一种有机膦酸金属盐阻燃组合物涂层及制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种有机膦酸金属盐阻燃组合物涂层及制备方法与应用，涉及阻燃化工材料制备领域，其中本发明专利技术单体原料包括如下摩尔份数的各组分：20

【技术实现步骤摘要】
一种有机膦酸金属盐阻燃组合物涂层及制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及阻燃化工材料制备领域，尤其涉及一种有机膦酸金属盐阻燃组合物涂层及制备方法与应用，具体涉及一种可附着于可燃基材表面的有机膦酸金属盐阻燃涂层技术手段。

技术介绍

[0002]近年来，火灾已成为威胁公众生命安全及社会发展的主要危害之一。日常生活中在随处可见的诸如塑料、木材等材料多存在着极限氧指数低、热值高、极易引燃的缺点。事实证明，这类材料一经点燃，火焰在其表面蔓延速度极快，进而促使火灾轰燃发生而给人民生命财产造成重大损失。
[0003]在可燃基材表面构筑具有阻燃功能的表面涂层是减小其火灾危害性的有效手段，此方法具有阻燃剂用量低、施工简单，适用性广等优点，多可通过浸涂、喷涂、刷涂、刮涂、辊涂等方式施加于材料表面；阻燃涂层在火焰或高温下可炭化形成热稳定的隔热防火保护层，进而避免内部基材遭受火焰侵害。
[0004]然而，此前传统阻燃涂料大多选用了卤素阻燃剂，公开号为CN112553913A的中国专利技术专利公开了一种含超支化聚合物的无重金属溴磷协效水性纺织阻燃涂层组合物，所述组合物包含成膜剂、疏水改性乳液、溴化阻燃剂、含磷阻燃剂、超支化成碳剂、水性涂料助剂，所述的溴化阻燃剂为十溴二苯乙烷，所述含磷阻燃剂选自疏水改性包裹的聚磷酸铵，所述疏水改性乳液选自有机硅改性的丙烯酸聚酯乳液和聚氨酯改性的丙烯酸聚酯乳液。采用了阻燃剂十溴二苯乙烷制备了阻燃涂层，该涂层组合物耐水性好，阻燃效果优异，但含具有潜在危害性的卤素阻燃单元，其燃烧后会分解出腐蚀性气体，在当前追求无卤环保的市场要求下表现出明显劣势。
[0005]公开号为CN110527371A的中国专利技术专利提出了一种三明治结构高效阻燃涂层，通过在易燃基材上依次制备底部导电层、中部温敏传感层和顶部超疏水导电层，其中底部导电层制备是将金属纳米材料和油溶性长链高分子一起均匀分散于有机溶剂中形成涂料A，然后将涂料A喷涂于基材上，第一次干燥；喷涂并干燥的过程重复1～10次。但构筑过程中会涉及到使用多种毒性有机溶剂的使用，易对环境造成污染，影响人体健康。近年来，随着国家环保政策日趋严格，人们开始逐渐摒弃这类传统阻燃涂层的使用。
[0006]公开号为CN106632468B的中国专利技术专利公开了一种氨基三亚甲基膦酸金属盐阻燃剂的制备方法，氨基三亚甲基膦酸金属盐由氨基三亚甲基膦酸和金属氯化物反应而成，具体步骤如下：将氨基三亚甲基膦酸和金属氯化物按摩尔比1：1的比例加入到带有搅拌的反应容器中，再加入金属氯化物用量20
‑
50倍的水量，搅拌均匀后，调节pH值至1
‑
3，加热到100
‑
130℃，反应24
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48h后，产物过滤、水洗、干燥，得到氨基三亚甲基膦酸金属盐阻燃剂。以氨基三亚甲基膦酸与金属氯化物为原料制备了氨基三亚甲基膦酸金属盐阻燃剂，研究发现，其具有热稳定性好，阻燃效率高和残炭率高的优点，然而这类阻燃剂本身不具备涂层特性，只适用作添加型阻燃剂。

技术实现思路

[0007]为解决现有技术中的缺陷，本专利技术的目的一在于提供一种制备简单、绿色环保、环境友好、无卤低毒、性能耐久、黏附性高、透明性高且可长时间有效抵御高温的新型有机膦酸金属盐阻燃涂层体系，可推广至建筑、桥梁、管道、交通等领域，具有广阔的应用前景的有机膦酸金属盐阻燃组合物涂层。
[0008]本专利技术的目的一是通过以下技术方案实现的：一种有机膦酸金属盐阻燃组合物涂层，所述组合物的单体原料包括如下摩尔份数的各组分：
[0009]丙烯酸酯类单体：20
‑
165份；
[0010]含磷阻燃单体：35
‑
110份；
[0011]金属氢氧化物：35
‑
220份。
[0012]进一步地，所述丙烯酸酯类单体包括2
‑
[[(丁基氨基)羰基]氧代]丙烯酸乙酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丁酯、丙烯酸缩水甘油酯等丙烯酸酯类物质中的一种或多种。
[0013]进一步地，所述含磷阻燃单体包括1
‑
苯乙烯基膦酸、乙烯膦酸、膦酸
‑
Β
‑
苯乙烯基酯、乙烯基膦酸二甲酯、乙烯基膦酸二乙酯、磷酸烯丙基二乙酯中的一种或多种。
[0014]进一步地，所述金属氢氧化物中的金属包括1价金属氢氧化物或1价金属氢氧化物与若干n价金属氢氧化物的组合；所述n为大于1的正整数；
[0015]所述金属氢氧化物包括氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、氢氧化钙、氢氧化镁、氢氧化铜、氢氧化钡、氢氧化锌、氢氧化镍中的一种或多种；
[0016]所述金属氢氧化物与所述含磷阻燃单体的摩尔比小于或等于2:1。
[0017]进一步地，所述丙烯酸酯类单体与含磷阻燃单体的摩尔份数比为4：6～6：4；
[0018]所述1价金属氢氧化物占金属氢氧化物摩尔比为X，所述n价金属氢氧化物占金属氢氧化物摩尔比为Y
n
，X+∑Y
n
＝1，∑Y
n
≤3％；
[0019]所述金属氢氧化物与所述含磷阻燃单体的摩尔比小于或等于其中n为大于1的正整数。
[0020]其中丙烯酸酯类单体与含磷阻燃单体的摩尔份数比范围在4：6～6：4范围内都是可行的，但是为了较佳的效果以及更加方便的进行试验，通常可以取丙烯酸酯类单体与含磷阻燃单体的摩尔份数比为1:1。
[0021]另外，专利技术人经研究还发现，高价金属氢氧化物(除1价金属氢氧化物外)单独作为金属氢氧化物添加，会导致涂料交联不易施工，因此需要和1价金属氢氧化物协同使用，高价金属氢氧化物的摩尔用量通常在金属氢氧化物摩尔总量的3％以内。
[0022]并且当高价金属氢氧化物与1价金属氢氧化物复用的情况下，有利于促进聚合物交联，高温成炭性能更佳。如果不添加金属氢氧化物，则含磷阻燃单体的摩尔比要在50％以上才会有一般的效果，如果对金属氢氧化物与含磷阻燃单体进行复用的效果远远优于仅使用含磷阻燃单体的效果。
[0023]本专利技术的目的二在于提供一种有机膦酸金属盐阻燃组合物涂层的制备方法。本专利技术的目的二是通过以下技术方案实现的：一种有机膦酸金属盐阻燃组合物涂层的制备方
法，包括如下步骤：
[0024]A、将含磷阻燃单体、丙烯酸酯类单体、溶剂混合；所述溶剂包括水、乙醇、丙醇、丁醇、乙酸乙酯或二甲基亚砜中的一种或多种；
[0025]B、在混合物中加入引发剂；所述引发剂包括过硫酸钾、过硫酸铵、偶氮二异丁脒盐酸盐、偶氮二异丁腈中的一种或多种；
[0026]C、加入金属氢氧化物得到有机膦酸金属盐阻燃组合物涂层。
[0027]进一步地，所述步骤A具体包括如下步骤：
[0028]在氮气气氛下，将含磷阻燃单体、丙烯酸酯类单体加入溶剂中恒温混合；
[0029]所述溶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有机膦酸金属盐阻燃组合物涂层，其特征在于，所述组合物的单体原料包括如下摩尔份数的各组分：丙烯酸酯类单体：
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
20
‑
165份；含磷阻燃单体：
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
35
‑
110份；金属氢氧化物：
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
35
‑
220份。2.根据权利要求1所述的有机膦酸金属盐阻燃组合物涂层，其特征在于，所述丙烯酸酯类单体包括2
‑
[[(丁基氨基)羰基]氧代]丙烯酸乙酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丁酯、丙烯酸缩水甘油酯等丙烯酸酯类物质中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的有机膦酸金属盐阻燃组合物涂层，其特征在于，所述含磷阻燃单体包括1
‑
苯乙烯基膦酸、乙烯膦酸、膦酸
‑
Β
‑
苯乙烯基酯、乙烯基膦酸二甲酯、乙烯基膦酸二乙酯、磷酸烯丙基二乙酯中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的有机膦酸金属盐阻燃组合物涂层，其特征在于，所述金属氢氧化物中的金属包括1价金属氢氧化物或1价金属氢氧化物与若干n价金属氢氧化物的组合；所述n为大于1的正整数；所述金属氢氧化物包括氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、氢氧化钙、氢氧化镁、氢氧化铜、氢氧化钡、氢氧化锌、氢氧化镍中的一种或多种；所述金属氢氧化物与所述含磷阻燃单体的摩尔比小于或等于2:1。5.根据权利要求4所述的有机膦酸金属盐阻燃组合物涂层，其特征在于，所述丙烯酸酯类单体与含磷阻燃单体的摩尔份数比为4：6～6：4；所述1价金属氢氧化物占金属氢氧化物摩尔比为X，所述n价金属氢氧化物占金属氢氧化物摩尔比为Y
n
，X+∑Y
n
＝1，∑Y
n
≤3％；所述金属氢氧化物与所述含磷阻燃单体的摩尔比小于或等于其中n为大于1的正整数。6.一种根据权利要求1
‑
5所述的任意一种有机...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋平安，
申请(专利权)人：宁波谱多琟克科技发展有限责任公司，
类型：发明
国别省市：