一种膨胀型隔热阻燃环氧涂料及制备方法技术

本发明专利技术提供一种膨胀型隔热阻燃环氧涂料及制备方法。该膨胀型隔热阻燃环氧涂料，按质量份数计，包括以下原料：环氧树脂100份、固化剂40

【技术实现步骤摘要】
一种膨胀型隔热阻燃环氧涂料及制备方法


[0001]本专利技术涉及一种阻燃环氧涂料，具体涉及一种膨胀型隔热阻燃环氧涂料及制备方法。

技术介绍

[0002]环氧树脂具有优异的力学性能、耐化学性、热稳定性、防水性以及对多种基材的良好附着力，在风电领域、航空航天、汽车船舶、钢铁建筑、电子制造等领域均有着广泛应用。但是环氧材料本身氧指数很低，仅为19％，很容易燃烧引发火灾，对人们的生命及财产安全带来很大的威胁，使用安全性较差，防火和阻燃问题显得尤为重要。
[0003]目前的改性技术主要通过向环氧树脂中添加各种阻燃剂来达到防火效果，较为常见的添加型阻燃剂可分为卤系阻燃剂、氮系阻燃剂、磷系阻燃剂、矿物填料、无机阻燃剂、膨胀型阻燃剂几大类。然而，卤系阻燃环氧材料在燃烧时放出有毒的烟雾，对人体和环境均造成较大影响，不利于环保的发展；氮磷阻燃往往同时使用以达到协效阻燃的目的，但是磷系阻燃剂分子量较低，易于析出，耐久性差，存在安全隐患；矿物填料和无机阻燃剂阻燃效果差，需要大量添加(50％及以上)才能满足要求，这对材料本身的力学强度会产生较大影响。
[0004]膨胀型阻燃剂在阻燃的同时也具备隔热的效果，可以很好地保护基材，同时不含卤素，对环境友好性高，具有较好的应用前景。但是膨胀型阻燃剂仍然有很多的缺陷，膨胀型阻燃剂主要依赖于蓬松的碳层起到阻燃隔热的作用，并且隔热效果与碳层的膨胀程度直接相关，碳层越蓬松，膨胀倍数越高，则其隔热效果越好。然而蓬松的碳层意味着涂料出现更大程度的延展，这会导致力学强度的直接下降，较高温度火焰冲击下容易出现碳层破损、塌陷等状况，碳层一旦受损，温度将迅速向内传播对基材造成不可逆的损伤。这极大地限制了膨胀型阻燃剂的使用温度。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种膨胀型隔热阻燃环氧涂料及制备方法。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：
[0007]一种膨胀型隔热阻燃环氧涂料，按质量份数计，包括以下原料：环氧树脂100份、固化剂40
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120份、稀释剂60
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120份、阻燃剂150
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200份、填料50
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100份、分散剂10
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30份。
[0008]按质量份数计，所述阻燃剂为三聚氰胺：改性多聚磷酸铵：季戊四醇按65
‑
90：70
‑
90：30
‑
50的混合物；所述填料为钛白粉：石墨：三氧化钼按20
‑
30：5
‑
10：30
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50的混合物。
[0009]所述改性多聚磷酸铵，按质量份数计，包括以下原料：多聚磷酸铵100份，丙基三乙氧基硅烷400
‑
600份，氢氧化钠溶液800
‑
1000份，乙二醇4000
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5000份；
[0010]所述改性多聚磷酸铵的制备方法为：按组成称量各原料；先将氢氧化钠溶液和乙二醇混合均匀，之后加入多聚磷酸铵和丙基三乙氧基硅烷，搅拌30min，均匀混合；然后升温至50
‑
65℃，并在此温度下反应3
‑
6h；反应结束后，抽滤并用无水乙醇洗涤3
‑
5次；将抽滤物
于80℃干燥24h，即得改性多聚磷酸铵。
[0011]所述多聚磷酸铵的聚合度＞1000，纯度≥99％，粒径≥200目；氢氧化钠溶液的浓度为0.5mol/L。
[0012]所述三聚氰胺的纯度≥99％，粒径≥200目；所述季戊四醇的纯度≥99％，粒径≥200目；所述钛白粉为金红石型钛白粉，二氧化钛含量≥93％，粒径≤45μm；所述石墨为可膨胀石墨。
[0013]所述环氧树脂为E42、E44、E51、E54中的任意一种或两种及以上的复配；所述固化剂为脂肪胺固化剂或聚酰胺固化剂；所述稀释剂为活性稀释剂；所述分散剂为低分子蜡类分散剂。
[0014]所述活性稀释剂为烯丙基缩水甘油醚、环氧丙烷丁基醚、环氧丙烷苄基醚活性稀释剂中的任意一种或两种及以上的复配。
[0015]所述的膨胀型隔热阻燃环氧涂料的制备方法，包括以下步骤：按组成称量各原料；先将环氧树脂、稀释剂、分散剂混合均匀；再加入阻燃剂，混合均匀；再加入填料，混合均匀；再加入固化剂，混合均匀，即得膨胀型隔热阻燃环氧涂料。
[0016]本专利技术有益效果：
[0017]本专利技术涉及一种膨胀型隔热阻燃环氧涂料，燃烧时可生成致密的碳层，区别于传统的阻燃涂料，该膨胀型隔热阻燃环氧涂料在阻燃的同时兼具隔热的效果，可耐1300℃高温不烧穿，且背温在300℃以下，耐温差达1000℃，克服了当前阻燃型环氧材料只阻燃不隔热的问题，可以更好的保护基材免受高温的侵蚀和破坏。
[0018]本专利技术阻燃剂以改性多聚磷酸铵为酸源，季戊四醇为成炭剂，三聚氰胺为发泡剂，燃烧发生时，改性多聚磷酸铵分解生成磷酸，促进季戊四醇脱水成碳，同时三聚氰胺放出二氧化碳和氮气，一方面稀释了燃烧性气体，另一方面促进碳层发泡，最终得到致密多孔的蓬松碳层附着于基材表面，起到隔绝氧气和热量的作用。且阻燃剂添加量适中，不会对环氧材料本身的力学性能造成影响。
[0019]本专利技术采用改性的多聚磷酸铵，通过丙基三乙氧基硅烷对多聚磷酸铵进行处理，在其表面引入了丰富的硅羟基，同时又保留了多聚磷酸铵中原有的铵离子；热分解发生时，多聚磷酸铵生成磷酸促进脱水成碳，铵离子生成不燃气体稀释可燃气体浓度，硅羟基脱水发生交联反应，转变成不燃的硅氧键，硅氧键具有良好的热稳定性，赋予了碳层出色的力学强度和更好的耐温性，使得碳层可阻燃的同时，可承受1300℃的高温冲击，对基材起到了很好的保护作用。
[0020]本专利技术填料中添加有三氧化钼及可膨胀石墨，不仅增加了燃烧后的碳层硬度，而且起到良好的抑烟效果，避免了燃烧时放出大量有害烟雾，具有更高的环保及使用安全性。同时本专利技术稀释剂采用可反应的活性稀释剂，可随环氧组分一同参与反应，解决了阻燃剂及溶剂污染的问题，具有极高的环保价值。
具体实施方式
[0021]以下结合实施例对本专利技术的具体实施方式作进一步详细说明。
[0022]实施例1
[0023]一种膨胀型隔热阻燃环氧涂料，按质量份数计，包括以下原料：E44型环氧树脂100
份，巴陵石化聚酰胺650固化剂100份，环氧丙烷苄基醚692活性稀释剂90份，阻燃剂160份，填料80份，BYK110分散剂20份。
[0024]其中，按质量份数计，阻燃剂为三聚氰胺：改性多聚磷酸铵：季戊四醇按75：80：40的混合物；填料为钛白粉：可膨胀型石墨：三氧化钼按26：8：40的混合物。
[0025]三聚氰胺的纯度≥99％，粒径≥200目；季戊四醇的纯度≥99％，粒径≥200目；钛白粉为金红石型钛白粉，二氧化钛含量≥93％，金红石转换率≥98％，粒径≤45μm。
[0026]按质量份数计，改本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种膨胀型隔热阻燃环氧涂料，其特征在于，按质量份数计，包括以下原料：环氧树脂100份、固化剂40
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120份、稀释剂60
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120份、阻燃剂150
‑
200份、填料50
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100份、分散剂10
‑
30份。2.如权利要求1所述的膨胀型隔热阻燃环氧涂料，其特征在于，按质量份数计，所述阻燃剂为三聚氰胺：改性多聚磷酸铵：季戊四醇按65
‑
90：70
‑
90：30
‑
50的混合物；所述填料为钛白粉：石墨：三氧化钼按20
‑
30：5
‑
10：30
‑
50的混合物。3.如权利要求2所述的膨胀型隔热阻燃环氧涂料，其特征在于，所述改性多聚磷酸铵，按质量份数计，包括以下原料：多聚磷酸铵100份，丙基三乙氧基硅烷400
‑
600份，氢氧化钠溶液800
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1000份，乙二醇4000
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5000份；所述改性多聚磷酸铵的制备方法为：按组成称量各原料；先将氢氧化钠溶液和乙二醇混合均匀，之后加入多聚磷酸铵和丙基三乙氧基硅烷，搅拌30min，均匀混合；然后升温至50
‑
65℃...

【专利技术属性】
技术研发人员：张忠厚，王明科，陈荣源，韩琳，林宝德，陈若愚，潘璠，
申请(专利权)人：郑州轻大产业技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：