CN111732870A - 一种含膨胀单体的低收缩、高耐候性环氧防腐防火涂料及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种含膨胀单体的低收缩、高耐候性环氧防腐防火涂料，该涂料具有较低的收缩性和较高的耐候性并且同时达到防火防腐双重效果，该涂料包括按重量百分比的如下混合组分：100份组分A，所述组分A包括10‑30％液体环氧树脂、2‑8％双酚A型环氧树脂和膨胀单体的共聚物、20‑35％脱水成碳催化剂、10‑25％成碳剂、0‑5％发泡剂、0.5‑2％分散剂、0.5‑2％消泡剂、20‑45％颜填料；13‑25份组分B，所述组分B包括40‑60％固化剂、2‑8％固化促进剂、0‑5％发泡剂、10‑40％硅灰石、1‑7％硅酸铝纤维0.5‑2％分散剂、0.5‑2％消泡剂和0.5‑2％触变剂；以及7‑12份组分C，所述组分C包括50‑100％异氰酸酯和0‑50％缩水甘油醚。
Description
技术领域
本发明属于消防防火材料技术领域，具体涉及一种含膨胀单体的低收缩、高耐候性环氧防腐防火涂料及其制备工艺。
背景技术
建筑防火是消防科学技术的一个重要领域,而防火涂料又是消防产品中的重要组成部分。防火涂料通过将其涂覆于物体表面所形成的涂层遇火受热膨胀形成隔热层达到防火阻燃的目的。同时，相比于单纯防火或防腐功能的涂料，多功能防火防腐涂料可通过一次涂刷即可达到同时良好的防火防腐效果，因此，多功能防火防腐涂料研究是目前消防科学领域中正大力发展和研究的一种涂料。
发明内容
有鉴于上，本发明首要提出一种含膨胀单体的低收缩、高耐候性环氧防腐防火涂料，该涂料具有较低的收缩性和较高的耐候性并且同时达到防火防腐双重效果，该涂料包括按重量百分比的如下混合组分：
100份组分A，所述组分A包括10-30％液体环氧树脂、2-8％双酚A型环氧树脂和膨胀单体的共聚物、20-35％脱水成碳催化剂、10-25％成碳剂、0-5％发泡剂、0.5-2％分散剂、0.5-2％消泡剂、20-45％颜填料；
13-25份组分B，所述组分B包括40-60％固化剂、2-8％固化促进剂、0-5％发泡剂、10-40％硅灰石、1-7％硅酸铝纤维、0.5-2％分散剂、0.5-2％消泡剂和0.5-2％触变剂；以及
7-12份组分C，所述组分C包括50-100％异氰酸酯和0-50％缩水甘油醚。
本发明的有益效果为:
本发明提供的防腐防火涂料固化后收缩率低,对底材附着力好，耐冲击性能好,良好的防火和耐候性；并且本发明的制备工艺简单只是组分的常规混合，适合批量生产，可节约能耗降低成本。
进一步的所述组分A中所述液体环氧树脂(脂环族或脂肪族环氧树脂)为多种缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、3,4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环己烷羧酸酯、3,4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环已基甲酸酯中的任意一种或几种的混合物。
进一步的在所述组分A中制备所述双酚A型环氧树脂和膨胀单体的共聚物过程中，环氧树脂为3,4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环己基甲酸酯(UVR-6110、UVR-6103、UVR-6107)、双((3,4-环氧环己基)甲基)己二酸酯(UVR-6128)、1,2-环氧-4-乙烯基环己烷(UVR-6100)、3,4-环氧环己烷羧酸甲酯(S-30)、4,5-环氧环己烷-1,2-二甲酸二缩水甘油酯(S-186)中的任意一种或几种的混合物，膨胀单体为NSOC、DMSOC和EASOC中的任意一种或几种的混合物。
进一步的所述组分A中所述脱水成碳催化剂为硼酸锌、硼酸酯、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、聚磷酸铵、膦酸酯中的任意一种或几种的混合物，所述组分A中所述成碳剂为淀粉、季戊四醇、双季戊四醇中的任意一种或几种的混合物。
进一步的所述组分A中所述颜填料为钛白粉、氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌、硅灰石、玻璃粉、滑石粉、水滑石、海泡石、有机蒙脱土中的任意一种或几种的混合物。
进一步的在所述组分A中，在所述颜填料中添加含偶联剂的乙醇溶液，将颜填料在高速混合机中进行表面改性，混合0.5～1h后取出烘干后得到改性颜填料；所述偶联剂与颜填料的质量比为0.04～0.1：1，其中所述偶联剂为KH550、KH560、KH561、KH570中的任意一种或几种的混合物。
进一步的所述组分B中所述固化剂(三乙醇胺：聚醚胺D400＝2：1)为淀粉、季戊四醇、双季戊四醇，所述组分B中所述固化促进剂为三-(二甲胺基甲基)苯酚。
进一步的所述组分B中所述发泡剂为三聚氰胺、双氰胺、偶氮二甲酰胺、尿素、三聚氰胺氰尿酸盐、磷酸三聚氰胺中的任意一种或几种的混合物。
进一步的在所述组分B中，在所述硅酸铝纤维中添加重量含量1-3％的偶联剂，配置成质量浓度为0.5-2％的溶液，在恒温(50-90℃)下搅拌偶联剂溶液，反应聚合30-60min后，加入对应重量的硅酸铝纤维，再反应30-60min，最后喷雾干燥，得到偶联剂改性硅酸铝纤维；其中所述偶联剂为KH550、KH560、KH561中的任意一种或几种的混合物。所述溶剂为乙醇和水的混合物，其中乙醇和水的体积比为1：(0.5-2)。
进一步的所述组分C中所述异氰酸酯为缩二脲L75、N75，异氰酸酯三聚体3390中的任意一种或几种的混合物。
本发明还提供了一种含膨胀单体的低收缩、高耐候性环氧防腐防火涂料的制备工艺，括以下步骤：
SI、取10-30％液体环氧树脂、2-8％双酚A型环氧树脂和膨胀单体的共聚物、20-35％脱水成碳催化剂、10-25％成碳剂、0-5％发泡剂、0.5-2％分散剂、0.5-2％消泡剂、20-45％颜填料制备组分A；
S2、取40-60％固化剂、2-8％固化促进剂、0-5％发泡剂、10-40％硅灰石、1-7％硅酸铝纤维、0.5-2％分散剂、0.5-2％消泡剂和0.5-2％触变剂制备组分B；
S3、取50-100％异氰酸酯和0-50％缩水甘油醚制备组分C；以及
S4、按照重量份数比例计，取100份组分A、13-25份组分B及7-12份组分C高速分散后得到所述涂料。
进一步的，所述颜填料通过偶联剂处理；其中，所述颜填料中添加含偶联剂的乙醇溶液，将颜填料在高速混合机中进行表面改性，混合0.5～1h后取出烘干后得到改性颜填料；所述偶联剂与颜填料的质量比为0.04～0.1：1。
进一步的，所述硅酸铝纤维通过偶联剂处理；其中，所述硅酸铝纤维中添加重量含量1-3％的偶联剂，配置成质量浓度为0.5-2％的溶液，在恒温(50-90℃)下搅拌偶联剂溶液，反应聚合30-60min后，加入对应重量的硅酸铝纤维，再反应30-60min，最后喷雾干燥，得到偶联剂改性硅酸铝纤维；所述溶剂为乙醇和水的混合物，其中乙醇和水的体积比为1：(0.5-2)。
本发明的制备工艺的有益效果为：
(1)本发明提供的防腐防火涂料，具有较低的收缩性和较高的耐候性，并且能够同时达到防火、防腐双重效果；
(2)与先前技术比较，其制备工艺简单，工艺条件易控，可重复性高，成本低廉，能减少使用方涂装次数，解决现有防火涂料不能耐候的问题，满足实际需求，使得这种涂料具有较好的推广前景。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
实施例1：
本发明提供一种含膨胀单体的低收缩、高耐候性环氧防腐防火涂料及其制备工艺。涂料由按重量百分比的100份组分A、13-25份组分B和7-12份组分C混合组成。其中，组分A包括25％液体环氧树脂(脂环族或脂肪族环氧树脂)、3％双酚A型环氧树脂和膨胀单体的共聚物、25％脱水成碳催化剂、16％成碳剂、4.8％发泡剂、0.6％分散剂、0.6％消泡剂、25％颜填料；组分B包括58％固化剂、5％固化促进剂、5％发泡剂、25％硅灰石、5％硅酸铝纤维、0.5％分散剂、1％消泡剂和0.5％触变剂；组分C包括80％异氰酸酯和20％缩水甘油醚。所述的颜填料和纤维均经过硅烷偶联剂处理。
优选以重量百分比的100份组分A、20份组分B和10份组分C制备的涂料有良好的防腐防火效果。
其中，组分A中所述液体环氧树脂(脂环族或脂肪族环氧树脂)为聚丙二醇二缩水甘油醚，所述双酚A型环氧树脂和膨胀单体的共聚物过程中的环氧树脂为双((3,4-环氧环己基)甲基)己二酸酯(UVR-6128)，膨胀单体为NSOC；所述脱水成碳催化剂为硼酸锌，所述组分A中所述成碳剂为淀粉，所述颜填料为钛白粉，所述偶联剂为KH550。
其中，组分B中所述发泡剂为三聚氰胺，所述偶联剂为KH550。
其中，所述组分C中所述异氰酸酯为缩二脲L75。
补充的，NSOC为膨胀性单体3,9一二(2一降冰片烯基)一1,5,7,11一四氧杂螺[5,5]十一烷；KH550选用美国联碳公司A―1100、日本信越KBE-903。
实施例2：一种含膨胀单体的低收缩、高耐候性环氧防腐防火涂料及其制备工艺，按照重量百分比，包括以下组分：
100份组分A、13份组分B和7份组分C，其中，组分A包括20％液体环氧树脂(脂环族或脂肪族环氧树脂)、8％双酚A型环氧树脂和膨胀单体的共聚物、28％脱水成碳催化剂、14％成碳剂、4.8％发泡剂、0.6％分散剂、0.6％消泡剂、24％颜填料；组分B包括48％固化剂、5％固化促进剂、5％发泡剂、37％硅灰石、3％硅酸铝纤维、0.5％分散剂、1％消泡剂和0.5％触变剂；组分C包括80％异氰酸酯和20％缩水甘油醚。所述的颜填料和纤维均经过硅烷偶联剂处理。
其中，组分A中所述液体环氧树脂为3,4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环己烷羧酸酯，所述双酚A型环氧树脂和膨胀单体的共聚物过程中的环氧树脂为1,2-环氧-4-乙烯基环己烷(UVR-6100)，膨胀单体为DMSOC；所述脱水成碳催化剂为硼酸锌，所述组分A中所述成碳剂为季戊四醇，所述颜填料为氢氧化铝与氢氧化镁的混合物(配比3:1)，所述偶联剂为KH560。
其中，组分B中所述发泡剂为三聚氰胺与双氰胺的混合物(配比2:1)，所述偶联剂为KH560。
其中，所述组分C中所述异氰酸酯为异氰酸酯三聚体3390。
补充的，KH560选用A-187(美国联碳公司)、KBM-403(日本信越化学工业株式会社)、Z-6040(美国道康宁公司)；异氰酸酯三聚体3390选用拜耳异氰酸酯N3390。
实施例3：一种含膨胀单体的低收缩、高耐候性环氧防腐防火涂料及其制备工艺，按照重量百分比，包括以下组分：
100份组分A、25份组分B和12份组分C，其中，组分A包括28％液体环氧树脂(脂环族或脂肪族环氧树脂)、5％双酚A型环氧树脂和膨胀单体的共聚物、20％脱水成碳催化剂、16％成碳剂、4.8％发泡剂、0.6％分散剂、0.6％消泡剂、25％颜填料；组分B包括45％固化剂、4％固化促进剂、5％发泡剂、40％硅灰石、4％硅酸铝纤维、0.5％分散剂、1％消泡剂和0.5％触变剂；组分C包括90％异氰酸酯和10％缩水甘油醚。
其中，组分A中所述液体环氧树脂为3,4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环已基甲酸酯，所述双酚A型环氧树脂和膨胀单体的共聚物过程中的环氧树脂为3,4-环氧环己烷羧酸甲酯(S-30)，膨胀单体为EASOC；所述脱水成碳催化剂为磷酸氢二铵与磷酸二氢铵的混合物，所述组分A中所述成碳剂为双季戊四醇，所述颜填料为玻璃粉，所述偶联剂为KH561。
其中，组分B中所述发泡剂为三聚氰胺与双氰胺的混合物(配比3:1)，所述偶联剂为KH561。
其中，所述组分C中所述异氰酸酯为异氰酸酯三聚体3375。
补充的，KH561采购于盖州市恒达化工有限责任公司，异氰酸酯三聚体3375选用拜耳德士魔都N3375BA/SN。
实施例4：一种含膨胀单体的低收缩、高耐候性环氧防腐防火涂料及其制备工艺，按照重量百分比，包括以下组分：
100份组分A、19份组分B和11份组分C，其中，组分A包括20％液体环氧树脂(脂环族或脂肪族环氧树脂)、3％双酚A型环氧树脂和膨胀单体的共聚物、26％脱水成碳催化剂、20％成碳剂、3％发泡剂、1％分散剂、1％消泡剂、26％颜填料；组分B包括43％固化剂、3％固化促进剂、4％发泡剂、40％硅灰石、7％硅酸铝纤维、1.25％分散剂、1.25％消泡剂和0.5％触变剂；组分C包括65％异氰酸酯和35％缩水甘油醚。
其中，组分A中所述液体环氧树脂为3,4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环己烷羧酸酯，所述双酚A型环氧树脂和膨胀单体的共聚物过程中的环氧树脂为4,5-环氧环己烷-1,2-二甲酸二缩水甘油酯(S-186)，膨胀单体为DMSOC；所述脱水成碳催化剂为聚磷酸铵混合物，所述组分A中所述成碳剂为双季戊四醇，所述颜填料为有机蒙脱土，所述偶联剂为KH570。
其中，组分B中所述发泡剂为尿素，所述偶联剂为KH561。
其中，所述组分C中所述异氰酸酯为异氰酸酯二聚体L75。
表1为本发明的含膨胀单体的低收缩、高耐候性环氧防腐防火涂料的测试结果。
补充的，KH570选用A-174(美国联合碳化物公司)、KBM-503(日本信越化学工业株式会社)、Z-6030(美国道康宁化学公司)；KH561采购于盖州市恒达化工有限责任公司；异氰酸酯二聚体L75选购于湖北德超化工有限公司。
表1：涂层性能测试结果如下：
本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出多种变化。因而，在不违反本发明的权利要求宗旨的前提下，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为保护范围。
Claims (11)
1.一种含膨胀单体的低收缩、高耐候性环氧防腐防火涂料，其特征在于，包括按重量百分比的如下混合组分：
100份组分A，所述组分A包括10-30％液体环氧树脂、2-8％双酚A型环氧树脂和膨胀单体的共聚物、20-35％脱水成碳催化剂、10-25％成碳剂、0-5％发泡剂、0.5-2％分散剂、0.5-2％消泡剂、20-45％颜填料；
13-25份组分B，所述组分B包括40-60％固化剂、2-8％固化促进剂、0-5％发泡剂、10-40％硅灰石、1-7％硅酸铝纤维、0.5-2％分散剂、0.5-2％消泡剂和0.5-2％触变剂；以及
7-12份组分C，所述组分C包括50-100％异氰酸酯和0-50％缩水甘油醚。
2.如权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述组分A中所述液体环氧树脂为多种缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、3,4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环己烷羧酸酯、3,4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环已基甲酸酯中的任意一种或几种的混合物。
3.如权利要求1所述的涂料，其特征在于，在所述组分A中制备所述双酚A型环氧树脂和膨胀单体的共聚物过程中，环氧树脂为3,4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环己基甲酸酯(UVR-6110、UVR-6103、UVR-6107)、双((3,4-环氧环己基)甲基)己二酸酯(UVR-6128)、1,2-环氧-4-乙烯基环己烷(UVR-6100)、3,4-环氧环己烷羧酸甲酯(S-30)、4,5-环氧环己烷-1,2-二甲酸二缩水甘油酯(S-186)中的任意一种或几种的混合物；膨胀单体为NSOC、DMSOC和EASOC中的任意一种或几种的混合物。
4.如权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述组分A中所述脱水成碳催化剂为硼酸锌、硼酸酯、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、聚磷酸铵、膦酸酯中的任意一种或几种的混合物；所述组分A中的所述成碳剂为淀粉、季戊四醇、双季戊四醇中的任意一种或几种的混合物。
5.如权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述组分A中的所述颜填料为钛白粉、氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌、硅灰石、玻璃粉、滑石粉、水滑石、海泡石、有机蒙脱土中的任意一种或几种的混合物。
6.如权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述颜填料和所述硅酸铝纤维均经过硅烷偶联剂处理。
7.如权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述组分B中所述固化剂为三乙醇胺：聚醚胺D400＝2：1；所述组分B中所述固化促进剂为三-(二甲胺基甲基)苯酚所述组分B中所述发泡剂为三聚氰胺、双氰胺、偶氮二甲酰胺、尿素、三聚氰胺氰尿酸盐、磷酸三聚氰胺中的任意一种或几种的混合物。
8.如权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述组分C中所述异氰酸酯为缩二脲L75、N75，异氰酸酯三聚体3390中的任意一种或几种的混合物。
9.一种含膨胀单体的低收缩、高耐候性环氧防腐防火涂料的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
SI、取10-30％液体环氧树脂、2-8％双酚A型环氧树脂和膨胀单体的共聚物、20-35％脱水成碳催化剂、10-25％成碳剂、0-5％发泡剂、0.5-2％分散剂、0.5-2％消泡剂、20-45％颜填料制备组分A；
S2、取40-60％固化剂、2-8％固化促进剂、0-5％发泡剂、10-40％硅灰石、1-7％硅酸铝纤维、0.5-2％分散剂、0.5-2％消泡剂和0.5-2％触变剂制备组分B；
S3、取50-100％异氰酸酯和0-50％缩水甘油醚制备组分C；以及
S4、按照重量份数比例计，取100份组分A、13-25份组分B及7-12份组分C高速分散后得到所述涂料。
10.如权利要求9所述的涂料，其特征在于，所述颜填料通过偶联剂处理；其中，所述颜填料中添加含偶联剂的乙醇溶液，将颜填料在高速混合机中进行表面改性，混合0.5～1h后取出烘干后得到改性颜填料；所述偶联剂与颜填料的质量比为0.04～0.1：1。
11.如权利要求9所述的涂料，其特征在于，所述硅酸铝纤维通过偶联剂处理；其中，所述硅酸铝纤维中添加重量含量1-3％的偶联剂，配置成质量浓度为0.5-2％的溶液，在恒温(50-90℃)下搅拌偶联剂溶液，反应聚合30-60min后，加入对应重量的硅酸铝纤维，再反应30-60min，最后喷雾干燥，得到偶联剂改性硅酸铝纤维；所述溶剂为乙醇和水的混合物，其中乙醇和水的体积比为1：(0.5-2)。
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