CN112574611A - 一种碳纤维防火阻燃涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种碳纤维防火阻燃涂料，由硅丙乳液、聚氨酯乳液、碳纤维、溴化环氧树脂、甲基纳迪克酸酐、二乙基四甲基咪唑、钛白粉、氯化石蜡及其他助剂组成。本发明在涂料中加入溴化环氧树脂和氯化石蜡提高涂料的防火阻燃性能，复合硅丙乳液与聚氨酯乳液提高粘结、拉伸强度，碳纤维与聚氨酯树脂的混合搭配，兼顾碳材料的耐磨、阻燃特性与聚氨酯树脂的弹性与柔韧性。本发明不会产生有毒气体和烟，同时制备方法简单、易操作，生产安全环保、经济化效益突出。

Description

一种碳纤维防火阻燃涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，具体涉及碳纤维类防火阻燃涂料及其制备方法。
背景技术
防火涂料涂覆于可燃性基材表面，能降低被涂材料表面的可燃性，阻滞火灾的蔓延，或是涂覆于结构材料表面，用于提高构件的耐火极限。防火涂料一般由基料、分散介质、阻燃剂、填料、助剂等组成，其阻燃原理一般分为膨胀型和非膨胀型两类。非膨胀型防火涂料是靠其自身的高难燃或不燃性来达到阻燃防火的目的，要想达到好的防火效果必须涂得很厚，添加大量含卤素、氮、磷等阻燃剂，产生大量有毒气体；膨胀型防火涂料就是涂膜受热膨胀形成蜂窝状炭化层，使火焰热量受到隔离而减少或减缓对底材的传递，同时在高温时涂料分解出不燃气体，隔绝并稀释了空气，另外涂层在防火时发生的一系列物理和化学反应吸收了大量热量从而起到阻燃和延缓火焰扩展、蔓延，为人们提供灭火的时间，但膨胀型防火涂料含有大量的有机树脂，引起发烟量的增加。
目前市场上急需一种耐温性能好、发烟量低且遇火膨胀后具备足够结构强度的膨胀型阻燃防火涂料。
发明内容
本发明针对目前防火涂料的缺点，提供了一种碳纤维防火阻燃涂料与其简单、易操作的制备方法，在实现较高的防火阻燃性能的同时，不会产生有毒气体和烟，降低涂料在火灾中对人体的伤害。
本发明所述的碳纤维防火阻燃涂料，由以下各组分组成，各组分重量比例如下：硅丙乳液35～45％、聚氨酯8～12％、碳纤维2～6％、溴化环氧树脂10～20％、甲基纳迪克酸酐10～20％、二乙基四甲基咪唑0.5～1.0％、钛白粉10～20％、氯化石蜡5～10％、分散剂1-2％、消泡剂0.5～1.0％、防霉剂0.5～1.0％。
制备方法包括如下步骤：
S1称取溴化环氧树脂、甲基纳迪克酸酐，在强制搅拌机中搅拌均匀得混合液；
S2将步骤S1所得混合液与硅丙乳液、聚氨酯、碳纤维及二乙基四甲基咪唑投入反应釜进行聚合反应，反应完成后保温1-2h得到共聚乳液；
S3将步骤S1所得的共聚乳液与钛白粉、氯化石蜡、分散剂、消泡剂、防霉剂，投入高速分散釜，充分搅拌后过筛即得防火阻燃涂料。
2、根据权利要求1所述的碳纤维防火阻燃涂料，其特征在于，所述步骤S2中反应温度控制在60～80℃之间，反应时间在3-5h。
进一步的其所述溴化环氧树脂其外观为浅黄色至黄色液体，环氧值0.23~0.26，有机氯（当量/100g）≤0.005，无机氯（当量/100g）≤0.001，固含量为59~61%，溴含量为46~51%。
进一步的其所述碳纤维是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量碳纤维的新型纤维材料。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明在涂料的配比中加入溴化环氧树脂和氯化石蜡，二者具备协同作用，大幅提高了涂料的防火阻燃性能。
2、硅丙与聚氨酯乳液的复合提高了粘结、拉伸强度，碳纤维与聚氨酯树脂的混合搭配，兼顾碳材料的耐磨、阻燃特性与聚氨酯树脂的弹性与柔韧性。。
3、本发明的涂料不会产生有毒气体和烟，同时制备方法简单、易操作，生产安全环保、经济化效益突出。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明作进一步描述。
实施例1：
原料组成及重量百分比配比如下：
硅丙乳液42％、聚氨酯10%、碳纤维3%、溴化环氧树脂13％、甲基纳迪克酸酐12.5％、二乙基四甲基咪唑0.5％、钛白粉12％、氯化石蜡5％、分散剂1％、消泡剂0.5％、防霉剂0.5％；
制备工艺如下：
S1称取溴化环氧树脂、甲基纳迪克酸酐，在强制搅拌机中搅拌均匀得混合液；
S2将步骤S1所得混合液与硅丙乳液、聚氨酯、碳纤维及二乙基四甲基咪唑投入反应釜进行聚合反应，反应温度控制在60℃之间，反应时间在3h。反应完成后保温1-2h得到共聚乳液；
S3将步骤S1所得的共聚乳液与钛白粉、氯化石蜡、分散剂、消泡剂、防霉剂，投入高速分散釜，充分搅拌后过筛即得防火阻燃涂料。
实施例2：
原料组成及重量百分比配比如下：
硅丙乳液40％、聚氨酯9%、碳纤维4%、溴化环氧树脂14％、甲基纳迪克酸酐14％、二乙基四甲基咪唑0.7％、钛白粉11％、氯化石蜡5％、分散剂1.0％、消泡剂0.6％、防霉剂0.7％；
制备工艺如下
S1称取溴化环氧树脂、甲基纳迪克酸酐，在强制搅拌机中搅拌均匀得混合液；
S2将步骤S1所得混合液与硅丙乳液、聚氨酯、碳纤维及二乙基四甲基咪唑投入反应釜进行聚合反应，反应温度控制在70℃之间，反应时间在4h。反应完成后保温1-2h得到共聚乳液；
S3将步骤S1所得的共聚乳液与钛白粉、氯化石蜡、分散剂、消泡剂、防霉剂，投入高速分散釜，充分搅拌后过筛即得防火阻燃涂料。
实施例3
原料组成及重量百分比配比如下：
硅丙乳液38％、聚氨酯8%、碳纤维4%、溴化环氧树脂15％、甲基纳迪克酸酐15％、二乙基四甲基咪唑0.5％、钛白粉11％、氯化石蜡6％、分散剂1.5％、消泡剂0.5％、防霉剂0.5％；
制备工艺如下
S1称取溴化环氧树脂、甲基纳迪克酸酐，在强制搅拌机中搅拌均匀得混合液；
S2将步骤S1所得混合液与硅丙乳液、聚氨酯、碳纤维及二乙基四甲基咪唑投入反应釜进行聚合反应，反应温度控制在80℃之间，反应时间在5h。反应完成后保温1-2h得到共聚乳液；
S3将步骤S1所得的共聚乳液与钛白粉、氯化石蜡、分散剂、消泡剂、防霉剂，投入高速分散釜，充分搅拌后过筛即得防火阻燃涂料。
将实施例 1～3制备得到的防火阻燃涂料进行涂膜，检测涂膜的防火阻燃性能，结果如下表所示；
Figure DEST_PATH_IMAGE002AAAAA
由表中可以看出，本发明的防火阻燃涂料，具有良好的防火阻燃性能，适合推广和应用。
本实施方式只是对本专利的示例性说明而并不限定它的保护范围，本领域人员还可以对其进行局部改变，只要没有超出本专利的精神实质，都视为对本专利的等同替换，都在本专利的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种碳纤维防火阻燃涂料，其特征在于，其各组分的重量比例如下：硅丙乳液35～45％、聚氨酯8～12％、碳纤维2～6％、溴化环氧树脂10～20％、甲基纳迪克酸酐10～20％、二乙基四甲基咪唑0.5～1.0％、钛白粉10～20％、氯化石蜡5～10％、分散剂1-2％、消泡剂0.5～1.0％、防霉剂0.5～1.0％；
制备方法包括如下步骤：
S1称取溴化环氧树脂、甲基纳迪克酸酐，在强制搅拌机中搅拌均匀得混合液；
S2将步骤S1所得混合液与硅丙乳液、聚氨酯、碳纤维及二乙基四甲基咪唑投入反应釜进行聚合反应，反应完成后保温1-2h得到共聚乳液；
S3将步骤S1所得的共聚乳液与钛白粉、氯化石蜡、分散剂、消泡剂、防霉剂，投入高速分散釜，充分搅拌后过筛即得防火阻燃涂料。
2.根据权利要求1所述的碳纤维防火阻燃涂料，其特征在于，所述步骤S2中反应温度控制在60～80℃之间，反应时间在3-5h。
3.根据权利要求1所述的碳纤维防火阻燃涂料，其特征在于，所述的溴化环氧树脂其外观为浅黄色至黄色液体，环氧值0.23~0.26，有机氯（当量/100g）≤0.005，无机氯（当量/100g）≤0.001，固含量为59~61%，溴含量为46~51%。
4.根据权利要求1所述的碳纤维防火阻燃涂料，其特征在于，所述碳纤维是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量碳纤维的新型纤维材料。
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