[發(fā)明專(zhuān)利]一種含有柔性固化劑的環(huán)氧樹(shù)脂基膨脹防火涂料及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211062007.7
• 申請(qǐng)日: 2022-08-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115322657A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-11-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 任強(qiáng);郭銀龍;汪稱(chēng)意
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 常州大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C09D163/02
• 分類(lèi)號(hào): C09D163/02;C08G59/50;C09D5/18
• 代理公司: 常州市英諾創(chuàng)信專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 32258
• 代理人: 李楠

本發(fā)明屬于防火涂料技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明公開(kāi)了一種含有柔性固化劑的環(huán)氧樹(shù)脂基膨脹防火涂料及其制備方法。采用Michael加成反應(yīng)改性得到帶有柔性鏈段的胺類(lèi)固化劑，以此固化環(huán)氧樹(shù)脂，并加入阻燃劑和協(xié)效劑(聚磷酸銨/三聚氰胺/季戊四醇/鈦白粉)制備成環(huán)氧樹(shù)脂基膨脹防火涂料。通過(guò)Michael加成而成的柔性固化劑，原料易得，合成工藝簡(jiǎn)單；通過(guò)固化劑向環(huán)氧樹(shù)脂中引入柔性鏈，改善了傳統(tǒng)的環(huán)氧樹(shù)脂交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)阻礙涂層膨脹的行為，提高了膨脹效果和防火性能；提高環(huán)氧樹(shù)脂基膨脹防火涂料防火性能的同時(shí)，還可以提高其耐候性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于涂料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種含有柔性固化劑的環(huán)氧樹(shù)脂基膨脹防火涂料及其制備方法。

背景技術(shù)

大型鋼結(jié)構(gòu)建筑在體育場(chǎng)館、機(jī)場(chǎng)、高鐵站、石油石化設(shè)施等場(chǎng)合被廣泛使用。在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，當(dāng)溫度上升到500℃時(shí)，鋼材的強(qiáng)度降為原來(lái)的1/2，建筑物很容易發(fā)生倒塌。采用膨脹防火涂料對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行火災(zāi)安全保護(hù)是一種有效的方法。膨脹型防火涂料通常是通過(guò)在涂料配方中加入聚磷酸銨、季戊四醇、三聚氰胺，實(shí)現(xiàn)在受熱條件下涂層分解、發(fā)泡、成碳而對(duì)基材形成隔熱保護(hù)。聚磷酸銨、季戊四醇、三聚氰胺分別作為酸源、碳源和氣源，俗稱(chēng)為“三源”。依據(jù)聚合物經(jīng)典發(fā)泡理論和泡孔生長(zhǎng)機(jī)理，膨脹型防火涂料的膨脹防火性能與樹(shù)脂的分子鏈結(jié)構(gòu)、交聯(lián)密度、分子鏈長(zhǎng)短等密切相關(guān)。

但在石油石化領(lǐng)域發(fā)生火災(zāi)時(shí)，往往是易燃易爆的烴類(lèi)物質(zhì)發(fā)生燃燒和爆炸，產(chǎn)生的溫度更高，沖擊力更大，對(duì)于所涉及的鋼結(jié)構(gòu)的防火涂料的要求更高，比如要求更高的附著力和柔韌性，更好的耐酸堿和其他化學(xué)物質(zhì)腐蝕性。要使用環(huán)氧樹(shù)脂作為防火涂料的基體樹(shù)脂，以兼顧高附著力和防腐性能。但作為熱固性樹(shù)脂，在使用時(shí)會(huì)交聯(lián)成體型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、受熱不熔融，分子鏈運(yùn)動(dòng)能力很差。基于以上原因，采用普通的環(huán)氧樹(shù)脂固化劑得到的高交聯(lián)密度環(huán)氧漆膜，在火場(chǎng)中受熱時(shí)會(huì)影響“三源”的膨脹發(fā)泡，限制了它在防火涂料中的應(yīng)用。

因此，設(shè)計(jì)和合成新型的柔性環(huán)氧樹(shù)脂固化劑，使固化交聯(lián)后的環(huán)氧樹(shù)脂受熱后仍然具有一定的可變形能力，是膨脹型環(huán)氧防火涂料行業(yè)急需解決的難題。同時(shí)，當(dāng)環(huán)氧防火涂料直接在戶(hù)外使用時(shí)，如果提高環(huán)氧涂料的耐候性也非常關(guān)鍵。

脂肪族胺是一種能在室溫下固化環(huán)氧樹(shù)脂的固化劑。固化劑與環(huán)氧化物發(fā)生親核加成反應(yīng)。伯胺中的活潑氫首先與環(huán)氧基團(tuán)反應(yīng)生成仲胺，隨后繼續(xù)與環(huán)氧基團(tuán)發(fā)生開(kāi)環(huán)反應(yīng)生成帶有羥基的叔胺，形成交聯(lián)大分子。脂肪胺固化的環(huán)氧樹(shù)脂具有良好的粘接性能，對(duì)水和部分溶劑有良好的耐受性。但通常的脂肪胺，比如二乙烯三胺，三乙烯四胺的活潑氫含量高，得到的環(huán)氧固化物密度高，不適合直接用于環(huán)氧防火涂料。中國(guó)專(zhuān)利CN109369887A制備了一種快干自乳化丙烯酸型水性環(huán)氧樹(shù)脂固化劑，所述固化劑采用氨基與帶有環(huán)氧基的丙烯酸酯聚合物反應(yīng)，以此在改性樹(shù)脂上引入固化劑，但是這種制備方法需要首先制備丙烯酸酯聚合物，由于丙烯酸酯聚合物中含有多個(gè)環(huán)氧基團(tuán)，與脂肪胺反應(yīng)時(shí)本身容易交聯(lián)，不可控。同時(shí)得到的固化劑是乳液體系，也不適合用于無(wú)溶劑的環(huán)氧樹(shù)脂防火涂料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要解決的是采用傳統(tǒng)的環(huán)氧樹(shù)脂固化劑得到的涂料阻礙膨脹防火涂層膨脹這一問(wèn)題，本文采用Michael加成的方式將含有柔性長(zhǎng)碳鏈的丙烯酸酯單體結(jié)合到傳統(tǒng)脂肪胺固化劑得到柔性固化劑，以此來(lái)固化環(huán)氧樹(shù)脂，制備膨脹防火涂料。改善了傳統(tǒng)的環(huán)氧樹(shù)脂高密度交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)阻礙涂層膨脹的行為，提高了環(huán)氧樹(shù)脂基膨脹防火涂料的膨脹效果和防火性能，同時(shí)丙烯酸酯的引入也進(jìn)一步提高了環(huán)氧樹(shù)脂基膨脹防火涂料的耐候性和韌性。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

環(huán)氧樹(shù)脂基膨脹防火涂料按質(zhì)量份數(shù)其組成為：A,B組分，其中A組分如下：環(huán)氧樹(shù)脂20～30份，聚磷酸銨25～30份，三聚氰胺10～15份，季戊四醇10～15份，鈦白粉10～15份，溶劑二甲苯5～10份，溶劑正丁醇4～8份。B組分為：柔性固化劑8～12份。

制備方法為：