CN111560197A - 一种阻燃纳米复合环保涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种阻燃纳米复合环保涂料及其制备方法，该阻燃纳米复合环保涂料由去离子水、蒙脱土、聚乙烯醇、催化剂、交联剂制备而成，而且所述去离子水的质量百分比为95～99％，所述蒙脱土、聚乙烯醇、催化剂和交联剂的总量质量百分比为1～5％，其中所述蒙脱土和聚乙烯醇的质量比为1:2～2:1，所述交联剂的用量为聚乙烯醇中羟基的15～25％，所述催化剂的用量为交联剂用量的20～25％。本发明中，蒙脱土纳米片层通过取向性自组装达到规整的排列，形成具有珍珠状结构的纳米涂层，有效的增加了基料难燃程度，具有良好的阻燃性，制备过程十分简单，易于操作，生产成本低廉，环保无害。

Description

一种阻燃纳米复合环保涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于复合涂料技术领域，具体涉及一种阻燃纳米复合环保涂料及其制备方法。
背景技术
聚合物因其性能优良，在国民经济各部门以及人们的日常生活中广泛应用。但是，由于聚合物的分子中含有大量的碳和氢元素，因此很容易燃烧，一旦发生火灾便很难扑灭，这些都给抢救和消防工作带来很大的困难，由此带来的火灾隐患已成为全球关注的问题。阻燃涂料是用于可燃性基材表面，能降低被涂材料表面的可燃性、阻滞火灾的迅速蔓延，用以提高被涂材料耐火极限的一种特种涂料。随着对高性能、高效能、环保性阻燃聚合物要求的提高，传统的阻燃体系受到了挑战。
因此，在当前大力倡导发展环境友好型社会、节约资源的健康经济政策下，开发一种具有较好阻燃性能且环境友好的涂层材料变得尤为重要。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种具有良好的透明性和良好的阻燃性，安全环保，且制备简便的阻燃纳米复合环保涂料，以及该阻燃纳米复合环保涂料的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种阻燃纳米复合环保涂料，由去离子水、蒙脱土、聚乙烯醇、催化剂、交联剂制备而成，而且所述去离子水的质量百分比为95～99％，所述蒙脱土、聚乙烯醇、催化剂和交联剂的总量质量百分比为1～5％，其中所述蒙脱土和聚乙烯醇的质量百分比之比为1:2～2:1，所述交联剂的用量为聚乙烯醇中羟基的15～25％，所述催化剂的用量为戊二醛用量的20～25％。
进一步地，所述蒙脱土和聚乙烯醇的质量百分比之比为1:2或1:1或～2:1。
进一步地，所述蒙脱土的质量百分比为0.5～1.5％，所述聚乙烯醇的质量百分比为0.5～1.5％，所述去离子水、催化剂和交联剂的总量质量百分比为97～99％。
进一步地，所述蒙脱土为钙基蒙脱土、钠基蒙脱土、钠-钙基蒙脱土、有机改性蒙脱土中的一种。
进一步地，所述聚乙烯醇为醇解度85～89的聚乙烯醇。
进一步地，所述盐酸和戊二醛均为分析纯，是化学试剂，具体所述催化剂是盐酸，所述交联剂是戊二醛。
一种阻燃纳米复合环保涂料的制备方法，
称取去离子水、蒙脱土、聚乙烯醇、催化剂、交联剂；
将蒙脱土与聚乙烯醇加入去离子水中，分别分散或溶解制得溶液a和溶液b；
将溶液a和溶液b混合均匀制得混合溶液；
将催化剂和交联剂加入混合溶液中，搅拌均匀，制得阻燃纳米复合环保涂料。
进一步地，在室温下操作制备完成。
本发明主要具有以下有益效果：
1、本发明的阻燃纳米复合环保涂料，蒙脱土纳米片层通过取向性自组装达到规整的排列，形成具有珍珠状结构的纳米涂层，有效增加基料难燃程度，具有良好的阻燃性；
2、本发明的阻燃纳米复合环保涂料通过蒙脱土和聚乙烯醇两种主要材料在现在社会中极易获取并且资源丰富，同时溶剂为水，产品对环境友好，是极为安全环保的材料；
3、本发明的阻燃纳米复合环保涂层的制备方法工艺十分简单，易于操作，生产成本低廉，环保无害。
附图说明
图1是本发明所述阻燃纳米复合环保涂料的制备方法的流程示意图；
图2是本发明所述阻燃纳米复合环保涂料实施例1和对比例的热重曲线图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明所述的阻燃纳米复合环保涂料，由去离子水、蒙脱土、聚乙烯醇、催化剂、交联剂制备而成，而且所述去离子水的质量百分比为95～99％，所述蒙脱土、聚乙烯醇、催化剂和交联剂的总量质量百分比为1～5％，其中所述蒙脱土和聚乙烯醇的质量百分比之比为1:2～2:1(具体为1:2或1:1或～2:1)，所述交联剂的用量为聚乙烯醇中羟基的15～25％，所述催化剂的用量为戊二醛用量的20～25％；最优方案为：所述蒙脱土的质量百分比为0.5～1.5％，所述聚乙烯醇的质量百分比为0.5～1.5％，所述去离子水、催化剂和交联剂的总量质量百分比为97～99％；其中，所述蒙脱土为钙基蒙脱土、钠基蒙脱土、钠-钙基蒙脱土、有机改性蒙脱土中的一种，所述聚乙烯醇为醇解度85～89的聚乙烯醇，所述盐酸和戊二醛均为分析纯，是化学试剂，具体所述催化剂是盐酸(比如低浓度的盐酸溶液)，所述交联剂是戊二醛。
如图1中所示，本发明所述阻燃纳米复合环保涂料的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤S100.称取去离子水、蒙脱土、聚乙烯醇、催化剂、交联剂；
步骤S200.将蒙脱土与聚乙烯醇加入去离子水中，分别分散或溶解制得溶液a和溶液b，具体可以为：分别将蒙脱土与聚乙烯醇加入去离子水中，并通过机械手段将它们分别分散或溶解在去离子水中，制得溶液a和溶液b；
步骤S300.将溶液a和溶液b混合均匀制得混合溶液，具体可以为：将溶液a和溶液b混合后放入超声仪器中，超声混合均匀制得混合溶液；
步骤S400.将催化剂和交联剂加入混合溶液中，搅拌均匀，制得阻燃纳米复合环保涂料。
而且上述步骤可以在室温下操作制备完成。
本发明所述阻燃纳米复合环保涂料使用时将该涂层材料均匀涂抹至基材上，烘干，反复操作数次，即可制备复合纳米环保涂层。
本发明所述阻燃纳米复合环保涂料的聚乙烯醇的高分子链与具有较大比表面积的蒙脱土纳米片层相互交联，在催化剂和交联剂作用下形成共价键，蒙脱土纳米片通过取向性自组装进行规整的排列，形成具有珍珠状结构的纳米涂层，可以有效增加基料难燃程度，具有良好的透明性和良好的阻隔性，阻燃性能强，综合性能优异，而且制备原料丰富易得，方法简便，易于操作。
下面通过实施例和对比例对本发明所述阻燃纳米复合环保涂料及其制备方法做进一步说明。
实施例1
本发明实施例1所述的阻燃纳米复合环保涂料，各成分和质量份数比例为：去离子水(含盐酸和戊二醛)98.5％、蒙脱土0.75％、聚乙烯醇0.75％；其中，所述的蒙脱土为钠基蒙脱土，聚乙烯醇为醇解度85～89的聚乙烯醇，盐酸与戊二醛均为分析纯。
制备时，首先在室温下，称量0.75g的钠基蒙脱土、0.75g的聚乙烯醇、98.5g的去离子水；然后将0.75g钠基蒙脱土分散于适量去离子水中，并超声30分钟，使其充分分散，同时将0.75g聚乙烯醇溶解于适量去离子水中，恒温搅拌20分钟；接着将两溶液混合，再置于超声仪器中超声30分钟，使溶液混合均匀；最后加入余量的去离子水和盐酸及戊二醛，搅拌均匀，即可得到阻燃纳米复合环保涂料。
将实施例1所述的阻燃纳米复合环保涂料均匀涂抹在基材之上，烘干，反复操作数次，就可得到阻燃纳米复合环保涂层。
对比例
对比例的涂料未添加蒙脱土的基材，其他组分和实施例1完全相同，制得的PVA涂层。
经检测，如图2的热重谱图可以看出，相对于对比例，实施例1的质量损失较为缓慢，且残留质量较大，表明蒙脱土纳米片通过取向性自组装后，可降低复合材料分解的速度，能有效的提高涂层的阻燃效果。
实施例2
本发明实施例2所述的阻燃纳米复合环保涂层，各成分质量份数比例为：去离子水(含盐酸和戊二醛)98.5％、蒙脱土1％、聚乙烯醇0.5％；其中，所述的蒙脱土为有机改性蒙脱土，聚乙烯醇为醇解度85～89的聚乙烯醇，盐酸与戊二醛均为分析纯
制备时，首先在室温下，称量1g的有机改性蒙脱土、0.5g的聚乙烯醇、98.5g的去离子水；然后将1g有机改性蒙脱土溶解于适量去离子水中，并超声45分钟，使其充分分散，同时将0.5g聚乙烯醇溶解于适量去离子水中，恒温搅拌30分钟；接着将两溶液混合，再超声45分钟，使溶液混合均匀；最后加入余量水和盐酸及戊二醛，搅拌均匀，即可得到阻燃纳米复合环保涂层材料。
将实施例2所述的阻燃纳米复合环保涂料均匀涂抹在基材之上，烘干，反复操作数次，就可得到阻燃纳米复合环保涂层。
实施例3
本发明实施例2所述的阻燃纳米复合环保涂层，各成分质量份数比例为：去离子水(与盐酸、戊二醛)98.5％、蒙脱土0.5％、聚乙烯醇1％；其中，所述的蒙脱土为有机改性蒙脱土，聚乙烯醇为醇解度85～89的聚乙烯醇，盐酸与戊二醛均为分析纯。
制备时，首先在室温下，称量0.5g的有机改性蒙脱土、1g的聚乙烯醇、98.5g的去离子水；然后将0.5g有机改性蒙脱土加入适量去离子水中，并超声45分钟，使其充分分散，同时将1.0g聚乙烯醇溶解于适量去离子水中，恒温搅拌30分钟；接着将两溶液混合，再超声45分钟，使其混合均匀；最后加入余量水和盐酸及戊二醛，搅拌均匀，即可得到阻燃纳米复合环保涂层材料，
将实施例3所述的阻燃纳米复合环保涂料均匀涂抹在基材之上，烘干，反复操作数次，就可以得到阻燃纳米复合环保涂层。
将实施例1-3和对比例制备的涂层在GB9278规定条件下放置7天后进行性能测试，利用极限氧指数仪检测涂层的极限氧指数，测试结果如下表：
Figure BDA0002556196840000061
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种阻燃纳米复合环保涂料，其特征在于，由去离子水、蒙脱土、聚乙烯醇、催化剂、交联剂制备而成，而且所述去离子水的质量百分比为95～99％，所述蒙脱土、聚乙烯醇、催化剂和交联剂的总量质量百分比为1～5％，其中所述蒙脱土和聚乙烯醇的质量百分比之比为1:2～2:1，所述交联剂的用量为聚乙烯醇中羟基的15～25％，所述催化剂的用量为戊二醛用量的20～25％。
2.根据权利要求1所述的阻燃纳米复合环保涂料，其特征在于，所述蒙脱土和聚乙烯醇的质量百分比之比为1:2或1:1或～2:1。
3.根据权利要求1所述的阻燃纳米复合环保涂料，其特征在于，所述蒙脱土的质量百分比为0.5～1.5％，所述聚乙烯醇的质量百分比为0.5～1.5％，所述去离子水、催化剂和交联剂的总量质量百分比为97～99％。
4.根据权利要求1或2或3所述的阻燃纳米复合环保涂料，其特征在于，所述蒙脱土为钙基蒙脱土、钠基蒙脱土、钠-钙基蒙脱土、有机改性蒙脱土中的一种。
5.根据权利要求1或2或3所述的阻燃纳米复合环保涂料，其特征在于，所述聚乙烯醇为醇解度85～89的聚乙烯醇。
6.根据权利要求1或2或3所述的阻燃纳米复合环保涂料，其特征在于，所述催化剂是盐酸，所述交联剂是戊二醛。
7.根据权利要求6所述的阻燃纳米复合环保涂料，其特征在于，所述盐酸和戊二醛均为分析纯。
8.根据权利要求6所述的阻燃纳米复合环保涂料，其特征在于，所述盐酸和戊二醛均为化学试剂。
9.一种权利要求1至8中任一所述的阻燃纳米复合环保涂料的制备方法，其特征在于，
称取去离子水、蒙脱土、聚乙烯醇、催化剂、交联剂；
将蒙脱土与聚乙烯醇加入去离子水中，分别分散或溶解制得溶液a和溶液b；
将溶液a和溶液b混合均匀制得混合溶液；
将催化剂和交联剂加入混合溶液中，搅拌均匀，制得阻燃纳米复合环保涂料。
10.根据权利要求9所述的阻燃纳米复合环保涂料的制备方法，其特征在于，在室温下操作制备完成。
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