一种用于瓦楞纸板的防水阻燃涂料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种用于瓦楞纸板的防水阻燃涂料及其制备方法，该防水阻燃涂料包括水和以下重量百分比的组分：有机硅改性聚氨酯水分散体48％‑52％、聚磷酸铵10％‑12％、三聚氰胺磷酸盐5.0％‑6.0％、季戊四醇5.0％‑6.0％、异丙醇4.0％‑5.0％、异丙醇硅溶胶3.0％‑3.5％、甲基三甲氧基硅烷1.5％‑1.8％、壬基酚聚氧乙烯醚0.1％‑0.2％、助剂0.5％‑1.0％。在涂层薄且涂布量少的情况下，该防水阻燃涂料提高了瓦楞纸板的机械强度和力学性能；使瓦楞纸板达到难燃级别，防火阻燃效果明显；涂膜表面水接触角达到120°以上，瓦楞纸板具有良好的抗潮防水性。

A waterproof and flame retardant coating for corrugated paperboard and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种用于瓦楞纸板的防水阻燃涂料及其制备方法
本专利技术属于瓦楞纸板
，具体涉及一种用于瓦楞纸板的防水阻燃涂料，同时还涉及一种上述的用于瓦楞纸板的防水阻燃涂料的制备方法。
技术介绍
随着电商、物流和快递行业的兴起及爆炸式发展，作为包装材料使用的瓦楞纸板用量也呈现大幅度增长，瓦楞纸板行业进入快速发展和壮大期。瓦楞纸板又称波纹纸板，是将瓦楞原纸加工成瓦楞形状后按一定的方式与箱纸板粘合在一起形成的多层纸板，由至少一层瓦楞纸和一层箱板纸粘合而成，具有较好的强度、弹性和挺度。瓦楞纸板用作包装材料主要有以下三点优势：1)制作成本低廉，制成的包装容器质量轻、可折叠，便于仓储和运输，原纸成本远低于塑料、金属等其他材料；2)便于回收利用，符合绿色包装要求，瓦楞纸板回收后可作为纸浆或模塑生产的原材料，也可二次生产出瓦楞纸板；3)便于加工成型，可通过模切压痕折叠等步骤加工成商品所需的包装容器，操作简单易行。瓦楞纸板的生产工艺已经呈现较高的自动化和流水作业，其连续式生产线是将瓦楞压制、涂胶、层合、干燥定型在同一台机器上连续完成，生产速率快、成本低，又能保证瓦楞纸板质量。由于瓦楞纸板的主要成分为植物纤维素，在受热时随着温度升高而脱水氧化，常温状态下瓦楞纸板的氧指数仅为15％，属于易燃品。在电商、物流、快递行业的仓储和运输过程中，大量的瓦楞纸箱堆积，存在较大的消防安全隐患；新闻时常报道有工厂、仓库、运输车辆、居民楼道、回收站点等因堆积瓦楞纸箱易燃引起的火灾，造成诸多的人员和/或财产损失。为解决上述问题，在加强消防安全意识的同时，需要对瓦楞纸板进行阻燃改性。现有对瓦楞纸板进行阻燃改性的方法主要是通过浆内添加、成品浸渍或表面涂布的方式，将阻燃剂施加到瓦楞纸板的内部或附着在其表面，通过阻碍纤维的热分解，抑制可燃性气体的生成，隔绝热和助燃气体，或稀释可燃性气体等途径来达到阻燃的目的。其中，浆内添加的阻燃剂会严重影响瓦楞纸板的成型性和可加工性，成品浸渍的方式也会影响瓦楞纸的平整度、挺度和施胶性，比较而言表面涂布工艺对瓦楞纸板的物理化学性能的负面影响小，是开发功能化瓦楞纸板的有效途径。现有的瓦楞纸板用阻燃剂虽然能达到一定的阻燃效果，但是存在以下缺陷：一是含卤阻燃剂的使用，火灾发生时会产生卤化氢等有害气体，对人体造成伤害，对环境造成破坏；二是无机阻燃剂如Al(OH)3、Mg(OH)2的使用，存在易流失、用量大、对瓦楞纸板强度影响大等问题，严重制约了阻燃瓦楞纸板的使用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于瓦楞纸板的防水阻燃涂料，涂层薄且涂布量少，防水阻燃效果好。本专利技术的第二个目的是提供一种上述的用于瓦楞纸板的防水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：一种用于瓦楞纸板的防水阻燃涂料，包括以下重量百分比的组分：有机硅改性聚氨酯水分散体48％-52％、聚磷酸铵10％-12％、三聚氰胺磷酸盐5.0％-6.0％、季戊四醇5.0％-6.0％、异丙醇4.0-5.0％、异丙醇硅溶胶3.0％-3.5％、甲基三甲氧基硅烷1.5％-1.8％、壬基酚聚氧乙烯醚0.1％-0.2％、助剂0.5％-1.0％，余量为水。所述有机硅改性聚氨酯水分散体的固含量为40％-45％。所述有机硅改性聚氨酯水分散体是采用聚醚N210、聚醚聚硅氧烷二元醇与异佛尔酮二异氰酸酯反应制得预聚体，以二羟甲基丙酸、三羟甲基丙烷和1,4-丁二醇为扩链剂，合成的自交联聚氨酯水分散体。进一步的，所述聚醚N210的Mn＝1000；聚醚聚硅氧烷二元醇的Mn＝4600；初始n(-NCO)/n(-OH)＝2.5，其中n(-OH)是指聚醚210和聚醚聚硅氧烷二元醇所含羟基的总摩尔数；聚醚聚硅氧烷二元醇的质量占预聚混合物总质量的6％，催化剂的用量为总聚合原料质量的0.03％；二羟甲基丙酸用量为总聚合原料质量的4％；三羟基甲基丙烷用量为总聚合原料质量的40％；中和度100％。所述异丙醇硅溶胶的固含量为30％-35％，粒径为5-10nm。所述助剂包括分散剂、消泡剂和流平剂；所述分散剂、消泡剂与流平剂的质量比为(1.0-2.0):1.0:(1.0-2.0)。一种上述的用于瓦楞纸板的防水阻燃涂料的制备方法，包括以下步骤：1)取配方量的异丙醇硅溶胶，加入少量的水和1/3配方量的甲基三甲氧基硅烷，在50℃-60℃条件下搅拌反应50-60min，后冷却至室温，得改性硅溶胶；2)取配方量的聚磷酸铵、三聚氰胺磷酸盐与季戊四醇，与2/3配方量的甲基三甲氧基硅烷混合并研磨，得混合阻燃剂；3)取配方量的有机硅改性聚氨酯水分散体，加入步骤1)所得改性硅溶胶，在800-1000rpm转速条件下搅拌10-15min，得改性基料；4)取配方量的异丙醇与水混合后，加入配方量的壬基酚聚氧乙烯醚、助剂和步骤1)所得混合阻燃剂，在400-600rpm转速条件下搅拌10-15min后，与步骤2)所得改性基料混合，在1200-1500rpm转速条件下剪切分散20-25min，即得。步骤1)中，水的加入质量为异丙醇硅溶胶质量的10％-15％。步骤2)中，所述研磨是指研磨至颗粒粒度不大于5μm。采用上述的防水阻燃涂料制备防水阻燃型瓦楞纸板的方法，包括以下步骤：i)将防水阻燃涂料置于涂布机中，在瓦楞纸板的一面或两面进行辊式定量涂布，总涂布量以干膜计不低于2.5g/m2；ii)对涂布后的瓦楞纸板进行饱和蒸汽烘干，烘干温度为140℃-160℃，停留时间为8-12s，冷却即得。步骤i)中，所述总涂布量以干膜计为2.5-25g/m2。此处的总涂布量是指单面或两面涂布量之和。此处的以干膜计是指涂膜烘干后的质量。进一步的，所述总涂布量以干膜计不高于涂布前瓦楞纸板克重的12.5％。步骤ii)中，所述饱和蒸汽的压力为1.2-1.5MPa。本专利技术的用于瓦楞纸板的防水阻燃涂料，是以水为分散介质的水性涂料，该水性涂料以有机硅改性聚氨酯水分散体为成膜基料。水性聚氨酯本身具有成膜性好、涂膜机械强度高、弹性及耐磨性优异、与基材附着力强等特点，采用水性聚氨酯作为阻燃涂料的成膜基料，一方面利用其强成膜性和强附着性将阻燃成分附着在瓦楞纸板表面，形成阻燃防护层，涂膜强度高，与瓦楞纸基材结合牢固，在加工、运输和使用过程中阻燃膜层不易脱落；另一方面聚氨酯树脂作为膨胀型阻燃体系的成炭剂(碳源)与其它阻燃成分配合使用，与催化剂受热分解时产生的酸性物质及氨气反应，本身脱水碳化形成碳化层，隔绝助燃气体和热量，阻止燃烧。常规聚氨酯分子中存在亲水基团，耐水性不高；本专利技术采用的有机硅改性聚氨酯水分散体是以聚醚聚硅氧烷二元醇为改性聚合原料，将有机硅链段通过嵌段改性方式键入聚氨酯链段中，提高了涂膜的耐水性，与其它组分协同作用，在瓦楞纸板表面形成有效防水膜层，提高瓦楞纸板的抗潮防水性。本专利技术的用于瓦楞纸板的防水阻燃涂料，采用膨胀型阻燃体系，以聚磷酸铵为脱水成炭催化剂(酸源)、三聚氰胺磷酸盐为发泡剂(气源)、季戊四醇为辅成炭剂，主成炭剂为聚氨酯树脂(成膜基料)，形成P、N系阻燃体系。含有该膨胀型阻燃体系的防水阻燃涂料形成的表面涂层，在火焰或高温下，聚磷酸铵受热分解生成聚磷酸并释放出不可燃气体(冲淡空气和可燃气体)，同时将辅成炭剂季戊四醇脱水碳化成碳架结构(多微孔的泡沫碳化层)，覆盖在基材本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于瓦楞纸板的防水阻燃涂料，其特征在于：包括以下重量百分比的组分：有机硅改性聚氨酯水分散体48％‑52％、聚磷酸铵10％‑12％、三聚氰胺磷酸盐5.0％‑6.0％、季戊四醇5.0％‑6.0％、异丙醇4.0％‑5.0％、异丙醇硅溶胶3.0％‑3.5％、甲基三甲氧基硅烷1.5％‑1.8％、壬基酚聚氧乙烯醚0.1％‑0.2％、助剂0.5％‑1.0％，余量为水。

【技术特征摘要】
1.一种用于瓦楞纸板的防水阻燃涂料，其特征在于：包括以下重量百分比的组分：有机硅改性聚氨酯水分散体48％-52％、聚磷酸铵10％-12％、三聚氰胺磷酸盐5.0％-6.0％、季戊四醇5.0％-6.0％、异丙醇4.0％-5.0％、异丙醇硅溶胶3.0％-3.5％、甲基三甲氧基硅烷1.5％-1.8％、壬基酚聚氧乙烯醚0.1％-0.2％、助剂0.5％-1.0％，余量为水。2.根据权利要求1所述的用于瓦楞纸板的防水阻燃涂料，其特征在于：所述有机硅改性聚氨酯水分散体的固含量为40％-45％。3.根据权利要求1所述的用于瓦楞纸板的防水阻燃涂料，其特征在于：所述有机硅改性聚氨酯水分散体是采用聚醚N210、聚醚聚硅氧烷二元醇与异佛尔酮二异氰酸酯反应制得预聚体，以二羟甲基丙酸、三羟甲基丙烷和1,4-丁二醇为扩链剂，合成的自交联聚氨酯水分散体。4.根据权利要求1所述的用于瓦楞纸板的防水阻燃涂料，其特征在于：所述异丙醇硅溶胶的固含量为30％-35％，粒径为5-10nm。5.根据权利要求4所述的用于瓦楞纸板的防水阻燃涂料，其特征在于：所述助剂包括分散剂、消泡剂和流平剂；所述分散剂、消泡剂与流平剂的质量比为(1.0-2.0):1.0:...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏晓峰，
申请(专利权)人：北京知淘科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京,11