[發(fā)明專利]一種基于改性氮化硼的水性膨脹型防火涂料及其制備方法

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• 申請日: 2018-10-31
• 公開（公告）號: CN109401456A
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發(fā)明（設計）人: 劉治田;劉詩;胡清華;王成;張旗
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢工程大學
• 主分類號: C09D125/14
• 分類號: C09D125/14;C09D5/18;C09D7/63
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 崔友明;閉釗

本發(fā)明涉及一種基于改性氮化硼的水性膨脹型防火涂料及其制備方法。首先采用異丙醇液相機械球磨、N,N?二甲基甲酰胺輔助超聲的方式對六方氮化硼進行剝離，然后將剝離后的氮化硼與水性苯丙核殼乳液、聚磷酸銨、季戊四醇、三聚氰胺、羥乙基纖維素、消泡劑、分散劑、水按照一定比例配制成水性膨脹型防火涂料。該防火涂料在高溫下形成的膨脹炭層致密牢固，具有高效耐火阻燃性能，其制備方法較為簡單，成膜性能優(yōu)異，水性環(huán)保。

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及涂料及防火材料技術(shù)領域，具體涉及一種基于改性氮化硼的水性膨脹型防火涂料及其制備方法。

背景技術(shù)

水性膨脹型防火涂料由于涂層厚度薄、施工方便、裝飾性好、水性環(huán)保等優(yōu)點，被各行各業(yè)廣泛應用于防火保護。常見的膨脹型防火涂料在受熱膨脹發(fā)泡過程中會釋放出大量的熱，嚴重危害人們的生命健康安全。六方氮化硼作為二維納米材料中的一員，是一種由硼原子和氮原子以sp2雜化方式構(gòu)成的蜂窩狀層狀材料。由于層與層之間的極性硼-氮鍵作用，六方氮化硼(hBN)具有優(yōu)異的耐高溫性、熱穩(wěn)定性、較高的力學強度、較大的比表面積等優(yōu)點，少量添加就能極大的提升材料的耐火阻燃性能。因此，六方氮化硼在涂料中具有極大的應用價值。

六方氮化硼常被稱為“白色石墨”，這是因為其具有類似石墨的層狀結(jié)構(gòu)。與石墨相比，氮化硼片層內(nèi)以離子鍵結(jié)合，層間的作用力比石墨層之間的范德華力要強，導致剝離石墨的方法并不能完全適用于剝離六方氮化硼。由于六方氮化硼化學性質(zhì)穩(wěn)定，不溶于水和無機酸，因此其與水性乳液的相容性也是涂料應用的關鍵問題。為了進一步提升六方氮化硼自身的阻燃性能、改善其與高分子材料相容性差等問題，通常需要會對六方氮化硼進行剝離、改性。

中國專利CN104803362A采用化學氣相沉積法，以過渡金屬單質(zhì)粉末或含過渡金屬元素的化合物為催化劑，經(jīng)過高溫還原反應制備出多孔金屬催化劑骨架，再利用化學氣相沉積法生長六方氮化硼，獲得帶有催化劑骨架的六方氮化硼粉體和三維氮化硼。該方法條件苛刻，實用性不強。中國專利CN103059567A提供一種阻燃六方氮化硼/熱固性樹脂復合材料的制備方法，需先在六方氮化硼中加入硅烷偶聯(lián)劑，得到偶聯(lián)化處理的六方氮化硼，然后加入氯磷腈，得到氯磷腈化的六方氮化硼，最終得到含磷腈結(jié)構(gòu)的六方氮化硼，并與熔融態(tài)的可熱固化樹脂混合均勻，經(jīng)固化得阻燃六方氮化硼/熱固性樹脂復合材料。該方法涉及的反應復雜，改性成本高，不宜在防火涂料中使用。中國專利CN108531024A和CN104629510A分別采用異丙醇、N-環(huán)己基-2-吡咯烷酮、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亞砜等溶劑并借助超聲波對氮化硼進行剝離，然后將其用于涂料中。這些技術(shù)方案采用液相剝離法制備剝離氮化硼，然而過長的超聲時間會降低制備效率，不利于剝離氮化硼的其他表征。

在上述現(xiàn)有技術(shù)的基礎上，本申請發(fā)明人團隊開發(fā)了一種球磨與液相剝離法相結(jié)合的氮化硼剝離方法，利用氧化鋯球的機械作用使氮化硼尺寸變小，并在微觀結(jié)構(gòu)上引入缺陷，進一步促進氮化硼的剝離，該剝離方法可以有效縮短超聲時間，提高效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有氮化硼改性方法存在的上述不足以及現(xiàn)有水性膨脹型防火涂料性能不夠好等問題，提供一種新的氮化硼剝離改性方法并將其用于水性膨脹型防火涂料中。采用本發(fā)明方法得到的氮化硼片層少、尺寸小、阻燃效率高、與聚合物基材相容性好，較少的添加量就能大幅度提高防火涂料的阻燃性能。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

一種基于改性氮化硼的水性膨脹型防火涂料，包括以下組分：改性氮化硼、成膜物、聚磷酸銨、季戊四醇、三聚氰胺、羥乙基纖維素、分散劑、消泡劑、正辛醇和水。

進一步的，所述水性膨脹型防火涂料各個組分的質(zhì)量百分數(shù)為：改性氮化硼2％-10％、成膜物20％-30％、聚磷酸銨30％-38％、季戊四醇10％-20％、三聚氰胺10％-15％、羥乙基纖維素0.5％-1％、分散劑0.5％-1％、消泡劑0.5％-1％、正辛醇0.5％-1％，余量為水。