CN113321960A

CN113321960A - 一种水性阻燃乳液和制备阻燃丙烯酸乳液的方法

Info

Publication number: CN113321960A
Application number: CN202110646563.8A
Authority: CN
Inventors: 陈志越
Original assignee: Guangdong Caigle Technology Co ltd
Current assignee: Guangdong Caigle Technology Co ltd
Priority date: 2021-06-10
Filing date: 2021-06-10
Publication date: 2021-08-31

Abstract

本发明公开一种水性阻燃乳液，由以下步骤制得：S1、往三聚氰胺中加入适量去离子水，并搅拌至三聚氰胺完全溶解于去离子水中，再加入植酸，于90℃下搅拌1～3h，得到整理液；S2、称取双酚A环氧树脂溶于适量无水乙醇中，待双酚A环氧树脂全部溶解后，加热至60～90℃，往双酚A环氧树脂与无水乙醇的混合液中滴加步骤S1得到的整理液，恒温搅拌反应2～4h，得到水性阻燃乳液。本发明通过采用植酸和三聚氰胺的协同氢键形成P‑N阻燃体系，提供一种与丙烯酸乳液具有较好相容性的水性阻燃乳液，水性乳液与合成丙烯酸的各反应单体之间的协同作用，使丙烯酸酯乳液能阻燃之外，丙烯酸酯乳液干燥漆膜之后有较好的附着力和硬度，制备工艺简单，副反应少。

Description

一种水性阻燃乳液和制备阻燃丙烯酸乳液的方法

技术领域

本发明涉及乳液，尤其涉及一种水性阻燃乳液和制备阻燃丙烯酸乳液的方法。

背景技术

阻燃剂，赋予易燃聚合物难燃性的功能性助剂，主要是针对高分子材料的阻燃设计的；阻燃剂有多种类型，按使用方法分为添加型阻燃剂和反应型阻燃剂。

添加型阻燃剂是通过机械混合方法加入到聚合物中，使聚合物具有阻燃性的，目前添加型阻燃剂主要有有机阻燃剂和无机阻燃剂，卤系阻燃剂（有机氯化物和有机溴化物）和非卤。有机是以溴系、磷氮系、氮系和红磷及化合物为代表的一些阻燃剂，无机主要是三氧化二锑、氢氧化镁、氢氧化铝，硅系等阻燃体系。反应型阻燃剂则是作为一种单体参加聚合反应，因此使聚合物本身含有阻燃成分的，其优点是对聚合物材料使用性能影响较小，阻燃性持久。反应型阻燃剂对于反应体系内的原料物化性能要求较高，因此工业化生产中更多的是实用添加型阻燃剂。

目前，环保水性阻燃材料的应用领域不断拓展，市场前景光明。市场上大多数水性涂料中加入阻燃剂如四溴双酚A，十溴二苯乙烷、十溴二苯醚等，其阻燃效果对乳液和阻燃剂的相容性、分散性有很大的要求，严重的时候会影响涂料的性能，产生的阻燃效果较差，严重限制了它们的广泛应用。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种阻燃效果好的水性阻燃乳液。

本发明的目的采用以下技术方案实现：

一种水性阻燃乳液，由以下步骤制得：

S1、往三聚氰胺中加入适量去离子水，并搅拌至三聚氰胺完全溶解于去离子水中，再加入植酸，于90℃下搅拌1～3h，得到整理液，三聚氰胺与植酸的物质的量之比为1：（0.5～1.5）；

S2、称取双酚A环氧树脂溶于适量无水乙醇中，待双酚A环氧树脂全部溶解后，加热至60～90℃，往双酚A环氧树脂与无水乙醇的混合液中滴加步骤S1得到的整理液，恒温搅拌反应2～4h，得到水性阻燃乳液。

优选的，整理液和双酚A环氧树脂的质量比为（30～90）:100。

本发明还提供一种使用本发明水性阻燃乳液制备阻燃丙烯酸酯乳液的方法，包括以下步骤：

P1、将去离子水分成三部分，将第一部分去离子水、甲基丙烯酸、乳化剂、丙烯酸丁酯、苯乙烯混合，得到预乳化液；将第二部分去离子水和过硫酸铵混合，得到过硫酸铵溶液；

P2、将第三部分去离子水和OP-10混合后加热至78～85℃，加入步骤P1制得的硫酸铵溶液、预乳化液以及水性阻燃乳液，反应完成得到丙烯酸酯乳液，反应165～200min；

其中，各原料的质量百分含量为：水性阻燃乳液4%～14%、甲基丙烯酸0.1%～1%、乳化剂0.6%～10%、丙烯酸丁酯2%～18%、苯乙烯30%～40%、OP-10 0.1%～0.5%和过硫酸铵0.1%～0.4%，余量为三部分去离子水的总质量。

优选的，步骤P2中硫酸铵溶液和预乳化液分两阶段滴加，第一阶段同时滴加部分硫酸铵溶液和部分预乳化液，第二阶段同时滴加剩余的硫酸铵溶液、剩余的预乳化液和水性阻燃乳液。

优选的，第一阶段中过硫酸铵溶液的用量为甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯和苯乙烯总质量的0.2%，第一阶段中预乳化液的用量为预乳化液总量的4%，第一阶段中的过硫酸铵和预乳化液在10min内滴加完毕。

优选的，第二阶段中将剩余的硫酸铵溶液、预乳化液和水性阻燃乳液在150～180min内滴加完毕。

优选的，乳化剂为反应型乳化剂SR-3025和阴离子乳化剂EPA1963，反应型乳化剂SR-3025的质量百分数为0.1%～2%，阴离子乳化剂EPA1963的质量百分数0.5%～8%。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明通过采用植酸和三聚氰胺的协同氢键形成P-N阻燃体系，提供一种与丙烯酸乳液具有较好相容性的水性阻燃乳液，水性乳液与合成丙烯酸的各反应单体之间的协同作用，使丙烯酸酯乳液能阻燃之外，丙烯酸酯乳液干燥漆膜之后有较好的附着力和硬度，制备工艺简单，副反应少，采用反应型乳化剂SR-3025和阴离子乳化剂EPA1963，提高漆膜的致密性，从而提高漆膜的防腐性能。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将对本发明实施方式的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本实施例提供一种水性阻燃乳液，由以下步骤制得：

S1、往三聚氰胺中加入适量去离子水，并搅拌至三聚氰胺完全溶解于去离子水中，再加入植酸，于90℃下搅拌1h，得到整理液，三聚氰胺与植酸的物质的量之比为1：0.5；

S2、称取双酚A环氧树脂溶于适量无水乙醇中，待双酚A环氧树脂全部溶解后，加热至60℃，往双酚A环氧树脂与无水乙醇的混合液中滴加步骤S1得到的整理液，恒温搅拌反应2h，得到水性阻燃乳液。

整理液和双酚A环氧树脂的质量比为30:100。

本实施例还提供一种使用本实施例水性阻燃乳液制备阻燃丙烯酸酯乳液的方法，包括以下步骤：

P2、将第三部分去离子水和OP-10混合后加热至78℃，加入步骤P1制得的硫酸铵溶液、预乳化液以及水性阻燃乳液，反应完成得到丙烯酸酯乳液，反应165min；

其中，各原料的质量百分含量为：水性阻燃乳液4%、甲基丙烯酸0.1%、反应型乳化剂SR-3025 0.1%，阴离子乳化剂EPA1963 0.5%、丙烯酸丁酯2%、苯乙烯30%、OP-10 0.1%和过硫酸铵0.1%，余量为三部分去离子水的总质量。

步骤P2中硫酸铵溶液和预乳化液分两阶段滴加，第一阶段同时滴加部分硫酸铵溶液和部分预乳化液，第二阶段同时滴加剩余的硫酸铵溶液、剩余的预乳化液和水性阻燃乳液。

第一阶段中过硫酸铵溶液的用量为甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯和苯乙烯总质量的0.2%，第一阶段中预乳化液的用量为预乳化液总量的4%，第一阶段中的过硫酸铵和预乳化液在10min内滴加完毕。

第二阶段中将剩余的硫酸铵溶液、预乳化液和水性阻燃乳液在150min内滴加完毕。

实施例2

本实施例提供一种水性阻燃乳液，由以下步骤制得：

S1、往三聚氰胺中加入适量去离子水，并搅拌至三聚氰胺完全溶解于去离子水中，再加入植酸，于90℃下搅拌3h，得到整理液，三聚氰胺与植酸的物质的量之比为1：1.5；

S2、称取双酚A环氧树脂溶于适量无水乙醇中，待双酚A环氧树脂全部溶解后，加热至90℃，往双酚A环氧树脂与无水乙醇的混合液中滴加步骤S1得到的整理液，恒温搅拌反应2h，得到水性阻燃乳液。

整理液和双酚A环氧树脂的质量比为90:100。

P2、将第三部分去离子水和OP-10混合后加热至85℃，加入步骤P1制得的硫酸铵溶液、预乳化液以及水性阻燃乳液，反应完成得到丙烯酸酯乳液，反应200min；

其中，各原料的质量百分含量为：水性阻燃乳液14%、甲基丙烯酸1%、反应型乳化剂SR-3025 2%，阴离子乳化剂EPA1963 8%、丙烯酸丁酯18%、苯乙烯40%、OP-10 0.5%和过硫酸铵0.4%，余量为三部分去离子水的总质量。

第二阶段中将剩余的硫酸铵溶液、预乳化液和水性阻燃乳液在180min内滴加完毕。

对比例1

本对比例还提供一种丙烯酸酯乳液的方法，包括以下步骤：

P2、将第三部分去离子水和OP-10混合后加热至85℃，加入步骤P1制得的硫酸铵溶液和预乳化液，反应完成得到丙烯酸酯乳液，反应200min；

其中，各原料的质量百分含量为：甲基丙烯酸1%、反应型乳化剂SR-3025 2%，阴离子乳化剂EPA1963 8%、丙烯酸丁酯18%、苯乙烯40%、OP-10 0.5%和过硫酸铵0.4%，余量为三部分去离子水的总质量。

步骤P2中硫酸铵溶液和预乳化液分两阶段滴加，第一阶段同时滴加部分硫酸铵溶液和部分预乳化液，第二阶段同时滴加剩余的硫酸铵溶液和剩余的预乳化液。

第二阶段中将剩余的硫酸铵溶液和预乳化液在180min内滴加完毕。

对比例2

本对比例还提供一种制备阻燃丙烯酸酯乳液的方法，包括以下步骤：

P2、将第三部分去离子水和OP-10混合后加热至85℃，加入步骤P1制得的硫酸铵溶液、预乳化液以及四溴双酚A，反应完成得到丙烯酸酯乳液，反应200min；

其中，各原料的质量百分含量为：四溴双酚A 14%、甲基丙烯酸1%、反应型乳化剂SR-3025 2%，阴离子乳化剂EPA1963 8%、丙烯酸丁酯18%、苯乙烯40%、OP-10 0.5%和过硫酸铵0.4%，余量为三部分去离子水的总质量。

步骤P2中硫酸铵溶液和预乳化液分两阶段滴加，第一阶段同时滴加部分硫酸铵溶液和部分预乳化液，第二阶段同时滴加剩余的硫酸铵溶液、剩余的预乳化液和四溴双酚A。

第二阶段中将剩余的硫酸铵溶液、预乳化液和四溴双酚A在180min内滴加完毕。

对比例3

本实施例提供一种水性阻燃乳液，由以下步骤制得：

整理液和双酚A环氧树脂的质量比为90:100。

其中，各原料的质量百分含量为：水性阻燃乳液14%、甲基丙烯酸1%、反应型乳化剂A2405 2%，阴离子乳化剂CO-436 8%、丙烯酸丁酯18%、苯乙烯40%、OP-10 0.5%和过硫酸铵0.4%，余量为三部分去离子水的总质量。

对实施例1-2、对比例1-3的丙烯酸乳液进行附着力测试和防腐性能测试：

附着力测试：参照GB/T 9286-1998《色漆和清漆漆膜的划格试验》

防腐性能测试：参照GB/T 1963-79《漆膜耐化学试剂性测试》

将制备的丙烯酸乳液配置成20g/L～300g/L水溶液，浸渍，浸轧、超声等方式整理棉织物，经干燥、固化可得阻燃织物，将阻燃织物进垂直燃烧和极限氧指数测试。

测试垂直燃烧: 参照 GB /T 5455—2014 《纺织品燃烧性能垂直方向损毁长度、阴燃和续燃时间的测定》对织物进行测试。

极限氧指数: 参照 GB /T 5454—1997《纺织品燃烧性能试验氧指数法》，采用氧指数测定仪进行测试。

表1性能测试

项目	附着力等级	耐盐水72h	垂直燃烧损毁长度/mm	极限氧指数/%
					实施例1	0	不起泡、不生锈	58.4	31.6
实施例2	0	不起泡、不生锈	56.6	33.7
					对比例1	0	不起泡、不生锈	83.1	17.4
对比例2	1	轻微气泡，局部生锈	76.4	26.3
					对比例3	1	大量气泡、表面锈蚀	68.7	24.3

上述实施方式仅为本发明的部分优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims

1.一种水性阻燃乳液，其特征在于，由以下步骤制得：

2.根据权利要求1所述水性阻燃乳液，其特征在于，整理液和双酚A环氧树脂的质量比为（30～90）:100。

3.一种使用如权利要求1或2所述水性阻燃乳液制备阻燃丙烯酸酯乳液的方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述制备阻燃丙烯酸酯乳液的方法，其特征在于，步骤P2中硫酸铵溶液和预乳化液分两阶段滴加，第一阶段同时滴加部分硫酸铵溶液和部分预乳化液，第二阶段同时滴加剩余的硫酸铵溶液、剩余的预乳化液和水性阻燃乳液。

5.根据权利要求3所述制备阻燃丙烯酸酯乳液的方法，其特征在于，第一阶段中过硫酸铵溶液的用量为甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯和苯乙烯总质量的0.2%，第一阶段中预乳化液的用量为预乳化液总量的4%，第一阶段中的过硫酸铵和预乳化液在10min内滴加完毕。

6.根据权利要求5所述制备阻燃丙烯酸酯乳液的方法，其特征在于，第二阶段中将剩余的硫酸铵溶液、预乳化液和水性阻燃乳液在150～180min内滴加完毕。

7.根据权利要求3所述制备阻燃丙烯酸酯乳液的方法，其特征在于, 乳化剂为反应型乳化剂SR-3025和阴离子乳化剂EPA1963，反应型乳化剂SR-3025的质量百分数为0.1%～2%，阴离子乳化剂EPA1963的质量百分数0.5%～8%。