一种核壳阻燃剂改性环氧树脂涂料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种核壳阻燃剂改性环氧树脂涂料及其制备方法，包括制备聚磷酸铵悬浮液、制备壳聚糖溶液、制备聚谷氨酸盐溶液、制备壳聚糖包覆聚磷酸铵、制备聚谷氨酸盐和壳聚糖共包覆聚磷酸铵以及制备核壳阻燃剂改性环氧树脂涂料6个步骤，本发明专利技术所得到的核壳阻燃剂具有良好的阻燃协同效应，在热分解过程中，聚磷酸铵衍生的磷酸和多磷酸盐促进了壳聚糖和聚谷氨酸盐的脱水和碳化，从而残留了更多的残炭，随着更多残炭的残留，环氧树脂的进一步分解受到抑制，从而降低了最大热失重率，并且由于聚谷氨酸盐和壳聚糖共包覆的聚磷酸铵核壳阻燃剂的壳层的厚度可控，可以进一步控制炭层的形成，显着提高了环氧树脂的阻燃能力。显着提高了环氧树脂的阻燃能力。

【技术实现步骤摘要】
一种核壳阻燃剂改性环氧树脂涂料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及环氧树脂
，具体涉及一种核壳阻燃剂改性环氧树脂涂料及其制备方法。

技术介绍

[0002]环氧树脂(EP)作为一种常用的热固性材料，具有良好的机械性能和粘接性能，广泛应用于电子电器、涂料、复合材料等领域。然而，EP在空气中极易燃烧，燃烧时伴随大量黑色的浓烟和有毒气体，为了解决这一问题，人们开展了针对环氧树脂的阻燃技术研究，目前环氧树脂阻燃研究主要分三类：添加型阻燃剂阻燃环氧树脂、反应型阻燃剂阻燃环氧树脂、协同阻燃剂阻燃环氧树脂。
[0003]阻燃剂是可赋予易燃聚合物难燃性的功能性助剂，分为以下几种：卤系阻燃剂、磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、硅系阻燃剂、硼系阻燃剂、氢氧化物阻燃剂和膨胀型阻燃剂。阻燃机理主要有三类，(1)气相阻燃机理是指在可燃物中加入受热过程中能产生抑制自由基的物质，阻止燃烧继续，另外阻燃剂受热分解出大量的不可燃性气体，达到阻止或延缓燃烧的效果；(2)凝聚相阻燃机理则是在聚合物表面形成致密的保护层，不但可以隔绝氧气，而且阻碍可燃性气体进入燃烧范围，从而阻止或抑制高分子的热分解；(3)中断热交换阻燃是将聚合物在燃烧过程中产生的大部分热量释放，从而体系温度低于热分解下的温度，最后使燃烧终止。
[0004]专利文献CN106318116A公开了一种防火型阻燃环保油漆，该阻燃环保油漆由以下重量份的组分组成：环氧树脂30～38份、丙烯酸树脂25～29份、聚磷酸铵16～19份、聚氯乙烯树脂19～25份、松香3～9份、云母粉6～12份、改性纳米硅藻土粉3～5份、丙烯腈2～7份、有机硅消泡剂11～13份、固化剂1～4份、流平剂0.8～1.2份与水31～38份，但是由于聚磷酸铵是无机聚合物，与基材的相容性差，单独添加阻燃环氧树脂时阻燃效率较低。
[0005]专利文献CN111138715A是一种紫外光固化环氧丙烯酸酯微胶囊化聚磷酸铵方法，该方法是在一定配比的环氧树脂/丙烯酸溶液中，分别加入催化剂、阻聚剂，并用稀释剂进行稀释，得到环氧丙烯酸酯预聚物；将一定量的聚磷酸铵加至上述预聚物中，并加入光引发剂，搅拌均匀后使之成为稳定的悬浊液，通过紫外光固化得到所需产物，本专利技术方法具有反应时间短、能耗小等优点，但其外层壳的厚度难以控制，而外层的壳形成炭层可以起到阻燃的效果，过薄的壳形成的炭层阻燃效果差。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种核壳阻燃剂改性环氧树脂涂料及其制备方法，解决了传统的聚磷酸铵核壳阻燃剂的外壳厚度难以控制以及阻燃效果差的技术问题。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采取如下技术方案：
[0008]一种核壳阻燃剂改性环氧树脂涂料的制备方法，包括如下步骤：
[0009](1)制备聚磷酸铵悬浮液：将聚磷酸铵加入到去离子水中，搅拌混合均匀，即得到聚磷酸铵悬浮液；
[0010](2)制备壳聚糖溶液：将壳聚糖加入到乙酸溶液中，搅拌混合均匀，得到壳聚糖溶液；
[0011](3)制备聚谷氨酸盐溶液：将聚谷氨酸盐加入到氨溶液中，搅拌混合均匀，得到聚谷氨酸盐溶液；
[0012](4)制备壳聚糖包覆聚磷酸铵：将壳聚糖溶液滴加到聚磷酸铵悬浮液中，搅拌混合均匀，然后进行离心和洗涤，即得到壳聚糖包覆聚磷酸铵；
[0013](5)制备聚谷氨酸盐和壳聚糖共包覆聚磷酸铵：将壳聚糖包覆聚磷酸铵分散在去离子水中，在搅拌状态下向其中加入聚谷氨酸盐溶液，然后进行离心和洗涤，即得到聚谷氨酸盐和壳聚糖共包覆聚磷酸铵；
[0014](6)制备核壳阻燃剂改性环氧树脂涂料：将环氧树脂、聚谷氨酸盐和壳聚糖共包覆聚磷酸铵、分散剂硬酯酸单甘油酯、增亮剂有机微蜡粉、消泡剂二甲基硅油加入到去离子水中，搅拌混合均匀，即得到核壳阻燃剂改性环氧树脂涂料。
[0015]优选的，步骤(1)中，聚磷酸铵和去离子水的质量比为4
‑
6:100。
[0016]优选的，步骤(2)中，壳聚糖和乙酸溶液的质量比为1
‑
2:100，乙酸溶液的质量分数为1
‑
2wt％。
[0017]优选的，步骤(3)中，聚谷氨酸盐和氨溶液的质量比为1
‑
2:100，氨溶液的质量分数为1
‑
2wt％。
[0018]优选的，步骤(4)中，壳聚糖溶液和聚磷酸铵悬浮液的质量比为100:150
‑
200。
[0019]优选的，步骤(5)中，壳聚糖包覆聚磷酸铵、去离子水和聚谷氨酸盐溶液的质量比为4
‑
6:100:150
‑
200。
[0020]优选的，步骤(6)中，环氧树脂、聚谷氨酸盐和壳聚糖共包覆聚磷酸铵、分散剂硬酯酸单甘油酯、增亮剂有机微蜡粉、消泡剂二甲基硅油的质量比为100:2
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5:1
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2:1.5
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2.5:0.5
‑
1。
[0021]本专利技术还提供一种由上述制备方法得到的核壳阻燃剂改性环氧树脂涂料。
[0022]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0023](1)本专利技术提供一种核壳阻燃剂改性环氧树脂涂料及其制备方法，本专利技术在合成过程中通过自组装的方法在水中构建了核壳型生物衍生阻燃剂，其中以聚磷酸铵为核心，利用壳聚糖和聚谷氨酸盐不同的电特性在表面形成外壳，带正电壳聚糖在静电相互作用下沉积在带负电的聚磷酸铵表面，之后带负电的聚谷氨酸盐在静电相互作用下沉积在带正点的壳聚糖包覆聚磷酸铵的表面，形成聚谷氨酸盐和壳聚糖共包覆聚磷酸铵，并且可以通过采用相同的方法，形成多层包覆的聚磷酸铵，再通过熔融共混将它们引入到环氧树脂中，对环氧树脂进行共混改性，从而得到核壳阻燃剂改性环氧树脂涂料。
[0024](2)本专利技术提供一种核壳阻燃剂改性环氧树脂涂料及其制备方法，通过分子结构设计，以聚磷酸铵、壳聚糖、聚谷氨酸糖为原料，合成了一种聚谷氨酸盐和壳聚糖共包覆的聚磷酸铵核壳阻燃剂，其中壳聚糖和聚磷酸铵通过不同的电极特性在聚磷酸铵表面形成核壳，所得到的核壳阻燃剂具有良好的阻燃协同效应，在热分解过程中，聚磷酸铵衍生的磷酸和多磷酸盐促进了壳聚糖和聚谷氨酸盐的脱水和碳化，从而残留了更多的残炭，随着更多
残炭的残留，环氧树脂的进一步分解受到抑制，从而降低了最大热失重率，并且由于聚谷氨酸盐和壳聚糖共包覆的聚磷酸铵核壳阻燃剂的壳层的厚度可控，可以进一步控制炭层的形成，显着提高了环氧树脂的阻燃能力。
[0025](3)本专利技术提供一种核壳阻燃剂改性环氧树脂涂料及其制备方法，环氧树脂与聚谷氨酸盐和壳聚糖共包覆的聚磷酸铵核壳阻燃剂通过氢键连接，聚谷氨酸盐和壳聚糖共包覆的聚磷酸铵核壳阻燃剂在环氧树脂基质中形成物理交联网络，在外力作用下吸收了一部分能量，在一定程度上提高了环氧树脂的韧性；并且核壳阻燃剂改性的环氧树脂相比传统的环氧树脂的表面带有更多变形的细长孔，这些孔在材料拉伸时可以有效地吸收本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种核壳阻燃剂改性环氧树脂涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)制备聚磷酸铵悬浮液：将聚磷酸铵加入到去离子水中，搅拌混合均匀，即得到聚磷酸铵悬浮液；(2)制备壳聚糖溶液：将壳聚糖加入到乙酸溶液中，搅拌混合均匀，得到壳聚糖溶液；(3)制备聚谷氨酸盐溶液：将聚谷氨酸盐加入到氨溶液中，搅拌混合均匀，得到聚谷氨酸盐溶液；(4)制备壳聚糖包覆聚磷酸铵：将壳聚糖溶液滴加到聚磷酸铵悬浮液中，搅拌混合均匀，然后进行离心和洗涤，即得到壳聚糖包覆聚磷酸铵；(5)制备聚谷氨酸盐和壳聚糖共包覆聚磷酸铵：将壳聚糖包覆聚磷酸铵分散在去离子水中，在搅拌状态下向其中加入聚谷氨酸盐溶液，然后进行离心和洗涤，即得到聚谷氨酸盐和壳聚糖共包覆聚磷酸铵；(6)制备核壳阻燃剂改性环氧树脂涂料：将环氧树脂、聚谷氨酸盐和壳聚糖共包覆聚磷酸铵、分散剂硬酯酸单甘油酯、增亮剂有机微蜡粉、消泡剂二甲基硅油加入到去离子水中，搅拌混合均匀，即得到核壳阻燃剂改性环氧树脂涂料。2.根据权利要求1所述的核壳阻燃剂改性环氧树脂涂料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，聚磷酸铵和去离子水的质量比为4
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6:100。3.根据权利要求1所述的核壳阻燃剂改性环氧树脂涂料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，壳聚糖和乙酸溶液的质量比为1
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2:100，乙...

【专利技术属性】
技术研发人员：任嵬，李鹏，龙杰，吴苏州，
申请(专利权)人：深圳市晶孚科技有限公司，
类型：发明
国别省市：