[發明專利]一種可附著于基材表面的高耐候阻燃超雙疏涂層及其構建方法

在審

• 申請號: 202110602227.3
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113292880A
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 李春波;孫仁義;鄒梅;郭美琳;李金樂;王玉忠;宋飛;付騰;王芳
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C09D5/18
• 分類號: C09D5/18;C09D5/00;B05D7/24
• 代理公司: 成都科海專利事務有限責任公司 51202
• 代理人: 唐麗蓉

本發明公開了一種可附著于基材表面的高耐候阻燃超雙疏涂層及其構建方法，該涂層是由含氨基高分子聚合物、有機磷類化合物、金屬鹽交替涂覆，表面再涂覆低表面能物質構建，這些物質相互之間會自組裝并產生相互作用力，在其表面形成多層凹角的微納結構，通過這些特殊凹角微納結構和涂層表面能降低的雙重作用，不僅能賦予紡織品和木材表面超雙疏功能，還能通過多組分協同膨脹阻燃的方式賦予紡織品和木材優異阻燃性能。本發明采用的原料廉價易得，構建方法操作簡單，構建過程無需復雜昂貴的儀器設備，規模化成本低，具有工業化應用推廣的前景，對實際應用更有意義。

技術領域

本發明屬于基材表面涂層及其構建方法技術領域。具體涉及一種可附著于基材表面的高耐候阻燃超雙疏涂層及其構建方法，該涂層利用凹角微納結構和降低涂層表面能的雙重作用，既可實現基材超雙疏，又可利用涂層中含氨基高分子聚合物和含磷類有機化合物在燃燒時形成的大量可隔氧隔熱炭層，賦予基材優異阻燃性能，還可利用低表面能物質的低表面張力屏蔽作用，實現基材的高耐候性。

背景技術

火災是影響人類財產和生命安全的最常見危害之一。日常生活中常用的材料(如木材、紡織品等)存在著火溫度低、氧指數低、高度易燃等缺陷，一旦被點燃，它們將極易引發火災，造成熱量擴散和火災蔓延。因此，就需要對這些易燃材料進行阻燃化改性，降低它們的可燃風險。

在木材及紡織品表面構筑具有阻燃功能的涂層是降低其易燃性的有效途徑。如(1)通過噴涂、浸涂和層層自組裝等方式，構建由氣源、酸源和碳源組成的涂層，利用膨脹阻燃原理，涂層在高溫/燃燒時能夠發生膨脹炭化，進而保護木材及紡織品(ZL201811273450.2；Cellulose,2020,27,5377)；(2)通過含磷阻燃劑與納米粒子的協效作用，實現木材等基材的阻燃(ZL201910311902.X)。但這些方法采用的助劑成分存在親水性強、易吸濕、不耐水洗、耐候性差等缺陷，在高溫或水環境中，其阻燃性能易急劇惡化，導致使用范圍嚴重受限。為解決此問題，研究者們利用氟化多面體低聚倍半硅氧烷、羥基封端聚二甲基硅氧烷等助劑賦予阻燃涂層超疏水功能，提高了涂層的耐水洗特性(ZL202010666327.8；ACS Nano,2015,9,4070)。然而，現有技術仍然存在這樣一些問題，涂層處理后的基材在使用過程中，易被低表面張力液體(如食用油、柴油和十六烷)污染，不僅外觀受影響且著火風險增加；此外，當材料應用于室外時需經受紫外照射、溫度變化、風吹雨淋等氣候的考驗，涂層的耐候性極為重要。因此，迫切需要開發兼具超疏水超疏油(即超雙疏，對水和油的接觸角≥150°，滾動角≤10°)功能和阻燃功能的高耐候涂層，進而賦予木材及紡織品優異的耐候、超雙疏和阻燃性能，使基材使用不易被污染且同時降低其可燃風險。

發明內容

本發明的首要目的是針對現有技術中存在的問題，提供一種可附著于基材表面的高耐候阻燃超雙疏涂層。

本發明的另一目的是提供上述可附著于基材表面的高耐候阻燃超雙疏涂層的構建方法。

本發明提供的可附著于基材表面的高耐候阻燃超雙疏涂層，其特征在于該涂層由含氨基高分子聚合物、有機磷類化合物、金屬鹽、低表面能物質構建，其表面有多層凹角的微納結構，附著有該涂層的紡織品和木材對水、正十六烷、柴油、食用油、石蠟油及甘油多種液體的接觸角均大于或等于150°，滾動角小于或等于10°；附著有該涂層的紡織品和木材經紫外燈照射0.5-24h后表面性能基本保持不變，說明其耐候性能提高了；附著有該涂層的紡織品燃燒性能等級為B2-B1級，極限氧指數為26.0～35.5；涂覆有該涂層的木材垂直燃燒等級為V-2～V-0級，極限氧指數為26.0～36.5。

以上涂層構建時所用的含氨基高分子聚合物為聚乙烯亞胺、聚丙烯酰胺、殼聚糖、多乙烯多胺、氨基改性硅油、聚酰亞胺、聚苯胺、聚對苯二甲酰對苯二胺、聚異丁烯基丁二酰亞胺、聚丙烯酰胺-丙烯酸鈉鹽、丙烯腈、雙端氨基聚乙二醇和聚N-亞水楊基乙烯基苯胺中的至少一種。