、1g的润湿剂、3g的分散剂，加入到砂磨机中，1200rpm下研磨15min，将得到的浆料转移至高速分散机中，再准确称取100g的聚酯树脂溶液、100g的氨基树脂溶液、25g 的二甲苯、50g的环己酮、2g的消泡剂，加入到上述高速分散机中，600rpm下分散20min至体系均匀，过滤出料，即得含笼状支链结构阻燃剂的膨胀型阻燃涂料，该涂料制得涂层的氧指数为28.0%。

实施例七

准确称取40g的焦磷酸哌嗪（PPAP）、120g的含笼状支链结构阻燃剂（FR6）、100g的金红石型钛白粉、350g的丙烯酸树脂溶液、25g的二甲苯、50g的醋酸丁酯、20g的环己酮、1g的润湿剂、3g的分散剂、1g的消泡剂，加入到砂磨机中，1200rpm下研磨15min，将得到的浆料转移至高速分散机中，再准确称取50g的丙烯酸树脂溶液、100g的氨基树脂溶液、30g的甲苯、30g的环己酮、1g的消泡剂，加入到上述高速分散机中，600rpm下分散20min至体系均匀，过滤出料，即得含笼状支链结构阻燃剂的膨胀型阻燃涂料，该涂料制得涂层的氧指数为28.5%。

实施例八

准确称取50g的次磷酸铝、150g的含笼状支链结构阻燃剂（FR1）、100g的金红石型钛白粉、450g的丙烯酸树脂溶液、35g的醋酸丁酯、30g的环己酮、1g的润湿剂、3g的分散剂、1g的消泡剂，加入到砂磨机中，1200rpm下研磨15min，将得到的浆料转移至高速分散机中，再准确称取50g的丙烯酸树脂溶液、100g的氨基树脂溶液、100g的环氧树脂溶液、20g的甲苯、25g的二甲苯、15g的正丁醇、1g的消泡剂，加入到上述高速分散机中，600rpm下分散20min至体系均匀，过滤出料，即得含笼状支链结构阻燃剂的膨胀型阻燃涂料，该涂料制得涂层的氧指数为29.5%。

对比例

准确称取100g的金红石型钛白粉、200g的丙烯酸树脂溶液、30g的二甲苯、30g的醋酸丁酯、1g的润湿剂、4g的分散剂、1g的消泡剂，加入到砂磨机中，1200rpm下研磨15min，将得到的浆料转移至高速分散机中，再准确称取300g的丙烯酸树脂溶液、30g的二甲苯、30g的环己酮、1g的消泡剂，加入到上述高速分散机中，600rpm下分散20min至体系均匀，过滤出料，即得膨胀型阻燃剂涂料。该涂料制得涂层的氧指数为22%。

上述实施例一至实施例八制备的含笼状支链结构阻燃剂的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均依据标准GB/T 2406.2-2009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

1.一种含笼状支链结构阻燃剂的膨胀型阻燃涂料，其特征在于该阻燃涂料包括50-70%的树脂溶液、5-20%的阻燃剂体系、0-10%的钛白粉、0.5-1%的助剂及5-25%溶剂，以上皆为质量百分比。

2.根据权利要求1所述的含笼状支链结构阻燃剂的膨胀型阻燃涂料，其特征在于所述阻燃剂体系包括含笼状支链结构的阻燃剂，或膨胀型阻燃剂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与含笼状支链结构的阻燃剂复配使用，多聚磷酸铵或多聚磷酸密胺或焦磷酸哌嗪或次磷酸铝与含笼状支链结构的阻燃剂的质量比例为4:1-1:4；其中：

所述含笼状支链结构的阻燃剂的结构式为：

所述多聚磷酸密胺的聚合度n≥1000。

3.根据权利要求1所述的含笼状支链结构的阻燃剂的膨胀型阻燃涂料，其特征在于所述树脂溶液是醇酸树脂溶液、丙烯酸树脂溶液、聚酯树脂溶液、聚氨酯树脂溶液、环氧树脂溶液、氨基树脂溶液其中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的含笼状支链结构阻燃剂的膨胀型阻燃涂料，其特征在于所述钛白粉为金红石型钛白粉或锐钛型钛白粉其中的一种。

5.根据权利要求1所述的含笼状支链结构阻燃剂的膨胀型阻燃涂料，其特征在于所述溶剂为甲苯、二甲苯、200^#溶剂汽油、醋酸丁酯、环己酮、丙二醇甲醚、丙二醇单丁醚、丙二醇、正丁醇其中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的含笼状支链结构阻燃剂的膨胀型阻燃涂料，其特征在于所述助剂包括润湿剂、分散剂、消泡剂中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的含笼状支链结构阻燃剂的膨胀型阻燃涂料的制备工艺，其特征在于所述方法包括以下步骤：将20-50%树脂溶液、5-20%的阻燃剂体系、钛白粉0-10%、0-15%溶剂、0.5-1%助剂，加入砂磨机中1000-1500r/min下研磨15-20min，得到颜料浆；将上述获得的颜料浆加入到剩余的树脂溶液中，再加入剩余的助剂及剩余的溶剂，在高速分散机中300-600r/min下分散20-30min，过筛出料，即得到膨胀型阻燃涂料。