一种木质材料用膨胀型水性防火阻燃涂料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种木质材料用膨胀型水性防火阻燃涂料及其制备方法，该涂料包括水和以下重量份数的组分：三聚氰胺改性脲醛树脂乳液200份、乙烯‑醋酸乙烯共聚物乳液110‑120份、硼酸20‑24份、聚磷酸胺36‑38份、磷酸脒基脲20‑24份、季戊四醇36‑40份、三聚氰胺30‑34份、磺化炭1.0‑1.4份、硼酸锌3.6‑4.0份、八钼酸铵2.0‑2.4份、涂料助剂16‑20份、颜填料0‑44份。该膨胀型水性防火阻燃涂料能够在受热过程中大幅度迟滞木质材料的燃烧，抑制火灾蔓延；具有良好抑烟性，能延缓烟气产生的时间，减少烟气的释放量和有毒气体的产生，为火灾条件下人员的逃生和救援提供更多的安全时间和空间。

An Intumescent Water-borne Fire-retardant Coating for Wood Material and Its Preparation Method

The invention relates to an expansion type water-borne fire-retardant and flame retardant coating for wood materials and a preparation method thereof. The coating comprises water and the following weight components: melamine modified urea formaldehyde resin emulsion 200 parts, ethylene vinyl acetate copolymer emulsion 110, 120 parts, boric acid 20, 24 parts, polyphosphate amine 36 38 38, phosphamiprid urea 20 20 24, pentaerythritol 36 40 40, melamine 40 Thirty-four copies of sulfonated carbon, 1.0 1.4 copies of sulfonated carbon, 3.6 4.0 copies of zinc borate, 2.0 2.4 copies of ammonium octamolybdate, 16 20 copies of paint additives and 0 44 copies of pigments and fillers. The intumescent waterborne fire retardant coating can greatly retard the combustion of wood materials and inhibit the spread of fire in the heating process; it has good smoke suppression, can delay the time of smoke generation, reduce the amount of smoke released and the generation of toxic gases, and provide more safe time and space for people to escape and rescue under fire conditions.

【技术实现步骤摘要】
一种木质材料用膨胀型水性防火阻燃涂料及其制备方法
本专利技术属于水性涂料
，具体涉及一种木质材料用膨胀型水性防火阻燃涂料，同时还涉及上述木质材料用膨胀型水性防火阻燃涂料的制备方法。
技术介绍
木质材料具有环保、无毒、加工性强、可再生的优点，大量应用于家具、建筑及室内装饰装修等领域。但是未经处理的木质材料不耐火，易燃且具有着火蔓延性，会提高使用场所的火灾危险性，存在严重的安全隐患。为了有效减少火灾的发生，国家制定了一系列的法律法规和安全标准，要求在建筑物、室内或公共场所使用的材料制品达到相应的阻燃级别，这就要求所用的木质材料具有更好的防火阻燃性能。在木质材料表面覆盖阻燃涂料，抑制其燃烧性、提升其耐火极限，从而减少或避免火灾的发生，是一种较为有效的阻燃处理技术。阻燃涂料涂覆在实木、纤维板、刨花板等易燃材料基体表面，形成具有防火阻燃保护涂膜，其可隔离火焰、推迟基材引燃时间、延缓火焰在材料表面的传播速度、阻止或迟滞火灾的蔓延，具有操作简单、适应性强的特点，应用空间非常广阔。阻燃涂料按其分散介质不同可分为水性涂料和溶剂型涂料，其中溶剂型涂料在施工时溶剂挥发，易对环境造成污染、对人体造成危害；而以水作为分散介质的水性涂料具有绿色、健康、环保等特点，已经成为涂料行业发展的趋势和方向。阻燃涂料按燃烧特性又分为膨胀型阻燃涂料和非膨胀型阻燃涂料。其中膨胀型阻燃涂料成膜后，常温下与普通漆膜无异，但在火焰或高温下，涂层剧烈发泡炭化，形成比原涂层厚几十至几百倍的难燃性泡沫炭化层，导热系数低，阻止热量的传递，有效隔绝氧气；同时分解反应释放出不燃性气体(水蒸汽、氨气、二氧化碳等)，冲淡可燃性气体，从而减缓或阻止热量的传导和火焰的蔓延。膨胀型阻燃涂料的原始涂层较薄(一般不大于1mm)，满足装饰要求，相对而言成本较低，防火隔热效果好，近年来逐渐得到发展。膨胀型阻燃涂料体系一般由酸源、炭源、气源及涂膜树脂组成，在发生火灾时迅速发泡反应形成炭保护层并释放不燃气体，发挥其防火阻燃作用。但是，在阻燃涂料膨胀过程中，随着大量不燃气体的释放，涂膜层也受热释放出大量烟气和有毒气体，包括烟颗粒物、CO等，严重影响受灾人员及救灾人员的身体健康及生命安全，妨碍人员疏散及救援行动。因此，如何在有效防火阻燃的基础上，减少膨胀型阻燃涂料的生烟量，提高其抑烟性，是需要解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种木质材料用膨胀型水性防火阻燃涂料，具有良好的防火阻燃性和抑烟性。本专利技术的第二个目的是提供一种上述的木质材料用膨胀型水性防火阻燃涂料的制备方法。为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：一种木质材料用膨胀型水性防火阻燃涂料，包括水和以下重量份数的组分：三聚氰胺改性脲醛树脂乳液200份、乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液110-120份、硼酸20-24份、聚磷酸胺36-38份、磷酸脒基脲20-24份、季戊四醇36-40份、三聚氰胺30-34份、磺化炭1.0-1.4份、硼酸锌3.6-4.0份、八钼酸铵2.0-2.4份、涂料助剂16-20份、颜填料0-44份。该涂料的固含量为48％-52％。所述三聚氰胺改性脲醛树脂乳液的固含量为50％。所述乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液(EVA乳液)的固含量为45％；乙烯-醋酸乙烯共聚物中，醋酸乙烯的含量为70％-75％。所述涂料助剂包括成膜助剂、分散剂、消泡剂、润湿剂、增稠剂和流平剂，所述成膜助剂与分散剂、消泡剂、流平剂的质量比为10:(1.0-1.5):(1.0-2.0):(1.0-1.5):(2.0-3.0)：(1.0-2.0)。所述成膜助剂为二丙二醇甲醚与N-甲基吡咯烷酮的质量比为1.5:1的混合物。所述颜填料为钛白粉或氧化锌粉，或者其他颜料与填料的混合物。可用的颜料包括但不限于炭黑、氧化铁类无机颜料、酞菁蓝、群青、酞菁绿、甲苯胺紫等；可用的填料包括但不限于碳酸钙、硫酸钡、云母粉、高岭土、滑石粉、硅藻土、二氧化硅等。在由颜料与填料混合而成的颜填料中，填料的质量百分比不超过30％。优选的，所述颜填料的重量份数为26-40份；进一步优选的，所述颜填料的重量份数为34-38份。所述硫化炭是由以下方法制备的：将活性炭与发烟硫酸按照质量比为1:3.5-4.0的比例混合，在75℃-85℃条件下磺化1.5-2.5h后，冷却并洗涤至中性，干燥即得。所述聚磷酸铵的聚合度不低于1000。一种上述的木质材料用膨胀型水性防火阻燃涂料的制备方法，包括以下步骤：1)将配方量的三聚氰胺改性脲醛树脂乳液与乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液混合，得成膜基料；取配方量的硼酸、季戊四醇加入适量水中，分散均匀后再加入配方量的磷酸脒基脲、聚磷酸铵，分散均匀得膨胀阻燃预混料；取配方量的磺化炭、硼酸锌和八钼酸铵加入适量水中，分散均匀后得协效抑烟预混料；取配方量的涂膜助剂加入适量水中，分散均匀得助剂预混料；取配方量的颜填料加入适量水中，分散均匀得颜填预混料；2)将步骤1)所得膨胀阻燃预混料与协效抑烟预混料混合，分散均匀后得抑烟阻燃预混料；3)先将步骤1)所得颜填预混料与助剂预混料混合，分散均匀后加入步骤2)所得抑烟阻燃预混料，分散均匀后再与成膜基料混合，调整固含量并分散均匀，即得所述木质材料用膨胀型水性防火阻燃涂料。步骤1)中，预混料的固含量不低于55％。优选的，所述预混料的固含量为55％-60％。本专利技术的木质材料用膨胀型水性防火阻燃涂料，以水性氨基树脂(三聚氰胺改性脲醛树脂)为主要成膜物质，不仅能使涂膜具有良好的耐水性、耐候性，还因其中含有三聚氰胺成分，可在涂膜受热分解成炭过程中发泡膨胀，从而降低涂料中游离态三聚氰胺的用量。本专利技术采用柔性的乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液对氨基树脂进行改性，赋予成膜物质优异的韧性，从而提高涂膜的韧性和抗龟裂性。本专利技术的木质材料用膨胀型水性防火阻燃涂料，在聚磷酸铵、季戊四醇和三聚氰胺组成的基本膨胀阻燃体系基础上，为防止过多的聚磷酸铵过快固化三聚氰胺改性脲醛树脂，采用硼酸与磷酸脒基脲替代部分聚磷酸铵作为脱水催化剂使用，一方面缓解聚磷酸铵对三聚氰胺改性脲醛树脂的过快固化，使涂料能稳定储存、运输并在涂覆后形成表面光滑平整的涂膜；另一方面，磷酸脒基脲可有效捕捉树脂中的游离甲醛等有害物质，提高涂料产品的环保型；少量的硼酸可在涂膜固化过程中逐渐浮于涂膜的表面，在涂膜受热分解成炭发泡膨胀过程中在表面快速形成致密阻隔层，阻止热量传递与气体交换，从而与其他组分协效阻燃抑烟。由硼酸、聚磷酸铵、磷酸脒基脲、季戊四醇与三聚氰胺组成磷-氮-硼三元膨胀型阻燃体系，硼酸、聚磷酸铵、磷酸脒基脲为复合脱水催化剂，季戊四醇为成炭剂，三聚氰胺为主发泡剂，三聚氰胺改性脲醛树脂为辅发泡剂，涂膜受热分解成炭发泡膨胀，发泡良好，形成的炭层高度高且连续、表面坚硬、内部致密，且能牢固的固着于木质材料(基材)上，具有良好的阻隔热量和隔绝助燃气体作用。本专利技术的木质材料用膨胀型水性防火阻燃涂料，在上述磷-氮-硼三元膨胀型阻燃体系的基础上，采用磺化炭、硼酸锌与八钼酸铵复配形成协效抑烟剂。其中，磺化炭带有磺化基团，具有良好的吸附性和催化活性；磺化炭的催化活性能促进材料低温成炭作用，材料提前成炭固化后，可以抑制材料高温降解和不完全燃烧的发生，从而有效降低材料的热量释放，使得高温降解物质如烟尘、CO、CO2减本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种木质材料用膨胀型水性防火阻燃涂料，其特征在于：包括水和以下重量份数的组分：三聚氰胺改性脲醛树脂乳液200份、乙烯‑醋酸乙烯共聚物乳液110‑120份、硼酸20‑24份、聚磷酸胺36‑38份、磷酸脒基脲20‑24份、季戊四醇36‑40份、三聚氰胺30‑34份、磺化炭1.0‑1.4份、硼酸锌3.6‑4.0份、八钼酸铵2.0‑2.4份、涂料助剂16‑20份、颜填料0‑44份。

【技术特征摘要】
1.一种木质材料用膨胀型水性防火阻燃涂料，其特征在于：包括水和以下重量份数的组分：三聚氰胺改性脲醛树脂乳液200份、乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液110-120份、硼酸20-24份、聚磷酸胺36-38份、磷酸脒基脲20-24份、季戊四醇36-40份、三聚氰胺30-34份、磺化炭1.0-1.4份、硼酸锌3.6-4.0份、八钼酸铵2.0-2.4份、涂料助剂16-20份、颜填料0-44份。2.根据权利要求1所述的木质材料用膨胀型水性防火阻燃涂料，其特征在于：该涂料的固含量为48％-52％。3.根据权利要求1所述的木质材料用膨胀型水性防火阻燃涂料，其特征在于：所述三聚氰胺改性脲醛树脂乳液的固含量为50％。4.根据权利要求1所述的木质材料用膨胀型水性防火阻燃涂料，其特征在于：所述涂料助剂包括成膜助剂、分散剂、消泡剂、润湿剂、增稠剂和流平剂，所述成膜助剂与分散剂、消泡剂、流平剂的质量比为10:(1.0-1.5):(1.0-2.0):(1.0-1.5):(2.0-3.0)：(1.0-2.0)。5.根据权利要求4所述的木质材料用膨胀型水性防火阻燃涂料，其特征在于：所述成膜助剂为二丙二醇甲醚与N-甲基吡咯烷酮的质量比为1.5:1的混合物。6.根据权利要求1所述的木质材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：李竑靓，
申请(专利权)人：巩义市宏盛稀有金属有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41