CN116004077A

CN116004077A - 一种eva改性环氧树脂的防火涂料及其制备方法

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Publication number: CN116004077A
Application number: CN202211553445.3A
Authority: CN
Inventors: 欧阳密; 孙鹏; 张�诚; 陈志城; 姜方群
Original assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Current assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Priority date: 2022-12-06
Filing date: 2022-12-06
Publication date: 2023-04-25

Abstract

本发明公开了一种EVA改性环氧树脂的防火涂料及其制备方法，该防火涂料的组成为：环氧树脂5‑20％、EVA树脂5‑20％、填料10‑20％、助剂0.5‑2％、膨胀型阻燃剂35‑50％、分散介质10‑20％、聚酰胺固化剂5‑20％，所有组分合计100％；本发明提供的改性防火涂料克服了环氧树脂防火涂料炭层膨胀倍率较低，极限耐火时间短的缺点，涂层的耐水性、耐酸碱性、耐盐腐蚀性均较为优异。

Description

一种EVA改性环氧树脂的防火涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及阻燃材料领域，具体涉及一种EVA改性环氧树脂的防火涂料及其制备方法。

背景技术

火灾是严重危害人民生命财产、直接影响经济发展和社会稳定的最常见的一种灾害。随着经济建设的快速发展，物质财富的急剧增多和新能源、新材料、新设备的广泛开发利用，火灾发生的频率越来越多，造成的损失越来越大。为了减少火灾的发生及火灾的危害，世界各国都投入大量的人力和物力，致力于阻燃材料的研究和应用。

防火涂料是保护材料最简单，最有效的方法之一。双组分环氧防火涂料具有很好的耐酸性、耐碱性、耐水性、耐油性、封闭性，同时膨胀碳层强度更高，可以耐烃类火及喷射烃类火(爆炸)，但是由于环氧树脂交联固化后分子结构密实，内聚力强，导致涂层较脆，膨胀炭层的膨胀倍率较低，从而限制了防火性能。

EVA树脂是乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，一般醋酸乙烯(VA)含量在5％～40％。与聚乙烯相比，EVA由于在分子链中引入了醋酸乙烯单体，从而降低了高结晶度，提高了柔韧性、抗冲击性、填料相溶性和热密封性能。当EVA树脂应用于防火涂料领域中，具有优异的耐火性能，但是EVA分子中含有乙酯基团易于与水分子中的羟基结合而吸收水分，从而影响了涂膜的耐水性和耐酸碱性。

因此，寻求一类即具有优良的防腐蚀性能，同时又具有优异的耐火性能的成膜树脂，并能实现树脂之间的复配达到防火涂料性能的提升具有极其重要的意义。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种EVA改性环氧树脂的防火涂料及其制备方法。该涂料具有良好的耐水性、耐化学品性和防腐性能等优点，同时，相较于单一的环氧树脂防火涂料，本发明制备的EVA改性环氧树脂防火涂料具有更优异的防火阻燃性能。

本发明的技术方案如下：

一种EVA改性环氧树脂的防火涂料，由下列组分构成：

组分	w/％
		环氧树脂	5-20
EVA树脂	5-20
		填料	10-20
助剂	0.5-2
		膨胀型阻燃剂	35-50
分散介质	10-20
		聚酰胺固化剂	5-20

所有组分合计100％。

所述的环氧树脂为水性环氧树脂E51，环氧值在0.50～0.52之间，固含量为0.7，粘度为120mpa.s。

所述的EVA树脂为水性乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，醋酸乙烯含量(m/m)为22％-25％，粘度为130mpa.s。

所述的填料为钛白和氢氧化镁的混合物，钛白和氢氧化镁的质量比为2～7：1，优选5：1；进一步，优选氢氧化镁的粒径为950目。

所述的助剂为消泡剂和分散剂的混合物，消泡剂和分散剂的质量比为1：1；进一步，优选消泡剂选自BYK-035、BYK-052N、BYK-011、AFE-0400、ACP-0544、AFE1410中的一种或多种，特别优选AFE-0400；进一步，优选分散剂为AI-747、AI-787、S40000、Surfynol-104E、BYK-111中的一种或多种，特别优选AI-747。

所述的膨胀型阻燃剂为聚磷酸铵、三聚氰胺和季戊四醇的混合物，聚磷酸铵、三聚氰胺和季戊四醇的质量比为2～4：1～2：1～2，优选3：1.5：1；进一步，聚磷酸铵酸值(mgKOH/g)≤1.0，磷含量(m/m)31.0-32.0％；进一步，三聚氰胺粒径(＜45μm)分布(m/m)≥99.5％；进一步，季戊四醇羟基含量(m/m)≥47.5％，单季戊四醇含量(m/m)≥95.0％。

所述的分散介质为去离子水。

所述的聚酰胺固化剂活泼氢当量为200，胺值(mgKOH/g)为80-120，粘度为400-450mpa.s。

本发明所述的EVA改性环氧树脂的防火涂料的制备方法为：

1)将环氧树脂、EVA树脂、填料、助剂、膨胀型阻燃剂和分散介质按配比投入到配料罐中，2000r/min分散0.5-1h；

2)将分散好的物料投入到研磨罐中，研磨到细度≤50μm；

3)使用时，向研磨好的物料中加入聚酰胺固化剂，混合均匀即得EVA改性环氧树脂的防火涂料；

优选聚酰胺固化剂与环氧树脂的质量配比为1：1。

本发明通过热重分析、差式扫描量热仪、大板燃烧法对所述的EVA改性环氧树脂的防火涂料进行了分析测试，结果表明所述的EVA改性环氧树脂的防火涂料防火性能优异，极限耐火时间达到了42min，比单独使用环氧树脂制作的防火涂料的耐火时间提升了50％。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

使用EVA树脂与环氧树脂复配，综合了环氧树脂优异的耐水性、防腐蚀性和EVA树脂优异的柔韧性、防火性能及与体系较好的相容性。本发明的改性防火涂料克服了环氧树脂防火涂料炭层膨胀倍率较低，极限耐火时间短的缺点，涂层的耐水性、耐酸碱性、耐盐腐蚀性均较为优异。并且，制备工艺简单，工艺条件易控，有望拓宽防火涂料的应用领域和使用场景。

附图说明

图1是实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5、实施例6、实施例7、对比例1、对比例2、对比例3中所用环氧树脂和EVA树脂的红外光谱。

图2是大板燃烧法测试的装置结构示意图。

图3是实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5、实施例6、实施例7、对比例1、对比例2、对比例3制备得到的改性防火涂料进行大板燃烧法测试所得的极限耐火时间。

图4是实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5、实施例6、实施例7、对比例1、对比例2、对比例3制备得到的改性防火涂料进行极限氧指数测试和垂直燃烧测试的结果。

图5中，(a)、(b)分别是对比例2、实施例4制备得到的改性防火涂料的Tg、Dtg分析测试结果。

图6是对比例2、实施例4制备得到的改性防火涂料的差式扫描量热仪测试结果。

具体实施方式

下面通过具体实施例进一步描述本发明，但本发明的保护范围并不仅限于此。

实施例1

(1)将50g环氧树脂E51、25gEVA树脂、1.5gBYK-035消泡剂和1.5gAI-747分散剂、85g三聚氰胺、45g季戊四醇、105g聚磷酸铵、70g钛白、10g氢氧化镁、99g去离子水投入到配料罐中，2000r/min分散1h。

(2)将分散好的物料投入到研磨罐中，研磨到细度≤50μm。

(3)使用时，向研磨好的涂料中加入50g聚酰胺固化剂，混合均匀即可制得EVA改性环氧树酯的防火涂料。

实施例2

(1)将50g环氧树脂E51、50gEVA树脂、1.5gBYK-052N消泡剂和1.5gAI-787分散剂、90g三聚氰胺、50g季戊四醇、110g聚磷酸铵、60g钛白、18g氢氧化镁、99g去离子水投入到配料罐中，2000r/min分散1h。

(2)将分散好的物料投入到研磨罐中，研磨到细度≤50μm。

实施例3

(1)将50g环氧树脂E51、75gEVA树脂、2gBYK-011消泡剂和2gS40000分散剂、65g三聚氰胺、40g季戊四醇、125g聚磷酸铵、45g钛白、15g氢氧化镁、87g去离子水投入到配料罐中，2000r/min分散1h。

(2)将分散好的物料投入到研磨罐中，研磨到细度≤50μm。

实施例4

(1)将75g环氧树脂E51、50gEVA树脂、2gBYK-035消泡剂和2gAI-747分散剂、60g三聚氰胺、40g季戊四醇、120g聚磷酸铵、50g钛白、10g氢氧化镁、80g去离子水投入到配料罐中，2000r/min分散1h。

(2)将分散好的物料投入到研磨罐中，研磨到细度≤50μm。

(3)使用时，向研磨好的涂料中加入75g聚酰胺固化剂，混合均匀即可制得EVA改性环氧树酯的防火涂料。

实施例5

(1)将100g环氧树脂E51、25gEVA树脂、2.5gAFE-0400消泡剂和2.5gSurfynol-104E分散剂、60g三聚氰胺、40g季戊四醇、120g聚磷酸铵、30g钛白、9g氢氧化镁、80g去离子水投入到配料罐中，2000r/min分散1h。

(2)将分散好的物料投入到研磨罐中，研磨到细度≤50μm。

(3)使用时，向研磨好的涂料中加入100g聚酰胺固化剂，混合均匀即可制得EVA改性环氧树酯的防火涂料。

实施例6

(1)将100g环氧树脂E51、25gEVA树脂、2.5gACP-0544消泡剂和2.5gBYK-111分散剂、60g三聚氰胺、40g季戊四醇、120g聚磷酸铵、50g钛白、10g氢氧化镁、75g去离子水投入到配料罐中，2000r/min分散1h。

(2)将分散好的物料投入到研磨罐中，研磨到细度≤50μm。

实施例7

(1)将100g环氧树脂E51、25gEVA树脂、2.5gAFE1410消泡剂和2.5gAI-747分散剂、70g三聚氰胺、65g季戊四醇、80g聚磷酸铵、30g钛白、9g氢氧化镁、85g去离子水投入到配料罐中，2000r/min分散1h。

(2)将分散好的物料投入到研磨罐中，研磨到细度≤50μm。

对比例1

(1)将100g环氧树脂E51、1.5gBYK-011消泡剂和1.5gS40000分散剂、90g三聚氰胺、50g季戊四醇、110g聚磷酸铵、60g钛白、18g氢氧化镁、99g去离子水投入到配料罐中，2000r/min分散1h。

(2)将分散好的物料投入到研磨罐中，研磨到细度≤50μm。

对比例2

(1)将125g环氧树脂E51、2gBYK-035消泡剂和2gAI-747分散剂、60g三聚氰胺、40g季戊四醇、120g聚磷酸铵、50g钛白、10g氢氧化镁、80g去离子水投入到配料罐中，2000r/min分散1h。

(2)将分散好的物料投入到研磨罐中，研磨到细度≤50μm。

(3)使用时，向研磨好的涂料中加入125g聚酰胺固化剂，混合均匀即可制得EVA改性环氧树酯的防火涂料。

对比例3

(1)将125g环氧树脂E51、2gAFE-0400消泡剂和2gSurfynol-104E分散剂、65g三聚氰胺、40g季戊四醇、125g聚磷酸铵、45g钛白、15g氢氧化镁、85g去离子水投入到配料罐中，2000r/min分散1h。

(2)将分散好的物料投入到研磨罐中，研磨到细度≤50μm。

对实施例1-7、对比例1-3制备得到的防火涂料依据国标GB14907-2018《钢结构防火涂料》对涂层的性能进行了测试，其结果如下：

实施例1-7对膨胀型阻燃剂、无机填料及环氧树脂E51和EVA选择不同的配比进行组合，验证了改性后的涂料的防火性能。与实施例相比，对比例的涂料未加入EVA进行改性。结合附图3、附图4，由实施例1-5可以看出环氧树脂E51和EVA复配的比例及添加量对涂层防火性能影响很大；由实施例5-7可以看出膨胀型阻燃剂、无机填料的配比对涂层防火性能影响较大；由实施例2-4、对比例1-3可知，使用EVA改性环氧树脂，能极大的提高涂层的防火性能。由实施例1-7、对比例1-3可知，树脂的添加量影响了涂层的表干时间及极限耐火时间，树脂添加的越多，涂层表干时间越长，而树脂的添加量过多或过少，则都会导致涂层极限耐火时间的降低；环氧树脂E51的添加量过少，则会导致涂层耐5％盐雾的时间减少，而添加过多则会导致涂层防火性能的降低。

本说明书的实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，仅作说明用途。本发明的保护范围不应当被视为仅限于本实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域的普通技术人员根据本发明构思所能想到的等同技术手段。

Claims

1.一种EVA改性环氧树脂的防火涂料，其特征在于，由下列组分构成：

所有组分合计100％。

2.如权利要求1所述的EVA改性环氧树脂的防火涂料，其特征在于，所述的环氧树脂为水性环氧树脂E51，环氧值在0.50～0.52之间，固含量为0.7，粘度为120mpa.s。

3.如权利要求1所述的EVA改性环氧树脂的防火涂料，其特征在于，所述的EVA树脂为水性乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，醋酸乙烯含量为22％-25％，粘度为130mpa.s。

4.如权利要求1所述的EVA改性环氧树脂的防火涂料，其特征在于，所述的填料为钛白和氢氧化镁的混合物，钛白和氢氧化镁的质量比为2～7：1。

5.如权利要求1所述的EVA改性环氧树脂的防火涂料，其特征在于，所述的助剂为消泡剂和分散剂的混合物，消泡剂和分散剂的质量比为1：1。

6.如权利要求1所述的EVA改性环氧树脂的防火涂料，其特征在于，所述的膨胀型阻燃剂为聚磷酸铵、三聚氰胺和季戊四醇的混合物，聚磷酸铵、三聚氰胺和季戊四醇的质量比为2～4：1～2：1～2。

7.如权利要求1所述的EVA改性环氧树脂的防火涂料，其特征在于，所述的分散介质为去离子水。

8.如权利要求1所述的EVA改性环氧树脂的防火涂料，其特征在于，所述的聚酰胺固化剂活泼氢当量为200，胺值(mgKOH/g)为80-120，粘度为400-450mpa.s。

9.如权利要求1所述的EVA改性环氧树脂的防火涂料的制备方法，其特征在于，所述的制备方法为：

2)将分散好的物料投入到研磨罐中，研磨到细度≤50μm；

3)使用时，向研磨好的物料中加入聚酰胺固化剂，混合均匀即得EVA改性环氧树脂的防火涂料。