【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种水性阻燃涂料专用阻燃剂及其制备方法，属于阻燃剂。
技术介绍
1、溶剂型聚氨酯涂料由于其优异的耐磨性、力学性能、耐水性等广泛应用在日常生活中，但由于大量的有机溶剂(甲苯、二甲苯等)挥发，对环境及其施工人员造成不可逆的伤害，其应用受到限制。水性聚氨酯涂料是近年来快速发展的可取代溶剂型聚氨酯的新型环保涂层，其具有溶剂型聚氨酯的优良的耐磨性、耐冲击性，但其耐水性不足，力学性能稍有欠缺；此外，水性聚氨酯乳液还具有燃烧的特点(氧指数≤20％)，且燃烧时有浓烟并伴随严重的熔滴，大大限制了其在特殊领域的应用。因此，需研究开发高性能水性阻燃聚氨酯涂料以满足更多领域的需求。
2、目前，对于水性聚氨酯涂料的阻燃，包括了两类基本的阻燃体系：卤系阻燃体系和非卤系阻燃体系。添加有卤系阻燃剂的水性聚氨酯材料在燃烧时会产生浓烟和卤化氢等有害物质，会引起人体窒息。非卤系阻燃体系方面，金属氢氧化物阻燃剂添加量多且分散性差，高填充量对力学性能的破坏非常严重；次磷酸铝等磷氮类阻燃剂的阻燃效率高，但磷系阻燃剂易燃，相容性差，在水性涂料中容易迁移析出，影响制品外观与综合性能，这在一定程度上限制了其应用范围和应用效果。
3、cn201810387232.5公开了一种水性微胶囊化超薄型钢结构防火涂料及其制备方法，利用包覆改性尿素三聚氰胺甲醛树脂的次磷酸铝微胶囊，解决了次磷酸铝易分解和易使涂料开裂的问题，提高次磷酸铝的热稳定性能并降低其吸水性，并利用次磷酸铝微胶囊与聚磷酸铵微胶囊的高效的协同阻燃作用，极大提升防火涂料耐火阻燃性能，大大降
技术实现思路
1、为了解决现有技术的不足，结合水性聚氨酯涂料的结构特性与加工条件，本专利技术提供了一种水性阻燃涂料专用阻燃剂及其制备方法。本专利技术首先通过化学键及氢键制备三聚氰胺氰尿酸盐微胶囊化次磷酸盐的磷氮协同阻燃体系，然后对磷氮协同阻燃体系进行超支化硅烷改性修饰，有效降低体系粘度，提高相容性，解决易迁移和易析出等问题；最后在水性涂料缩聚反应和乳化反应时通过后扩链交联在超支化磷氮协同阻燃体系表面形成坚固的树状结构，得到超支化磷氮协同阻燃水性涂料专用阻燃剂。将该阻燃剂应用在水性涂料中阻燃效果好，体系黏度低，与基体相容性佳，分散性好且耐迁移析出性能好，同时超支化硅烷改性具备一定的交联度，提高基体的接触角和力学性能。
2、本专利技术的技术方案是：一种水性阻燃涂料专用阻燃剂的制备方法，其特征是，具体包括如下步骤：
3、a)以水作为溶剂，首先次磷酸钠和金属盐进行反应得到次磷酸盐的水溶液，然后再加入氰尿酸和三聚氰胺进行反应，得到三聚氰胺氰尿酸盐微胶囊化次磷酸盐的磷氮协同阻燃体系的反应液；
4、b)在上述反应液中加入小分子硅氧烷、无水乙醇并使用ph缓冲剂调节体系ph1-5，继续搅拌超支化反应，反应完毕得超支化硅烷改性三聚氰胺氰尿酸盐微胶囊化次磷酸盐；
5、c)将二异氰酸酯、二元醇、亲水基扩链剂混合，加入催化剂在45℃-75℃下反应1-5小时，然后加入超支化硅烷改性三聚氰胺氰尿酸盐微胶囊化次磷酸盐充分搅拌，得到阻燃水性涂料预聚体，再加入二胺类扩链剂和交联剂混合均匀，经乳化、洗涤、干燥后得到水性阻燃涂料专用阻燃剂。
6、优选的，所述步骤a)为：将次磷酸钠和金属盐分别加水溶清，在85℃-110℃搅拌条件下将金属盐溶液倒入次磷酸钠溶液内反应1-4h，得到次磷酸盐水溶液；然后加入氰尿酸，在加热搅拌条件下缓慢加入三聚氰胺，恒温反应1-2h，得到三聚氰胺氰尿酸盐微胶囊化次磷酸盐的磷氮协同阻燃体系的反应液。
7、上述步骤a)所述金属盐为硫酸铝、硫酸钙、硫酸镁、氯化铝、氯化钙、氯化镁中的一种或者几种，优选硫酸铝。
8、上述步骤a)所述次磷酸钠、硫酸铝和水的质量比为1:1.0-1.1:2-10。次磷酸钠、氰尿酸、三聚氰胺的质量比为1:1.2-1.4:1.0-1.35。
9、上述步骤b)所述小分子硅氧烷为三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷中的一种或两种。所述小分子硅氧烷和无水乙醇的体积比为1-3:1。小分子硅氧烷和次磷酸钠的质量比为0.1-0.3:1。
10、上述步骤b)的ph缓冲剂为磷酸盐缓冲液、磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲液、柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液、醋酸-醋酸钠缓冲液中的一种或者两种。
11、上述步骤c)所述的二异氰酸酯为甲苯-2,4-二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯中的一种或几种。二元醇为聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇、乙二醇、1,2-丙二醇、聚乙二醇、聚己内酯二元醇中的一种或几种。亲水基扩链剂为二羟甲基丙酸、1,4-丁二醇-2-磺酸钠、二羟甲基丁酸中的一种或几种。催化剂为二丁基氧化锡、二乙酸二丁基锡、二丁基二月桂酸锡中的一种或两种。上述步骤c)所述二异氰酸酯、二元醇、亲水基扩链剂的摩尔比为2-9:1-2:1。所述催化剂用量为二异氰酸酯、二元醇和亲水基扩链剂总质量的0.01％-0.1％。
12、上述步骤c)所述二胺类扩链剂为乙二胺、二乙烯三胺、丁二胺、三乙烯四胺、己二胺中的一种或几种，其用量是阻燃水性涂料预聚体质量的5％-15％；所述交联剂为季戊四醇、异戊四醇、丙三醇、三羟甲基丙烷中的一种或几种，其用量是阻燃水性涂料预聚体质量的0.1％-1％。
13、上述步骤c)中超支化硅烷改性三聚氰胺氰尿酸盐微胶囊化次磷酸盐占阻燃水性涂料预聚体质量百分数的70％-90％。
14、本专利技术还提供了上述方法制备的水性阻燃涂料专用阻燃剂在水性涂料阻燃中的应用，在水性涂料中的使用量为8％-12％。
15、本专利技术的原理是：首先通过化学键及氢键制备三聚氰胺氰尿酸盐微胶囊化次磷酸盐的磷氮协同阻燃体系；然后对磷氮协同阻燃体系进行超支化有机硅烷改性修饰；最后在水性涂料缩聚反应和乳化反应时通过后扩链交联在超支化磷氮协同阻燃体系表面形成坚固的树状结构，得到超支化磷氮协同阻燃水性涂料专用阻燃剂。
16、本专利技术的有益效果是：首先，本专利技术解决了次磷酸盐易燃，在水性涂料中迁移析出问题，磷氮协同具备更好的阻燃效果，且超支化有机硅烷的存在可有效降低体系粘度，提高了与基体相容性，分散性好且耐迁移析出性能好。本专利技术的阻燃剂还具备一定的交联度，提高基体的力学性能本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种水性阻燃涂料专用阻燃剂的制备方法，其特征是，具体包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征是，所述步骤a)具体为：将次磷酸钠和金属盐分别加水溶清，在85℃-110℃搅拌条件下将金属盐溶液倒入次磷酸钠溶液内反应1-4h，得到次磷酸盐水溶液；然后加入氰尿酸，在加热搅拌条件下缓慢加入三聚氰胺，恒温反应1-2h，得到三聚氰胺氰尿酸盐微胶囊化次磷酸盐的磷氮协同阻燃体系的反应液。
3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征是，所述金属盐为硫酸铝、硫酸钙、硫酸镁、氯化铝、氯化钙、氯化镁中的一种或者几种。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征是，所述步骤b)的小分子硅氧烷为三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷中的一种或两种。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征是，所述步骤b)的pH缓冲剂为磷酸盐缓冲液、磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲液、柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液、醋酸-醋酸钠缓冲液中的一种或者两种。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征是，所述步骤c)的二异氰酸酯为甲苯-2,4-二异氰酸酯
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征是，所述步骤c)二胺类扩链剂为乙二胺、二乙烯三胺、丁二胺、三乙烯四胺、己二胺中的一种或几种；交联剂为季戊四醇、异戊四醇、丙三醇、三羟甲基丙烷中的一种或几种。
8.如权利要求1所述的制备方法，其特征是，所述步骤c)中超支化硅烷改性三聚氰胺氰尿酸盐微胶囊化次磷酸盐占阻燃水性涂料预聚体质量百分数的70％-90％。
9.权利要求1、2、4-8中任一项所述的制备方法制备的水性阻燃涂料专用阻燃剂。
10.权利要求9所述的水性阻燃涂料专用阻燃剂在水性涂料阻燃中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种水性阻燃涂料专用阻燃剂的制备方法，其特征是，具体包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征是，所述步骤a)具体为：将次磷酸钠和金属盐分别加水溶清，在85℃-110℃搅拌条件下将金属盐溶液倒入次磷酸钠溶液内反应1-4h，得到次磷酸盐水溶液；然后加入氰尿酸，在加热搅拌条件下缓慢加入三聚氰胺，恒温反应1-2h，得到三聚氰胺氰尿酸盐微胶囊化次磷酸盐的磷氮协同阻燃体系的反应液。
3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征是，所述金属盐为硫酸铝、硫酸钙、硫酸镁、氯化铝、氯化钙、氯化镁中的一种或者几种。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征是，所述步骤b)的小分子硅氧烷为三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷中的一种或两种。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征是，所述步骤b)的ph缓冲剂为磷酸盐缓冲液、磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲液、柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液、醋酸-醋酸钠缓冲液中的一种或者两种。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征是，所述步骤c...
【专利技术属性】
技术研发人员：王鲁静，耿建刚，肖学文，索伟，明宝义，段金凤，王艳辉，杨延钊，刘婷，孙向刚，王志国，
申请(专利权)人：山东泰星新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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