CN115558417B - 一种阻燃防火组合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及C09D183/07，具体涉及一种阻燃防火组合物及其制备方法。包括A组分和B组分，按质量百分比计，其中所述A组分包括乙烯基硅油10‑50％，填料5‑30％，膨胀材料0.4‑70％，增粘剂0.2‑50％，铂类化合物0.1‑2％。本发明制备得到的阻燃防火组合物具有阻燃隔热性能高，固化时间短，贮存稳定性好等优异性能。

Description

一种阻燃防火组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及C09D183/07，具体涉及一种阻燃防火组合物及其制备方法。
背景技术
随着新能源技术的发展，新能源电池被广泛应用于电动汽车等技术领域，但由于电池的稳定差等因素的影响，电池容易受热爆炸，因而常常通过涂覆防火涂料来增强阻燃防火能力。
专利CN201410506684一种核级耐高温防火涂料及其制备方法通过苯基乙烯基硅油，膨胀类阻燃剂，成磁填料，陶瓷化助剂等物质之间相互作用制备得到的防火涂料在室温下即可固化成膜，防火隔热性能极为优异。
专利CN201610315736一种有机硅阻燃防火涂料的制备方法及其应用通过有机硅树脂，助剂，阻燃填料，催化剂等物质之间的相互作用制备得到的防火涂料具有优异的粘结性能，疏水能力和变形能力。
但现有技术中制备得到的防火阻燃物的效用无法充分满足电子产品的防火阻燃效果，且在无法较好的采用的喷涂的方式，极易导致喷头发生阻塞。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的第一个方面提供了一种阻燃防火组合物，包括A组分和B组分，其中所述A组分和B组分的质量比为(0.8-1.2)：(0.8-1.2)。
按质量百分比计，优选的，所述A组分包括乙烯基硅油10-50％，填料5-30％，膨胀材料0.4-70％，增粘剂0.2-50％，铂类化合物0.1-2％。
优选的，所述乙烯基硅油的粘度为1200-1800mPa·s。
优选的，所述乙烯基硅油乙烯基含量为0.5-0.9mol％。
优选的，所述填料包括云母粉，碳酸钙，滑石粉，气相白炭黑，沉淀白炭黑，蒙脱土，高岭土的至少一种。
优选的，所述气相白炭黑包括亲水气相白炭黑和/或疏水气相白炭黑。
优选的，所述气相白炭黑为疏水气相白炭黑。
优选的，所述疏水气相白炭黑为经六甲基二硅氮烷处理得到的疏水气相白炭黑。
优选的，所述气相白炭黑的比表面积为80-160m2/g。
优选的，所述气相白炭黑的碳含量为2.5-4.0％。
由于防火组合物各原料之间发生交联固化反应，反应进行的程度和速率严重影响制备得到材料的防火隔热性能。本发明意外研究发现通过采用特定的气相白炭黑可以进一步控制体系的固化反应速率，从而进一步提高产品的性能。推测气相白炭黑的加入进一步降低了体系的黏度，改变体系的固化速率，改变体系在受热时的气相形成的速度，使得发泡压力和孔壁本身对应的阻力之间形成平衡，使得最终防火组合物在材料表面形成的保护层能够充分包裹，进而提高其防火隔热性能，同时于体系中的膨胀材料等之间产生相互作用，进一步提高产品的贮存稳定性。
优选的，所述膨胀材料包括膨胀微球和/或膨胀石墨。
进一步优选的，所述膨胀材料包括膨胀微球和膨胀石墨。所述膨胀微球和膨胀石墨的质量比为(0.2-20)：(0.2-50)。
优选的，所述膨胀微球的粒度为16-24μm。
优选的，所述膨胀微球的密度≤10kg/cm3。
优选的，所述膨胀微球的温度开始值为95-115℃。
优选的，所述膨胀石墨的平均粒径为50-100目。
优选的，所述膨胀石墨的膨胀倍率为150-250mL/g。
优选的，所述膨胀石墨的碳含量为90-99.5％。
优选的，所述膨胀石墨的硫含量≤0.02％。
本发明意外研究发现由于体系之内气相白炭黑，膨胀石墨等物质之家容易发生聚集导致制备得到的防火组合物不能在基材表面形成均匀致密的保护层，导致制备得到的产品的性能下降。本发明意外研究发现通过采用膨胀石墨和膨胀微球复配的形式可以提高产品的防火隔热性能和产品稳定性。推测是由于膨胀微球的加入增强了粒子之间的静电排斥作用，范德华力和体积排斥作用，可以进一步避免体系中气相白炭黑，膨胀石墨等物质之间发生团聚，尤其是当所述膨胀微球和膨胀石墨的质量比为(0.2-20)：(0.2-50)时，膨胀石墨和膨胀为求之间相互作用避免膨胀石墨在较低的粒径形成较厚的膨胀碳层，的在较薄保护层的情况下达到更好的防火效果，同时进一步降低体系的固化时间，尤其适用于喷涂技术领域。
优选的，所述增粘剂中二氧化硅含量为40-42％。
优选的，所述增粘剂为聚硅酸乙酯-40。
优选的，所述聚硅酸乙酯-40的聚合度为4-5。
进一步优选的，所述铂类化合物的含量为0.5％。
优选的，所述铂类化合物中有效铂含量为3000-6000ppm。有效铂含量为铂类化合物中活性铂含量为3000-6000ppm。
进一步优选的，所述铂类化合物中有效铂含量为5000ppm。
按质量百分比计，优选的，所述B组分包括乙烯基硅油10-50％，填料5-30％，膨胀材料0.4-70％，增粘剂0.1-10％，含氢硅油1-20％，抑制剂0.01-2％。
优选的，所述含氢硅油包括第一含氢硅油和第二含氢硅油。所述第一含氢硅油和第二含氢硅油的质量比为(5-8)：(2-4)。
优选的，所述第一含氢硅油含氢量为1-1.2％。
优选的，所述第二含氢硅油含氢量为0.5-0.8％。
优选的，所述第一含氢硅油在25℃时的粘度为35-46mm2/s。
优选的，所述第二含氢硅油在25℃时的粘度为250-350mm2/s。
优选的，所述第一含氢硅油为甲基含氢硅油。
优选的，所述第二含氢硅油为端含氢硅油。
优选的，所述抑制剂包括含磷化合物类抑制剂，含氮化合物类抑制剂，含硫化合物类抑制剂，炔化合物类抑制剂，多乙烯基硅氧烷的至少一种。
优选的，所述抑制剂为炔化合物类抑制剂。
进一步优选的，所述炔化合物类抑制剂为硅烷化炔醇类抑制剂。
本发明的第二个方面提供了一种阻燃防火组合物的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：将A组分原料混合均匀制成A组分，将B组分原料混合均匀制成B组分；使用时将A，B两组分混合喷涂到A基材表面，固化即可。
有益效果：
1)本发明通过限制体系中A组分和B组分中各个物质的具体种类和含量制备得到的阻燃防火组合物具有阻燃，隔热性能好，粘结力高等优点，尤其适合于新能源电池用喷涂涂料领域。
2)本发明通过采用特定的气相白炭黑可以进一步控制体系的固化反应速率，降低了体系的黏度，改变体系的固化速率，改变体系在受热时的气相形成的速度，进而提高其防火隔热性能。
3)本发明通过采用膨胀石墨和膨胀微球复配的形式避免体系中气相白炭黑，膨胀石墨等物质之间发生团聚，同时避免石墨在较低的粒径形成较厚的膨胀碳层，在较薄保护层的情况下达到更好的防火效果，同时进一步降低体系的固化时间。
4)本发明制备得到的一种阻燃防火组合物的粘度在270-450mPa·s，固化温度20-35℃，完全固化时间20min左右，附着力高，高温耐久性好，阻燃等级VO，能达到1500℃，保质期长(2年)。
具体实施方式
实施例
实施例1
一种阻燃防火组合物，包括A组分和B组分，其中所述A组分和B组分的质量比为1：1。
按质量百分比计，所述A组分包括乙烯基硅油35％，填料20％，膨胀材料29.5％，增粘剂15％，铂类化合物0.5％。
所述乙烯基硅油在25℃下的粘度为1500±150mPa·s。所述乙烯基硅油乙烯基含量为0.8mol％。所述乙烯基硅油为双乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷。所述乙烯基硅油购自东莞市华越科技有限公司。
所述填料为气相白炭黑。所述气相白炭黑为疏水气相白炭黑。所述疏水气相白炭黑为经六甲基二硅氮烷处理得到的疏水气相白炭黑。所述气相白炭黑的比表面积为80-160m2/g。所述气相白炭黑的碳含量为2.5-4.0％。所述气相白炭黑购自湖北汇富纳米材料股份有限公司，型号：HB-132。
所述膨胀材料包括膨胀微球和膨胀石墨。
所述膨胀微球和膨胀石墨的质量比为10：19.5。所述膨胀微球的粒度为16-24um。所述膨胀微球的密度≤10kg/cm3。所述膨胀微球的温度开始值为95-115℃。所述膨胀微球购自东莞市建盟化学有限公司，型号：043DU 80。
所述膨胀石墨的平均粒径为80目。所述膨胀石墨的膨胀倍率为150-250mL/g。所述膨胀石墨的碳含量为90-99.5％。所述膨胀石墨的硫含量≤0.02％。所述膨胀石墨购自青岛阎鑫石墨制品有限公司。
所述增粘剂中二氧化硅含量为40-42％。所述增粘剂为聚硅酸乙酯-40。所述聚硅酸乙酯-40的聚合度为4-5。所述增粘剂购自湖北东曹化学科技有限公司。
所述铂类化合物中有效铂含量为5000ppm。所述铂类化合物购自东莞市迈腾橡塑材料有限公司。
按质量百分比计，所述B组分包括乙烯基硅油35％，填料15％，膨胀材料28％，增粘剂6％，含氢硅油15％，抑制剂1％。
所述含氢硅油包括第一含氢硅油和第二含氢硅油。所述第一含氢硅油和第二含氢硅油的质量比为6.5：3.5。所述第一含氢硅油含氢量为1-1.2％。所述第一含氢硅油在25℃时的粘度为35-46mm2/s。所述第一含氢硅油为甲基含氢硅油。所述第二含氢硅油含氢量为0.5-0.8％。所述第二含氢硅油在25℃时的粘度为250-350mm2/s。所述第二含氢硅油为端含氢硅油。所述含氢硅油均购自浙江创基有机硅材料有限公司。
所述抑制剂为炔化合物类抑制剂。所述炔化合物类抑制剂为硅烷化炔醇类抑制剂。所述硅烷化炔醇类抑制剂包括CATHR88和CATHR89。所述CATHR88和CATHR89的质量比为1.2：1。均购自陶氏道康宁有限公司。
一种阻燃防火组合物的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：将A组分原料混合均匀制成A组分，将B组分原料混合均匀制成B组分；使用时将A，B两组分混合喷涂到A基材表面，固化即可。
实施例2
一种阻燃防火组合物，具体实施方式同实施例1，不同之处在于所述膨胀微球和膨胀石墨的质量比为20：50。
实施例3
一种阻燃防火组合物，具体实施方式同实施例1，不同之处在于所述第一含氢硅油和第二含氢硅油的质量比为8：4。
对比例1
一种阻燃防火组合物，具体实施方式同实施例1，不同之处在于所述组分A和组分B中填料均为云母粉。
对比例2
一种阻燃防火组合物，具体实施方式同实施例1，不同之处在于所述膨胀微球和膨胀石墨的质量比为0.1：80。
性能测试
1.阻燃性测试：按照GB/T 12441进行难燃性测试；
2.隔热性测试：按照GB/T14907-2018进行隔热效率偏差测试；
3.粘结力测试：按照GB/T14907-2018进行粘结强度测试；
4.稳定性测试：按照GB/T6753.3-1986进行贮存稳定性测试。
表1性能测试结果

Claims (9)

1.一种阻燃防火组合物，其特征在于，包括A组分和B组分，按质量百分比计，其中所述A组分包括乙烯基硅油10-50％，填料5-30％，膨胀材料0.4-70％，增粘剂0.2-50％，铂类化合物0.1-2％；
所述填料为气相白炭黑；所述气相白炭黑为疏水气相白炭黑；所述疏水气相白炭黑为经六甲基二硅氮烷处理得到的疏水气相白炭黑；所述气相白炭黑的比表面积为80-160m2/g；所述气相白炭黑的碳含量为2.5-4.0％；
所述膨胀材料包括膨胀微球和膨胀石墨，所述膨胀微球和膨胀石墨的质量比为(0.2-20)：(0.2-50)。
2.根据权利要求1所述的一种阻燃防火组合物，其特征在于，所述A组分和B组分的质量比为(0.8-1.2)：(0.8-1.2)。
3.根据权利要求2所述的一种阻燃防火组合物，其特征在于，所述乙烯基硅油中乙烯基含量为0.5-0.9mol％。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种阻燃防火组合物，其特征在于，所述膨胀材料的平均粒径为10-300目。
5.根据权利要求4所述的一种阻燃防火组合物，其特征在于，所述铂类化合物中有效铂含量为3000-6000ppm。
6.根据权利要求1所述的一种阻燃防火组合物，其特征在于，按质量百分比计，所述B组分包括乙烯基硅油10-50％，填料5-30％，膨胀材料0.4-70％，增粘剂0.1-10％，含氢硅油1-20％，抑制剂0.01-2％。
7.根据权利要求6所述的一种阻燃防火组合物，其特征在于，所述含氢硅油包括第一含氢硅油和第二含氢硅油。
8.根据权利要求6或7所述的一种阻燃防火组合物，其特征在于，所述抑制剂包括含磷化合物类抑制剂，含氮化合物类抑制剂，含硫化合物类抑制剂，炔化合物类抑制剂，多乙烯基硅氧烷的至少一种。
9.一种根据权利要求6或8所述的一种阻燃防火组合物的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：将A组分原料混合均匀制成A组分，将B组分原料混合均匀制成B组分；使用时将A，B两组分混合喷涂到A基材表面，固化即可。
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