本发明专利技术公开了一种基于纳米碳化硅的聚氨酯阻燃涂料，所述涂料经过制备聚氨酯树脂和纳米碳化硅/碳纤维复合材料；之后将聚氨酯树脂与纳米碳化硅/碳纤维复合材料混合，加入分散剂、流平剂搅拌均匀后，制得所述基于纳米碳化硅的聚氨酯阻燃涂料。本发明专利技术阻燃涂料具有组分稳定、成膜性能好、阻燃性能好的优点，而且原料经济易得、操作简单。
Preparation method of polyurethane flame retardant coating based on nano silicon carbide
The invention discloses a polyurethane flame retardant coating based on nano-silicon carbide, which is prepared by preparing polyurethane resin and nano-silicon carbide/carbon fiber composite material, and then mixing polyurethane resin with nano-silicon carbide/carbon fiber composite material, adding dispersant and leveling agent, and evenly stirring to prepare the nano-carbon based coating. Silicone based polyurethane flame retardant coatings. The flame retardant coating of the invention has the advantages of stable composition, good film forming performance and good flame retardant performance, and the raw material is economical and easy to obtain and the operation is simple.
【技术实现步骤摘要】
一种基于纳米碳化硅的聚氨酯阻燃涂料的制备方法
本专利技术涉及高分子材料
，尤其是涉及一种基于纳米碳化硅的聚氨酯阻燃涂料及其制备方法。
技术介绍
高分子材料是当今生活的重要组成部分，它们几乎应用在任何领域。如今，高分子材料正在迅速取代传统材料(如金属，陶瓷等)和天然高分子(如木材，棉花，天然橡胶等)。其中聚氨酯作为一种具有优良性能的涂饰高分子材料已经在工农业生产、医学等领域广泛应用。然而与其他材料相比，聚氨酯的一个薄弱环节是其具有可燃性。因此，大多数含高分子材料的最终产品(例如电缆，地毯，家具柜等)必须具有令人满意的耐火度以确保公共安全。碳化硅材料自二十世纪六十年代初开始商业化生产，在过去的四十年中，碳化硅材料已经发展成为十亿美元的产业，在土木工程、建筑、电气、交通、航空航天、国防等行业被广泛应用。碳化硅的主要元素对其在高温下的稳定性有直接或间接的影响，包括：硅氧烷(Si-C)键的固有强度，-[Si-C]x-链段具有一定的柔性。同时碳化硅也表现出缓慢的燃烧速度，没有燃烧的滴落物，没有有毒烟雾排放等优点。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述问题，本专利技术申请人提供了一种基于纳米碳化硅的聚氨酯阻燃涂料及其制备方法。本专利技术阻燃涂料具有组分稳定、成膜性能好、阻燃性能好的优点，而且原料经济易得、操作简单。本专利技术的技术方案如下：一种基于纳米碳化硅的聚氨酯阻燃涂料，所述涂料经过如下步骤制得：(1)将2～4份聚碳酸酯二醇(PCDL)与二月桂酸二丁基锡(DBTDL)混合，之后滴加3～5份六亚甲基二异氰酸酯(HDI)，65～80℃条件下搅拌反应2～4h；(2)向步骤(1)所得的反应产物中加入0.6～0.9份三羟甲基丙烷(TMP)，继续65～80℃条件下反应1～2h；(3)向步骤(2)所得的反应产物中加入1～1.5份季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)，继续反应0.5～1h，制得聚氨酯树脂；各原料以摩尔份数计；(4)将100质量份数的碳化硅(SiC)、1～10质量份数的碳纤维与1000质量份数的去离子水混合，搅拌0.5h后加入0.5～1质量份数的分散剂和0.5～1质量份数的塑化剂，加入球磨机中300r/min的转速下混合10h，除去去离子水后置于1000℃的马弗炉中煅烧16～24h，制得纳米碳化硅/碳纤维复合材料；(5)将10质量份数步骤(3)制得的聚氨酯树脂与1～5质量份数步骤(4)制得的纳米碳化硅/碳纤维复合材料混合，之后加入分散剂、流平剂搅拌均匀后，制得所述基于纳米碳化硅的聚氨酯阻燃涂料。步骤(1)中所述聚碳酸酯二元醇的分子量为500～1000；所述二月桂酸二丁基锡的用量为六亚甲基二异氰酸酯质量的0.05～0.15％。所述聚碳酸酯二元醇、六亚甲基二异氰酸酯、三羟甲基丙烷、季戊四醇三丙烯酸酯、二月桂酸二丁基锡，在使用前经过真空干燥处理。步骤(4)中所述分散剂为羧甲基纤维素钠；所述塑化剂为聚乙烯醇。步骤(5)中所述分散剂为羧甲基纤维素钠；所述流平剂为硅油、A-1377、837氟改性丙烯酸酯类流平剂中的一种或多种。本专利技术有益的技术效果在于：本专利技术申请采用纳米碳化硅/碳纤维复合材料与聚氨酯树脂混合搭配，既发挥了碳材料的耐磨、阻燃特性，同时发挥聚氨酯树脂的弹性和耐候性，两者复配协同作用，共同促进最终涂料的阻燃性。本专利技术采用的聚氨酯树脂经过原料间的搭配，时聚合物结构更趋于三聚体结构，时最终聚合物硬性链段较多，柔性链段较少，与碳材料具有更好的内部结构排列。本专利技术阻燃涂料与基材具有较好的粘合牢度、具有耐油、耐候、耐磨等优异的性能。本专利技术涂料不仅组分稳定、成膜性能好、阻燃性能好，而且原料经济易得、操作简单。具体实施方式下面结合实施例，对本专利技术进行具体描述。实施例1一种基于纳米碳化硅的聚氨酯阻燃涂料，所述涂料经过如下步骤制得：(1)将2mol聚碳酸酯二醇(PCDL)(分子量为500～1000)与0.05～0.15％二月桂酸二丁基锡(DBTDL)混合，之后滴加4mol六亚甲基二异氰酸酯(HDI)，80℃条件下搅拌反应2h；(2)向步骤(1)所得的反应产物中加入0.6mol三羟甲基丙烷(TMP)，继续80℃条件下反应1h；(3)向步骤(2)所得的反应产物中加入1mol季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)，继续反应0.5h，制得聚氨酯树脂；(4)将1kg的碳化硅(SiC)、0.05kg的碳纤维与10kg的去离子水混合，搅拌0.5h后加入0.01kg的羧甲基纤维素钠和0.01kg的聚乙烯醇，加入球磨机中300r/min的转速下混合10h，除去去离子水后置于1000℃的马弗炉中煅烧24h，制得纳米碳化硅/碳纤维复合材料；(5)将1kg步骤(3)制得的聚氨酯树脂与0.3kg步骤(4)制得的纳米碳化硅/碳纤维复合材料混合，之后加入0.005kg羧甲基纤维素钠、0.002kg流平剂(硅油)搅拌均匀后，制得所述基于纳米碳化硅的聚氨酯阻燃涂料。所述聚碳酸酯二元醇、六亚甲基二异氰酸酯、三羟甲基丙烷、季戊四醇三丙烯酸酯、二月桂酸二丁基锡，在使用前经过真空干燥处理。实施例2一种基于纳米碳化硅的聚氨酯阻燃涂料，所述涂料经过如下步骤制得：(1)将4mol聚碳酸酯二醇(PCDL)(分子量为500～1000)与0.05～0.15％二月桂酸二丁基锡(DBTDL)混合，之后滴加5mol六亚甲基二异氰酸酯(HDI)，65℃条件下搅拌反应4h；(2)向步骤(1)所得的反应产物中加入0.9mol三羟甲基丙烷(TMP)，继续65℃条件下反应2h；(3)向步骤(2)所得的反应产物中加入1.5mol季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)，继续反应0.8h，制得聚氨酯树脂；(4)将1kg的碳化硅(SiC)、0.1kg的碳纤维与10kg的去离子水混合，搅拌0.5h后加入0.01kg的羧甲基纤维素钠和0.005kg的聚乙烯醇，加入球磨机中300r/min的转速下混合10h，除去去离子水后置于1000℃的马弗炉中煅烧24h，制得纳米碳化硅/碳纤维复合材料；(5)将1kg步骤(3)制得的聚氨酯树脂与0.05kg步骤(4)制得的纳米碳化硅/碳纤维复合材料混合，之后加入0.001kg羧甲基纤维素钠、0.005kg流平剂(A-1377)搅拌均匀后，制得所述基于纳米碳化硅的聚氨酯阻燃涂料。所述聚碳酸酯二元醇、六亚甲基二异氰酸酯、三羟甲基丙烷、季戊四醇三丙烯酸酯、二月桂酸二丁基锡，在使用前经过真空干燥处理。实施例3一种基于纳米碳化硅的聚氨酯阻燃涂料，所述涂料经过如下步骤制得：(1)将3mol聚碳酸酯二醇(PCDL)(分子量为500～1000)与0.05～0.15％二月桂酸二丁基锡(DBTDL)混合，之后滴加5mol六亚甲基二异氰酸酯(HDI)，70℃条件下搅拌反应3h；(2)向步骤(1)所得的反应产物中加入0.7mol三羟甲基丙烷(TMP)，继续70℃条件下反应1.5h；(3)向步骤(2)所得的反应产物中加入1.5mol季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)，继续反应0.5h，制得聚氨酯树脂；(4)将1kg的碳化硅(SiC)、0.01kg的碳纤维与10kg的去离子水混合，搅拌0.5h后加入0.005kg的羧甲基纤维素钠和0.008kg的聚乙烯醇，加入球磨机中300r/min的转速下混合10h，除去去离子水后置于1000℃的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于纳米碳化硅的聚氨酯阻燃涂料，其特征在于所述涂料经过如下步骤制得：(1)将2～4份聚碳酸酯二醇与二月桂酸二丁基锡混合，之后滴加3～5份六亚甲基二异氰酸酯，65～80℃条件下搅拌反应2～4h；(2)向步骤(1)所得的反应产物中加入0.6～0.9份三羟甲基丙烷，继续65～80℃条件下反应1～2h；(3)向步骤(2)所得的反应产物中加入1～1.5份季戊四醇三丙烯酸酯，继续反应0.5～1h，制得聚氨酯树脂；各原料以摩尔份数计；(4)将100质量份数的碳化硅、1～10质量份数的碳纤维与1000质量份数的去离子水混合，搅拌0.5h后加入0.5～1质量份数的分散剂和0.5～1质量份数的塑化剂，加入球磨机中300r/min的转速下混合10h，除去去离子水后置于1000℃的马弗炉中煅烧16～24h，制得纳米碳化硅/碳纤维复合材料；(5)将10质量份数步骤(3)制得的聚氨酯树脂与1～5质量份数步骤(4)制得的纳米碳化硅/碳纤维复合材料混合，之后加入分散剂、流平剂搅拌均匀后，制得所述基于纳米碳化硅的聚氨酯阻燃涂料。
【技术特征摘要】
1.一种基于纳米碳化硅的聚氨酯阻燃涂料，其特征在于所述涂料经过如下步骤制得：(1)将2～4份聚碳酸酯二醇与二月桂酸二丁基锡混合，之后滴加3～5份六亚甲基二异氰酸酯，65～80℃条件下搅拌反应2～4h；(2)向步骤(1)所得的反应产物中加入0.6～0.9份三羟甲基丙烷，继续65～80℃条件下反应1～2h；(3)向步骤(2)所得的反应产物中加入1～1.5份季戊四醇三丙烯酸酯，继续反应0.5～1h，制得聚氨酯树脂；各原料以摩尔份数计；(4)将100质量份数的碳化硅、1～10质量份数的碳纤维与1000质量份数的去离子水混合，搅拌0.5h后加入0.5～1质量份数的分散剂和0.5～1质量份数的塑化剂，加入球磨机中300r/min的转速下混合10h，除去去离子水后置于1000℃的马弗炉中煅烧16～24h，制得纳米碳化硅/碳纤维复合材料；(5)将10质量份数步骤(3)制得的聚氨...
【专利技术属性】
技术研发人员：姚伯龙，王杰，耿思瑶，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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