CN115491067B - 涂膜及基于其的涂装物品 - Google Patents

Abstract

本发明关于涂膜及基于其的涂装物品，涂膜中包括暴露于温度不低于75℃和/或明火环境后破裂并能汽化释放出灭火材料实现降温和/或防火和/或灭火目的的灭火剂微胶囊。为打破传统防火、灭火、阻燃涂料仅能阻止着火区域蔓延，却难以在短时间内敏感性、主动性灭火的现状，提供多种可主动降温、防火、灭火且响应时间短、灭火成分稳定存在于涂料和/或涂膜中、涂膜可反复多次触发灭火的涂料和/或涂膜。

Description

涂膜及基于其的涂装物品

本发明是申请日“2022.06.15”、申请号“2022106737410”、发明名称“一种环保防火涂料及其制备方法”的中国发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明主要关于防火涂料技术领域，特别是关于涂膜及基于其的涂装物品。

背景技术

防火涂料是指涂装在物体表面，可防止火灾发生，阻止火势蔓延传播或隔离火源，延长基材着火时间或增加绝热性能以推迟结构破坏时间的一类涂料，包括钢结构防火涂料、饰面型防火涂料、电缆防火涂料、预应力混凝土楼板防火涂料等。通常是在涂料基料中配以阻燃剂、添加剂等制备，通过阻燃剂的不燃性、低导热性或吸热性起到防火保护的作用。如公布号为CN111073414A的中国发明专利，通过在涂料基材中添加包括聚磷酸铵、季戊四醇、氢氧化铝等的阻燃剂来实现防火涂料的阻燃性能和耐候性能；另如公布号为CN113480928A的中国发明专利，以低分子类碳源、成炭催化剂和发泡剂组成膨胀性阻燃剂制备防火涂料。然而阻燃剂仅能阻止着火区域蔓延，却难以在短时间内主动灭火，而具备灭火效果的灭火剂通常难以稳定地在涂料中存在，因此开发灭火响应时间短、灭火剂材料与涂料稳定共存的防火涂料具有重要的现实意义。

本发明所载背景技术属于本发明内容，且前述背景技术知识旨在辅助理解本发明的技术方案，并不必然属于本发明的现有技术，在没有确切证据表明上述内容在已于本发明的申请日公开的情况下，前述背景技术知识不应当用于评价本申请技术方案的新创性。

发明内容

发明旨在要解决的问题，旨在为打破传统防火、灭火、阻燃涂料仅能阻止着火区域蔓延，却难以在短时间内敏感性、主动性灭火的现状，提供多种可主动降温、防火、灭火且响应时间短、灭火成分稳定存在于涂料和/或涂膜中、涂膜可反复多次触发灭火的涂料和/或涂膜。

发明用以解决问题的方案

根据本发明的第一方面，提供一种环保防火涂料，包括：

涂料基材；和暴露于温度不低于75℃和/或明火环境后破裂并能汽化释放出灭火材料实现降温和/或防火和/或灭火目的的灭火剂微胶囊。

根据本发明的第二方面，提供了一种涂料组合物，包括：成膜物质；溶剂；和灭火剂微胶囊；且所述灭火剂微胶囊具有至少两层壁材；所述灭火剂微胶囊的壁材在不低于75℃时即可破裂；所述灭火剂微胶囊在壁材破裂后汽化释放出芯材。

根据本发明的第三方面，提供了一种粉末涂料，其包含作为涂膜形成树脂的成膜组分，还包含灭火剂微胶囊；且所述灭火剂微胶囊具有至少两层壁材；所述灭火剂微胶囊的壁材在不低于100℃、优选120℃-150℃时破裂；所述灭火剂微胶囊在壁材破裂后汽化释放出微胶囊芯材灭火材料。

所述成膜组分作为涂膜形成树脂是通过紫外光固化形成涂膜。

所述成膜组分包括光固化树脂与光引发剂。

所述光固化树脂选自不饱和聚丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯改性聚酯、不饱和聚酯和丙烯酸酯混合物、丙烯酸酯接枝的聚酯、丙烯酸酯化的聚丙烯酸酯、环氧树脂、环氧丙烯酸树脂、聚氨酯丙烯酸酯或超支化聚酯丙烯酸树脂中的至少一种。

所述涂料粉末以不高于灭火剂微胶囊壁材的灭火响应温度且不低于成膜组分熔融流平温度的温度熔融流平。

根据本发明的第四方面，提供了第三方面所述粉末涂料在制备降温和/或防火和/或灭火涂膜中的应用。

根据本发明的第五方面，提供了涂膜，所述涂膜具体是涂覆或未涂覆在基底表面且干燥后形成的连续和/或未连续薄膜，所述涂膜中含有灭火材料。

根据本发明的第六方面，提供了涂装物品，具有

基材、和

在所述基材表面

由前述第一方面所述环保防火涂料形成涂膜的；和/或

由前述第二方面所述涂料组合物形成涂膜的；和/或

由前述第三方面所述粉末涂料形成涂膜的；和/或

形成前述第五方面所述涂膜的涂装物品。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可以相互组合，得到具体实施方式。

本发明涉及到的原料或试剂均为普通市售产品，涉及到的操作如无特殊说明均为本领域常规操作。

发明的有益效果

根据本发明，可以提供环保防火涂料，涂料基材与灭火剂微胶囊稳定共存，灭火剂微胶囊在涂覆后的干燥涂膜中均匀分散，在高温或明火环境下壁材破裂汽化释放内含的灭火材料，灭火材料迅速吸热实现自动降温灭火，实用性高。

根据本发明，灭火剂微胶囊克服了灭火材料在常温常压下易挥发难储存的缺陷，纳米二氧化硅、纳米金属氧化物的存在利于在微胶囊水解后吸附水解产物，降低氢氟酸残留，避免其对其余微胶囊壁材的侵蚀，维持微胶囊固有形态，提高贮存稳定性和灭火涂料的重复应用性。

根据本发明，可以提供涂料组合物，灭火剂微胶囊与成膜物质、溶剂相容性好，灭火剂微胶囊具有高芯壁比、高灭火敏感性，可主动降温、防火、灭火。

根据本发明，可以提供粉末涂料，通过对灭火剂微胶囊壁材材料及制备工艺的选取和限定，例如但不包括通过选取合适高分子材料、提高高分子材料交联度、增多壁材层数等有助于提升灭火剂微胶囊的灭火响应温度，可以得到壁材在不低于100℃、更优选120℃-150℃时破裂的灭火剂微胶囊，将其应用于光固化粉末涂料中，以不高于灭火剂微胶囊壁材的灭火响应温度且可熔融流平成膜树脂的温度熔融所述粉末涂料，再经光固化形成涂膜，发挥出优异的降温和/或防火和/或灭火功能。

根据本发明，可以提供涂膜，当涂膜所处温度升高至75℃及以上，或者遇到明火环境后，涂膜中的灭火材料即以汽化的方式释放，灭火材料汽化并迅速吸收环境热量，使周边温度瞬间降低实现自动降温、自动防火。

根据本发明，可以提供涂装物品，可选用可在表面形成涂膜的任何基材，优选潜在可能暴露于高热量和/或明火环境作为不利环境中的物品，被暴露于高温和/或明火环境后涂装物品表面的涂膜能够受热汽化释放出灭火材料并迅速吸收热量以降低局部温度，实现主动降温、主动灭火，极大程度地减少基材受高温或明火侵蚀所造成的损害，且不会对基材造成其他污染，环保程度极高，安全性能极好，具有较高的应用价值。

本发明为实现上述目的而采用了上述技术方案，弥补了现有技术的不足，设计合理，操作方便。

附图说明

为让本发明的上述和/或其他目的、特征、优点与实例能更明显易懂，所附附图的说明如下：

图1是实施例1所得灭火剂微胶囊的显微图像(高亮处为液态灭火材料)；

图2是实施例1所得灭火剂微胶囊烘干后部分破裂的显微图像；

图3是实施例1所得防火涂料的显微图像(高亮处为液态灭火材料)；

图4和图5是实施例1所得防火涂料施工干燥后的形貌图；

图6是实施例1所得防火涂料施工后未干燥时的形貌图；

图7是实施例2所得防火涂料的显微图像(高亮处为液态灭火材料)；

图8是实施例1所得未涂覆保护层的涂料样品的室温环境重量损失示意图；

图9是实施例1所得灭火涂料干物质的热重分析曲线；

图10是灭火验证装置示意图；

图11是灭火验证装置点火状态示意图；

图12是灭火验证装置模拟放置样品状态示意图。

具体实施方式

本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当替换和/或改动工艺参数实现，然而特别需要指出的是，所有类似的替换和/或改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明所述产品和制备方法已经通过较佳实例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的产品和制备方法进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。

除非具体说明，本文所描述的材料、方法和实例仅是示例性的，而非限制性的。尽管与本文所述的那些方法和材料类似或等同的方法和材料可用于本发明的实施或测试，但本文仍描述了合适的方法和材料。

当以范围、优选范围或一系列上限优选值和下限优选值给出数量、浓度或者其它数值或参数时，应理解其具体公开了由任何较大的范围限值或优选值和任何较小的范围限值或优选值的任何一对数值所形成的所有范围，而无论范围是否分别被公开。例如，当描述“1至5(1-5)”的范围时，所描述的范围应理解为包括“1至4(1-4)”、“1至3(1-3)”、“1至2(1-2)”、“1至2(1-2)和4至5(4-5)”、“1至3(1-3)和5”等的范围。除非另外说明，在本文描述数值范围之处，所述范围均包括范围端值以及该范围内的所有整数和分数。

应当明确的是，除非另有说明，本申请所述某一或某几个特征的各项适当应用前述所述相应特征的各项意指前述对所述特征的限定适当性的、选择性的适用于在后所述的相应特征，亦即除非另有说明，在本申请某部分内容对某一或某几个特征的公开均适用于本申请中其他部分的相应特征，基于所述公开，该其他部分的相应特征同样得到充分公开。

除非另外说明，所有的百分数、份数、比例等都以重量计；另有说明包括但不限于“wt％”意指重量百分比、“mol％”意指摩尔百分比、“vol％”意指体积百分比。

除非另有说明，所述“芯材”、“灭火材料”均指包裹于灭火剂微胶囊内部的灭火活性物质；所述“微胶囊破裂温度”、“壁材破裂温度”、“破裂温度”、“灭火响应时间”的意义均相同，均指代灭火剂微胶囊壁材显著性破裂释放内容物的温度。

关于核壳型灭火剂微胶囊的研究较多，简要介绍如下。

现有技术有公布号为CN105218714A的中国发明专利，公开了一种阻燃微胶囊及其制备方法和应用，所述阻燃微胶囊包括芯材和包覆在芯材外侧的包覆层；所述芯材为液体七氟丙烷或液体六氟丙烷；所述包覆层为聚甲基丙烯酸酯类聚合物，通过悬浮聚合法聚合制备。然而因其芯材七氟丙烷沸点是-16.4℃，而六氟丙烷沸点-1.4℃，因此其需要加压至3-8MPa将气态芯材转变为液态，制备工艺复杂，制备成本高昂。

现有技术有公布号为CN1126571140A的中国发明专利，公开了微胶囊灭火剂及其制备方法，包括由低熔点共聚物组成的阻燃外壳和包含降温材料的降温内核；低熔点共聚物由低熔点高分子聚合物单体和阻燃剂共聚而成；低熔点共聚物为苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸-2-溴-3,3,3-三氟丙烯四元共聚物；降温材料包含氟化酮类、氟丙烷、甘油类、醇类中的一种或多种。然而其制备过程需加热至60-90℃，设置反应压力至1.0-1.5Mpa，其较高的压力和温度显著提高了工艺复杂程度，工业化生产门槛较高。

现有技术有公布号为CN113476778A的中国发明专利，公开了一种高稳定性灭火微胶囊及其制备方法，芯材包括灭火剂，外壳包括内层、外层和气密增进剂，内层包括由三聚氰胺、间苯二胺、尿素和甲醛溶液反应生成的改性三聚氰胺-甲醛树脂，外层采用三羟甲基十二烷-二异氰酸酯加成物与明胶溶液反应生成的改性聚氨酯树脂；有机灭火剂采用膨胀型阻燃剂季戊四醇磷酸酯，全氟己酮，十溴二苯乙烷。然而该方案的制备步骤的步骤d)中，反应温度高达85℃，其方案因全氟己酮沸点较低而不利于形成微胶囊，而因十溴二苯乙烷沸点较高不利于响应灭火，此外，其外壳破裂温度高达180-220℃，无法对起火起到降温、预警作用。

现有技术有公布号为CN114558268A的中国发明专利，公开了一种全氟己酮微胶囊抑燃介质及其制备方法、产品和应用，按重量份包括：核材140份和壳材25-28份；所述核材为全氟己酮；所述壳材由高分子囊材和聚乙烯醇混合而成；其具体实施方式给出了该方案所得的全氟己酮微胶囊的爆炸破碎温度为97℃，无法发挥出降温和/或防火的效果，对起火的预警作用较弱。

现有技术有申请号为RU2011125756的俄罗斯专利，公开了微胶囊灭火剂及其制备方法、灭火复合材料及灭火涂料，其在90-270℃范围内可爆破实现内容物灭火剂材料的释放，达到灭火的目的。

现有技术有公布号为CN109420281A和CN109453491A的中国发明专利，公开了一种微胶囊自动灭火剂，灭火剂包含主灭火材料、微胶囊包覆材料及辅助材料，主灭火材料被包覆材料包裹而形成微胶囊，主灭火材料为全氟丙酮，全氟丁酮，全氟戊酮，全氟己酮，全氟丙烷、全氟丁烷、全氟戊烷、全氟己烷、全氟庚烷、全氟辛烷，四氟二溴乙烷，三氟三氯乙烷中的一种或多种，辅助材料高分子树脂、纤维、无机填料中的一种或多种，其中无机填料为碳酸钙、二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、氢氧化铝中的一种或多种。通过其制备方法可知，其首先将包覆材料形成预聚物，然后将预聚物、主灭火材料和水乳化后形成的单体乳液在40-80℃温度下反应获得微胶囊悬浮液，然后和辅助材料混合并成型。然而其主灭火材料中，全氟己酮的沸点是49℃，全氟己烷的沸点是57.8℃，四氟二溴乙烷的沸点是49.8℃，三氟三氯乙烷的沸点是47.57℃，上述多种材料的沸点显著低于其反应温度80℃，在该技术方案的温度下，主灭火材料会发生大量逸散，不利于微胶囊的得率；此外，在微胶囊悬浮液中加入辅助材料成型，辅助材料包裹在微胶囊外围，因此其所应用的无机填料如碳酸钙、二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、氢氧化铝等对微胶囊的破裂、保护并无任何实质性作用。

以下对达成本申请所涉及的发明的过程进行详细说明。

【环保防火涂料】

提供环保防火涂料，包括：

涂料基材；和

暴露于温度不低于75℃和/或明火环境后破裂并能汽化释放出灭火材料实现降温和/或防火和/或灭火目的的灭火剂微胶囊。

[灭火剂微胶囊]

描述了各种实施方式，所述灭火剂微胶囊包括：

受热释放时汽化并吸收热量的芯材；

至少两层含有高分子材料的壁材；且

所述壁材在不低于75℃时即可破裂。

描述了各种实施方式，所述壁材在不低于80℃时、不低于85℃时、不低于90℃时、不低于95℃时、不低于100℃时、不低于120℃时、不低于150℃时即可破裂。

描述了各种实施方式，所述灭火剂微胶囊暴露于温度不低于80℃时、不低于85℃时、不低于90℃时、不低于95℃时、不低于100℃时、不低于120℃时、不低于150℃环境后破裂并能汽化释放出灭火材料实现降温和/或防火和/或灭火目的。

描述了各种实施方式，所述灭火剂微胶囊的灭火响应时间不高于25s。

描述了各种实施方式，所述灭火剂微胶囊的芯壁比是1:1-9:1。

描述了各种实施方式，所述灭火剂微胶囊的包埋率不低于80％。

描述了各种实施方式，所述灭火剂微胶囊的粒径是20-400μm。

描述了各种实施方式，所述灭火剂微胶囊在受热破裂时发出噼啪响声。

旨在提供包括成膜物质和灭火剂微胶囊的环保防火涂料，作为赋予涂料防火灭火功能的灭火剂微胶囊材料对成膜物质的种类无进一步的限定，其能够与常规涂料稳定共存，当涂料温度升高至75℃及以上，以及遇到明火环境后，灭火剂微胶囊即发生破裂而以汽化的方式释放出内容物灭火材料，迅速吸收环境热量，使发热点或着火点的温度或周边温度降低至火焰点温度以下，从而实现自动降温、自动灭火的功能；本申请提供的环保防火涂料与普通的防火涂料的不同之处在于能够主动降温、主动灭火而并非普通防火涂料因应用阻燃剂而获得的阻止着火点蔓延，在因温度升高导致的着火环境中其灭火作用具有预见性，显著的提升了防火灭火的便捷程度和应用范围，因此具有更高的利用价值。

描述了各种实施方式，灭火剂微胶囊经由下述制备方法制得：

1)配制第一壁材溶液，加入第一助剂混匀，加入第一壁材100-900％的灭火材料，搅拌、乳化形成微胶囊乳液；

2)在所述微胶囊乳液中加入交联剂，交联后过滤、洗涤、分离得初步固化的灭火剂微胶囊；

3)配制第二壁材溶液，将所述初步固化的灭火剂微胶囊分散于第二壁材溶液中，固化后过滤、洗涤、干燥后即得灭火剂微胶囊。

描述了各种实施方式，所述第一壁材、第二壁材各自独立的包含天然高分子、半合成高分子或合成高分子的至少一种。

描述了各种实施方式，所述第一助剂包含纳米二氧化硅、纳米金属氧化物或抗紫外线剂中的至少一种。

描述了各种实施方式，步骤1)中，第一壁材溶液的质量浓度是5-30％。

描述了各种实施方式，步骤1)中，第一助剂是重量比1:2.5-5的纳米二氧化硅和纳米金属氧化物。

描述了各种实施方式，步骤1)中，搅拌、乳化的温度是0-40℃，搅拌速率是30-6000r/min。

描述了各种实施方式，步骤2)中，第二壁材溶液中添加有第二助剂并混匀，所述第二助剂包含纳米二氧化硅、纳米金属氧化物或抗紫外线剂中的至少一种。

描述了各种实施方式，步骤2)中，交联剂是硫酸铬钾、醋酸铬、甲醛、戊二醛中的至少一种，交联剂的添加量是壁材干质量的0.1-10％。

描述了各种实施方式，步骤2)中，交联时间至少30min。

描述了各种实施方式，步骤3)中，若第二壁材溶液不能成膜则加入壁材高分子对应的常规固化剂或交联剂，添加量是高分子干质量的0.1-10％。

描述了各种实施方式，步骤3)中，固化剂或交联剂优选选自硫酸铬钾、醋酸铬、甲醛或戊二醛中的至少一种。

描述了各种实施方式，步骤3)中，固化时间至少30min。

描述了各种实施方式，重复步骤3)即可获得具有多于两层壁材的灭火剂微胶囊。

在制备灭火剂微胶囊过程中，单纯应用单一壁材对灭火剂材料进行包裹无法形成稳定的核壳结构，发明人通过大量的实验研究发现通过至少两层壁材包裹灭火剂材料则利于获得稳定的、可成功分离的灭火剂微胶囊，且通过包覆时的反应温度、搅拌速度参数，可以获得包埋率不低于80％、芯壁比在9:1到1:1范围内可调且粒径介于20-400μm不等的灭火剂微胶囊，而且通过改变投料比可调节包埋率，通过改变搅拌速度可调节粒径，重复对微胶囊包覆壁材即可获得具有多于两层壁材的灭火剂微胶囊。而纳米二氧化硅、纳米金属氧化物的存在有助于微胶囊微粒的稳定保存，微胶囊制备过程中会有少量水分进入微胶囊，进而灭火剂发生部分水解，灭火及储存过程中，灭火材料也会发生部分水解，水解产物氢氟酸可腐蚀微胶囊壁材组分，从而泄露内容物，使得内容物缓慢挥发，降低微胶囊的灭火效果，而在制备微胶囊过程中添加纳米二氧化硅、纳米金属氧化物则能迅速吸附灭火材料的水解产物，纳米氧化物与氢氟酸反应形成难电离的氟化物，减少氢氟酸的残留，避免其对微胶囊壁材的侵蚀，保持未破裂微胶囊的固有形态，显著提高微胶囊的贮存稳定性。

芯材

描述了各种实施方式，所述芯材选自全氟己酮、全氟己烷、全氟庚烷、全氟辛烷、四氟二溴乙烷或三氟三氯乙烷中的至少一种。

描述了各种实施方式，所述芯材是全氟己酮。

全氟己酮是一种新型环保灭火剂，其在常温下是液体，蒸发热仅是水的4％，而蒸汽压是水的2500％，因此其极易汽化并能迅速吸热达到降温的效果。全氟己酮臭氧损耗潜能值是0，全球温室效应潜能值是1，大气存活寿命0.014年(5天)，因此长期而持久的替代哈龙灭火剂，然而遗憾的是因其沸点仅49℃，作为灭火剂的用途仍有一定的局限。如申请号CN2019213773896的实用新型专利公开了一种包括罐体的悬挂式全氟己酮灭火装置，当感温玻璃柱受热发生破裂时，密封片与出料口发生脱离，罐体内部的全氟已酮喷射至火源处。因此这种灭火装置需把全氟已酮灌装于罐体中，其显而易见的缺点是罐体占据较大体积，难以应用于精密仪器或固体材料中，移动不便且需人为操作方能实现灭火。另有公布号为CN109420281A和CN109453491A的中国发明专利公开了一种微胶囊自动灭火剂，其应用三聚氰胺和/或脲醛与甲醛反应而成的树脂壳体包覆主灭火材料制得微胶囊自动灭火剂，然而其主灭火材料质量百分比35-60％，芯壁比较低，灭火效果较差，而且其制备过程中，将预聚物、主灭火材料和水乳化得到单体乳液，升温至40-80℃且待包覆材料反应完全得到微胶囊悬浮液，在该温度区间内时主灭火材料会发生汽化逸失，因此最后微胶囊得率理应极低，且其激发温度达96℃，因此其方案无太大利用价值。因此提供了一种由至少两层含有高分子材料的壁材包裹灭火材料芯材的灭火剂微胶囊，既保证了灭火剂微胶囊的结构稳定，克服了在传统应用时灭火材料在常温常压下易挥发难储存的缺陷，灭火剂微胶囊在无明显高温热原或无明火的常规环境下保持性状和结构稳定，长时间储存后其灭火性能不会发生衰减；又进一步将微胶囊的灭火响应温度降低至80℃甚至75℃，当受热达灭火响应温度或遇到明火时，灭火剂微胶囊壁材破裂，灭火材料释放并汽化，迅速吸收热量并隔绝空气，使温度降低至火焰点温度以下而实现自动灭火。本发明提供的灭火剂微胶囊可作为温度触发式降温材料、防火材料、灭火材料，其能够与不侵蚀微胶囊壁材的各种材料、界面复合制备各种降温、防火、灭火产品。

壁材

描述了各种实施方式，所述高分子材料交联前软化点是30-100℃，交联后软化点是75-150℃。

描述了各种实施方式，所述高分子材料交联后软化点是100-150℃。

描述了各种实施方式，所述高分子材料交联后软化点是120-150℃。

描述了各种实施方式，所述高分子材料交联后透气性≤700mL/(cm²·h)。

描述了各种实施方式，所述高分子材料交联后收缩率≤5％。

描述了各种实施方式，所述高分子材料交联后吸水率≤5％。

描述了各种实施方式，所述高分子材料交联后拉伸强度≥10MPa。

公布号CN112439154A的中国发明专利公开了一种全氟己酮灭火胶囊及其制备方法，其中囊芯98.2-98.8％，囊壳1.2-1.8％，可知其芯壁比介于55:1-82:1，胶囊大小为0.3-1.2cm³；全氟己酮为易汽化的液体，其获得体积较大、芯壁比极高的全氟己酮胶囊的方案是值得怀疑的。本申请提供的灭火剂微胶囊粒径介于20-400μm，且可通过调节制备微胶囊时的搅拌速率来获得不同粒径的微胶囊，微米级的微粉结构利于将其添加至涂料、浆料等中制备灭火产品，灭火剂微胶囊在灭火产品中均匀分布，且其兼具高芯壁比，在外界温度高于灭火响应温度或遇到明火环境后壁材破裂汽化释放出灭火材料达到降温、防火、灭火的目的。微胶囊壁材中的高分子物性对于灭火剂微胶囊的结构稳固以及优异灭火性能是必要的，高分子材料交联后的较高强度利于微胶囊的成型和结构稳固，高分子材料交联固化后具备低透气性、低透湿性和低收缩率，高分子材料的交联前软化点同样利于微胶囊的成型，交联前软化点过高则会导致制备过程中灭火材料损失，过低则可能导致芯壁比降低、包埋率降低，不利于高效灭火，应当理解的是，高分子材料交联后的软化点并非微胶囊起始破裂温度的唯一决定因素，微胶囊的破裂是一个持续的、渐进式的过程，本申请微胶囊在75℃即开始破裂发挥出降温和/或防火和/或灭火作用，也即是在75℃即开始破裂释放出内容物灭火剂材料；类似的，高分子材料交联后软化点直接关系微胶囊的灭火响应温度，过低则不利于存储，常规环境下即可能造成灭火材料的逸散，过高则降温、灭火效果大打折扣；高分子材料的透气性关系到微胶囊壁材的致密性，若透气性过高则其致密性降低，在常温环境中即可能导致微胶囊中灭火材料的汽化逸散，不利于长时间储存，灭火效果下降；高分子材料的收缩率关系到微胶囊的尺寸稳定性，收缩率过大过小均不利于微胶囊的结构稳定性，可能还会导致微胶囊的破裂，不利于与其他材料复合；高分子材料的吸水率与微胶囊壁材的渗透性有关，吸水率过高则需提高对其贮存环境的湿度要求，被水环境侵蚀同样会导致内容的泄露。前述所述高分子材料的多种物性并非单一的影响灭火剂微胶囊的性质，而是复合性的参与，最终赋予了其优异的常规环境下的高稳定性和敏感的、较低的灭火响应温度。应当理解的是，上述物性的至少一种变更即会导致灭火剂微胶囊的成型困难、贮存稳定性降低、灭火效果下降；非限制性举例包括，通过选取合适高分子材料、提高高分子材料交联度、增多壁材层数等有助于提升灭火剂微胶囊的灭火响应温度。

描述了各种实施方式，所述高分子材料选自天然高分子、半合成高分子或合成高分子中的至少一种。

描述了各种实施方式，所述天然高分子选自明胶、海藻酸盐、阿拉伯胶、壳聚糖、壳寡糖、黄原胶、β-环糊精、聚谷氨酸、瓜尔豆胶或卡拉胶中的至少一种。

描述了各种实施方式，所述半合成高分子选自羧甲基纤维素钠、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素、羧甲基瓜尔胶钠、辛烯基琥珀酸酯化淀粉或低甲氧基果胶中的至少一种。

描述了各种实施方式，所述合成高分子选自聚甲基丙烯酸酯、环氧树脂、聚氨酯、聚酯树脂、氨基树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、呋喃树脂、间苯二酚-甲醛树脂、二甲苯-甲醛树脂、不饱和聚酯、三聚氰胺-甲醛预聚、聚酰亚胺或脲醛树脂中的至少一种。

壁材中的高分子材料为前述所举例天然高分子中的至少一种、优选天然高分子是明胶、前述所举例半合成高分子中的至少一种、优选半合成高分子是羧甲基纤维素钠、前述所举例合成高分子中的至少一种、优选合成高分子间苯二酚-甲醛树脂，前述所举例高分子材料或其组合具有前述所述的固化交联后的适当软化点、较低透气性、收缩率、吸水性和优异的力学强度，因此可用于壁材完成对灭火材料的包裹，还应当明确的是视上述高分子材料的成膜性能可选择性应用壁材高分子对应的常规固化剂或交联剂，应用量是对应壁材干质量的0.1-10％。

描述了各种实施方式，所述壁材中与所述芯材接触的内层壁材中的高分子材料选自明胶、海藻酸盐、阿拉伯胶、壳聚糖、壳寡糖、黄原胶、瓜尔豆胶、卡拉胶、聚谷氨酸、羧甲基纤维素、羧甲基瓜尔胶钠、β-环糊精或辛烯基琥珀酸酯化淀粉中的至少一种。

描述了各种实施方式，所述壁材中与所述内层壁材接触的第二层壁材的高分子材料选自聚甲基丙烯酸酯、环氧树脂、聚氨酯、氨基树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、呋喃树脂、间苯二酚-甲醛树脂、二甲苯-甲醛树脂、不饱和聚酯、三聚氰胺-甲醛预聚、聚酰亚胺或脲醛树脂中的至少一种。

描述了各种实施方式，所述内层壁材和/或第二层中含有水杨酸酯类、二苯甲酮类或苯并三唑类中至少一种的抗紫外线剂。

描述了各种实施方式，所述抗紫外线剂的添加量是所述壁材层干质量的0.05-0.2％。

描述了各种实施方式，所述水杨酸酯类选自水杨酸苄酯、水杨酸己酯、水杨酸乙基己酯、水杨酸苯酯、水杨酸辛酯、水杨酸二甲环己酯或水杨酸异十六酯中的至少一种。

描述了各种实施方式，所述二苯甲酮类选自2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮或2-羟基-4-十二烷氧基二苯甲酮中的至少一种。

描述了各种实施方式，所述苯并三唑类选自UV-326、UV327、UV328、UV329、UV-P或UV5411中的至少一种。

描述了各种实施方式，所述壁材中含有纳米氧化硅和/或纳米金属氧化物。

描述了各种实施方式，所述壁材中含有重量比1:2.5-5的纳米氧化硅和纳米金属氧化物。

描述了各种实施方式，所述壁材中的内层壁材中含有重量比1:2.5-5的纳米氧化硅和纳米金属氧化物。

描述了各种实施方式，所述纳米二氧化硅及纳米金属氧化物的添加总量为该层壁材干质量的0.05-0.2％。

描述了各种实施方式，所述纳米金属氧化物选自纳米氧化锌、纳米氧化钛、纳米氧化钙、纳米二氧化锰、纳米氧化镍或纳米氧化铜中的至少一种。

描述了各种实施方式，所述纳米氧化硅的粒径介于1-1000nm，优选20-100nm。

描述了各种实施方式，所述纳米金属氧化物的粒径介于1-1000nm，优选20-100nm。

灭火剂微胶囊形成、灭火及储存过程中，壁材除正常因高温响应破裂外还可能因温湿度、氧化、光照、振荡等外界因素发生破损，内容物灭火材料泄露，而且微胶囊制备过程中会有少量水分进入微胶囊，进而灭火剂发生部分水解，水解产物之一氢氟酸可腐蚀微胶囊壁材组分，从而破坏完好的微胶囊结构并且出现壁材不完整而致内容物泄露，使得灭火材料缓慢挥发，降低微胶囊的灭火效果。申请人通过大量的试验研究发现，在壁材溶液中添加纳米氧化硅、纳米金属氧化物能显著提升灭火剂微胶囊的贮存稳定性。灭火过程中，灭火材料易于水解是为本领域技术人员所熟知的，水解形成氢氟酸，进而侵蚀壁材，进一步泄露灭火材料，降低其使用寿命，纳米金属氧化物能吸附灭火材料的水解产物，与氢氟酸反应形成难电离的氟化物，减少氢氟酸的残留，避免其对微胶囊壁材的侵蚀，保持未破裂微胶囊的固有形态，显著提高微胶囊的贮存稳定性，制成品的使用寿命和灭火次数能大大延长。

[涂料基材]

描述了各种实施方式，所述涂料基材可形成具有一定强度的、连续的膜。

描述了各种实施方式，所述涂料基材含有环氧树脂乳液、醇酸树脂乳液、聚氨酯乳液、乙酸乙烯酯-乙烯共聚物乳液、甲基丙烯酸树脂乳液、氟碳树脂乳液、丙烯酸树脂乳液或苯乙烯-丙烯酸酯乳液中的至少一种。

环保防火涂料中的涂料基材不受限于灭火剂微胶囊，因此可选用任意的可形成具有一定强度的、连续的膜的任意基材，优选常规应用的涂料基材例如环氧树脂乳液、醇酸树脂乳液、聚氨酯乳液、乙酸乙烯酯-乙烯共聚物乳液、甲基丙烯酸树脂乳液、丙烯酸树脂乳液或苯乙烯-丙烯酸酯乳液，显而易见的是涂料基材的选取应当且必须不能对所述灭火剂微胶囊造成致使常规环境下的不利影响，灭火剂微胶囊与涂料基材复配应用且可形成具有一定强度的、连续的膜，灭火剂微胶囊对涂料基材的成膜亦无不利影响，所述环保防火涂料发挥出优异的、不低于一次的、敏感的、环保的降温和/或防火和/或灭火功能。

描述了各种实施方式，所述环保防火涂料涂覆并干燥后阴燃时间为0s，续燃时间为0s，无熔融滴落。

描述了各种实施方式，所述环保防火涂料涂覆并干燥后在60℃鼓风干燥箱中8h失重率≤5％。

描述了各种实施方式，所述环保防火涂料中，灭火微胶囊的质量分数是40-70％。

环保防火涂料中，涂料基材与灭火剂微胶囊稳定共存，涂料刷涂并低温干燥后，灭火剂微胶囊在涂层中分散开来，在一定温度(低至75℃)或明火的条件下微胶囊壁材破裂，释放内含的灭火材料，灭火材料迅速吸收热量汽化，能实现自动降温灭火，且无阴燃与续燃及熔融滴落，具有较好的防火灭火功能，能够极大的保护涂料涂覆的基底材料；且降温灭火过程不会对其他完整的微胶囊结构产生影响，因此本发明的防火涂料在常规环境下具有两年以上的有效期，具备优异的实用性。

描述了各种实施方式，所述环保防火涂料还包括助剂。

描述了各种实施方式，所述环保防火涂料中，涂料基材的重量含量是25-55％，灭火剂微胶囊的重量含量是40-70％，助剂的重量含量是5-15％。

描述了各种实施方式，所述助剂选自固化剂、防老剂、分散剂、增塑剂、增稠剂、消泡剂、防沉剂、流平剂、防霉防藻剂、紫外线吸收剂、成膜助剂、pH调节剂、乳化剂、缓蚀剂、催干剂、防结皮剂、颜料、填料、抗氧化剂、润滑剂、抗冻结剂、抗颜色分离剂、表面活性剂、抗紧绷剂、吸湿剂、消臭剂、硅烷偶联剂、抗静电剂、拒水剂或拒油剂中的至少一种。

通过将所述涂料基材与灭火剂微胶囊以及可能添加的所述助剂复配，以不高于60r/min的速度搅拌均匀即得环保防火涂料。

环保防火涂料应用时，涂覆后以不高于45℃干燥至少2h形成涂膜。

【涂料组合物】

提供涂料组合物，包括：

成膜物质；

溶剂；和

灭火剂微胶囊；且

所述灭火剂微胶囊具有至少两层壁材；

所述灭火剂微胶囊的壁材在不低于75℃时即可破裂；

所述灭火剂微胶囊在壁材破裂后汽化释放出芯材。

[灭火剂微胶囊]

描述了各种实施方式，所述灭火剂微胶囊在水中和/或乙醇中保存6个月重量损失不高于2％。所述灭火剂微胶囊适当应用前述所述灭火剂微胶囊的各项。

描述了各种实施方式，所述壁材包括与所述芯材接触的内层壁材和与所述内层壁材接触的第二层壁材。

描述了各种实施方式，所述壁材中含有壁材干重0.05-0.2％的抗紫外线剂。所述壁材可选内层壁材和/或外层壁材。所述抗紫外线剂可以应用以往在涂料领域中使用的、不会对所述灭火剂微胶囊组分造成不利影响的、且自身已知的抗紫外线剂成分。所述抗紫外线剂的种类适当应用前述所述抗紫外线剂的各项。

描述了各种实施方式，所述壁材中含有壁材干重0.05-0.2％的纳米氧化硅和纳米金属氧化物。所述壁材可选内层壁材和/或外层壁材。

描述了各种实施方式，所述纳米氧化硅和纳米金属氧化物的重量比是1:2.5-5。所述纳米金属氧化物的种类适当应用前述所述纳米金属氧化物的各项。

描述了各种实施方式，所述灭火剂微胶囊在所述涂料组合物中的质量百分含量是40-70％。

[成膜物质]

描述了各种实施方式，所述成膜物质在所述涂料组合物中的质量百分含量是10-55％。

描述了各种实施方式，所述成膜物质可以应用以往在涂料领域中使用的、含有基体树脂和根据所述基体树脂所需的固化剂的、且自身已知的可形成覆膜的树脂成分。作为所述成膜物质的种类，可举例如环氧树脂、醇酸树脂、聚氨酯、乙酸乙烯酯-乙烯共聚物、甲基丙烯酸树脂、丙烯酸树脂或苯乙烯-丙烯酸酯等的至少一种。所述成膜物质的状态包括粉末状态或乳液状态。

[溶剂]

描述了各种实施方式，所述溶剂包括有机溶剂和/或水。

描述了各种实施方式，所述溶剂可以应用以往在涂料领域中使用的、与所述溶剂所在的涂料中的其余组分不发生冲突的、且自身已知的溶剂成分。作为所述溶剂的种类，包括有机溶剂和/或水。所述有机溶剂种类，可举例如酯、酮、醇、脂肪族烃、芳香族烃等。具体来说，可举例如乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、乙酸戊酯等酯，如甲乙酮、甲基异丁基酮等酮，如甲醇、乙醇、异丙醇、甲氧基丙醇、乙氧基丙醇等醇，正戊烷、异戊烷、正己烷、异己烷、环己烷、正庚烷、异庚烷、2,2,4-三甲基戊烷等脂肪族烃，苯、甲苯、二甲苯等芳香族烃。所述溶剂优选有机溶剂和水。

[其他]

描述了各种实施方式，所述涂料组合物还含有固化所述成膜物质的固化剂。

描述了各种实施方式，所述成膜物质与固化剂搭配应用，所述固化剂选自氨基树脂、多异氰酸酯化合物和封端化多异氰酸酯化合物。所述固化剂种类，可举例如癸烷二甲酸、十二烷二甲酸、癸二酸等的脂族多元羧酸、多元羧酸的酸酐、含酸基的丙烯酸树脂等的酸固化剂；将六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二甲苯二异氰酸酯等的异氰酸酯化合物的脲酸酯化合物用ε-己内酰胺、甲乙酮肟等封端剂进行封端化而得的封端异氰酸酯固化剂，在分子内具有脲二酮键的自封端型的异氰酸酯固化剂；脂族多胺、聚氨基酰胺、酮亚胺、脂环族二胺、芳族二胺、咪唑、双氰胺、聚酰胺、β-羟烷基酰胺等胺固化剂；酚醛树脂固化剂等。

描述了各种实施方式，所述涂料组合物还含有助剂。

描述了各种实施方式，所述助剂可以应用以往在涂料领域中使用的、与所述助剂所应用的涂料中的其余组分不发生冲突的辅助添加性组分；作为所述助剂的种类，可举例如防老剂、分散剂、增塑剂、增稠剂、消泡剂、防沉剂、流平剂、防霉防藻剂、紫外线吸收剂、成膜助剂、pH调节剂、乳化剂、缓蚀剂、催干剂、防结皮剂、颜料、填料、抗氧化剂、润滑剂、抗冻结剂、抗颜色分离剂、表面活性剂、抗紧绷剂、吸湿剂、消臭剂、硅烷偶联剂、抗静电剂、拒水剂或拒油剂中的至少一种。

应用防老剂以提高涂料防紫外、耐黄变和抗氧化的性能，可举例如6-乙氧基-2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉、N-苯基-α-苯胺、N-苯基-β-萘胺、N-苯基-N’-异丙基-对苯二胺或N-N’-二苯基-对苯二胺中的至少一种。应用分散剂以发挥分散效果，充分分散涂料各组分，可举例选自聚羧酸类和聚丙烯酸类中的至少一种；应用增塑剂以降低涂膜的硬度，提高涂膜的延展性，可举例如凡士林、聚丁烯、硅油、环氧大豆油、癸二酸二辛酯、己二酸二辛酯、羟基型三元氯醋树脂或氯化石蜡中的至少一种；应用增稠剂以避免涂料出现挂流、飞溅等现象，可举例如聚丙烯酸类增稠剂、聚氨酯类增稠剂、羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素或羟乙基甲基纤维素中的至少一种；应用消泡剂以消除动态下产生的起泡，避免起泡对外观及性能造成的不良影响，可举例选自六偏磷酸钠、多聚磷酸钠、三聚磷酸钾或焦磷酸钾中的至少一种；应用防沉剂以赋予涂料触变性，提升其黏度，可举例如有机膨润土、酰胺改性氢化蓖麻油、凹凸棒、聚酰胺蜡粉或气相二氧化硅中的至少一种；应用流平剂以在成膜过程中形成光滑、均匀的涂膜，可举例如聚醚改性有机硅、聚酯改性含羟基有机硅、异氰酸酯改性有机硅、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯中的至少一种；应用防霉防藻剂以抑制微生物的生长繁殖，可举例如五氯苯酚及其钠盐、四氯间苯二甲腈、邻苯基苯酚、8-羟基喹啉、水杨酰苯胺或四甲基二硫化秋兰姆中的至少一种；应用紫外线吸收剂以吸收隔绝对高分子聚合物有害的辐射光，从而延长涂膜寿命，如本文所述可举例如水杨酸酯类、二苯甲酮类或苯并三唑类中的至少一种；应用成膜助剂以协助成膜物质在低温条件下能够良好成膜，可举例如丙二醇、松节油、聚乙二醇、醇酯十二或二丙二醇丁醚中的至少一种；应用pH调节剂以调节乳液或液相涂料的pH值，可举例如链烷醇胺如2-氨基-2-甲基-1-丙醇、N-甲基乙醇胺、二甲基乙醇胺、单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、丁基乙醇胺、氢氧化钠、氢氧化钾或氨水中的至少一种；应用乳化剂可举例如烷基磺酸、烷基苯磺酸、烷基磷酸的钠盐、铵盐、聚氧乙烯苯基醚、聚氧乙烯壬基苯基醚、聚氧乙烯单月桂酸酯、聚氧乙烯单硬脂酸酯、聚氧乙烯单油酸酯、失水山梨糖醇单月桂酸酯或失水山梨糖醇单硬脂酸酯中的至少一种；应用缓蚀剂以防止或减缓金属与涂料接触处发生锈蚀现象，可举例如钼酸盐、钨酸盐、磷酸盐、碱式磺酸盐、有机氮化物锌盐、二苯胺、二甲基乙醇胺或三乙醇胺中的至少一种；应用催干剂以缩短涂料涂膜干燥时间，增进涂膜强度，可举例如环烷酸钴、环烷酸锰、环烷酸锌、环烷酸铅、环烷酸钙、环烷酸铈或蓖麻油酸锌中的至少一种；应用防结皮剂以抑制涂料发生氧化而凝胶形成结皮，可举例如甲乙酮肟、丁醛肟或环己酮肟中的至少一种；应用颜料以区别于未用颜料的底漆、底层涂层的面漆、顶层涂层，可举例如二氧化钛、重晶石、碳酸钙、CI颜料黄42、CI颜料蓝15、CI颜料蓝15:1、CI颜料蓝15:2、CI颜料蓝15:4、CI颜料红49:1、CI颜料红57:1、铁红、铁黄或炭黑中的至少一种；应用填料以降低成本、提高涂膜耐磨性、耐刮性和防腐蚀性能，可举例如氧化铝、氧化锌、炭黑、石墨、碳酸钙、高岭土、氧化锌或滑石粉中的至少一种；以及应用其他不限制的抗氧化剂、润滑剂、抗冻结剂、抗颜色分离剂、表面活性剂、抗紧绷剂、吸湿剂、消臭剂、硅烷偶联剂、抗静电剂、拒水剂、拒油剂等。应当明确的是，上述助剂的应用旨在为改变涂料的至少某一种性质，助剂的选用及选用的量服从本领域公知且不应当对灭火剂微胶囊产生不利影响。

描述了各种实施方式，将成膜物质分散于溶剂中，再缓慢加入灭火剂微胶囊，以不高于60r/min的速度搅拌均匀，即可用于涂料涂覆。涂膜干燥温度不高于45℃。

提供了包括成膜物质、溶剂及灭火剂微胶囊的涂料组合物，灭火剂微胶囊与成膜物质、溶剂相容性好，复配后不会产生不利影响，灭火剂微胶囊在涂料中均匀分布，涂覆并干燥后形成的涂膜具有优异的降温和/或防火和/或灭火效果，灭火剂微胶囊具有高芯壁比、高灭火敏感性，在外界温度高于灭火响应温度或遇到明火环境后壁材破裂汽化释放出灭火材料，灭火材料迅速吸收热量，达到降温、防火、灭火的目的。

【粉末涂料】

提供粉末涂料，其包含作为涂膜形成树脂的成膜组分，还包含灭火剂微胶囊；且

所述灭火剂微胶囊具有至少两层壁材；

所述灭火剂微胶囊的壁材在不低于100℃、优选120℃-150℃时破裂；

所述灭火剂微胶囊在壁材破裂后汽化释放出微胶囊芯材灭火材料。

[成膜组分]

描述了各种实施方式，所述成膜组分作为涂膜形成树脂是通过紫外光固化形成涂膜。

描述了各种实施方式，所述成膜组分包括光固化树脂与光引发剂。

描述了各种实施方式，所述光固化树脂选自不饱和聚丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯改性聚酯、不饱和聚酯和丙烯酸酯混合物、丙烯酸酯接枝的聚酯、丙烯酸酯化的聚丙烯酸酯、环氧树脂、环氧丙烯酸树脂、聚氨酯丙烯酸酯或超支化聚酯丙烯酸树脂中的至少一种。

描述了各种实施方式，所述光引发剂依据所述光固化树脂的种类选取与其适配的光引发剂。

描述了各种实施方式，所述光引发剂选自Irgacure ^TM184、2959(CIBA)、Irgacure^TM819、Irgacure ^TM651以及Lucerin TPO₃的至少一种。

作为所述光固化树脂的种类，可举例如氰特公司的

以不低于90℃熔融流平、乙烯基醚与富马酸不饱和聚酯在100℃熔融流平、UracrossP3125与UracrossP3307搭配在不高于100℃熔融流平、UracrossP3125与UracrossP3898搭配在不高于120℃熔融流平、德固赛公司的/>

在不高于115℃熔融流平的至少一种。

描述了各种实施方式，所述成膜组分还包括与所述光固化树脂、光引发剂适配的助剂。所述助剂适当应用前述所述助剂的各项。助剂的选用均以不影响灭火剂微胶囊的性质为标准。

描述了各种实施方式，所述涂料粉末以不高于灭火剂微胶囊壁材的灭火响应温度且不低于成膜组分熔融流平温度的温度熔融流平。

[灭火剂微胶囊]

描述了各种实施方式，所述灭火剂微胶囊以粉末状态存在和/或以保存在贮存溶剂中的状态存在。

描述了各种实施方式，所述灭火剂微胶囊以以保存在贮存溶剂中的状态保存6个月重量损失不高于2％。

描述了各种实施方式，所述贮存溶剂是水和/或乙醇。

应当明确的是，前述所述灭火剂微胶囊的各项及其制备工艺的各项均适应于本粉末涂料，通过对灭火剂微胶囊壁材材料及制备工艺的选取和限定，例如但不包括通过选取合适高分子材料、提高高分子材料交联度、增多壁材层数等有助于提升灭火剂微胶囊的灭火响应温度，可以得到壁材在不低于100℃、更优选120℃-150℃时破裂的灭火剂微胶囊，通过将成膜树脂与灭火剂微胶囊复配后，在以不高于灭火剂微胶囊壁材的灭火响应温度且可熔融流平成膜树脂的温度熔融所述粉末涂料，然后再经紫外光固化即可形成涂膜，所得涂膜中灭火剂微胶囊的结构保持完整，内容物灭火材料无泄漏，当涂膜处于高于灭火剂微胶囊的灭火响应温度或遇明火时，微胶囊壁材破裂，汽化释放出内容物灭火材料，从而实现降温和/或防火和/或灭火的功能。应当了解的是，粉末涂料中的成膜组分中的各组分应当且必须相互适配，如光固化树脂需与光引发剂适配，光固化树脂需或光引发剂并不局限于本申请所述的举例，凡在不高于灭火剂微胶囊破裂温度的温度可形成涂膜的成膜组分均可应用前述所述粉末涂料中。

【应用】

提供前述所述粉末涂料在制备降温和/或防火和/或灭火涂膜中的应用。

描述了各种实施方式，所述涂料粉末以不高于灭火剂微胶囊壁材的灭火响应温度且不低于成膜组分熔融温度的温度熔融流平、以紫外光固化制备降温和/或防火和/或灭火涂膜。

【涂膜】

提供涂膜，所述涂膜具体是涂覆或未涂覆在基底表面且干燥后形成的连续和/或未连续薄膜，所述涂膜中含有灭火材料。

描述了各种实施方式，所述涂膜由前述所述环保防火涂料形成；和或由前述所述涂料组合物形成；和/或由前述所述粉末涂料形成。

描述了各种实施方式，所述涂膜暴露于温度不低于75℃和/或明火环境后能汽化释放出灭火材料实现降温和/或防火和/或灭火的目的。

描述了各种实施方式，所述灭火材料选自全氟己酮、全氟己烷、全氟庚烷、全氟辛烷、四氟二溴乙烷或三氟三氯乙烷中的至少一种。

描述了各种实施方式，所述灭火材料是全氟己酮。

描述了各种实施方式，所述灭火材料被至少两层壁材包裹而稳定存在于涂膜中；且所述壁材暴露于温度不低于75℃和/或明火环境后破裂。

描述了各种实施方式，所述壁材中含有纳米氧化硅和/或纳米金属氧化物。

描述了各种实施方式，所述壁材中含有重量比1:2.5-5的纳米氧化硅和纳米金属氧化物。

描述了各种实施方式，所述壁材中含有高分子材料。

描述了各种实施方式，所述高分子材料选自天然高分子、半合成高分子或合成高分子中的至少一种。所述天然高分子、半合成高分子及合成高分子的各项适当应用前述所述相应的各项。

描述了各种实施方式，所述壁材中含有水杨酸酯类、二苯甲酮类或苯并三唑类中至少一种的抗紫外线剂。所述抗紫外线剂的各项适当应用前述所述抗紫外线剂相应的各项。

应当明确的是，所述灭火材料以灭火剂微胶囊芯材的形式存在于涂膜中，因此前述所述灭火剂微胶囊的各项及其制备工艺的各项适当应用于本涂膜项。显而易见的，涂膜具有低至75℃的灭火响应温度，当涂膜所处温度升高至75℃及以上，或者遇到明火环境后，涂膜中的灭火材料即以汽化的方式释放，灭火材料汽化并迅速吸收环境热量，使周边温度瞬间降低实现自动降温、自动防火，使发热点或着火点的温度降低至火焰点温度以下，实现自动灭火的功能；所述涂膜与普通阻燃涂料固化后的阻燃涂膜的不同之处在于并非仅仅阻止着火点蔓延，在因温度升高导致的着火环境中其灭火作用具有预见性，显著的提升了防火灭火的便捷程度和应用范围，因此具有更高的利用价值。

【涂装物品】

提供涂装物品，具有

基材、和

在所述基材表面

由前述所述环保防火涂料形成涂膜的；和/或

由前述所述涂料组合物形成涂膜的；和/或

由前述所述粉末涂料形成涂膜的；和/或

形成前述所述涂膜的涂装物品。

所述涂装物品上适当应用前述所述环保防火涂料和/或涂料组合物和/或粉末涂料和/或涂膜中所述相应的各项。

[基材]

描述了各种实施方式，作为基材，可选列举如包括

木系基材，包括木系板材、木系型材、木系器材、木系结构件等；

金属系基材，包括铁制品、不锈钢制品、铝制品、铜制品、金制品、银制品、锌制品、锡制品等；

水泥系基材，包括水泥、石灰、石膏等；

电子元器件系基材，包括载体、晶片板、晶片罐、电池、天线、晶体管等；

橡胶系基材，包括；天然橡胶、异戊二烯橡胶、丁二烯橡胶、氯丁橡胶、丁苯橡胶、氢化丁晴橡胶、丁基橡胶、丁腈橡胶、三元乙丙橡胶、有机硅橡胶、氟橡胶、硅橡胶、混炼胶等；

天然纤维、合成纤维及包括其的机织物或无纺布、玻璃、陶瓷、纸材、纤维板、墙板等的至少一种。

描述了各种实施方式，所述涂膜连续或不连续的直接形成于所述基材表面；和/或所述涂膜连续或不连续的形成于设置于所述基材表面的隔离层表面。

描述了各种实施方式，所述隔离层连续或不连续的设置于所述基材表面。

描述了各种实施方式，所述隔离层是由天然高分子、半合成高分子或合成高分子至少一种所形成的层。

描述了各种实施方式，所述天然高分子选自明胶、海藻酸盐、阿拉伯胶、壳聚糖、壳寡糖、黄原胶、β-环糊精、聚谷氨酸、瓜尔豆胶或卡拉胶中的至少一种。

描述了各种实施方式，所述半合成高分子选自羧甲基纤维素钠、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素、羧甲基瓜尔胶钠、辛烯基琥珀酸酯化淀粉或低甲氧基果胶中的至少一种。

描述了各种实施方式，所述合成高分子选自聚甲基丙烯酸酯、环氧树脂、聚氨酯、聚酯树脂、氨基树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、呋喃树脂、间苯二酚-甲醛树脂、二甲苯-甲醛树脂、不饱和聚酯、三聚氰胺-甲醛预聚、聚酰亚胺或脲醛树脂中的至少一种。

用于提供涂装物品且应用本申请前述所述环保防火涂料、涂料组合物、粉末涂料或涂膜的基材可选任意的适用于所述环保防火涂料、涂料组合物、粉末涂料或涂膜的物品，特别优选的潜在可能暴露于高热量和/或明火环境作为不利环境中的物品，旨在当涂装物品被暴露于高温和/或明火环境后涂装物品中的涂膜能够受热汽化释放出灭火材料，其迅速吸收热量以降低局部温度，从而实现主动降温、主动灭火，极大程度地减少基材受高温或明火侵蚀所造成的损害，且不会对基材造成其他污染，环保程度极高，安全性能极好，具有较高的应用价值。

描述了各种实施方式，在基材表面形成涂膜后可在涂膜表面喷涂高分子物质形成保护膜。涂料涂覆完成后，可在涂料表面喷涂特定高分子物质，形成保护膜，阻隔空气、水分、防老化、防酸碱雾、抗紫外线、保持合适的湿度，同时在一定条件下具有自修复功能，通过改变高分子溶液的组分和保护膜的厚度能够不同程度的提高涂装物品的灭火响应温度，从而使得涂膜能够适应不同应用环境下所需的降温和/或防火和/或灭火触发条件，得以灵活应用。

所述高分子物质通常具有疏水性及成膜性，具有合适的软化点和玻璃化温度，包括但不限于聚酯类、聚氨酯类、酚醛树脂、脲醛树脂、聚脲树脂、高分子硅、天然来源高分子、丙烯酸树脂、环氧树脂等。保护膜厚度是10-500μm，优选50-200μm。

以下详细描述本发明。

实施例1：

一种环保防火涂料，其制备方法包括以下步骤。

配制100g质量分数10％的明胶水溶液作为壁材溶液，加入0.002g纳米二氧化硅粉末和0.01g纳米二氧化钛粉末，60℃搅拌至混匀分散。加入80g全氟己酮，25℃下以450r/min速率搅拌40min，缓慢加入3mL质量分数10％的戊二醛溶液，搅拌交联30min，过滤、洗涤、分离得初步固化的微胶囊约80g。

将80g初步固化的微胶囊加入60g三聚氰胺-甲醛预聚溶液，并搅拌1h，过滤、洗涤，低温干燥，获得灭火剂微胶囊粉末，其显微图像如图1所示，其经高温破裂后的显微图像如图2所示。

取70g灭火剂微胶囊粉末缓慢加入20g聚氨酯溶液30r/min搅拌分散均匀，再加入100g水性乳胶漆30r/min搅拌均匀，即得防火涂料，其显微图像如图3所示。将上述防火涂料施工干燥，如图4-5所示。另将灭火涂料涂覆于基材表面后干燥，然后在灭火涂膜表面继续涂覆一层50μm的聚脲保护层，如图6所示，并干燥。

实施例2：

一种防火涂料，其制备方法包括以下步骤。

配制100g质量分数15％的明胶水溶液作为壁材溶液，加入0.004g纳米二氧化硅粉末和0.016g纳米二氧化钙粉末，20℃搅拌至混匀分散。加入75g全氟己酮，15℃下以900r/min速率搅拌乳化1h形成微胶囊乳液，缓慢加入2mL质量分数10％的戊二醛溶液，搅拌交联45min，过滤、洗涤、分离得初步固化的微胶囊约82g。

取80g初步固化的微胶囊缓慢加入50g三聚氰胺-甲醛预聚溶液，并搅拌1h，过滤、洗涤，低温干燥，获得灭火剂微胶囊粉末。

取70g灭火剂微胶囊粉末加入20g聚氨酯溶液30r/min搅拌分散均匀，再加入100g水性乳胶漆30r/min搅拌均匀得到防火涂料，其显微图像如图7所示，将上述防火涂料涂覆于基材表面并干燥后，在涂膜表面继续涂覆一层50μm的聚脲保护层并干燥。

验证例1：

将实施例1所得未涂覆聚脲保护层的涂料样品干品在室温(温度25℃±2℃，相对湿度60％±5％)中静置，验证防火涂料的重量损失，结果如图8所示，图8中，前期的质量变化包括涂料里面少许的残留水分的挥发以及微胶囊的破裂，随着水分的流失，后期特别是20天之后失重会减缓，表明灭火剂微胶囊在涂料中稳定存在，室内环境静置2个月后剩余干重质量分数约95％，表现出较好的贮存稳定性，表明灭火剂微胶囊并未随着静置时间的延长而发生持续破裂，有利于微胶囊中灭火材料的留存及灭火性能的保持。

验证例2：

对本发明实施例1所得灭火涂料(干)进行热重分析，得到如图9所示的热重分析曲线，其中灭火响应温度约为75℃，而80℃后灭火材料开始明显释放，在40-75℃阶段，微胶囊有少部分受热破裂，当温度达到80℃时，微胶囊壁开始明显破裂，内容物显著外泄，灭火材料迅速汽化释放，表明涂料中灭火材料的释放较为敏感。从图9还可以看出，在约99℃至约163℃区间内灭火涂料干重损失28.85％，表明在一次升温过程中灭火剂微胶囊并未全部破裂，反映出灭火涂料的灭火性能具有重复性。应当注意的是，热重分析过程是程序升温，微胶囊不会全部破裂，因此失重质量不等于实际含有的全氟己酮质量。

验证例3：

提供一种验证防火和/或灭火片材例如灭火涂层的防火和/或灭火作用的方法，包括：以约800℃火焰作为火源，以红外测温仪测定温度，以秒表测定灭火时间，片材固定于冲压钢板表面，片材朝下置于火焰外焰1.5cm处，测定灭火时间及片材上部灭火前后的温差，以灭火时间及温差表征防火和/或灭火作用。

基于上述方法，对实施例1和2所得涂膜进行灭火时间的验证，在涂膜背面粘覆一层双面胶片便于进行点火测试，涂膜置于火焰外焰约1.5cm处，测试装置如图10-12，固定火焰大小和温度，涂膜贴于冲孔钢板上，火焰温度约为800℃。分别选取两到三个点测试灭火响应时间，结果如表1所示。

表1、灭火时间

注：“/”意指7s内未完成灭火。

由表1可以看出，本申请实施例1和实施例2所制备涂料均能在3s内完成灭火，且涂膜无熔融滴落，在同一个测试点可以完成4-5次灭火，遇明火时涂料组分中的微胶囊表层软化、破裂并释放出全氟己酮，自动触发灭火功能，灭火剂微胶囊中纳米氧化物的添加有助于迅速吸附灭火材料的水解产物，减少水解产物的残留，避免其对未破裂微胶囊壁材的侵蚀，保持微胶囊的固有形态，提升涂料的可重复应用性，极大的扩展了灭火剂微胶囊的应用领域。

实施例3：

一种环保防火涂料，其制备方法包括以下步骤。

配制壁材溶液100g，其中明胶12.5g，水杨酸己酯0.01g，纳米二氧化硅粉末0.015g，纳米氧化锌粉末0.005g，60℃搅拌至混匀分散。加入90g全氟己酮，在35℃下以2000r/min的速度搅拌60min，此时，形成以明胶为壁材，包埋全氟己酮的微胶囊乳液。加入3mL质量分数20％的戊二醛，搅拌交联30min。反应完毕后，过滤分离出微胶囊并用去离子水洗涤两遍，得到微胶囊初步产物90g。

将90g微胶囊初步产物加入100g间苯二酚-甲醛树脂预聚体溶液，并搅拌2h后，过滤、洗涤，低温干燥，获得灭火剂微胶囊粉末。灭火剂微胶囊粉末约为85g。

将85g灭火剂微胶囊粉末加入90g三聚氰胺-甲醛树脂乳液，30r/min搅拌10min，倒入模具，40℃干燥成型，表面刮涂一层约50μm的聚脲，40℃干燥即得到涂膜，厚度约1mm。

验证例4：

基于验证例3所述方法，对实施例3所得涂膜进行灭火时间及灭火前后温度变化的验证，在涂膜背面粘覆一层双面胶片便于进行点火测试，用博世红外测温仪GIS 500测试灭火前后涂膜背部温度，测温仪距离涂膜10cm处测温。涂膜置于火焰外焰约1.5cm处，样品贴于冲孔钢板上，火焰选用最小档，火焰温度约为800℃，由于设备只能测500℃以内且需要距样品一定距离，所以只能测试离样品或火焰10cm处温度，高温段显示会偏低。同时选用俄罗斯PYCINTEX灭火贴进行对比。

本专利样品选取10个位点进行测试，结果如表2所示。

表2、灭火时间及温度变化

由表2可以看出，本申请的涂膜样品均可在3s内实现灭火，且灭火过程中温度仅有稍许上升，最高不超过40℃，表明涂膜可迅速熄灭明火，灭火位点处的温度仅有稍许升高，主动灭火性能优异，能够较好的保护涂膜所要涂覆的物品。对比分析可知，俄罗斯PYCINTEX灭火贴无法完成主动灭火，且样品在7s后燃烧，同时背部温度升高至130℃，无法起到防火、灭火的作用。

实施例4：

提供一种粉末涂料，其包括灭火剂微胶囊和成膜组分，其中

灭火剂微胶囊：配制壁材水溶液100g，其中15g明胶，5g羧甲基纤维素钠，0.015g纳米二氧化硅粉末和0.005g纳米二氧化钙粉末，30℃搅拌至混匀分散。加入90g全氟己酮，15℃下以2400r/min速率搅拌乳化1h形成微胶囊乳液，缓慢加入3mL质量分数15％的甲醛溶液，搅拌交联60min，过滤、洗涤、分离得初步固化的微胶囊约100g；取100g初步固化的微胶囊缓慢加入40g间苯二酚-甲醛树脂溶液(10％)，再加入5mL质量分数15％的甲醛溶液，搅拌1h，过滤、洗涤，低温干燥，获得微胶囊粉末；取80g微胶囊粉末缓慢加入60g1％的羧甲基纤维素钠溶液，并搅拌1h，过滤、洗涤，低温干燥，获得微胶囊粉末，粒径约50-80μm。

成膜组分：70％UracrossP3125、20％UracrossP3307、5％Lucerin TPO₃(CibaGeigy)、3.5％Irgacure ^TM651、1.5％Resiflow P67(Estron)；在83℃熔融挤出，空气冷却后粉碎，加入0.2％氧化铝C6，粉碎至过150目筛；

灭火剂微胶囊与成膜组分按照1:5混合即得粉末涂料。

以电晕放电喷枪将粉末涂料喷涂到预热基材表面，在对流烘箱中以100℃熔融涂料，再在95℃熔融流平5min，最后以1cm/s的速度通过600WV-灯(400-420nm)照射20s辐射固化得到涂膜，厚度约0.6mm。

验证例5：

对实施例4所得涂膜进行灭火时间及灭火前后温度变化进行验证，依据验证例3方法进行，本专利样品选取10个位点进行测试，结果如表3所示。

表3、灭火时间及温度变化

由表3可知，通过将全氟己酮以三层壁材包覆形成灭火剂微胶囊，然后与成膜组分复配成粉末涂料，固化后得到的涂膜具有不超过5s的灭火时间，且灭火过程中温度稍微上升至不高于60℃，表明光固化涂膜可以迅速熄灭明火，主动灭火性能优异，涂膜传热效率低，利于保护涂膜所涂覆的物品。俄罗斯PYCINTEX灭火贴无法完成主动灭火，无法起到防火、灭火的作用。

实施例5：

防火涂料涂膜，其制备方法与实施例2基本相同，不同之处仅在于初步固化微胶囊时未添加纳米二氧化硅粉末，仅添加了0.02g的纳米二氧化钙粉末，并依据与实施例2相同的其他参数和步骤获得了防火涂料涂膜。

实施例6：

防火涂料涂膜，其制备方法与实施例2基本相同，不同之处仅在于初步固化微胶囊时未添加纳米二氧化钙粉末，仅添加了0.02g的纳米二氧化硅粉末，并依据与实施例2相同的其他参数和步骤获得防火涂料涂膜。

实施例7：

防火涂料涂膜，其制备方法与实施例2基本相同，不同之处仅在于初步固化微胶囊时未添加纳米二氧化钙粉末和纳米二氧化硅粉末，并依据与实施例2相同的其他参数和步骤获得防火涂料涂膜。

实施例8：

防火涂料涂膜，其制备方法与实施例2基本相同，不同之处仅在于初步固化微胶囊时纳米二氧化硅粉末和纳米二氧化钙粉末的重量配比与实施例2不同，依据纳米二氧化硅粉末和纳米二氧化钙粉末的重量比获得了一系列涂膜，重量比分别是2:1、1:1、1:2、5:1、7:1、9:1。

验证例6：

依据验证例3方法分别验证实施例5-8所得涂膜(分别记为样品5、样品6、样品7和样品组8)的灭火时间，每个样品选取1-3个点进行重复测试，结果如表4所示。

表4、灭火时间

注：“/”意指7s内未完成灭火，“//”意指前次结果为“/”则本次未进行测试。

表4中，样品5和样品6的多个位点在第四次灭火时即存在无法熄灭火焰的情况，而样品7更是存在第三次灭火效果即显著降低的现象，表明相比于样品2其灭火效果具有不同程度的下降，类似地，样品组8中的多种样品同样存在第四次甚至第三次无法灭火的现象，表明当纳米二氧化硅与纳米金属氧化物未同时添加时不利于灭火作用的重复和长效发挥，而且对比样品组8中的多种样品与实施例1、2数据以及重复多次纳米二氧化硅与纳米金属氧化物的重量比验证，得知当纳米二氧化硅与纳米金属氧化物处于1:2.5-5甚至1:2-5的重量比时才能发挥出较为优异的重复灭火作用，且对其常规应用环境下的贮存稳定性具有积极意义。

上述实施例中的常规技术为本领域技术人员所知晓的现有技术，故在此不再详细赘述。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

本发明未尽事宜均为公知技术。

Claims (12)

1.涂膜，所述涂膜具体是涂覆或未涂覆在基底表面且干燥后形成的连续和/或未连续薄膜，其特征在于：

所述涂膜中含有灭火材料；

所述灭火材料选自全氟己酮、全氟己烷、全氟庚烷、全氟辛烷、四氟二溴乙烷或三氟三氯乙烷中的至少一种；

所述灭火材料被至少两层壁材包裹而稳定存在于所述涂膜中；

所述壁材暴露于温度不低于75℃和/或明火环境后破裂；

所述壁材中含有重量比1:2.5-5的纳米氧化硅和纳米金属氧化物。

2.根据权利要求1所述的涂膜，其特征在于：

所述涂膜暴露于温度不低于75℃和/或明火环境后能汽化释放出灭火材料实现降温和/或防火和/或灭火的目的。

3.根据权利要求1所述的涂膜，其特征在于：

所述壁材中含有高分子材料。

4.根据权利要求3所述的涂膜，其特征在于：

所述高分子材料选自天然高分子、半合成高分子或合成高分子中的至少一种。

5.根据权利要求4所述的涂膜，其特征在于：

所述天然高分子选自明胶、海藻酸盐、阿拉伯胶、壳聚糖、壳寡糖、黄原胶、β-环糊精、聚谷氨酸、瓜尔豆胶或卡拉胶中的至少一种。

6.根据权利要求4所述的涂膜，其特征在于：

所述半合成高分子选自羧甲基纤维素钠、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素、羧甲基瓜尔胶钠、辛烯基琥珀酸酯化淀粉或低甲氧基果胶中的至少一种。

7.根据权利要求4所述的涂膜，其特征在于：

所述合成高分子选自聚甲基丙烯酸酯、环氧树脂、聚氨酯、聚酯树脂、氨基树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、呋喃树脂、间苯二酚-甲醛树脂、二甲苯-甲醛树脂、不饱和聚酯、三聚氰胺-甲醛预聚、聚酰亚胺或脲醛树脂中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的涂膜，其特征在于：

所述壁材中含有水杨酸酯类、二苯甲酮类或苯并三唑类中至少一种的抗紫外线剂。

9.根据权利要求8所述的涂膜，其特征在于：

抗紫外线剂的添加量是所述壁材层干质量的0.05-0.2％。

10.根据权利要求8所述的涂膜，其特征在于：

所述水杨酸酯类选自水杨酸苄酯、水杨酸己酯、水杨酸乙基己酯、水杨酸苯酯、水杨酸辛酯、水杨酸二甲环己酯或水杨酸异十六酯中的至少一种。

11.根据权利要求8所述的涂膜，其特征在于：

所述二苯甲酮类选自2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮或2-羟基-4-十二烷氧基二苯甲酮中的至少一种。

12.根据权利要求8所述的涂膜，其特征在于：

所述苯并三唑类选自UV-326、UV327、UV328、UV329、UV-P或UV5411中的至少一种。

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