CN112662235A - 一种水性生物基阻燃发光涂料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种水性生物基阻燃发光涂料及其制备方法和应用，所述的水性生物基阻燃发光涂料由如下组份组成：海藻酸钠，壳聚糖，淀粉，环糊精，植酸，商用长余辉粉，偶联剂，防水剂，去离子水，氢氧化钠溶液、稀盐酸溶液和醋酸溶液。将这种涂料刷涂到木材表面所得到的阻燃发光木制品经垂直燃烧测试可达到V‑0级，极限氧指数超过32％，发光时间大于8h。因此，所制备的这种水性生物基阻燃发光涂料，在平时起到安全警示、景观美化等作用，在发生火灾时起到防火、降低火灾灾害等作用。此外，商用长余辉粉在涂料中起到无机填料的作用，加强阻燃效果，并且，这种涂料的制备过程和生产工艺简单环保，节省原料，成本低，适合打大规模生产和潜在的应用价值。

Description

一种水性生物基阻燃发光涂料及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于涂料技术领域，涉及一种阻燃发光涂料，具体涉及一种水性生物基同时又具有耐水和超长余辉功能的阻燃发光涂料及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，全球范围内严重火灾事故的频繁发生已给人类带来巨大的生命威胁和财产损失。所以，在火灾发生时，如何让人们快速逃生和减少经济损失已经成为了主要的挑战。可以想象，在火灾发生的过程中，电力系统往往会崩溃，人们想要在黑暗中逃生，就需要能够发光的装饰材料来指引方向，使人们顺利逃生。此外，具有阻燃功能的材料，可以延长逃生时间并降低经济损失。因此，同时具有阻燃和发光功能的涂料可以有效降低火灾带来的灾难。

其中，防火涂料是将基料(成膜物)、阻燃体系、填料颜料、助剂等按一定比例通过一定加工工艺制得。防火涂料能隔离火焰、推迟可燃基材的着火时间、延缓火焰在物体表面的传播速度、阻止火灾的迅速蔓延，也可以提高构件的耐火极限，推迟结构被破坏的时限，起到防火保护和装饰的作用。发光涂料是将发光粉、基料(成膜物)、填料颜料、助剂等按一定比例通过一定加工工艺制得。发光涂料可广泛应用于建筑、装饰等领域，具有安全警示、景观美化、节约能源等优点。

也就是说，防火涂料和发光涂料成分的组成类型基本相同，并且制成涂料的加工工艺基本相似。此外，在防火涂料中往往需要添加无机填料，它们的加入直接影响到涂层的膨胀高度和耐火时间。一般来说，无机填料加入量越大，膨胀炭层越致密，强度越高。所以，将商用的长余晖粉(纳米级或微米级)作为无机填料加入到防火涂料中，既可以起到发光作用，又可以提高阻燃性能。这种涂料在平时起到安全警示、景观美化等作用，在发生火灾时起到防火、降低火灾灾害等作用，具有潜在的实际意义和应用价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种环境友好、阻燃性能优异、具有耐水性能和长余辉性能的水性生物基阻燃发光涂料。这种阻燃发光涂料在平时起到安全警示、景观美化等作用，在发生火灾时起到防火、降低火灾灾害等作用。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：

一种水性生物基阻燃发光涂料，包括如下重量比的组份：海藻酸钠5-20wt％，壳聚糖5-20wt％，淀粉1-10wt％，环糊精1-10wt％，植酸15-30wt％，商用长余辉粉30-40wt％，偶联剂2-5wt％，防水剂2-5wt％，去离子水100-150wt％，适量的氢氧化钠溶液、稀盐酸溶液和醋酸溶液。

一种水性生物基阻燃发光涂料的制备方法和应用，具体包括如下步骤：

首先将壳聚糖加入1-4wt％的醋酸溶液中，以400-600rpm的转速搅拌2-4h，然后向上述溶液中，加入海藻酸钠，以500-800rpm的转速搅拌1-3h，得到混合均匀的溶液。再向上述溶液中添加淀粉和环糊精，在60-80℃的水浴条件下，以500-1000rpm的转速搅拌2-4h，混合均匀后，再向上述溶液中加入植酸，以500-1000rpm的转速搅拌的同时，使用氢氧化钠溶液、稀盐酸溶液和去离子水调节溶液的pH值，得到pH值在6-8之间的混合溶液。待pH值稳定后，继续搅拌4-6h，使溶液混合地更加均匀。接下来，向上述溶液中，加入商用长余辉粉(200-400目)、适量的偶联剂和防水剂，机械搅拌6h以上，得到分散均匀的水性生物基阻燃发光涂料。最后，将制得的涂料刷涂到木材表面，在室温下晾干，得到阻燃发光木制品。

本发明的有益效果是：

(1)在制备水性生物基阻燃涂料发光涂料过程中，采用可再生的材料作为成膜剂或者阻燃剂，并水作为分散介质，杜绝了高污染问题，对环境更加友好，不会威胁到人类健康安全；

(2)这种水性生物基阻燃涂料发光涂料，在平时起到安全警示、景观美化等作用，在发生火灾时起到防火、降低火灾灾害等作用；

(3)商用的长余辉粉在涂料中，不仅起到发光的作用，它同时还作为无机填料，对阻燃效果产生促进作用。

(4)制备过程和生产工艺简单环保安全，节省原料，成本低；

(5)涂料中没有使用深颜色的材料，能够大大提高发光的显色效果，遮盖底材缺陷，提高整体装饰性。

附图说明

图1涂有阻燃发光涂料的木块垂直燃烧后图(实施例1)

图2阻燃发光涂料涂到木块后的余晖亮度随时间变化图(实施例1)

具体实施方式：

下面通过具体实施例来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

实施例1，

按如下配方称取各组分：10g的壳聚糖，10g的海藻酸钠，2g的淀粉，2g的环糊精，20g的植酸，2wt％的醋酸溶液，20g的商用长余辉粉，2g的偶联剂，2g的防水剂，2mol/L的氢氧化钠溶液、1mol/L稀盐酸溶液和适量的去离子水

按如下步骤配制水性生物基阻燃发光涂料：首先将10g壳聚糖加入质量分数为2wt％的醋酸溶液中，以400rpm的转速搅拌2h，然后向上述溶液中，加入10g海藻酸钠粉末，以600rpm的转速搅拌3h，得到混合均匀的溶液。再向上述溶液中添加2g淀粉和2g环糊精，在80℃的水浴条件下，以800rpm的转速搅拌4h，混合均匀后，再向上述溶液中加入20g植酸，以800rpm的转速搅拌的同时，使用2mol/L的氢氧化钠溶液、1mol/L稀盐酸溶液和去离子水调节溶液的pH值，得到pH值在6-8之间的混合溶液。待pH值稳定后，继续搅拌6h，使溶液混合地更加均匀。接下来，向上述溶液中，加入20g的商用长余辉粉(200-400目)、2g的偶联剂和2g防水剂，机械搅拌6h以上，得到分散均匀的水性生物基阻燃发光涂料。

最后，将制得的涂料刷涂到木材表面，在室温下晾干，得到阻燃发光木制品。

实施例2

按如下配方称取各组分：15g的壳聚糖，5g的海藻酸钠，3g的淀粉，3g的环糊精，25g的植酸，3wt％的醋酸溶液，25g的商用长余辉粉，2g的偶联剂，2g的防水剂，2mol/L的氢氧化钠溶液、1mol/L稀盐酸溶液和适量的去离子水

按如下步骤配制水性生物基阻燃发光涂料：首先将15g壳聚糖加入质量分数为3wt％的醋酸溶液中，以400rpm的转速搅拌2h，然后向上述溶液中，加入5g海藻酸钠粉末，以600rpm的转速搅拌3h，得到混合均匀的溶液。再向上述溶液中添加3g淀粉和3g环糊精，在80℃的水浴条件下，以800rpm的转速搅拌4h，混合均匀后，再向上述溶液中加入25g植酸，以800rpm的转速搅拌的同时，使用2mol/L的氢氧化钠溶液、1mol/L稀盐酸溶液和去离子水调节溶液的pH值，得到pH值在6-8之间的混合溶液。待pH值稳定后，继续搅拌6h，使溶液混合地更加均匀。接下来，向上述溶液中，加入25g的商用长余辉粉(200-400目)、2g的偶联剂和2g防水剂，机械搅拌6h以上，得到分散均匀的水性生物基阻燃发光涂料。

最后，将制得的涂料刷涂到木材表面，在室温下晾干，得到阻燃发光木制品。

实施例3

按如下配方称取各组分：20g的壳聚糖，10g的海藻酸钠，4g的淀粉，4g的环糊精，30g的植酸，4wt％的醋酸溶液，30g的商用长余辉粉，2g的偶联剂，2g的防水剂，2mol/L的氢氧化钠溶液、1mol/L稀盐酸溶液和适量的去离子水

按如下步骤配制水性生物基阻燃发光涂料：首先将20g壳聚糖加入质量分数为4wt％的醋酸溶液中，以400rpm的转速搅拌2h，然后向上述溶液中，加入10g海藻酸钠粉末，以600rpm的转速搅拌3h，得到混合均匀的溶液。再向上述溶液中添加4g淀粉和4g环糊精，在80℃的水浴条件下，以800rpm的转速搅拌4h，混合均匀后，再向上述溶液中加入30g植酸，以800rpm的转速搅拌的同时，使用2mol/L的氢氧化钠溶液、1mol/L稀盐酸溶液和去离子水调节溶液的pH值，得到pH值在6-8之间的混合溶液。待pH值稳定后，继续搅拌6h，使溶液混合地更加均匀。接下来，向上述溶液中，加入30g的商用长余辉粉(200-400目)、2g的偶联剂和2g防水剂，机械搅拌6h以上，得到分散均匀的水性生物基阻燃发光涂料。最后，将制得的涂料刷涂到木材表面，在室温下晾干，得到阻燃发光木制品。

对实施例1、实施例2和实施例3制得的水性生物基阻燃发光涂料进行性能检测，检测结果见表1。

表1：水性生物基阻燃发光涂料性能的检测结果

从表1的涂料性能检测结果来看，实施例的涂料具有优异的耐水性能、耐剥落性能、阻燃性能和发光性能。其中，外观采用简便的目测方法进行评定，涂层后的木材依然保持着光滑平整的表面。耐水性能参照国家标准《GB/T1733-1993》，耐剥落性能参照国家标准《GB/T9286-88》，阻燃性能测试参照国家垂直燃烧标准《GB/T2408-2008》和美国极限氧指数标准《ASTM D2863》，通过表1可以看到，经过涂层处理的木材，水浸泡测试后，涂层表面不会起泡，胶带剥落测试后，重量损失小于0.1％,垂直燃烧测试结果均达到V-0等级，极限氧指数结果皆＞32。进一步地，通过说明书附图，可以直观地观察到这种水性生物基阻燃发光涂料具有很好的阻燃性能和发光性能。

最后需要强调的是，以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种变化和更改，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种水性生物基阻燃发光涂料，其特征在于，包括如下重量百分比的组分：海藻酸钠5-20wt％，壳聚糖5-20wt％，淀粉1-10wt％，环糊精1-10wt％，植酸15-30wt％，商用长余辉粉30-40wt％，偶联剂2-5wt％，防水剂2-5wt％，去离子水100-150wt％，适量的氢氧化钠溶液、稀盐酸溶液和醋酸溶液。

2.根据权利要求1一种水性生物基阻燃发光涂料，其特征在于，所述的氢氧化钠溶液的浓度为2mol/L,稀盐酸溶液的浓度为1mol/L，醋酸溶液的浓度为1-4wt％。

3.根据权利要求1一种水性生物基阻燃发光涂料，其特征在于，所述的偶联剂为硅烷偶联剂。

4.根据权利要求1一种水性生物基阻燃发光涂料，其特征在于，所述的防水剂为含氟的硅烷。

5.一种水性生物基阻燃发光涂料的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

(1)将壳聚糖加入1-4wt％的醋酸溶液中，以400-600rpm的转速搅拌2-4h，使其完全溶解；

(2)加入海藻酸钠，以500-800rpm的转速搅拌1-3h，得到混合均匀的溶液；

(3)添加淀粉和环糊精，在60-80℃的水浴条件下，以500-1000rpm的转速搅拌2-4h；

(4)混合均匀后，再加入植酸，以500-1000rpm的转速搅拌，同时使用氢氧化钠溶液、稀盐酸溶液和去离子水调节溶液的pH值，得到pH值在6-8之间的混合溶液；

(5)继续搅拌4-6h，使溶液混合地更加均匀；

(6)加入商用长余辉粉(200-400目)、适量的偶联剂和防水剂，机械搅拌6h以上，得到分散均匀的水性生物基阻燃发光涂料。

6.一种如权利要求1所述的水性生物基阻燃发光涂料的应用，其应用于制备阻燃木材，其特征在于，将涂料直接刷涂到木材表面，室温下晾干12h以上。

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