[發明專利]一種有機聚合物阻燃劑、水性防火阻燃涂料及其制備方法

在審

• 申請號: 202111590867.3
• 申請日: 2021-12-23
• 公開（公告）號: CN114230805A
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 張瑤;上官志超;秦玉猛
• 申請（專利權）人: 河北三棵樹涂料有限公司
• 主分類號: C08G83/00
• 分類號: C08G83/00;C09D5/18
• 代理公司: 北京易捷勝知識產權代理事務所(普通合伙) 11613
• 代理人: 陳秀琴

本發明涉及一種有機聚合物阻燃劑，由三聚氰胺和植酸組裝而成，本發明克服了市場上現有阻燃劑熱穩定性不夠、耐水性差缺陷。該阻燃劑應用于防火涂料中在高溫下能發生膨脹并起到阻燃的作用，得到的炭層強度較高，具有優異的防火性能以及良好的耐水性能。

技術領域

本發明涉及涂料領域，尤其是一種有機聚合物阻燃劑、水性防火阻燃涂料及其制備方法。

背景技術

防火涂料是解決鋼材、木材等材料防火問題的良好功能性材料。防火涂料在火災發生時可以提供一定的物理保護，迅速生成阻燃層或者釋放出難燃性氣體消滅火焰，從而起到保護基材的作用。防火涂料可以消滅或者減緩火焰的繼續燃燒，為救援贏得時間，從而保護人民的生命和財產安全。

防火涂料是一種功能性材料，可以起到裝飾和保護基材的作用，一般由基料和阻燃劑兩個部分組成。一般情況下，防火涂料在滿足防火安全的情況下，還應該具有防腐蝕、防酸堿、防銹、防雨防潮、耐老化以及美觀等眾多功能。防火涂料能起到阻燃作用主要是由于涂料中阻燃劑的作用，近些年來人們一直致力于開發不同種類的新型阻燃劑應用于涂料中，從而制備出效果理想的防火涂料。

防火涂料中常用的阻燃劑有傳統的鹵素阻燃劑、磷氮阻燃劑、膨脹阻燃劑、生物質阻燃劑及石墨烯阻燃劑等。磷氮系阻燃劑是目前應用較多的環保阻燃劑，它在燃燒過程中能夠生成比較穩定的炭層從而阻止熱量的傳遞，進而起到阻燃的作用。但以一種阻燃機理的阻燃劑很難滿足材料的阻燃要求，磷氮型阻燃劑在高分子阻燃領域中應用較多。其他的如鹵素阻燃劑等應用也十分廣泛。未來防火涂料市場上，環保健康、附著力強、制備簡便、穩定性好、涂覆層薄且具有良好的阻燃效果的防火涂料會受到市場的青睞。隨著世界法律的要求越來越高，環保高效的阻燃劑和多功能防火涂料的應用領域必將更加廣泛。

市面上現有防火涂料中的阻燃劑熱穩定性不夠，加工和注塑時容易產生發泡、阻燃劑分解等現象。

現有阻燃劑的耐水性差、耐析出和耐遷移性差，經過長時間烤箱烘烤后，阻燃劑會析出到表面，特別是經過長期熱水浸泡后，阻燃劑會析出并溶解于水中，失去阻燃效果。

(一)要解決的技術問題

為了解決現有技術的上述問題，本發明提供一種有機聚合物阻燃劑、水性防火阻燃涂料及其制備方法，克服了市場上現有阻燃劑熱穩定性不夠、耐水性差缺陷；該阻燃劑應用于防火涂料中在高溫下能發生膨脹并起到阻燃的作用，得到的炭層強度較高，具有優異的防火性能以及良好的耐水性能。

(二)技術方案

為了達到上述目的，本發明采用的主要技術方案包括：

一種有機聚合物阻燃劑，由三聚氰胺和植酸組裝而成，所述三聚氰胺和植酸的質量比為：1.2-3:1；

三聚氰胺是一種富含氮的有機堿，有三個氨基，具有π-π堆疊能力；植酸是一種具有六個磷酸基團的環境友好型有機酸；三聚氰胺上的電正性氨基NH³⁺和植酸上的電負性酸性位點O通過氫鍵的自組裝形成二維的有機聚合物阻燃劑。

一種有機聚合物阻燃劑的制備方法，具體如下：將三聚氰胺與植酸各自研磨均勻，而后在50-120℃的溫度下攪拌，將0.1-10g三聚氰胺分散在50-100mL超純水中，攪拌速率為300-1000rpm，直到三聚氰胺完全溶解，形成均勻的A溶液；

然后，在500-1500rpm的轉速下將1-100g植酸添加到2-150mL超純水中，攪拌0.2-2小時，得到澄清的質量分數為50-70wt％的植酸水溶液，即為B溶液；

將質量比為1-3:1的A溶液和B溶液一同投入特氟隆內襯不銹鋼高壓釜中混合，在60-200℃下放置2-8小時后冷卻至室溫，得到的白色沉淀物；將白色沉淀物用去離子水洗滌至上清液澄清；最后，將白色沉淀物冷凍干燥8-36小時，得到有機聚合物阻燃劑。

進一步地，所述特氟隆內襯不銹鋼高壓釜的容量為100-200mL。