專(zhuān)利名稱(chēng)：：一種膨脹型防火涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于膨脹型防火涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及含有聚合物、微膠嚢化成炭催化劑、微膠囊化成炭劑、微膠囊化發(fā)泡劑、阻燃協(xié)效劑、填料、助劑和溶劑的膨脹型防火涂料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：目前膨脹型防火涂料主要以P-C-N膨脹阻燃體系為主，該體系主要由成炭催化劑、成炭劑和發(fā)泡劑三部分組成。成炭催化劑是指一類(lèi)受熱能分解產(chǎn)生具有脫水作用的酸的化合物，是膨脹體系的關(guān)鍵組分。最常用的成炭催化劑是磷酸銨鹽，如磷酸銨、磷酸氫二銨、磷酸二氫銨、聚磷酸銨等。成炭劑是一類(lèi)多幾基化合物，與成炭催化劑配合使用。當(dāng)涂層遇到火焰或高溫作用時(shí)i:成炭催化劑催化成炭劑脫水形成炭層。常用的成炭劑有淀粉、葡萄糖、山梨醇、季戊四醇、雙季戊四醇、聚氨酯、環(huán)氧樹(shù)脂等。發(fā)泡劑在受熱分解時(shí)可以釋放出不可燃?xì)怏w，在涂層中使用可以使其膨脹形成海綿狀碳層。常用的發(fā)泡劑有三聚氰胺、尿素、脲醛樹(shù)脂、氨基樹(shù)脂等。然而這類(lèi)涂料存在著耐高溫性、耐老化性和耐水性差等問(wèn)題。其中防火涂料的耐水性直接決定著防火涂料的防火效果和使用壽命。導(dǎo)致防火涂料的耐水性差的主要原因是防火添加劑的水溶性?，F(xiàn)有膨脹型阻燃劑絕大部分是水溶性的，這嚴(yán)重影響了其在涂料中的防火效果和耐候性，因而制約了P-C-N膨脹型防火涂料的發(fā)展。目前解決阻燃劑水溶性問(wèn)題的較好方法是將阻燃劑微膠嚢化。近年來(lái)，國(guó)際上發(fā)展了阻燃劑的微膠嚢包裹技術(shù)，即用疏水性材料將固體或液體成份包裹成直徑為微米級(jí)的膠嚢，從而提高阻燃劑的耐水性。例如德國(guó)專(zhuān)利DE2,949，537、DE3,005,253及DE3,316,880公開(kāi)了以苯酚-甲醛或蜜胺-曱眵樹(shù)脂為嚢材對(duì)聚磷酸銨進(jìn)行包覆的方法。該法制備出的微膠嚢阻燃劑具有良好的抗水解、抗吸潮性。中國(guó)專(zhuān)利CN200810156885.9和CN200810156884.4公開(kāi)了兩種不同的阻燃劑微膠嚢包裹技術(shù)，都使得阻燃劑具有良好的耐水性和抗吸潮性。但至今尚未見(jiàn)到將微膠嚢化阻燃劑應(yīng)用于防火涂料中的報(bào)道。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提出一種膨脹型防火涂料及其制備方法，以克服傳統(tǒng)有機(jī)膨脹型防火涂料存在的耐高溫性差、耐老化性差和耐水性差等缺點(diǎn)。本發(fā)明的膨脹型防火涂料，其特征在于含有質(zhì)量百分比20~40%的涂料基體、10-30%溶劑、1~5%助劑、15~35%微膠嚢化阻燃劑和5~10%的填料。還可以含有質(zhì)量百分比0~10%的阻燃協(xié)效劑。本發(fā)明的膨脹型防火涂料的制備方法，其特征在于按所占配成后涂料總質(zhì)量的百分比將15~35%的微膠嚢化阻燃劑、5~10%的填料和10~30%的溶劑研磨分散至細(xì)度小于90微米；再加入占配成后涂料總質(zhì)量20~4fW的涂料基體和1~5°/。的助劑并分散至體系均勻，即得到本發(fā)明的膨脹型防火涂料。4還可以在研磨前加入占配成后涂料總質(zhì)量0~10%的阻燃協(xié)效劑。所述微膠嚢化阻燃劑選自微膠囊化成炭催化劑、微膠嚢化成炭劑和微膠囊化發(fā)泡劑；它們是對(duì)原料阻燃劑進(jìn)行微膠囊化而獲得；所述對(duì)原料阻燃劑進(jìn)行微膠囊化的方法包括聚氨酯孩i:膠囊化法、二氧化硅凝膠微膠囊化法或三聚氰胺曱醛樹(shù)脂微膠嚢化法；所述聚氨酯微膠嚢化法的具體操作步驟為按聚醚二元醇中羥基和季戊四醇中羥基與二異氰酸酯中異氰酸基的摩爾比為0.333-0.931:0.667-0.069:1,原料阻燃劑重量為聚醚二元醇、季戊四醇和異氰酸酯總重量的2.3~9倍，將聚醚二元醇與二異氰酸酯溶于重量為原料阻燃劑2~4倍的1,4-二氧六環(huán)中，在2040。C保溫15~30分鐘，加入原料阻燃劑和0.1~10摩爾/升季戊四醇的二曱基亞砜溶液，再分別加入按重量為原料阻燃劑0.5%~10%的表面活性劑和0.01%~1.13W咅的二丁基二月桂酸錫，升溫到65~90'C并保溫14小時(shí)，然后降至室溫，過(guò)濾，干燥，即得到聚氨酯微膠囊化阻燃劑；所述二氧化硅凝膠微膠嚢化法的具體操作步驟為把重量為乙醇水溶液1.3~2倍的原料阻燃劑加入到乙醇與水重量比為9.7-11.7:1的乙醇水溶液中，在30-9(TC加入氨水調(diào)節(jié)pH值為8~12,加入按原料阻燃劑重量0.5~10°/。的表面活性劑，攪拌均勻，再以1.5~8毫升/分鐘的速度緩悛滴加按原料阻燃劑重量5~30°/。的有機(jī)硅氧化合物，反應(yīng)2-4小時(shí)，冷卻、過(guò)濾洗涂反應(yīng)產(chǎn)物，干燥后，即得到二氧化硅凝膠微膠嚢化阻燃劑；所述三聚氰胺曱醛樹(shù)脂微膠嚢化法的具體操作步驟為按三聚氰胺與曱醛的摩爾比為3:1，原料阻燃劑重量為三聚氰胺和曱醛溶液總重量的2-6倍，將三聚氰胺與曱醛溶液混合，滴加碳酸鈉溶液至該混合液的pH值為8~9,攪拌并升溫至60~8(TC并保溫1~2小時(shí)，隨后加入原料阻燃劑和重量為原料阻燃劑23倍的乙醇，再滴加石克酸溶液至該混合體系的pH為4-5,攪拌并保溫23小時(shí)，然后降至室溫，過(guò)濾、干燥，即得到三聚氰胺甲醛樹(shù)脂微膠嚢化阻燃劑；所述原料阻燃劑選自成炭催化劑、成炭劑或發(fā)泡劑；所述成炭催化劑選自聚磷酸銨、紅磷、正磷酸三聚氰胺、正磷酸二三聚氰胺、磷酸胍、脒基脲磷酸鹽、磷酸脲、磷酸氫二銨、磷酸二氫銨、焦磷酸銨中的一種或多種；所述成炭劑選自淀粉、葡萄糖、山梨醇、季戊四醇、雙季戊四醇、三季戊四醇、聚氨酯、環(huán)氧樹(shù)脂中的一種或多種；所述發(fā)泡劑選自尿素、雙縮脲、氨基樹(shù)脂、脲醛樹(shù)脂、三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸鹽中的一種或多種。所述表面活性劑選自烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯或脂肪酰醇胺；所迷阻燃協(xié)效劑選自硅酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽、鉬酸鹽、氬氧化物、雙氫氧化物、金屬氧化物中的一種或多種。'所述填料選自銻白粉、鈦白粉、氧化鐵、酞菁類(lèi)、高嶺土、云母粉、凹凸棒土中的一種或多種。所述涂料基體選自丙烯酸乳液、苯-丙乳液、聚醋酸乙烯乳液、三聚氰胺曱醛樹(shù)脂、聚乙烯醇縮甲醛、氨基樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、聚氨酯、環(huán)氧樹(shù)脂或醇酸樹(shù)脂。所述助劑選自纖維素、聚,乙烯醇、環(huán)氧樹(shù)脂、聚酯、聚氨酯、聚醚、聚硅氧烷、膨5潤(rùn)土、凹凸棒土、二氧化硅、硅酸鋁、石棉、高嶺土、氫化蓖麻油、高碳醇、硅油、脂肪酸、脂肪族酰胺、脂肪族酯或石蠟。所迷溶劑選自水、酮、醇、酯、醚或芳烴。由于本發(fā)明采用了微膠囊化阻燃劑為主要添加劑的膨脹阻燃體系，應(yīng)用于涂料中可以提高涂層的抗水解性、耐水析出性和耐候性，克服了傳統(tǒng)有機(jī)膨脹型防火涂料的耐水性差和耐老化性差等缺陷。由于本發(fā)明中所采用的微膠囊化阻燃劑的殼材料也具有一定的協(xié)同阻燃功能，可以進(jìn)一步提高防火效果，從而也可進(jìn)一步降低阻燃添加劑的使用量，使得涂料的理化性能得到較大幅度的提高。另外，一些成本較低、阻燃性能較好但水溶性高的阻燃劑經(jīng)微膠嚢化包覆后再應(yīng)用于防火涂料中，可以在不影響防火性能的前提下大幅降低涂料的成本。同時(shí)，添加具有良好的催化協(xié)效阻燃性能的無(wú)機(jī)阻燃劑，可以使涂料在使用較低添加量的情況下即可獲得良好的耐火性能。因此本發(fā)明具有很好的應(yīng)用前景。具體實(shí)施例方式實(shí)施例1:本實(shí)施例中新型膨脹型防火涂料的具體制備過(guò)程為按所占配成后涂料總質(zhì)量的百分比將15%的微膠嚢化聚磷酸銨、4.5°/。的微膠囊化季戊四醇、10.5%的微膠嚢化三聚氰胺、2%的蒙脫土和28°/。的去離子水置于籃式研磨機(jī)中研磨分散至細(xì)度小于90微米；然后加入32°/。的丙烯酸乳液、l'/。的烷基酚聚氧乙烯醚、1%的羧甲基纖維素和l。/。的六偏磷酸鈉，置于不銹鋼分散罐中，用分散機(jī)分散，得到膨脹型防火涂料。理化性能測(cè)試根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB12441-2005進(jìn)行，測(cè)試結(jié)果可見(jiàn)表1:表l<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>從對(duì)表1中所列出的技術(shù)指標(biāo)和實(shí)測(cè)值可以看出本實(shí)施例中所制備的膨脹型防火涂料均勾無(wú)結(jié)塊，細(xì)度、干燥時(shí)間、附著力、柔韌性和耐沖擊性均在技術(shù)指標(biāo)要求范圍內(nèi)，耐水性和耐火性也都達(dá)到技術(shù)指標(biāo)要求，因此該涂料的綜合性能優(yōu)良。實(shí)施例2:本實(shí)施例中新型膨脹型防火涂料的具體制備過(guò)程為按所占配成后涂料總質(zhì)量的百分比將12%的微膠嚢化磷酸氫二銨、6%的微膠嚢化淀粉、12%的微膠囊化尿素、5%的磷酸鋯和25%的去離子水置于籃式研磨機(jī)中研磨分散至細(xì)度小于90微米；然后加入30°/。的苯-丙乳液、1°/。的烷基酚聚氧乙烯醚、1°/。的羧甲基纖維素和2。/。的六偏磷酸鈉，置于不銹鋼分散罐中，用分散機(jī)分散，得到膨脹型防火涂料。理化性能測(cè)試根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB12441-2005進(jìn)行，測(cè)試結(jié)果可見(jiàn)下表2:<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>從對(duì)表2中所列出的技術(shù)指標(biāo)和實(shí)測(cè)值可以看出本實(shí)施例中所制備的膨脹型防火涂料均勻無(wú)結(jié)塊，細(xì)度、干燥時(shí)間、附著力、柔韌性和耐沖擊性均在技術(shù)指標(biāo)要求范圍內(nèi)，耐水性和耐火性也都達(dá)到技術(shù)指標(biāo)要求，因此該涂料的綜合性能優(yōu)良。實(shí)施例3:本實(shí)施例中新型膨脹型防火涂料的具體制備過(guò)程為按所占配成后涂料總質(zhì)量的百分比將18%的微膠嚢化磷酸二氫銨、3%的微膠嚢化淀粉、9%的微膠嚢化三聚氰胺、4%的鎂鋁雙氫氧化物、16°/。的二曱苯和4%的正丁醇置于籃式研磨機(jī)中研磨分散至細(xì)度小于90微米；然后加入30%的環(huán)氧樹(shù)脂、7%三聚氰胺曱醛樹(shù)脂、ly。的烷基酚聚氧乙烯醚、1°/。的羧曱基纖維素和1%的六偏磷酸鈉，置于不銹鋼分散罐中，用分散機(jī)分散，得到膨脹型防火涂料。理化性能測(cè)試根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB12441-2005進(jìn)行，測(cè)試結(jié)果可見(jiàn)下表3:表3<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>從對(duì)表3中所列出的技術(shù)指標(biāo)和實(shí)測(cè)值可以看出本實(shí)施例中所制備的膨脹型防火涂料均勻無(wú)結(jié)塊，細(xì)度、干燥時(shí)間、附著力、柔韌性和耐沖擊性均在技術(shù)指標(biāo)要求范圍內(nèi)，耐水性和耐火性也都達(dá)到技術(shù)指標(biāo)要求，因此該涂料的綜合性能優(yōu)良。權(quán)利要求1、一種膨脹型防火涂料，其特征在于含有質(zhì)量百分比20～40％的涂料基體、10～30％溶劑、1～5％助劑、15～35％微膠囊化阻燃劑和5～10％的填料。2、如權(quán)利要求1所述的膨脹型防火涂料，特征在于含有質(zhì)量百分比0~10°/。的阻燃協(xié)效劑。3、權(quán)利要求1所述膨脹型防火涂料的制備方法，其特征在于按所占配成后涂料總質(zhì)量的百分比將15~35°/。的微膠嚢化阻燃劑、5~10%的填料和10~30%的溶劑研磨分散至細(xì)度小于90微米；再加入占配成后涂料總質(zhì)量20~40%的涂料基體和1~5°/。的助劑并分散至體系均勻，即得到本發(fā)明的膨脹型防火涂料。4、如權(quán)利要求3所述膨脹型防火涂料的制備方法，特征在于在研磨前加入占配成后涂料總質(zhì)量0~10%的阻燃協(xié)效劑。5、如權(quán)利要求3所述膨脹型防火涂料的制備方法，特征在于所述微膠嚢化阻燃劑選自微膠嚢化成炭催化劑、微膠嚢化成炭劑和微膠嚢化發(fā)泡劑；它們是對(duì)原料阻燃劑進(jìn)行微膠囊化而獲得；所述對(duì)原料阻燃劑進(jìn)行微膠囊化的方法采用聚氨酯微膠嚢化法、二氧化硅凝膠微膠嚢化法或三聚氰胺甲醛樹(shù)脂微膠囊化法；所述聚氨酯微膠嚢化法的具體操作步驟為按聚醚二元醇中羥基和季戊四醇中羥基與二異氰酸酯中異氰酸基的摩爾比為0.333-0.931:0.667~0.069:1,原料阻燃劑重量為聚醚二元醇、季戊四醇和異氰酸酯總重量的2.3~9倍，將聚醚二元醇與二異氰酸酯溶于重量為原料阻燃劑2~4倍的1,4-二氧六環(huán)中，在20~40。C保溫15~30分鐘，加入原料阻燃劑和0.1~10摩爾/升季戊四醇的二曱基亞砜溶液，再分別加入按重量為原料阻燃劑0.5%~l(W的表面活性劑和0.01%~1.13%倍的二丁基二月桂酸錫，升溫到65~9(TC并保溫1~4小時(shí)，然后降至室溫，過(guò)濾，干燥，即得到聚氨酯微膠嚢化阻燃劑；所述二氧化硅凝膠微膠嚢化法的具體操作步驟為把重量為乙醇水溶液1.3-2倍的原料阻燃劑加入到乙醇與水重量比為9.7~11.7:1的乙醇水溶液中，在30~90。C加入氨水調(diào)節(jié)pH值為8-12，加入按原料阻燃劑重量0.5~10%的表面活性劑，攪拌均勻，再以1.5~8毫升/分鐘的速度緩慢滴加按原料阻燃劑重量5~3(W的有機(jī)硅氧化合物,反應(yīng)2~4小時(shí)，冷卻、過(guò)濾洗滌反應(yīng)產(chǎn)物，干燥后，即得到二氧化硅凝膠微膠嚢化阻燃劑；所述三聚氰胺甲醛樹(shù)脂微膠嚢化法的具體操作步驟為按三聚氰胺與曱醛的摩爾比為3:1,原料阻燃劑重量為三聚氰胺和曱醛溶液總重量的2-6倍，將三聚氰胺與曱醛溶液混合，滴加碳酸鈉溶液至該混合液的pH值為8-9,攪拌并升溫至608(TC并保溫1-2小時(shí)，隨后加入原料阻燃劑和重量為原料阻燃劑23倍的乙醇，再滴加^5克酸溶液至該混合體系的pH為45，攪拌并保溫23小時(shí)，然后降至室溫，過(guò)濾、干燥，即得到三聚氰胺甲醛樹(shù)脂微膠嚢化阻燃劑;.，所述原料阻燃劑選自成炭催化劑、成炭劑或發(fā)泡劑；所述成炭催化劑選自聚磷酸銨、紅磷、正磷酸三聚氰胺、正磷酸二三聚氰胺、磷酸胍、脒基脲磷酸鹽、磷酸脲、磷酸氫二銨、磷酸二氫銨、焦磷酸銨中的一種或多種；所述成炭劑選自淀粉、葡萄糖、山梨醇、季戊四醇、雙季戊四醇、三季戊四醇、聚氨酯、環(huán)氧樹(shù)脂中的一種或多種;所述發(fā)泡劑選自尿素、雙縮脲、氨基樹(shù)脂、脲醛樹(shù)脂、三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸鹽中的一種或多種；所述表面活性劑選自烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯或脂肪酰醇胺。6、如權(quán)利要求3所述膨脹型防火涂料的制備方法，特征在于所述阻燃協(xié)效劑選自硅酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽、鉬酸鹽、氬氧化物、雙氫氧化物、金屬氧化物中的一種或多種。7、如權(quán)利要求3所述膨脹型防火涂料的制備方法，特征在于所述填料選自銻白粉、鈦白粉、氧化鐵、酞菁類(lèi)、高嶺土、云母粉、凹凸棒土中的一種或多種。8、如權(quán)利要求3所述膨脹型防火涂料的制備方法，特征在于所述涂料基體選自丙烯酸乳液、苯-丙乳液、聚醋酸乙烯乳液、三聚氰胺甲醛樹(shù)脂、聚乙烯醇縮曱醛、氨基樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、聚氨酯、環(huán)氧樹(shù)脂或醇酸樹(shù)脂。9、如權(quán)利要求3所述膨膝型防火涂料的制備方法，特征在于所述助劑選自纖維素、聚乙烯醇、環(huán)氧樹(shù)脂、聚酯、聚氨酯、聚醚、聚硅氧烷、膨潤(rùn)土、凹凸棒土、二氧化硅、硅酸鋁、石棉、高嶺土、氬化蓖麻油、高碳醇、硅油、脂肪酸、脂肪族酰胺、脂肪族酯或石蠟。10、如權(quán)利要求3所述膨脹型防火涂料的制備方法，特征在于所述溶劑選自水、酮、醇、酯、醚或芳烴。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了一種膨脹型防火涂料及其制備方法，特征是按所占配成后涂料總質(zhì)量的百分比將15～35％的微膠囊化阻燃劑、5～10％的填料和10～30％的溶劑研磨分散至細(xì)度小于90微米；再加入占配成后涂料總質(zhì)量20～40％的涂料基體和1～5％的助劑并分散至體系均勻；還可以在研磨前加入占配成后涂料總質(zhì)量0～10％的阻燃協(xié)效劑；所得到的本發(fā)明膨脹型防火涂料穩(wěn)定性好；克服了傳統(tǒng)有機(jī)膨脹型防火涂料的耐高溫性差、耐老化性差和耐水性差等缺陷；降低了阻燃添加劑的使用量和成本，并且阻燃添加劑全部實(shí)現(xiàn)無(wú)鹵化，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成較大影響，具有很好的應(yīng)用前景。文檔編號(hào)C09D133/00GK101659823SQ20091014509公開(kāi)日2010年3月3日申請(qǐng)日期2009年9月27日優(yōu)先權(quán)日2009年9月27日發(fā)明者磊宋,偉楊,源胡申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)