[发明专利]一种水性微胶囊化超薄型钢结构防火涂料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种水性微胶囊化超薄型钢结构防火涂料，它以次磷酸铝微胶囊、聚磷酸铵微胶囊、季戊四醇、三聚氰胺、羟乙基纤维素、消泡剂、分散剂、水性苯丙核壳乳液和水为原料制备而成。本发明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，大大降低了防火涂料的发烟量，解决聚磷酸铵在潮湿环境下易水解、易迁移和易析出等问题；所得防火涂料具有高效的阻燃性和抑烟性，并具有优异的成膜性和耐水耐候性，且环境友好、制备简单，适合推广应用。

技术领域

本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种水性微胶囊化超薄型钢结构防火涂料及其制备方法。

背景技术

超薄型钢结构防火涂料，由于涂层厚度薄、施工便利、装饰性好，因此被广泛应用于钢结构防火保护中。但超薄型防火涂料中的膨胀防火体系占比非常大，尤其是其中酸源聚磷酸铵、多聚磷酸铵等水溶性好，遇水易迁移，相容性不好，导致涂料附着力不好、耐久性不佳；同时超薄型钢结构防火涂料在受热膨胀发泡时，发烟量大，危害人们生命健康安全，并对环境造成严重污染。

专利CN201410341750.5中提供了一种用于钢结构的水性超薄膨胀型防火涂料，耐久性不佳，发烟量大。而次磷酸铝作为一种新型、性能优异、环境友好、无卤无毒的高效阻燃剂，其含磷量高(41.89％)，能与聚磷酸铵高效协同阻燃、促进成炭、大大减少了涂料在膨胀发泡的产生的烟量。但次磷酸铝相容性差，吸水性大，特别是添加到涂料里面，易使涂料开裂，暴露在空气中会缓慢分解成有腐蚀性、自发可燃的磷化氢气体，甚至在极端条件下会形成爆炸性混合物。因此应用时需要对次磷酸铝表面进行包覆改性，如专利CN201510410213.6中提供了一种微胶囊化次磷酸铝制备方法，其以次磷酸铝为囊芯，以三聚氰胺/甲醛树脂、三聚氰胺/甲醛/聚醚胺共聚物或三聚氰胺/甲醛/KH550共聚物为囊材，制备的次磷酸铝微胶囊，囊材难以包覆芯材，微胶囊化产率很低，成本较高，不适合工业化生产。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种水性微胶囊化超薄型钢结构防火涂料及其制备方法，通过优化水性苯丙核壳性乳液，引入三聚氰胺甲醛树脂微胶囊化聚磷酸铵和包覆了改性尿素三聚氰胺甲醛树脂的次磷酸铝微胶囊，所得超薄型钢结构防火涂料具有高效的耐火阻燃性和优异的耐水耐候性能，且适应性广泛，发烟量低、水性环保，适宜推广应用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种水性微胶囊化超薄型钢结构防火涂料，各组分及其所占质量百分比为：次磷酸铝微胶囊2～10％，聚磷酸铵微胶囊30～36％，季戊四醇10～20％，三聚氰胺10～15％，水性苯丙核壳乳液20～30％，羟乙基纤维素0.5～1％，分散剂0.5～1％，消泡剂0.5～1％，正辛醇0.5～1％，其余为水。

上述方案中，所述次磷酸铝微胶囊为改性尿素三聚氰胺甲醛树脂包覆次磷酸铝的复合材料，它以次磷酸铝、尿素、三聚氰胺、甲醛、间苯二酚，氯化铵和乳化剂为主要原料，首先将尿素、三聚氰胺、甲醛溶液进行预聚反应得尿素三聚氰胺甲醛预聚体，然后加入次磷酸铝、乳化剂和有机溶剂(乙醇等)配制的均匀悬浮液，再加入间苯二酚和氯化铵，进行原位聚合反应而成；其中尿素、三聚氰胺和甲醛总质量与次磷酸铝的质量比为1:(1～3)；间苯二酚和氯化铵总质量为次磷酸铝质量的2～6％，间苯二酚和氯化铵的质量比为1:1，乳化剂为次磷酸铝质量的1～5％；乳化剂为聚乙二醇辛基苯基醚。

上述方案中，所述尿素与甲醛溶液中甲醛的摩尔比为1:(1～3)，三聚氰胺为尿素和甲醛总质量的5～10％。

上述方案中，所述预聚反应工艺为：将尿素、三聚氰胺和甲醛溶液混合均匀后，加入胺液调节pH至8～9，再升温至75～85℃，反应1～2h。

上述方案中，所述原位聚合反应条件为：pH为3～5，反应温度为65～75℃，反应时间为3～4h。