一种无溶剂厚涂型防火涂料用环氧树脂、制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种无溶剂厚涂型防火涂料用环氧树脂，具有以下式(I)的通式结构，其在原有双酚A的基础上，引入了含有磷基团的结构，能够起到很好的化学阻燃作用，而且结构中引入分子量较高的韧性基团，能够显著提升树脂的韧性。利用本发明专利技术的环氧树脂制备的无溶剂厚涂型防火涂料，具有阻燃效果好、韧性好、不容易开裂的特点，而且官能度高、涂层致密，防火时形成的碳层结构强度高，不容易坍塌、分层脱落等。分层脱落等。分层脱落等。

【技术实现步骤摘要】
一种无溶剂厚涂型防火涂料用环氧树脂、制备方法及其应用


[0001]本专利技术属于环氧树脂
，具体涉及一种无溶剂厚涂型防火涂料用的环氧树脂及制备方法，以及此种树脂用于钢结构的无溶剂厚涂型防火涂料。

技术介绍

[0002]钢结构通常在450～650℃温度中就会失去承载能力、发生很大的形变、导致钢柱、钢梁弯曲，结果因过大的形变而不能继续使用，一般不加保护的钢结构的耐火极限为15分钟左右，特别对于烃类着火时，温度会迅速升高到1000℃，而且会经常伴有爆炸冲击等，造成钢结构失去承重能力而发生坍塌，造成人员伤亡和财产损失等。
[0003]常用的防火涂料，特别是烃类防火涂料，常采用热固性树脂。其中优选地的是环氧树脂，环氧树脂具有优异的附着力，硬度，耐化学腐蚀和耐盐雾能力，特别是在发生火灾时，能够经受住火的冲击不容易脱落，保持防火特性。
[0004]然而，目前的防火涂料中使用较多的小分子磷阻燃剂，其与环氧的相容性较差，而且时间久以后容易从环氧中迁移出去，从而失去效果。除此之外，常用的环氧防火涂料为厚涂型，一次成膜厚度达到10
‑
30mm，脆性较大，容易出现开裂等，另外为了保证阻燃时碳层的强度，往往需要树脂结构具备较强的刚性。

技术实现思路

[0005]为克服现有技术环氧树脂存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种无溶剂厚涂型防火涂料用环氧树脂，所述无溶剂厚涂型环氧树脂的阻燃、强度和韧性均有显著改善，且厚涂时涂层不易出现开裂，而且在防火测试中，碳层几乎不出现分层脱落。
[0006]本专利技术的另一目的在于提供这种无溶剂厚涂型防火涂料用环氧树脂的制备方法。
[0007]本专利技术的再一目的在于提供这种无溶剂厚涂型防火涂料用环氧树脂用作防火涂料的用途。
[0008]为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下的技术方案：
[0009]一种无溶剂厚涂型防火涂料用环氧树脂，具有以下式(I)的通式结构：
[0010][0011]其中，R1为醚键结构，其重复结构为10
‑
100个C
‑
O
‑
C结构；R2为C2～C4的亚甲基，R3为双酚A结构；优选地，R1为20
‑
60个C
‑
O
‑
C重复结构，R2为CH2CH2的亚甲基，R3选自含有1
‑
3个双酚A的结构重复单元。
[0012]另一方面，一种前述的无溶剂厚涂型防火涂料用环氧树脂的制备方法，包括以下
步骤；
[0013]S1、将苯膦酰二氯与二官能度多元醇反应，制备式(II)末端为羟基的化学中间体，然后紧接着加三(2
‑
羧乙基)膦，形成式(III)末端为羧基结构的产物；
[0014][0015]S2、将步骤S1的产物与环氧树脂加到一起，进行开环反应，通过控制反应的酸值，得到式(I)末端为环氧的产物。
[0016]在一个具体的实施方案中所述步骤S1具体为：按比例先将苯膦酰二氯加入到反应体系中，升温到40
‑
50℃，加入适量三乙胺催化剂，然后滴加或者分批加入二官能度多元醇，0.5小时内加完后，升温到70
‑
100℃，反应2
‑
3小时后，加入三(2
‑
羧乙基)膦，反应过程中进行分水操作，继续反应2
‑
3小时后，进行分液操作，然后干燥得到式(III)结构的目标产物。
[0017]所述的苯膦酰二氯、二官能度多元醇和三(2
‑
羧乙基)膦的摩尔比为1:(1
‑
1.2)：(0.8
‑
1)；
[0018]所述步骤S2具体为：将步骤S1的产物加入到反应体系中，然后苯甲醇做溶剂稀释(苯甲醇与S1的产物的重量比例为1:5)、搅拌溶解，升温到50℃，再滴加用苯甲醇混好的环氧树脂(苯甲醇与环氧树脂的重量比例为1:5)，升温到100
‑
120℃反应1
‑
2小时后，测酸值，当酸值降低到100mg/g KOH时，降温得到式(I)结构的目标产物。
[0019]所述环氧树脂选自环氧值为0.54mol、0.51mol、0.44mol、0.20mol的商业化环氧树脂中的至少任一种。
[0020]所述步骤S2中所述的步骤S1的产物与环氧树脂的反应基团摩尔比为1：(1.5
‑
2)，即步骤S1的产物的羧基和环氧树脂的环氧基的摩尔比为1：(1.5
‑
2)。
[0021]再一方面，一种前述的无溶剂厚涂型防火涂料用环氧树脂在无溶剂厚涂型环氧防火涂料中的应用。
[0022]一种双组分防火涂料，由包括前述无溶剂厚涂型防火涂料用环氧树脂的树脂A组分和固化剂B组分组成，包括如下重量份的组分：
[0023]A组分
[0024][0025]B组分
[0026][0027]环氧树脂本身的性能、配方组成以及制备工艺对于防火涂料日常要求的性能有着重要的影响。环氧防火涂料不仅要保证常规条件下的附着力，耐化学药品，耐盐雾以及使用寿命等，还要求涂层着火时，碳化涂层的附着力、碳层强度、残炭量等性能。本专利技术一方面采用含卤非常低的改性环氧树脂，降低环氧树脂的粘度，增加更多的阻燃填料，同时起到增韧环氧树脂的作用，另一方面在体系中添加防沉降和防垂流助剂提高涂料的储存稳定性和一次成膜厚度，添加不同长度的玻璃纤维来增强涂层的强度。本专利技术所制备的环氧涂料具有无溶剂、低粘度、交联密度高、附着力好、耐腐蚀强、抗水性强、耐化学药品、耐盐雾性能好的特点。
[0028]A组分中，所选的式(I)结构的环氧树脂为本专利技术式(I)结构的环氧树脂或者本专利技术方法制备的式(I)结构的环氧树脂。
[0029]另一所述的环氧树脂为常规的环氧树脂，例如选自双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、丙烯酸改性环氧树脂、有机硅改性环氧树脂、聚氨酯改性环氧树脂、酚醛改性环氧树脂中的至少一种，作为优选地，选取成本和性能适中的双酚A类环氧树脂。
[0030]所述的增强剂选自无机纤维和有机纤维类，优选性能较好，成本适中的玻璃纤维，更优选地长径比在1000
‑
5000的短切玻璃纤维。
[0031]所述的防火填料选自硼酸锌，氢氧化镁，氢氧化铝、硼酸胺中的至少一种。
[0032]所述的成炭剂选自季戊四醇、三羟基丙烷、丙三醇、小分子多元醇中的至少一种。
[0033]所述的催化剂选自聚磷酸胺、磷酸二氢铵、磷酸尿素、聚磷酸胺钾、三聚磷酸钾、磷酸三氰胺中的至少一种。
[0034]所述的防沉剂选自气相二氧化硅、膨润土、高岭土、氢化蓖麻油、粉体聚酰胺蜡，纤维素、硅酸镁铝中至少一种。
[0035]B组分中，所述的固化剂选自聚酰胺、酚醛胺、乙二胺、二乙烯三安、三乙烯四胺、芳香胺、脂环胺中的至少一种。
[0036]所述的固化促进剂选自三乙醇胺、二乙醇胺、乙醇胺、三
‑本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无溶剂厚涂型防火涂料用环氧树脂，其特征在于，具有以下式(I)的通式结构：其中，R1为醚键结构，其重复结构为10
‑
100个C
‑
O
‑
C结构；R2为C2～C4的亚甲基，R3为双酚A结构；优选地，R1为20
‑
60个C
‑
O
‑
C重复结构，R2为CH2CH2的亚甲基，R3选自含有1
‑
3个双酚A的结构重复单元。2.权利要求1所述的一种无溶剂厚涂型防火涂料用环氧树脂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将苯膦酰二氯与二官能度多元醇反应，制备式(II)末端为羟基的化学中间体，然后紧接着加三(2
‑
羧乙基)膦，形成式(III)末端为羧基结构的产物；S2、将步骤S1的产物与环氧树脂加到一起，进行开环反应，通过控制反应的酸值，得到式(I)末端为环氧的产物。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述的二官能度多元醇HO
‑
R1‑
OH中R1为醚键结构，其重复结构为10
‑
100个C
‑
O
‑
C结构。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述的苯膦酰二氯、二官能度多元醇和三(2
‑
羧乙基)膦的摩尔比为1:(1
‑
1.2)：(0.8
‑
1)。5.根据权利要求2或4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：按比例先将苯...

【专利技术属性】
技术研发人员：张春，刘赵兴，
申请(专利权)人：万华化学集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：