超薄膨胀型防火涂料用丙烯酸聚合物乳液及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种超薄膨胀型防火涂料用丙烯酸聚合物乳液及其制备方法，该乳液包括混合于去离子水、引发剂和乳化剂中的核层和壳层；核层包括苯乙烯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸‑2‑乙基己酯、甲基丙烯酸、硅烷偶联剂；壳层包括苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸‑2‑乙基己酯、甲基丙烯酸、PAM100、硅烷偶联剂、碳酸氢钠；制备方法包括制备核层预乳化液、制备壳层预乳化液、制备引发剂水溶液、在反应釜中分阶段滴加核层预乳化液和壳层预乳化液、调节溶液pH值为弱碱性并过滤步骤。本发明专利技术的丙烯酸聚合物乳液用于制备防火涂料，消除了采用不同批次的丙烯酸聚合物乳液制备的防火涂料之间存在差异的问题，可靠保证了防火涂料的质量。

【技术实现步骤摘要】
超薄膨胀型防火涂料用丙烯酸聚合物乳液及其制备方法
本专利技术涉及防火涂料
，特别是一种生产防火涂料所要使用的一种丙烯酸聚合物乳液及其制备方法。
技术介绍
防火涂料是用于可燃性基材表面、能降低被涂材料表面的可燃性、阻滞火灾的迅速蔓延，用以提高被涂材料耐火极限的一种特种涂料。近年来，随着人们消防观念的逐步提高，除了对建筑做有效的逃生空间规划外，对防火建筑材料的选择也变得尤为重要。防火涂料主要由成膜物质、颜料、溶剂和助剂组成，水性防火涂料的成膜物质主要是聚合物乳液。对于不同类型的聚合物乳液的研究很多，例如硅丙、弹性、苯丙、氯偏聚合物乳液等。目前主要市场常见的防火涂料的成膜物质主要有醋叔聚合物乳液和丙烯酸聚合物乳液两种，其中，醋酸聚合物乳液是醋酸乙烯酯和醋酸乙烯叔碳酸酯的共聚物乳液(以下称醋聚合物乳液)，在国外涂料中应用广泛，醋叔聚合物乳液制备的防火涂料，具有很好的膨胀高度和相对致密的泡沫层，但是醋叔聚合物乳液自身吸水率高，耐碱性较差，涂层膨胀时，膨胀涂层的强度较低，容易出现局部的脱落和裂缝，从而影响耐火时间；丙烯酸聚合物乳液制备的防火涂料，也能获得很好的膨胀高度和致密的碳层，同时也具有很好的碳层强度，但是由于不同批次的丙烯酸聚合物乳液制备的防火涂料在膨胀高度上会存在差异，导致其无法在防火涂料中得到广泛应用。
技术实现思路
本专利技术需要解决的技术问题是提供一种超薄膨胀型防火涂料用丙烯酸聚合物乳液及其制备方法，其能够解决现有丙烯酸聚合物乳液存在的不同批次聚合物乳液制备的防火涂料膨胀高度稳定性存在差异的问题，从而使得丙烯酸聚合物乳液能够在防火涂料中得到广泛应用。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案如下。一种超薄膨胀型防火涂料用丙烯酸聚合物乳液，包括混合于去离子水、引发剂和乳化剂中的核层和壳层；其中，核层包括以下重量份数的组分：苯乙烯230份、丙烯酸正丁酯60份、丙烯酸-2-乙基己酯120份、甲基丙烯酸2份、硅烷偶联剂0.5-1.5份；壳层包括以下重量份数的组分：苯乙烯10份、甲基丙烯酸甲酯20份、丙烯酸正丁酯15份、丙烯酸-2-乙基己酯20份、甲基丙烯酸25份、PAM1005-15份、硅烷偶联剂1.5-3.5份、碳酸氢钠0.1份；所述乳化剂包括1-3份的反应型阴离子乳化剂SR10和1-3份的反应型非离子乳化剂ER10；引发剂0.5-2.5份。上述超薄膨胀型防火涂料用丙烯酸聚合物乳液，所述壳层和核层中的硅烷偶联剂采用A-174。上述超薄膨胀型防火涂料用丙烯酸聚合物乳液，所述引发剂为过硫酸铵。一种超薄膨胀型防火涂料用丙烯酸聚合物乳液的制备方法，具体包括以下步骤：A.制备核层预乳化液；B.制备壳层预乳化液；C.制备引发剂水溶液；D.在反应釜中分阶段滴加核层预乳化液和壳层预乳化液；E.降温，调节溶液pH值为弱碱性，过滤得到超薄膨胀型防火涂料用丙烯酸聚合物乳液。上述超薄膨胀型防火涂料用丙烯酸聚合物乳液的制备方法，步骤A的具体方法为：向第一预乳化釜中加入90-150份的去离子水，开启搅拌，加入0.5-2份反应型阴离子乳化剂SR10，15min后加入计量好的单体苯乙烯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸、硅烷偶联剂，继续高速搅拌乳化约20min，制得核层预乳化液。上述超薄膨胀型防火涂料用丙烯酸聚合物乳液的制备方法，步骤B的具体方法为：向第二预乳化釜中加入30-50份的去离子水，开启搅拌，加入1-3份反应型非离子乳化剂ER10，15min后加入计量好的单体苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、PAM100、甲基丙烯酸、硅烷偶联剂，继续高速搅拌乳化约20min，制得壳层预乳化液。上述超薄膨胀型防火涂料用丙烯酸聚合物乳液的制备方法，步骤C的具体方法为：初始引发剂水溶液：在烧杯中加入10份去离子水和0.3份过硫酸铵制备引发剂水溶液；核层引发剂水溶液：在烧杯中加入50份去离子水和0.9-2份过硫酸铵制备引发剂水溶液；壳层引发剂水溶液：在烧杯中加入6份去离子水和0.1-0.3份过硫酸铵制备引发剂水溶液。上述超薄膨胀型防火涂料用丙烯酸聚合物乳液的制备方法，步骤D的具体方法为：向反应釜中加入250-350份的去离子水，开启搅拌，加入0.5-1份反应型阴离子乳化剂SR10和0.1份碳酸氢钠，升温至85℃时，加入核层预乳化液和引发剂水溶液，待温度升至最高并稳定2min后，继续滴加剩余的核层预乳化液和引发剂水溶液，滴加温度控制在84～86℃，滴加时间150min，之后保温20min；然后开始滴加壳层预乳化液和引发剂水溶液，滴加温度控制在84～86℃，滴加时间30min，之后保温30min。上述超薄膨胀型防火涂料用丙烯酸聚合物乳液的制备方法，步骤E的具体方法为：反应釜内温度降至65℃后，用氨水调节pH至7.5-8，加入消泡剂及杀菌剂；过滤后得到超薄膨胀型防火涂料用丙烯酸乳液。由于采用了以上技术方案，本专利技术所取得技术进步如下。本专利技术的丙烯酸聚合物乳液用于制备防火涂料，通过在聚合过程中引入PAM100、甲基丙烯酸，并采用特殊的聚合工艺，确保粒子的表面有很好的亲水性，有效的降低了粒子与水的界面张力，粒子的水合性能得到了大大提升，提高了其在漆膜中分布的均匀性，硅烷交联剂在核层和壳层分布交联使膜层具有良好的耐水性，减少了不同批次间聚合物乳液粒子与界面张力的差异，消除了采用不同批次的丙烯酸聚合物乳液制备的防火涂料之间存在差异的问题，可靠保证了防火涂料的质量；另外，采用本专利技术制备的防火涂料具有较好的膨胀高度以及致密的泡沫层，提高了防火涂料的耐候性、耐碱性以及耐水性，从而使得丙烯酸聚合物乳液在防火涂料中得到了广泛应用。具体实施方式防火涂料在火场条件下，膨胀过程和机理是一个非常复杂的过程。随着涂层的温度升高，成膜物质开始融化，吸收了外部能量，薄型和超薄型防火涂料单位面积的成膜物质并不多，所以该过程不会持续太久，一般3～5min即进入下一阶段。成膜物质的软化熔融引起涂层的软化，同时发泡剂达到分解温度，释放出不燃性气体，使涂层膨胀成泡沫层，此时脱水成炭催化剂聚磷酸铵分解成磷酸，使有机物发生脱水反应,形成膨胀的碳层。接着，炭化层中的炭逐渐被氧化成CO2而溢出体系，同时有一部分炭化层由于附着力不够而被气流带走；但主要是炭化层中的炭逐渐被氧化而释放出能量。最后，防火涂料主要靠无机骨架支撑膨胀层起防火隔热作用。从膨胀过程来看，聚合物乳液是成膜物质，聚合物乳液对于涂层的膨胀有着至关重要的影响。从聚合物本身的软化点来看，丙烯酸聚合物乳液高于醋叔乳液的温度，与三聚氰胺的分解温度相近。丙烯酸聚合物在溶剂型薄型和超薄型防火涂料中是很好的成膜物，可以获得满意的防护效果。因此丙烯酸聚合物乳液在水性薄型和超薄型防火涂料中没有广泛使用的原因，不是聚合物本身结构的问题，而是聚合物乳液的胶体特性与醋叔聚合物乳液不同，醋叔聚合物乳液的粒子表面是位阻稳定，粒子与水的界面张力较低，而丙烯酸聚合物乳液本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超薄膨胀型防火涂料用丙烯酸聚合物乳液，其特征在于，包括混合于去离子水、引发剂和乳化剂中的核层和壳层；/n其中，核层包括以下重量份数的组分：苯乙烯230份、丙烯酸正丁酯60份、丙烯酸-2-乙基己酯120份、甲基丙烯酸2份、硅烷偶联剂0.5-1.5份；/n壳层包括以下重量份数的组分：苯乙烯10份、甲基丙烯酸甲酯20份、丙烯酸正丁酯15份、丙烯酸-2-乙基己酯20份、甲基丙烯酸25份、PAM1005-15份、硅烷偶联剂1.5-3.5份、碳酸氢钠0.1份；/n所述乳化剂包括1-3份的反应型阴离子乳化剂SR10和1-3份的反应型非离子乳化剂ER10；引发剂0.5-2.5份。/n

【技术特征摘要】
1.一种超薄膨胀型防火涂料用丙烯酸聚合物乳液，其特征在于，包括混合于去离子水、引发剂和乳化剂中的核层和壳层；
其中，核层包括以下重量份数的组分：苯乙烯230份、丙烯酸正丁酯60份、丙烯酸-2-乙基己酯120份、甲基丙烯酸2份、硅烷偶联剂0.5-1.5份；
壳层包括以下重量份数的组分：苯乙烯10份、甲基丙烯酸甲酯20份、丙烯酸正丁酯15份、丙烯酸-2-乙基己酯20份、甲基丙烯酸25份、PAM1005-15份、硅烷偶联剂1.5-3.5份、碳酸氢钠0.1份；
所述乳化剂包括1-3份的反应型阴离子乳化剂SR10和1-3份的反应型非离子乳化剂ER10；引发剂0.5-2.5份。


2.根据权利要求1所述的超薄膨胀型防火涂料用丙烯酸聚合物乳液，其特征在于，所述壳层和核层中的硅烷偶联剂采用A-174。


3.根据权利要求2所述的超薄膨胀型防火涂料用丙烯酸聚合物乳液，其特征在于，所述引发剂为过硫酸铵。


4.一种如权利要求1至3所述的超薄膨胀型防火涂料用丙烯酸聚合物乳液的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
A.制备核层预乳化液；
B.制备壳层预乳化液；
C.制备引发剂水溶液；
D.在反应釜中分阶段滴加核层预乳化液和壳层预乳化液；
E.降温，调节溶液pH值为弱碱性，过滤得到超薄膨胀型防火涂料用丙烯酸聚合物乳液。


5.根据权利要求4所述的超薄膨胀型防火涂料用丙烯酸聚合物乳液的制备方法，其特征在于，步骤A的具体方法为：向第一预乳化釜中加入90-150份的去离子水，开启搅拌，加入0.5-2份反应型阴离子乳化剂SR10，15min后加入计量好的单体苯乙烯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸、硅烷偶联剂，继续高速搅拌乳化约20min，制得核...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志宽，高昊，孙志勇，肖中华，郭磊磊，郭彦恒，
申请(专利权)人：广东衡光新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44