CN112646472A

CN112646472A - 一种阻燃水性涂料及其制备方法

Info

Publication number: CN112646472A
Application number: CN202011510436.7A
Authority: CN
Inventors: 段利刚
Original assignee: Tongjou Chemical Industrial Kunshan Co ltd
Current assignee: Tongjou Chemical Industrial Kunshan Co ltd
Priority date: 2020-12-18
Filing date: 2020-12-18
Publication date: 2021-04-13

Abstract

本发明提供一种阻燃水性涂料由下述组分构成：有机硅改性聚氨酯乳液25％～40％，魔芋阻燃剂20％～35％，分散剂5％～10％，玻化微珠5％～15％，消泡剂1％～5％，纯净水10％～30％；其经过步骤S1分散处理、步骤S2阻燃处理和步骤S3粘度调节后得到该阻燃水性涂料；本阻燃水性涂料使用聚氨酯乳液和魔芋阻燃剂，使产品具有防火能力木制品，适合快速生产，大大提高效率，且木制品漆膜的附着力和耐冲击性，在发生火灾时，该产品隔热效果好，拖延或防止火势扩散。

Description

一种阻燃水性涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及水性涂料技术领域，特别涉及用于木制品、塑胶和金属等建筑材料表面涂布的一种阻燃水性涂料，以及该阻燃水性涂料的制备方法。

背景技术

涂料是一种多组分体系，通常包括树脂(基料)、颜料填料、溶剂及助剂。涂料的使用与界面关系密切，特别是在体系内部存在很多界面，如颜填料和树脂、溶剂之间存在一定界面；同时涂料是一种半成品，必须涂覆在工件、产品上，才能提供保护、装饰、功能等作用，必然会存在一定界面状态，也为涂料使用提出了一定性能要求。此外，在涂料施工后，还存在一个干燥、固化的过程，需要考虑到涂膜表面和空气之间的接触反应，以保证能提供良好的涂膜外观面，防止表面缺陷的出现。

木制品本身因为其低燃点易燃的特性，因而容易引发火灾。为避免这种弊病，目前采用的方法主要是向木材中添加阻燃药水或涂装阻燃涂料。同时，对于展示和装饰类建材，必须采取阻燃措施避免燃烧。然而，现有的阻燃涂料无法对木质品有效的隔热保护，也没有防烟效果，甚至有些阻燃材料在分解时会释放含卤素的有毒气体。因此，本发明提供一种阻燃水性涂料，以及该阻燃水性涂料的制备方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种阻燃水性涂料，使用聚氨酯乳液和魔芋阻燃剂，使产品具有防火能力木制品，适合快速生产，大大提高效率，且木制品漆膜的附着力和耐冲击性。

为了实现上述目的，本发明提供一种阻燃水性涂料，所述阻燃水性涂料由下述重量百分比含量的组分构成：有机硅改性聚氨酯乳液25％～40％，魔芋阻燃剂20％～35％，分散剂5％～10％，玻化微珠5％～15％，消泡剂1％～5％，纯净水10％～30％。

所述分散剂为胺改性丙烯酸酯；所述消泡剂为有机硅高分子材料；

为了实现上述目的，本发明还提供制备该阻燃水性涂料的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

S1分散处理，在25％～40％的有机硅改性聚氨酯乳液中，加入5％～10％的分散剂，充分搅拌混合均匀的溶液；

S2阻燃处理，在搅拌状态下，依次加入5％～15％的玻化微珠、20％～35％的魔芋阻燃剂和1％～5％消泡剂，搅拌均匀；

S3粘度调节，加入10％～30％的纯净水，调整至合适粘度，从而制得该阻燃水性涂料。

优选的，步骤S1～步骤S3的搅拌罐温度为40℃～60℃；搅拌速度为200rpm～400rpm；

所述魔芋阻燃剂的制备方法，包括如下步骤：

S21魔芋粉改性成磷酸化物，在40～60℃的反应条件下，按重量份为魔芋粉：磷酸＝10：1～2将魔芋粉加入到磷酸中，在氮气保护环境下机械搅拌反应2～4h，反应结束后用二甲基甲酰胺DMF洗涤，抽滤，然后放在60～80℃真空干燥12～24h，得到磷酸化物；

S22磷酸化物酰氯化，将重量份为磷酸化物：甲苯＝1～2：10的磷酸化物加入甲苯中，然后分别加入重量份1～2的氯化亚砜和重量份5～6的乙醇，在25～55℃搅拌反应2～6h，整个反应在氮气条件下进行，将所得酰氯化产物用甲苯、乙醇洗涤，抽滤，在60～80℃真空干燥12～24h，得到酰氯化产物；

S23尿酸磷酸酯，将重量份为酰氯化产物：吡啶＝1～2：5的酰氯化产物加入到吡啶中溶胀，在氮气保护下，再滴入重量份1～2的尿素溶液，反应2～6h，反应完冷却到室温，用N,N-二甲基甲酰胺、甲醇洗涤，抽滤，干燥后用甲醇溶解产物，然后用旋转蒸发仪使产物稳定，即得到魔芋阻燃剂。

上述用于木制品的所述阻燃水性涂料的涂装方法，是将上述涂料采用辊涂、喷涂(静电喷涂)、真空喷涂、淋涂、浸涂、旋涂、抽涂等方式涂布于木制品上，经热风机固化后，再经过后续紫外光固化涂料涂布、固化后，在流水线上直接成品包装，得到具有防火效果的木制品；具体包括如下步骤：

S31对木制品进行打磨；

S32将打磨完成的木制品进行除尘处理；

S33采用喷涂的方式对S32步骤得到木制品上涂布阻燃水性涂料，经热风机70℃烘干5分钟；

S34采用喷涂的方式对S33步骤得到木制品涂布紫外光固化涂料，经紫外灯固化形成具有隔热阻燃抑烟效果的木制品。

相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、本发明的阻燃水性涂料，使用聚氨酯乳液和魔芋阻燃剂，使产品具有防火能力木制品，适合快速生产，大大提高效率，且木制品漆膜的附着力和耐冲击性。

2、在发生火灾时，该产品隔热效果好，拖延或防止火势扩散，该发明涂层表面温度400℃以下，中空玻璃能阻隔热传导，防止木材中水汽或其他物质爆腾引起涂层崩裂，从而避免内部木材接触热源；当涂层表面温度超过400℃时，阻燃抑烟涂料开始液化，不断膨胀，形成较厚的隔热保护层。

3、本发明技术采用韧性隔热层和不断生成的膨胀层来阻隔热量传导，没有采用含卤材料的挥发吸热降温防火原理，避免了有毒气体和烟的产生，防止火势蔓延的同时具有抑烟效果，为火场内人员获得更好的逃生条件。

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，以下结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，以使本领域技术人员能够充分理解本发明的技术内容。应当说明的是，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。

实施例1：

配备100kg本发明阻燃水性涂料，先称取以下重量的原料：

在质量百分比为25kg的改性聚氨酯乳液中，加入质量百分比为10kg的分散剂，在搅拌状态下，加入质量百分比为15kg的中空玻璃粉、质量百分比为20kg的魔芋阻燃剂、质量百分比为3kg消泡剂，在搅拌均匀后，加入质量百分比为27kg的水，调整至KU粘度50，从而制得阻燃水性涂料。

该魔芋阻燃剂的制备方法，魔芋粉改性成磷酸化物，在40～60℃的反应条件下，按重量份将10kg魔芋粉加入到1kg磷酸中，在氮气保护环境下机械搅拌反应2～4h，反应结束后用二甲基甲酰胺DMF洗涤，抽滤，然后放在60～80℃真空干燥12～24h，得到磷酸化物；

磷酸化物酰氯化，将磷酸化物1kg加入到10kg甲苯中，然后分别加入2kg的氯化亚砜和6kg乙醇，在25～55℃搅拌反应2～6h，整个反应在氮气条件下进行，将所得酰氯化产物用甲苯、乙醇洗涤，抽滤，在60～80℃真空干燥12～24h，得到酰氯化产物；

尿酸磷酸酯，将酰氯化产物2kg加入到10kg的吡啶中溶胀，在氮气保护下，再滴入2kg尿素溶液，反应2～6h，反应完冷却到室温，用N,N-二甲基甲酰胺、甲醇洗涤，抽滤，干燥后用甲醇溶解产物，然后用旋转蒸发仪使产物稳定，即得到魔芋阻燃剂。

实施例2：

配备100kg本发明阻燃水性涂料，先称取以下重量的原料：

在质量百分比为40kg的改性聚氨酯乳液中，加入质量百分比为5kg的分散剂，在搅拌状态下，加入质量百分比为10kg的中空玻璃粉、质量百分比为30kg的魔芋阻燃剂、质量百分比为1kg消泡剂，在搅拌均匀后，加入质量百分比为14kg的水，调整至KU粘度55，从而制得阻燃水性涂料。

该魔芋阻燃剂的制备方法，魔芋粉改性成磷酸化物，在40～60℃的反应条件下，按重量份将5kg魔芋粉加入到1kg磷酸中，在氮气保护环境下机械搅拌反应2～4h，反应结束后用二甲基甲酰胺DMF洗涤，抽滤，然后放在60～80℃真空干燥12～24h，得到磷酸化物；

磷酸化物酰氯化，将磷酸化物1kg加入到5kg甲苯中，然后分别加入1kg的氯化亚砜和3kg乙醇，在25～55℃搅拌反应2～6h，整个反应在氮气条件下进行，将所得酰氯化产物用甲苯、乙醇洗涤，抽滤，在60～80℃真空干燥12～24h，得到酰氯化产物；

尿酸磷酸酯，将酰氯化产物1kg加入到5kg的吡啶中溶胀，在氮气保护下，再滴入1kg尿素溶液，反应2～6h，反应完冷却到室温，用N,N-二甲基甲酰胺、甲醇洗涤，抽滤，干燥后用甲醇溶解产物，然后用旋转蒸发仪使产物稳定，即得到魔芋阻燃剂。

实施例3：

配备100kg本发明阻燃水性涂料，先称取以下重量的原料：

在质量百分比为30kg的改性聚氨酯乳液中，加入质量百分比为8kg的分散剂，在搅拌状态下，加入质量百分比为5kg的中空玻璃粉、质量百分比为35kg的魔芋阻燃剂、质量百分比为5kg消泡剂，在搅拌均匀后，加入质量百分比为17kg的水，调整至KU粘度53，从而制得阻燃水性涂料。

该阻燃水性涂料的涂装方法具体为：对木制品进行打磨；将打磨完成的木制品进行除尘处理；采用喷涂(或者真空喷涂、或者辊涂及喷涂)的方式对得到木制品上涂布阻燃水性涂料，经热风机70℃烘干5分钟；采用喷涂的方式对得到木制品涂布紫外光固化涂料，经紫外灯固化形成具有隔热阻燃抑烟效果的木制品。

使用聚氨酯乳液和魔芋阻燃剂，使产品具有防火能力木制品，适合快速生产，大大提高效率，且木制品漆膜的附着力和耐冲击性；该产品隔热效果好，拖延或防止火势扩散，该发明涂层表面温度400℃以下，中空玻璃能阻隔热传导，防止木材中水汽或其他物质爆腾引起涂层崩裂，从而避免内部木材接触热源；当涂层表面温度超过400℃时，阻燃抑烟涂料开始液化，不断膨胀，形成较厚的隔热保护层。具有广阔的应用前景。

需要指出的是，上述较佳实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种阻燃水性涂料，其特征在于，所述水性涂料由下述重量百分比含量的组分构成：有机硅改性聚氨酯乳液25％～40％，魔芋阻燃剂20％～35％，分散剂5％～10％，玻化微珠5％～15％，消泡剂1％～5％，纯净水10％～30％。

2.根据权利要求1所述阻燃水性涂料，其特征在于：所述分散剂为胺改性丙烯酸酯；所述消泡剂为有机硅高分子材料。

3.根据权利要求1所述阻燃水性涂料，其特征在于，所述魔芋阻燃剂的制备方法包括如下步骤：

S21魔芋粉改性成磷酸化物，在40～60℃的反应条件下，将魔芋粉加入到磷酸中，在氮气保护环境下机械搅拌反应，反应结束后用二甲基甲酰胺DMF洗涤，抽滤，干燥得到磷酸化物；

S22磷酸化物酰氯化，将磷酸化物加入甲苯中，然后加入氯化亚砜和乙醇搅拌反应，整个反应在氮气条件下进行，将所得酰氯化产物用甲苯、乙醇洗涤，抽滤，干燥得到酰氯化产物；

S23尿酸磷酸酯，将的酰氯化产物加入到吡啶中溶胀，在氮气保护下，再滴入尿素溶液反应，反应完冷却到室温，用N,N-二甲基甲酰胺、甲醇洗涤，抽滤，干燥后用甲醇溶解产物，然后用旋转蒸发仪使产物稳定，得到所述魔芋阻燃剂。

4.根据权利要求3所述魔芋阻燃剂的制备方法，其特征在于，步骤S21所述魔芋粉与磷酸重量份为10：1～2，所述机械搅拌反应时间2～4h。

5.根据权利要求3所述魔芋阻燃剂的制备方法，其特征在于，步骤S22所述磷酸化物与甲苯重量份比为1～2：10；所述氯化亚砜重量份为1～2，所述乙醇重量份为5～6。

6.根据权利要求3所述魔芋阻燃剂的制备方法，其特征在于，步骤S23所述酰氯化产物与吡啶重量份比为1～2：5；所述尿素溶液重量份为1～2。

7.根据权利要求3所述魔芋阻燃剂的制备方法，其特征在于，步骤S21和S22所述干燥为真空干燥，所述真空干燥时间12～24h，温度60～80℃。

8.根据权利要求1所述阻燃水性涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1分散处理，在有机硅改性聚氨酯乳液中，加入分散剂，充分搅拌混合均匀的溶液；

S2阻燃处理，在搅拌状态下，依次加入玻化微珠、魔芋阻燃剂和消泡剂，搅拌均匀；

S3粘度调节，加入纯净水，调整至合适粘度，从而制得该阻燃水性涂料。

9.根据权利要求8所述阻燃水性涂料的制备方法，其特征在于：步骤S1～步骤S3的搅拌罐温度为40℃～60℃；搅拌速度为200rpm～400rpm。

10.根据权利要求8所述阻燃水性涂料的制备方法，其特征在于：步骤S3所述粘度KU值50～55。