[發明專利]一種疏水改性三元膨脹阻燃劑及其制備方法和水性膨脹型防火涂料

有效

• 申請號: 201911016608.2
• 申請日: 2019-10-24
• 公開（公告）號: CN110903689B
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發明（設計）人: 吳潤澤;周建新;張孟菲;陳明錚;高晨陽
• 申請（專利權）人: 江蘇蘭陵高分子材料有限公司
• 主分類號: C09D5/18
• 分類號: C09D5/18;C09D131/04
• 代理公司: 常州唯思百得知識產權代理事務所(普通合伙) 32325
• 代理人: 周穎潔

本發明提供一種疏水改性三元膨脹阻燃劑及其制備方法和水性膨脹型防火涂料，該阻燃劑能夠應用于水性膨脹型防火涂料配方中實現涂層耐靜態水泡、動態水淋不起層、發泡及脫落，防火性能耐水測試后保持較好的性能。制得的阻燃劑表面包覆了有機硅烷化合物而極性非常低且不溶于水，具體的說是氟取代硅烷和乙烯基硅烷通過酸性環境下的水解、在一定溫度下和膨脹阻燃劑粉體表面羥基聚合，得到的阻燃劑具有很好的疏水性和極低的吸水率。由疏水改性三元膨脹阻燃劑和醋酸乙烯酯?乙烯(VAE)水性共聚物乳液，顏填料，助劑等制備的水性膨脹型防火涂料完全滿足GB14907?2018中涂層耐水24h不起層、發泡、脫落且隔熱效率衰減量≤35％的要求，賦予涂層良好的綜合性能。

技術領域

本發明涉及阻燃劑技術領域，尤其涉及一種疏水改性三元膨脹阻燃劑及其制備方法和水性膨脹型防火涂料。

背景技術

水性膨脹型防火涂料是以聚合物乳液為粘結劑，聚磷酸銨、三聚氰胺和季戊四醇三種材料混合而成的粉體為三元膨脹阻燃劑，再添加無機顏料、增強填料、助劑和水組成的液體涂料。

疏水性是評價材料抗水分子結合的重要參數。由于三元膨脹阻燃劑中的聚磷酸銨、三聚氰胺和季戊四醇自身結構特點，三者具有不同程度的水溶性造成涂層耐水測試時阻燃劑的隨水溶出問題，聚磷酸銨鏈結構中的銨根離子還會和水中氫離子發生置換反應，這些都造成用三元膨脹阻燃劑制備的水性膨脹型防火涂料泡水易起泡、起層，耐火性能下降等問題，所以水是致使水性膨脹型防火涂料干涂層綜合性能下降的重要原因。

耐水性考察的是水性膨脹型防火涂料在形成干涂層后，涂層浸泡在水中一定時間后涂層外觀變化。在某些應用領域，甚至還要考察耐水測試后涂層膨脹倍率、隔熱性等關鍵指標的變化。如在2019年實施的GB14907-2018《鋼結構防火涂料》國家標準中，就要考察耐水測試后涂層的耐火時間變化，標準要求耐火時間衰減量不能大于35％。因此，耐水性是水性膨脹型防火涂料的重要指標。在工程領域對耐水性的需求還表現在露天施工時，半干或實干涂層對突然降雨表現的耐雨淋性，也就是說涂層對于動態水的抵抗能力。這些就要求水性膨脹型防火涂層對靜態水和動態水同時具有很好的抗性，并且在和水接觸后恢復干燥狀態的涂層能夠盡量保證耐火性能不衰減。

使用聚磷酸銨、三聚氰胺和季戊四醇混合而成的三元膨脹阻燃劑制備的水性膨脹型防火涂料耐水性通常較差，干涂層在短時間泡水或淋雨后便會出現起泡甚至完全和基材脫開的問題，造成此類水性膨脹型防火涂料性能差的原因有主要為以下兩點，為了確保涂層遇火發泡好就需要設計高顏基比的配方，然而較高的顏基比組成造成的顏料體積濃度PVC高于臨界顏料體積濃度CPVC又帶來的屏蔽性不足的問題，這是第一層原因；第二層原因是高添加量的三元膨脹阻燃劑中的聚磷酸銨、三聚氰胺和季戊四醇三者都是具有不同程度水溶性的物質，這三種物質在干膜中占重量比60％及以上，這進一步帶來了水性膨脹型防火涂層耐水性的劣化。

在一定顏基比設計確保涂層遇火發泡性能的前提下，現有技術中提高水性膨脹型防火涂層耐水性主要從乳液改性、對三元膨脹阻燃劑(聚磷酸銨、三聚氰胺和季戊四醇)中一個或多個物料的改性、替換等這兩個途徑來優化涂層耐水性。

乳液改性的方法，如武漢工程大學代夢琴的碩士學位論文《改性核殼乳液及微膠囊化阻燃體系在膨脹型防火涂料中的應用研究》公開的采用單體預乳化和種子乳液聚合工藝，制備了蒙脫土改性軟核硬殼丙烯酸酯乳液。該研究將有機改性蒙脫土添加于乳液的核層，平行排列的蒙脫土形成了屏障效應，增強了乳液和防火涂料的防水性。但這種方法改性的乳液具兩個玻璃化轉變溫度，自然成膜的膜表面致密度高，這造成乳液和三元膨脹阻燃劑分解溫度匹配不理想，樹脂熔融后的高粘度限制了發泡炭層的膨脹過程，炭層膨脹倍率低，導致耐火性能的降低。