[發明專利]一種水性生物基膨脹型阻燃涂料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202011467798.2
• 申請日: 2020-12-14
• 公開（公告）號: CN112692945A
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發明（設計）人: 安叢舉
• 申請（專利權）人: 江西龍泰新材料股份有限公司
• 主分類號: B27K3/12
• 分類號: B27K3/12;B27K3/52;B27K3/00;B27K3/16;B27K3/36;B27K3/02;B27K3/20;B27K5/04;C09D105/08;C09D5/18;C08K3/22
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 楊采良

本發明提供了一種水性生物基膨脹型阻燃涂料及其制備方法和應用，所述的水性生物基膨脹型阻燃涂料以水為溶劑，生物基材料殼聚糖和植酸為膨脹型阻燃劑，無機納米填料為阻隔型阻燃劑，通過協同作用，對去木質素的木材(增大木材表面孔徑，利于阻燃劑更好地滲透)具有高效的阻燃作用,垂直燃燒測試可達到V?0級，極限氧指數超過45％。此外，阻燃涂料無論在生產過程中還是在使用過程中，對人類和環境都無毒害，是一種環境友好型的阻燃涂料。并且，本發明所述的水性生物基膨脹型阻燃涂料原料易得、用料組分少、生產工藝簡單、成本低。同時,阻燃涂料在木材表面的涂覆工藝具有用量少,加工工藝簡單的特點，適合大規模的工業化生產。

技術領域

本發明涉及一種水性生物基膨脹型阻燃涂料及其制備方法和應用，屬于阻燃涂料技術領域。

背景技術

目前，大多數有效的常規的阻燃劑是基于鹵素、礦物質和其它化合物研制出來的。然而，其中一些阻燃劑，特別是含有鹵素的阻燃劑，對于人類和環境來說是有毒害的。隨著人們環境保護和能源危機意識的增強，阻燃劑的綠色化已經成為阻燃技術的必然選擇。因此，使用自然界中的生物基材料作為阻燃劑符合綠色戰略的要求，這不僅可以緩解能源危機，而且不會造成環境污染。所以，在能源保護和環境安全方面，生物基阻燃劑是傳統阻燃劑的潛在替代者。

此外，一種普遍的阻燃處理方法是將阻燃劑添加到聚合物中進行共混以提高阻燃性能。但是在使用阻燃添加劑的過程中一直存在一些問題：增加最終聚合物的粘度和模量而造成后續工業加工困難；降低聚合物本身優秀的性能等，并且，對于生物基阻燃劑而言，其分解溫度較低，不適合以添加劑的形式進行阻燃處理。相比于阻燃添加劑，阻燃涂料具有阻燃效率高，對基體固有性質影響小等優點。因此，生物基阻燃涂料具有更好的應用前景。

發明內容

本發明的目的是克服傳統阻燃添加劑對人類和環境的毒害和對聚合物固有性能的不利影響等問題，提供了一種水性生物基膨脹型阻燃涂料及其制備方法和應用，且制備過程簡單、安全、環保。

本發明是通過以下技術方案實施的：

一種水性生物基膨脹型阻燃涂料，包括殼聚糖、植酸、無機納米填料和去離子水，上述各組分的質量百分含量：1～10％的殼聚糖、1～15％的植酸，1～10％的無機納米填料，其余為去離子水。進一步地，上述溶液要調節適當的pH值，避免出現沉淀。

本發明所述的水性生物基膨脹型阻燃涂料：將質量百分比為1～10％的殼聚糖加入到去離子水中，攪拌均勻并調節pH值，使其完全溶解。然后，繼續調節pH值，確保加入質量百分比為1～15％的植酸時，無沉淀物產生，攪拌均勻。接下來，向上述混合液中添加1-10％的無機填料，降低涂料的酸性，增加涂料的粘度。最后，常溫下抽真空靜置脫泡，制得水性生物基膨脹型阻燃涂料。

采用本發明的阻燃涂料用于阻燃木材處理的方法：首先制得一定尺寸的木材，將木材在50-80℃的真空干燥箱中干燥6-24h，然后使用濃度為10-20Wt％，pH值在7-10之間的亞氯酸鈉溶液對木材表面進行去木質素處理1-12h，增大木材表面的孔徑，使得阻燃劑更好的滲透到木材中。接下來用水沖洗幾次，在45-70℃的條件下干燥12h以上。最后，將制得的水性生物基膨脹型阻燃涂料均勻地刷涂在木材表面或將木材浸泡到涂料中一段時間，在室溫下干燥6h以上即可得到阻燃木材。

本發明的有益效果：

(1)本發明所述的水性生物基膨脹型阻燃涂料，以水為溶劑，生物基材料殼聚糖和植酸為膨脹型阻燃劑，無機填料為阻隔型阻燃劑，膨脹型阻燃劑和阻隔型阻燃劑協同，使得該涂料阻燃效果顯著，垂直燃燒測試可達V-0級，極限氧指數達到45％以上。

(2)涂料體系中只有水、生物基材料和無機材料，無論是在生產過程中還是在使用過程中，對人類和環境都無毒害，是一種環境友好型的膨脹型阻燃涂料。并且本發明所述的水性生物基膨脹型阻燃涂料原料易得、用料組分少、生產工藝簡單、成本低。