[发明专利]一种用于水性膨胀型防火涂料的乳液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种乳液的制备方法，具体涉及一种可用于水性膨胀型防火涂料的乳液的制备方法。

背景技术

水性膨胀型防火涂料一般包含四个基本组分：（1）基料——高分子乳液，如纯丙乳液、苯丙乳液、硅丙乳液、醋丙乳液、醋叔乳液等。（2）膨胀阻燃体系，包括①脱水成炭催化剂，通常为无机酸或在100℃-250℃能分解生成酸的物质，如聚磷酸铵能分解生成磷酸；②炭化剂，通常为含炭量高的多羟基化合物，如季戊四醇、双季戊四醇等；③发泡剂，遇火时能分解产生不燃性气体，如三聚氰胺，双氰胺等。（3）无机填料，如钛白粉、海泡石等。（4）其他助剂，包括润湿剂、分散剂、消泡剂、成膜助剂、增稠剂、防腐剂等。在这些组分中，基料的物理化学性能对膨胀型防火涂料的阻燃效果起着至关重要的作用。一方面，基料起粘结作用，把涂料中的各组分粘合在一起，使涂料干燥后能形成坚固的涂层，对涂料的物理化学性能起决定性作用，是提高涂料耐久性能的关键；另一方面，涂层遇火时，基料与膨胀阻燃体系发生反应，参与成炭过程，影响炭化层结构及强度。基料可以是一种乳液或几种乳液复配，如专利CN102850905A采用水性环氧乳液，专利CN102702962A采用有机硅树脂和其他树脂复配，专利CN102627891A采用醋叔乳液作为基料，专利CN102766391A采用水性环氧乳液和水性氨基树脂为成膜物质，专利US7105605采用牛顿型丙烯酸树脂和交联型丙烯酸树脂作为基料，均制得防火性能较好的水性膨胀型防火涂料。

水性膨胀型防火涂料用乳液须具备三个特性（1）具有较低的软化或熔融温度，能够在膨胀阻燃体系分解之前软化或熔融；（2）具有较高的热分解初始温度，热分解初始温度与膨胀阻燃体系初始分解温度相近，热分解区间较长，最好热分解曲线呈阶梯状，如此聚磷酸铵才能有效的催化树脂的热分解，与树脂充分反应，有利于形成致密的炭化层，提高防火性能；（3）较低的熔融粘度。熔融粘度低，发泡剂分解产生的气体容易将涂层吹起，有利于防火涂料的膨胀高度的增加；基料与成炭催化剂，成炭催化剂与成炭剂之间的脱水炭化反应更充分，有利于形成致密的膨胀层；在燃烧后期，较低的熔体粘度有利于焦磷酸钛向表层迁移，更好的阻隔热量的传递。

目前，对于膨胀型防火涂料用乳液的选择主要考虑其玻璃化转变温度、交联性、是否含有难燃元素等，乳液在高温下的粘度和流变行为对防火涂料的影响的研究较少。大多数水性膨胀型防火涂料用乳液在高温下熔体以弹性流动为主，使得防火涂料燃烧时形成的炭化层存在膨胀高度低、致密性差等缺点，影响了涂层的阻燃效果。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺点，提供一种可用于水性膨胀型防火涂料的乳液，该乳液胶膜具有热分解初始温度高、热分解区间与膨胀型防火涂料阻燃体系热分解区间相匹配、软化温度低、熔融粘度低等特点。

本发明的目的还在于提供可用于水性膨胀型防火涂料的乳液的制备方法。

本发明目的通过如下技术方案实现：

一种用于水性膨胀型防火涂料的乳液，由以下质量分数的原料制成：

其中，所述单体包括乙烯基类单体95～97wt%和功能性单体3～5wt%；所述复合乳化剂为由阴离子乳化剂与非离子乳化剂复配而成。

所述单体其均聚物至少具备以下两个特征之一：①热分解初始温度较高，热分解分两个阶段进行，分解区间较长，与阻燃体系热分解区间较匹配；②熔融或软化温度低于250℃，熔体粘度低。所述乙烯基类单体可以是醋酸乙烯酯、丙烯腈、苯乙烯、甲基苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸-2-羟乙酯等硬单体；可以是丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸-2-羟乙酯、丙烯酸-2羟丙酯、叔碳酸乙烯酯、丙烯酸-2-乙基已酯等软单体。所述乙烯基类单体优选由上述硬单体和软单体组成；本发明优选醋酸乙烯酯、丙烯腈作为硬单体，叔碳酸乙烯酯、丙烯酸-2-乙基已酯作为软单体，通过控制软硬单体的相对用量调整聚合物的玻璃化温度，从而调整聚合物的软化温度。随着软单体用量的增加，聚合物的软化温度降低。所述功能性单体优选甲基丙烯酸。甲基丙烯酸含—COOH，可以提高乳液体系的稳定性，从而提高乳液配漆时与各种粉料及助剂的相容性。

所述阴离子乳化剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚硫酸铵盐和烷基二苯醚二磺酸二钠中的一种或两种以上；所述非离子乳化剂为辛基酚聚氧乙烯醚。本发明优选十二烷基硫酸钠与辛基酚聚氧乙烯醚复配，两者的质量比为1:1～1:2。