一种纳米二氧化硅改性阻燃涂料及其制备方法技术

本发明专利技术提高一种纳米二氧化硅改性阻燃涂料，按照重量份数计算，包括以下组分：水性环氧树脂乳液

【技术实现步骤摘要】
一种纳米二氧化硅改性阻燃涂料及其制备方法


[0001]本专利技术属于涂料
，具体涉及一种纳米二氧化硅阻燃涂料及其制备方法
。

技术介绍

[0002]阻燃涂料是一种能够降低人员伤亡和财产损失的重要材料
。
当火灾发生时，它能够形成防护层，使得被涂物品表面不易燃烧或难以着火，起到延缓火势墓延的作用，让消防人员有足够的时间进行灭火救援
。
其次，阻燃涂料还有减少有害物质释放的作用
。
火灾产生的烟雾和有害气体是造成人员伤亡的主要原因之一，而使用阻燃涂料能够减缓燃烧的速度，在一定程度上降低烟零和有害气体的产生量
。
因此，阻燃涂料的阻燃性能对于防火有着重要的意义，其能够有效抵御自然灾害和人为因素造成的火灾，防止火灾扩散和蔓延，减少人员伤亡和财产损失
。
[0003]目前，卤代化合物仍是最有效的气相阻燃剂，其作用机理为抑制点火工作和减缓火焰蔓延
。
然而，由于卤代化合物具有潜在的环境危害，在过去的
20
年里，高分子工业研究人员的关注度则集中于新型环保卤系阻燃涂料和现有卤系阻燃涂料的改性研究
。
基于我国甚至世界的环保理念的深入，无卤阻燃涂料在近些年来得到了很大的发展，这些无卤涂料主要是基于
N、P、Si
配方的阻燃涂料
。
但这些阻燃涂料在很多报道中，仍涉及某些卤代系统的研究
。
[0004]另外，现有的涂料体系的阻燃剂大多是非水溶性的，并且具有较为复杂的分子结构，将其添加到水性涂料中时，阻燃剂与水性涂料之间不能相容，这不仅会影响水性涂料的阻燃效果，同时会对水性涂料本身所具有的特性造成一定影响
。
[0005]而水性涂料对于环保的意义重大，水性涂料是未来的发展趋势
。
因此，如何制备出一种具有良好分散性的无卤环保水性阻燃涂料，具有积极的意义
。

技术实现思路

[0006]为解决现有技术中存在的问题与不足，本专利技术提供一种纳米二氧化硅阻燃涂料及其制备方法，该阻燃涂料采用改性二氧化硅与碳纳米管搭配，有效地提高了水性涂料的阻燃性能，并且不会影响阻燃涂料的其他性能
。
[0007]本专利技术提供一种纳米二氧化硅改性阻燃涂料，按照重量份数计算，包括以下组分：水性环氧树脂乳液
35
～
50
份
、
改性二氧化硅
10
～
15
份
、
碳纳米管5～
10
份；改性二氧化硅为介孔二氧化硅
/
聚多巴胺复合物；介孔二氧化硅
/
聚多巴胺复合物中，聚多巴胺负载于介孔二氧化硅的孔隙表面；介孔二氧化硅的孔径为
10
～
20nm。。
[0008]无机二氧化硅具有优异的阻燃性能，但无机二氧化硅一般属于微纳米材料，在水相或者油相体系中分散性都比较差，这影响了其阻燃性能等的发挥
。
相比于普通的二氧化硅颗粒，介孔二氧化硅具有比表面积更大
、
活性更高的特点，而被广泛应用于各种领域
。
但介孔二氧化硅仍然会存在分散性较差的问题，这也影响了其性能的发挥
。
首先，本专利技术通过在介孔二氧化硅表面修饰聚多巴胺，其一，聚多巴胺含有大量的氨基
、
酚羟基，能够提高介
孔二氧化硅在水性涂料中的分散性，促进介孔二硅阻燃性能的发挥；其二，聚多巴胺是含氮聚合物，也具有一定的阻燃性能，其负载在介孔二氧化硅表面上，能够与介孔二氧化硅协同增效，提高水性涂料的阻燃性能
。
其次，介孔二氧化硅
/
聚多巴胺复合物还能进一步与碳纳米管形成点
、
线互穿网络结构，碳纳米管具有优异的力学
、
热力学性能，介孔二氧化硅
/
聚多巴胺复合物与碳纳米管可以进一步发挥协同作用，能够在有效提高涂层结构稳定性的同时，还能够进一步提升涂层阻燃性能
。
另外，介孔二氧化硅比表面积大，活性高，其表面负载的聚多巴胺更牢固
、
紧密，使得这两种物质的协同增效作用更加明显，阻燃性能更加优异；同时，聚多巴胺更多的
、
更紧密牢固地负载与介孔二氧化硅的孔隙中，还有利于提高介孔二氧化硅本身的结构强度，有利于保证涂层的力学性能以及其他性能不会下降
。
此外，水性环氧树脂乳液中，环氧树脂也被修饰上了较多的活性基团，有利于介孔二氧化硅
/
聚多巴胺复合物
、
碳纳米管在环氧树脂中的充分接触
、
分散，提高涂层的致密性
。
且介孔二氧化硅
/
聚多巴胺复合物
、
碳纳米管不会影响原来水性环氧树脂涂料其他性能的发挥，还能进一步提高水性环氧树脂涂料的综合性能，进一步优化涂层的耐腐蚀性与机械强度等
。
[0009]另外，控制介孔二氧化硅的孔径在上述范围内，既能保证聚多巴胺能够有充分的空间进入到介孔二氧化硅的孔隙中并成功负载，也能够避免过大的孔隙造成介孔二氧化硅结构的不稳定，劣化涂层性能
。
[0010]优选地，介孔二氧化硅
/
聚多巴胺复合物的粒径为
150
～
250nm。
该粒径下，介孔二氧化硅
/
聚多巴胺复合物能够在水性环氧树脂涂料中良好分散，能够充分发挥介孔二氧化硅与聚多巴胺的协同增效作用，同时能够使该复合物颗粒与碳纳米管形成紧密的互穿网络结构，优化涂层的阻燃性能等
。
[0011]优选地，碳纳米管的直径为
30
～
50nm
，长度为3～7μ
m。
在该长度下的碳纳米管，能够有效增强涂层的机械性能的同时，还能够很好地分散于水性环氧树脂涂料中，保证其自身性能的发挥，并进一步优化涂料的阻燃性能等
。
[0012]优选地，碳纳米管为羧基化碳纳米管
。
羧基化碳纳米管能够在水性环氧树脂涂料中分散更均匀，有利于碳纳米管与介孔二氧化硅
/
聚多巴胺复合物的协同作用，优化涂层阻燃性能以及机械性能等
。
[0013]优选地，制备羧基化碳纳米管的具体操作为：将碳纳米管置于混酸溶液中，在
80
～
90℃
在回流反应
12h
，随后过滤
、
洗涤
、
干燥即可；混酸溶液为由
98
％浓硫酸和
30
％ H2O2溶液复配得到，浓硫酸与
H2O2溶液的体积比为
3:1。
[0014]优选地，制备介孔二氧化硅
/
聚多巴胺复合物包括如下步骤：
[0015]S本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种纳米二氧化硅改性阻燃涂料，其特征在于，按照重量份数计算，包括以下组分：水性环氧树脂乳液
35
～
50
份
、
改性二氧化硅
10
～
15
份
、
碳纳米管5～
10
份；所述改性二氧化硅为介孔二氧化硅
/
聚多巴胺复合物；所述介孔二氧化硅
/
聚多巴胺复合物中，聚多巴胺负载于介孔二氧化硅的孔隙表面；所述介孔二氧化硅的孔径为
10
～
20nm。2.
如权利要求1所述纳米二氧化硅改性阻燃涂料，其特征在于：所述介孔二氧化硅
/
聚多巴胺复合物的粒径为
150
～
250nm。3.
如权利要求1所述纳米二氧化硅改性阻燃涂料，其特征在于：所述碳纳米管的直径为
30
～
50nm
，长度为3～7μ
m。4.
如权利要求1所述纳米二氧化硅改性阻燃涂料，其特征在于，制备所述介孔二氧化硅
/
聚多巴胺复合物包括如下步骤：
S1.
将模板剂溶于水中，随后调节溶液的
pH
至
10
～
12
，向其中滴加正硅酸乙酯反应3～
5h
，随后将由此得到的混合体系在
120
～
140℃
下进行水热反应
18
～
24h
，洗涤
、
干燥，得到介孔二氧化硅；
S2.
将所述介孔二氧化硅分散于三羟甲基氨基甲烷
‑
盐酸缓冲液中，随后向其中加入盐酸多巴胺，在
30
～
40℃
下反应
16
～
20h
，洗涤
、
干燥，得到所述介孔二氧化硅
/
...

【专利技术属性】
技术研发人员：周伟建，黄理荣，张旭，王鹏，符传杰，谢寅峰，马翠平，
申请(专利权)人：广东美涂士建材股份有限公司，
类型：发明
国别省市：