一种无卤阻燃硅烷水性涂料及其制备和应用制造技术

本发明专利技术提出了一种无卤阻燃硅烷水性涂料，由以下原料按重量份制备而成：十三氟辛基三甲氧基硅烷70‑90份、三氧化二铝改性的氧化石墨烯阻燃剂10‑20份、乳化剂10‑20份、水滑石20‑30份、偶联剂1‑10份、分散剂1‑10份、增强剂0.01‑5份、无机颜料0.1‑5份和去离子水150‑220份。本发明专利技术采用无卤配方，燃烧时不产生二次污染，同时，采用水性含氟硅烷基材，具有良好的弹性以及坚韧、耐磨的表面，同时具有优异的高低温性能、防水、耐紫外线、耐介质、耐辐照等特性，此外该涂料具有适宜的粘度，易于采用喷涂、浸涂、刷涂或浇涂等多种操作方式，是应用广泛且非常理想的保护材料。

【技术实现步骤摘要】
一种无卤阻燃硅烷水性涂料及其制备和应用
本专利技术涉及涂料制备
，具体涉及一种无卤阻燃硅烷水性涂料。
技术介绍
近年来随着消防安全规定严格程度不断增加，要求减少高度易燃材料如木材、塑料、纺织品等所带来的火灾隐患越来越受到人们重视。一个合适的阻燃剂可以延缓这些材料的点火时间或抑制火焰蔓延，从而消除火灾隐患，减少生命和财产损失。长期以来人们投人大量精力来提高木头、塑料、纺织品等的防火性能，到目前为止已经被广泛应用的防火方法有三种：第一种方法是低成本的快速混合技术，即将阻燃剂机械共混于聚合物基体中，然而，有效的阻燃效果需要加载大量的阻燃剂，这将对材料的强度和弹性模量造成重大的影响；第二种方法是通过化学改性将含有阻燃作用的官能团修饰到材料基体上，进而降低材料的易燃性，将阻燃元素变成聚合物链的一个组成部分，通常具有更高的阻燃效率和更长的耐久性阻燃效果，但这种方法会改变大部分聚合物的形态和物理性质，如熔点、密度和玻璃转化温度等，会对某些材料的工业生产造成困扰；第三种方法是表面处理即使用阻燃防火涂料，这已成为一种最方便、最经济和最有效的方法。常用的阻燃涂料中含有卤素，含卤材料燃烧时释放大量有毒烟雾和一氧化碳、卤化氢气体从而在火灾中妨碍了人们的撤离和灭火工作，造成火灾发生之后的“二次”污染，使生命财产到重大损失。无卤阻燃涂料已经成为涂料的发展趋势，但常用无卤阻燃涂料所用的阻燃添加剂为常规的氢氧化铝、氢氧化镁，硅酸盐、膨胀石墨体系，当常规的氢氧化镁作为添加剂使用时，其阻燃率低，所需填充量大，通常为涂料总重量50％以上才能达到阻燃效果。因此，亟需开发一种阻燃剂添加量相对较低、阻燃效果好的无卤阻燃涂料以适应社会发展的需要。
技术实现思路
为了解决上述的技术问题，本专利技术提供一种无卤阻燃硅烷水性涂料及其制备和应用，其目的在于，提供一种无卤阻燃硅烷水性涂料，采用无卤配方，燃烧时不产生二次污染，采用水性含氟硅烷基材，具有良好的弹性以及坚韧、耐磨的表面，同时具有优异的高低温性能、防水、耐紫外线、耐介质、耐辐照等特性，此外该涂料具有适宜的粘度，易于采用喷涂、浸涂、刷涂或浇涂等多种操作方式，是应用广泛且非常理想的保护材料。本专利技术提供一种一种无卤阻燃硅烷水性涂料，由以下原料按重量份制备而成：十三氟辛基三甲氧基硅烷70-90份、三氧化二铝改性的氧化石墨烯阻燃剂10-20份、乳化剂10-20份、水滑石20-30份、偶联剂1-10份、分散剂1-10份、增强剂0.01-5份、无机颜料0.1-5份和去离子水150-220份；所述乳化剂选自聚乙烯基苯磺酸、聚乙烯基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化胺和珀酸二辛酯磺酸钠中的一种或几种；所述无机颜料选自钛白、铬黄、铁蓝、镉红、镉黄、立德粉、炭黑、氧化铁红和氧化铁黄中的一种或几种；所述偶联剂选自偶联剂为硅烷偶联剂，选自KH550、KH560、KH570、KH792、DL602、DL171中的一种；所述分散剂选自液体石蜡、微晶石蜡、硬脂酸钡、硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸镉、硬脂酸镁、硬脂酸铜、聚乙二醇200和聚乙二醇400中的一种或几种；所述增强剂选自碳化硅纤维、纳米碳化钛、陶瓷粉、3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵、聚丙烯酰胺、聚乙烯胺、羧甲基纤维素-聚乙烯醇、聚丙烯酸钠、酪蛋白酸钠、羟基磷灰石和羧甲基纤维素钠中的一种或几种。作为本专利技术进一步的改进，由以下原料按重量份制备而成：十三氟辛基三甲氧基硅烷60-70份、三氧化二铝改性的氧化石墨烯阻燃剂12-17份、乳化剂12-17份、水滑石22-27份、偶联剂2-7份、分散剂2-7份、增强剂0.1-3份、无机颜料0.5-3份和去离子水170-200份。作为本专利技术进一步的改进，由以下原料按重量份制备而成：十三氟辛基三甲氧基硅烷65份、三氧化二铝改性的氧化石墨烯阻燃剂15份、乳化剂16份、水滑石25份、偶联剂5份、分散剂5份、增强剂1份、无机颜料2份和去离子水185份。作为本专利技术进一步的改进，三氧化二铝改性的氧化石墨烯阻燃剂按以下步骤制备而成：步骤一、采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯；步骤二、将氧化石墨烯超声分散于无水乙醇中，升温至50℃，另外将硅烷偶联剂KH570加人无水乙醇中，滴加醋酸溶液使得溶液的pH＝4.0-5.0，得到预水解硅烷偶联剂溶液，然后将预水解硅烷偶联剂溶液缓慢滴加至氧化石墨烯乙醇溶液中，继续添加三氧化二铝，80-90℃水浴加热，搅拌反应2-4h，反应结束后抽滤，乙醇多次洗涤固体，得到三氧化二铝改性的氧化石墨烯阻燃剂。作为本专利技术进一步的改进，超声条件为700W超声30-50min。作为本专利技术进一步的改进，氧化石墨烯、硅烷偶联剂KH570、三氧化二铝的物质的量的比为10∶(0.5-1)∶(2-5)。本专利技术进一步保护一种上述一种无卤阻燃硅烷水性涂料的制备方法，按照以下步骤进行：步骤一、在反应釜中加人十三氟辛基三甲氧基硅烷，搅拌均匀后，加人1/2去离子水和乳化剂，超声30min，然后在室温敞口搅拌反应4-6h，得到乳液A；步骤二、将三氧化二铝改性的氧化石墨烯阻燃剂、水滑石、偶联剂、分散剂、增强剂和剩下的1/2去离子水，30-50℃水浴加热，搅拌3-4h，降温出料，加人无机颜料，混合均匀，得到组分B；步骤三、将乳液A和组分B用电子搅拌器混合均匀，即得。作为本专利技术进一步的改进，超声功率为400-600W。本专利技术进一步保护一种无卤阻燃硅烷水性涂料在建材领域中的应用。本专利技术具有如下有益效果：1、本专利技术制备的三氧化二铝改性的氧化石墨烯阻燃剂，采用无卤配方，燃烧时不产生二次污染，同时，该阻燃剂在添加量仅为3-5％时便具有与普通阻燃剂相当甚至更好的阻燃效果；2、本专利技术制备的无卤阻燃硅烷水性涂料采用水性含氟硅烷基材，具有良好的弹性以及坚韧、耐磨的表面，同时具有优异的高低温性能、防水、耐紫外线、耐介质、耐辐照等特性，此外该涂料具有适宜的粘度，易于采用喷涂、浸涂、刷涂或浇涂等多种操作方式，是应用广泛且非常理想的保护材料；3、本专利技术添加各种无机颜料，通过不同颜色的选择及添加量的控制，可以制备出不同颜色的水性涂料，增强美观性。附图说明图1为无卤阻燃硅烷水性涂料的制备工艺图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所述的实施例只是本专利技术的部分具有代表性的实施例，而不是全部实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所有实施例都属于本专利技术的保护范围。实施例1无卤阻燃硅烷水性涂料的制备原料组成：十三氟辛基三甲氧基硅烷70份、三氧化二铝改性的氧化石墨烯阻燃剂10份、聚乙烯基苯磺酸10份、水滑石20份、偶联剂DL1711份、硬脂酸钡1份、纳米碳化钛0.01份、钛白0.1份和去离子水150份；三氧化二铝改性的氧化石墨烯阻燃剂按以下步骤制备而成：原料组成：氧化石墨烯、硅烷偶联剂KH570、三氧化二铝的物质的量的比为10∶0.5∶2；步骤一、采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯；步骤二、将氧化石墨烯超声(超声条件为700W超声30min)分散于无水乙醇中，升温至50℃，另外将硅烷偶联剂KH570加人无水乙醇中，滴加醋酸溶液使得溶液的pH＝4.0，得到预水解硅烷偶联剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无卤阻燃硅烷水性涂料，其特征在于，由以下原料按重量份制备而成：十三氟辛基三甲氧基硅烷 70‑90份；三氧化二铝改性的氧化石墨烯阻燃剂 10‑20份；乳化剂 10‑20份；水滑石 20‑30份；偶联剂 1‑10份；分散剂 1‑10份；增强剂 0.01‑5份；无机颜料 0.1‑5份；去离子水 150‑220份；所述乳化剂选自聚乙烯基苯磺酸、聚乙烯基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化胺和珀酸二辛酯磺酸钠中的一种或几种；所述无机颜料选自钛白、铬黄、铁蓝、镉红、镉黄、立德粉、炭黑、氧化铁红和氧化铁黄中的一种或几种；所述偶联剂为硅烷偶联剂，选自KH550、KH560、KH570、KH792、DL602、DL171中的一种；所述分散剂选自液体石蜡、微晶石蜡、硬脂酸钡、硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸镉、硬脂酸镁、硬脂酸铜、聚乙二醇200和聚乙二醇400中的一种或几种；所述增强剂选自碳化硅纤维、纳米碳化钛、陶瓷粉、3‑氯‑2‑羟丙基三甲基氯化铵、聚丙烯酰胺、聚乙烯胺、羧甲基纤维素‑聚乙烯醇、聚丙烯酸钠、酪蛋白酸钠、羟基磷灰石和羧甲基纤维素钠中的一种或几种。

【技术特征摘要】
1.一种无卤阻燃硅烷水性涂料，其特征在于，由以下原料按重量份制备而成：十三氟辛基三甲氧基硅烷70-90份；三氧化二铝改性的氧化石墨烯阻燃剂10-20份；乳化剂10-20份；水滑石20-30份；偶联剂1-10份；分散剂1-10份；增强剂0.01-5份；无机颜料0.1-5份；去离子水150-220份；所述乳化剂选自聚乙烯基苯磺酸、聚乙烯基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化胺和珀酸二辛酯磺酸钠中的一种或几种；所述无机颜料选自钛白、铬黄、铁蓝、镉红、镉黄、立德粉、炭黑、氧化铁红和氧化铁黄中的一种或几种；所述偶联剂为硅烷偶联剂，选自KH550、KH560、KH570、KH792、DL602、DL171中的一种；所述分散剂选自液体石蜡、微晶石蜡、硬脂酸钡、硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸镉、硬脂酸镁、硬脂酸铜、聚乙二醇200和聚乙二醇400中的一种或几种；所述增强剂选自碳化硅纤维、纳米碳化钛、陶瓷粉、3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵、聚丙烯酰胺、聚乙烯胺、羧甲基纤维素-聚乙烯醇、聚丙烯酸钠、酪蛋白酸钠、羟基磷灰石和羧甲基纤维素钠中的一种或几种。2.根据权利要求1所述一种无卤阻燃硅烷水性涂料，其特征在于，由以下原料按重量份制备而成：十三氟辛基三甲氧基硅烷60-70份；三氧化二铝改性的氧化石墨烯阻燃剂12-17份；乳化剂12-17份；水滑石22-27份；偶联剂2-7份；分散剂2-7份；增强剂0.1-3份；无机颜料0.5-3份；去离子水170-200份。3.根据权利要求1所述一种无卤阻燃硅烷水性涂料，其特征在于，由以下原料按重量份制备而成：十三氟辛基三甲氧基硅烷65份；三氧化二铝改性的氧化石墨烯阻燃剂15份；乳化剂16份；水滑石25份；偶联剂5份；分散剂5份；增强剂1份；...

【专利技术属性】
技术研发人员：王春林，余佳，
申请(专利权)人：王春林，
类型：发明
国别省市：浙江,33