[发明专利]一种水性防火涂料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种水性防火涂料及其制备方法。

背景技术

目前为止，阻燃涂料体系多集中在溶剂型涂料体系。随着人们环保意识的增强，挥发性有机物（VOC）释放量低、附着力强、对材质表面适应性好的水性涂料已逐渐走入人们的视线，并迅速占领涂料市场。

防火涂料以磷-碳-氮为阻燃体系，可以大大降低VOC释放量，但是其附着力较弱和热稳定性差等缺点常常受到应用的限制。而石墨烯作为当今研究领域的新材料，具有高比表面积、优异的化学稳定性等性能。石墨烯在涂料体系中可以降低涂层厚度，增加对基材的附着力等优点，使其在涂料中有广泛的应用。基于这样的优势，提出了研发一种水性防火涂料。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种水性防火涂料及其制备方法，将α-磷酸锆与石墨烯通过缩合反应形成一种多片层，富含磷元素的纳米级共聚物，作为阻燃体系中磷元素的提供者，提高涂料的热稳定性和与基材的附着力。

为实现本发明的上述目的，本发明提供一种水性防火涂料，是由如下原料组成的：水性树脂、水性固化剂、纳米级共聚物、三聚氰胺、季戊四醇、水；所述纳米级共聚物由二氯乙基磷酸酯、二乙烯三胺、碘化钾、氢氧化钠、氧氯化锆、石墨烯、蒸馏水组成。

本发明提供一种水性防火涂料的制备方法，包括以下步骤。

步骤1、将3～5g二氯乙基磷酸酯，10～50ml二乙烯三胺，0.1～0.5g碘化钾加入到150～200ml5%氢氧化钠溶液中，得混合物，将混合物置于冰水浴中混合搅拌12～24h后，在室温下结晶1～3天，然后在50～80℃下真空干燥，即得到产物A。

步骤2、将产物A与3～5g氧氯化锆（ZrOCl₂8H₂O）加入到100ml蒸馏水中，在80～100℃的水浴中搅拌12～24h，用蒸馏水洗涤过滤至pH为5～6，在50～80℃下真空干燥，得到α-磷酸锆。

步骤3、α-磷酸锆与0.2～0.5g石墨烯加入到100ml蒸馏水中，50～80℃搅拌1～3h，之后在50～80℃下真空干燥，得到一种多片层富含磷元素的纳米级共聚物。

步骤4、取30～50g上述纳米级共聚物、三聚氰胺、季戊四醇的混合物（按质量比3:1:1混合），加入到100～200g水和100～200g水性树脂的混合液中，在球磨机中分散1～2h，即得防火涂料的母液。

步骤5、取25～50g水性固化剂与50～100g水混合均匀后，再与防火涂料的母液按质量比1:3～4的比例混合，即得。

所述水性树脂为Ar555环氧树脂、H228A环氧树脂、E44环氧乳液、E51环氧乳液、E20环氧乳液。

所述水性固化剂为Aq419、H228B、W651、W650。

与现有技术相比本发明的有益效果。

本发明提供的水性防火涂料及其制备方法，选用膨胀阻燃剂体系，具有热稳定性高，环保等优点。α-磷酸锆与石墨烯通过缩合反应形成的一种纳米级共聚物，作为阻燃体系中的磷元素提供者，具有多片层结构，物理阻隔效应。并且，该纳米级共聚物具有比表面积大、吸附性强、表面带有大量的负电荷的特点，在树脂中借助于独特的表面效应可以达到良好的分散和与基材的附着力。

附图说明

图1为纳米级共聚物合成机理图。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步详细说明本发明。

本实施例提供一种水性防火涂料，是由如下原料组成的：水性树脂、水性固化剂、纳米级共聚物、三聚氰胺、季戊四醇、水；所述纳米级共聚物由二氯乙基磷酸酯、二乙烯三胺、碘化钾、氢氧化钠、氧氯化锆、石墨烯、蒸馏水组成。

请参阅图1，本实施例还提供一种水性防火涂料的制备方法，包括以下步骤。

步骤1、将3g二氯乙基磷酸酯，15ml二乙烯三胺，0.3g碘化钾加入到150ml5%氢氧化钠溶液中，得混合物，将混合物置于冰水浴中混合搅拌24h后，在室温下结晶2天，再在60℃下真空干燥，即得到产物A。

步骤2、将产物A与3g氧氯化锆（ZrOCl₂8H₂O）加入到100ml蒸馏水中，在80℃的水浴中搅拌12h，用蒸馏水洗涤过滤至pH为5～6，在60℃下真空干燥，得到α-磷酸锆。

步骤3、将α-磷酸锆与0.3g石墨烯加入到100ml蒸馏水中，50℃搅拌3h，之后在80℃下真空干燥，得到一种多片层、富含磷元素的纳米级共聚物。