一種微膠囊化水性防火涂料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種微膠囊化水性防火涂料，它以環(huán)氧改性水性聚氨酯乳液、三聚氰胺甲醛樹(shù)脂微膠囊化多聚磷酸銨、聚氨酯微膠囊化無(wú)機(jī)物顆粒、羥乙基纖維素、分散劑、消泡劑、防霉劑、正辛醇和水為原料制備而成。本發(fā)明通過(guò)對(duì)碳源和氣源進(jìn)行樹(shù)脂化，減少了阻燃劑總的添加量，減小因過(guò)多添加阻燃劑對(duì)所得材料的物理?yè)p傷；對(duì)多聚磷酸銨進(jìn)行微膠囊化處理，降低親水性阻燃劑的吸濕性和水溶性并阻礙APP的遷移，使所得涂料得耐久性增加；對(duì)無(wú)機(jī)填料的微膠囊化，增強(qiáng)無(wú)機(jī)填料與高分子材料的相容性，改善其易團(tuán)聚、易遷移等缺點(diǎn)，提高所得阻燃復(fù)合材料的力學(xué)性能；所得涂料具有綠色環(huán)保、高效耐用、穩(wěn)定美觀等優(yōu)點(diǎn)，且涉及的制備方法簡(jiǎn)單，適合推廣應(yīng)用。
【專利說(shuō)明】
-種微膠囊化水性防火涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于涂料領(lǐng)域，具體設(shè)及一種微膠囊化水性防火涂料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著鋼材在建筑業(yè)中的廣泛應(yīng)用，其防火保護(hù)問(wèn)題也日益受到關(guān)注。鋼材是熱的 良導(dǎo)體，升溫或遇火時(shí)熱導(dǎo)率更高，傳熱迅速。溫度上升一方面導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)膨脹，引起構(gòu)件 伸長(zhǎng)，或兩側(cè)受熱不均引起構(gòu)件彎曲，產(chǎn)生位移或約束力；另一方面鋼材的機(jī)械強(qiáng)度隨溫度 升高而降低，當(dāng)溫度上升到鋼材的臨界溫度時(shí)，鋼材將失去承載能力。一般建筑鋼材的臨界 溫度為540°C，而火災(zāi)火場(chǎng)的溫度多在800~1200°C之間，裸露的鋼結(jié)構(gòu)在火災(zāi)發(fā)生的幾分 鐘內(nèi)，自身溫度就上升到500°C W上，使其強(qiáng)度和荷載能力急劇下降，在縱向和橫向壓力下 發(fā)生變形并導(dǎo)致建筑物跨塌。因此，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行防火保護(hù)意義重大。目前，鋼結(jié)構(gòu)件的防 火方法主要有涂料保護(hù)、防火板保護(hù)、混凝±保護(hù)、柔性卷材保護(hù)、無(wú)機(jī)纖維保護(hù)、結(jié)構(gòu)內(nèi)通 水冷卻保護(hù)等。其中，涂刷防火涂料施工方便、重量輕、成本低、不受構(gòu)件幾何形狀限制，應(yīng) 用范圍最廣，效率最高。
[0003] 目前，現(xiàn)有防火涂料的研發(fā)還存在著一定問(wèn)題：1)環(huán)保問(wèn)題，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前 仍有一半W上的建筑鋼結(jié)構(gòu)涂料是普通溶劑型產(chǎn)品，大量的有機(jī)溶劑直接排放到大氣中， 既浪費(fèi)了資源又污染了環(huán)境;如CN 104119740 A公開(kāi)了一種防火涂料，其溶劑選自乙醇、甲 苯、乙酸乙醋、異下醇、環(huán)己酬中至少兩種的混合物，一旦揮發(fā)會(huì)污染環(huán)境;2)耐久性問(wèn)題， 薄涂型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料主要由高聚物及其他一些防火填料組成，材料存在老化和降解等問(wèn) 題，若涂料的主要防火成分被氧化或降解，可能會(huì)削弱原有的性能，受火時(shí)不能有效發(fā)揮其 應(yīng)有的作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有防火涂料存在的耐久性不佳、防火性能不優(yōu)等問(wèn)題， 提供一種微膠囊化水性防火涂料，它具有綠色環(huán)保、高效耐用、穩(wěn)定美觀的優(yōu)點(diǎn)，且設(shè)及的 制備方法簡(jiǎn)單，適合推廣應(yīng)用。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
[0006] -種微膠囊化水性防火涂料，各組分及其所占質(zhì)量百分比為:環(huán)氧改性水性聚氨 醋乳液25~35%，=聚氯胺甲醒樹(shù)脂微膠囊化多聚憐酸錠30~40%，聚氨醋微膠囊化無(wú)機(jī) 物顆粒15~20 %，徑乙基纖維素0.5~1 %，分散劑0.5~1 %，消泡劑0.5~1 %，防霉劑1~ 2%，正辛醇0.5~1 %，其余為水。
[0007] 上述方案中，所述環(huán)氧改性水性聚氨醋乳液的制備方法包括W下步驟:在設(shè)置有 攬拌器和溫度計(jì)攬拌獎(jiǎng)的反應(yīng)容器中加入多元醇，加熱至110-120°C，抽真空減壓脫水1- 2h;然后降溫至30-40°C，在干燥的氮?dú)獗Ｗo(hù)下，加入多異氯酸醋并滴加催化劑，升溫至60- 80°C，反應(yīng)1-化;加入親水?dāng)U鏈劑和交聯(lián)劑，繼續(xù)保溫3-化;反應(yīng)過(guò)程中用丙酬調(diào)節(jié)黏度;然 后降溫至30-40°C，加入中和劑中和（中和度為0.9-1.1，為中和劑與親水?dāng)U鏈劑物質(zhì)的量之 比），然后在大于lOOOr/min的攬拌速度下，加水進(jìn)行乳化5-lOmin，同時(shí)加入小分子擴(kuò)鏈劑 擴(kuò)鏈30-60min，最后減壓蒸饋去除丙酬，即得所述環(huán)氧改性水性聚氨醋乳液。
[0008] 上述方案中所述多異氯酸醋引入的-NCO基團(tuán)與多元醇引入的-OH基團(tuán)的摩爾比為 1.6-2.6:1;催化劑占多異氯酸醋和多元醇總質(zhì)量的0.1-0.5 % ;親水?dāng)U鏈劑占多異氯酸醋 和多元醇總質(zhì)量的3-7 % ;交聯(lián)劑占多異氯酸醋和多元醇的總質(zhì)量的4-10 %。
[0009] 上述方案中，所述多異氯酸醋引入的-NCO基團(tuán)與整個(gè)反應(yīng)步驟中引入的-OH基團(tuán) 的摩爾比為1-1.15:1，其中整個(gè)反應(yīng)步驟中引入的-OH基團(tuán)為多元醇、親水?dāng)U鏈劑和小分子 擴(kuò)鏈劑中引入的-OH基團(tuán)總量。
[0010] 上述方案中，所述環(huán)氧改性水性聚氨醋乳液的固含量為35-40%。
[0011] 上述方案中，所述低聚物多元醇為聚酸二醇、聚乙二醇、聚丙二醇、聚醋二醇、聚己 二酸-1,4-下二醇醋二醇、聚碳酸醋二醇等中的一種或幾種；多異氯酸醋為甲苯二異氯酸 醋、二苯基甲燒二異氯酸醋、異佛爾酬二異氯酸醋、六次甲基二異氯酸醋、=甲基己燒二異 氯酸醋、二聚酸二異氯酸醋等中的一種或幾種;小分子擴(kuò)鏈劑為下二醇、乙二醇、一縮二乙 二醇、乙二胺的等中的一種或幾種;親水?dāng)U鏈劑為二徑甲基丙酸或二徑甲基下酸等；中和劑 為=乙醇胺、氨氧化鋼、氨水等中的一種或幾種；催化劑為二月桂酸二下基錫或辛酸亞錫 等;交聯(lián)劑為藍(lán)麻油或環(huán)氧樹(shù)脂等。
[0012] 上述方案中，所述=聚氯胺甲醒樹(shù)脂微膠囊化多聚憐酸錠的制備方法如下：將= 聚氯胺、甲醒和水加入燒杯中攬拌，并用質(zhì)量濃度為3~5%的碳酸鋼溶液調(diào)節(jié)抑值至8-9， 倒入反應(yīng)容器中攬拌，升溫至70-80°C，攬拌速率為300-40化/min，反應(yīng)20-30min后即制得 預(yù)聚液;將多聚憐酸錠加入到燒杯中，加入乙醇，攬拌分散均勻，得多聚憐酸錠懸浮液;然后 將預(yù)聚液加入到多聚憐酸錠懸浮液中，用稀鹽酸調(diào)節(jié)pH值至4.5-6，然后升溫至80-85°C，W 500-6(K)r/min的速率攬拌反應(yīng)1.5-化，進(jìn)行抽濾、洗涂、干燥，即得S聚氯胺甲醒樹(shù)脂微膠 囊化多聚憐酸錠。
[0013] 上述方案中，所述S聚氯胺與多聚憐酸錠的質(zhì)量比為2:3-3:2;S聚氯胺與甲醒的 摩爾比為1:(1-4)。
[0014] 上述方案中，所述聚氨醋微膠囊化無(wú)機(jī)物顆粒的制備步驟如下：將季戊四醇和二 甲基亞諷Wl :(3-7)的質(zhì)量比混合、攬拌升溫至35-45°C，待季戊四醇完全溶解后加入甲苯- 2，4-二異氯酸醋和1，4-二氧六環(huán)，恒溫?cái)埌?5-25分鐘，然后加入無(wú)機(jī)物微粒、1，4-二氧六 環(huán)和乳化劑，然后升溫到60-80°C反應(yīng)6-lOh，冷卻到室溫，過(guò)濾，水洗并干燥。
[0015] 上述方案中，所述無(wú)機(jī)物微粒為碳酸巧、雞蛋殼粉、二氧化鐵、二氧化娃、可膨脹石 墨、石墨締、氨氧化儀中的一種或幾種;所述季戊四醇與甲苯-2,4-二異氯酸醋的摩爾比為 1: (1-2);季戊四醇與無(wú)機(jī)物微粒的質(zhì)量比為1: (2-5);季戊四醇和二甲基亞諷的質(zhì)量比為 1: (3-7);甲苯-2,4-二異氯酸醋與1,4-二氧六環(huán)的質(zhì)量比為1: (3-7);無(wú)機(jī)物微粒、1,4-二 氧六環(huán)和乳化劑的質(zhì)量比為1: (3-7): (0.05-0.1)。
[0016] 上述方案中，所述防霉劑為環(huán)保型防霉劑DE;分散劑為潤(rùn)濕分散劑5040;消泡劑為 消泡劑470。
[0017] 上述一種微膠囊化水性防火涂料的制備方法，它包括如下步驟:1)原料稱取，各組 分及其所占質(zhì)量百分比為:環(huán)氧改性水性聚氨醋乳液25~35%，=聚氯胺甲醒樹(shù)脂微膠囊 化多聚憐酸錠30~40%，聚氨醋微膠囊化無(wú)機(jī)物顆粒15~20%，徑乙基纖維素0.5~1%，分 散劑0.5~I %，消泡劑0.5~I %，防霉劑I~2%，正辛醇0.5~I %，其余為水;2)將環(huán)氧改性 水性聚氨醋乳液、=聚氯胺甲醒樹(shù)脂微膠囊化多聚憐酸錠、聚氨醋微膠囊化無(wú)機(jī)物顆粒、徑 乙基纖維素、分散劑、消泡劑、防霉劑、正辛醇和水?dāng)埌璺稚⒕鶆?，即得所述微膠囊化水性防 火涂料。
[001引本發(fā)明的原理為：
[0019] 本發(fā)明將碳源和氣源的樹(shù)脂化與酸源和阻燃劑的微膠囊化相結(jié)合代替?zhèn)鹘y(tǒng)的P- C-N膨脹防火體系：W聚氨醋樹(shù)脂代替常用的季戊四醇作為碳源，WS聚氯胺樹(shù)脂代替S聚 氯胺作為氣源，極大的改善了膨脹防火填料親水遷移的問(wèn)題，并增加了其與高分子成膜物 的相容性；同時(shí)分別將運(yùn)兩種樹(shù)脂作為殼層材料，W酸源多聚憐酸錠和其他的防火填料(無(wú) 機(jī)物微粒)為核層物質(zhì)制備微膠囊，不僅提高了填料與成膜物的相容性，而且杜絕了填料與 鋼基材接觸的機(jī)會(huì)，從而杜絕其對(duì)鋼的腐蝕，大大增加了該防火涂料的耐久性;同時(shí)無(wú)機(jī)填 料的微膠囊化可W極大提升材料的力學(xué)性能，減少涂料在長(zhǎng)時(shí)間的使用過(guò)程中，震動(dòng)及刮 踏等對(duì)涂料性能的影響；另一方面使用水性環(huán)氧改性聚氨醋乳液作為成膜物可有效改善其 與鋼材的附著力，并增強(qiáng)其防腐蝕能力和防水能力。
[0020] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：
[0021] 1)通過(guò)對(duì)碳源和氣源進(jìn)行樹(shù)脂化，減少了阻燃劑總的添加量，減小因過(guò)多添加阻 燃劑對(duì)所得材料的物理?yè)p傷。
[0022] 2)通過(guò)對(duì)多聚憐酸錠(APP)進(jìn)行微膠囊化處理，降低親水性阻燃劑的吸濕性和水 溶性并阻礙APP的遷移，使所得涂料得耐久性增加;另外，對(duì)無(wú)機(jī)填料的微膠囊化，可增強(qiáng)無(wú) 機(jī)填料與高分子材料的相容性，改善其易團(tuán)聚、易遷移等缺點(diǎn)，提高所得阻燃復(fù)合材料的力 學(xué)性能；同時(shí)，填料和多聚憐酸錠的微膠囊處理隔絕了鹽類與鋼基材的接觸，減少了鋼結(jié)構(gòu) 的腐蝕現(xiàn)象。
[0023] 3)將環(huán)氧改性水性聚氨醋乳液作為成膜物，它與微膠囊的殼層材料具有良好的相 容性，使成膜物與微膠囊化填料的配伍性好，從而提高該鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的附著力、防水性 和耐老化等性能。
[0024] 4)本發(fā)明制備的微膠囊化水性防火涂料為水性涂料，綠色環(huán)保，并可應(yīng)用雞蛋殼 粉等廢棄物，具有重要的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 為了更好的理解本發(fā)明，下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā) 明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。
[0026] W下實(shí)施例中，如無(wú)具體說(shuō)明，采用的試劑均為市售化學(xué)試劑。
[0027] W下實(shí)施例中，采用的防霉劑為環(huán)保型防霉劑DE;分散劑為潤(rùn)濕分散劑5040;消泡 劑為消泡劑470。
[0028] 實(shí)施例1
[0029] -種微膠囊化水性防火涂料，各組分及其所占質(zhì)量百分比為:環(huán)氧改性水性聚氨 醋乳液25g，=聚氯胺甲醒樹(shù)脂微膠囊化多聚憐酸錠40g，聚氨醋微膠囊化碳酸巧20g，徑乙 基纖維素Ig,分散劑Ig,消泡劑Ig,防霉劑2g，正辛醇Ig,去離子水9g，所述微膠囊化水性防 火涂料由各組分經(jīng)攬拌分散均勻而成。
[0030] 上述環(huán)氧改性水性聚氨醋乳液的制備方法如下：向裝有攬拌器、溫度計(jì)攬拌獎(jiǎng)的 SOOmL燒瓶中加入30g聚乙二醇(分子量為1000)，加熱至Iior，抽真空減壓脫水化;然后降 溫至30°C，在干燥的氮?dú)獗Ｗo(hù)下，加入8.352g甲苯-2，4-二異氯酸醋，滴加0.19g二月桂酸二 下基錫，升溫至60°C，反應(yīng)化;加入1.16g二徑甲基丙酸和1.54g環(huán)氧樹(shù)脂繼續(xù)保溫化;反應(yīng) 過(guò)程中用43mL丙酬調(diào)節(jié)黏度，防止粘度過(guò)大;然后降溫至30°C，加入0.78g =乙胺進(jìn)行中和 (中和度為0.9)，然后在1200r/min的攬拌速度下，加入78mL蒸饋水進(jìn)行乳化lOmin，同時(shí)加 入小分子擴(kuò)鏈劑0.561g乙二胺進(jìn)行擴(kuò)鏈30min;最后減壓蒸饋脫去丙酬，即得所述環(huán)氧改性 水性聚氨醋乳液;其中甲苯-2,4-二異氯酸醋引入的-NCO基團(tuán)與聚乙二醇引入的-OH基團(tuán)的 摩爾比為1.6:1，多異氯酸醋引入的-NCO基團(tuán)與整個(gè)反應(yīng)步驟中引入的-OH基團(tuán)的摩爾比為 1:1，其中整個(gè)反應(yīng)步驟中引入的-OH基團(tuán)為多元醇、親水?dāng)U鏈劑和小分子擴(kuò)鏈劑中引入的- OH基團(tuán)總量。
[0031] 上述=聚氯胺甲醒樹(shù)脂微膠囊化多聚憐酸錠的制備方法如下:將3.15g =聚氯胺、 〇.75g甲醒和30mL蒸饋水加入到IOOmL燒杯中攬拌，并用質(zhì)量濃度為3%碳酸鋼溶液調(diào)節(jié)pH 值至8，倒入250血S口瓶中攬拌，升溫至70°C，攬拌速率為30化/min，反應(yīng)20min后即制得預(yù) 聚液;稱取4.725g多聚憐酸錠加入到燒杯中，依次加入40mL乙醇，攬拌分散30min，得多聚憐 酸錠懸浮液;然后將預(yù)聚液加入到多聚憐酸錠懸浮液中，用稀鹽酸調(diào)節(jié)pH值至4.5，加入到 250mLS頸瓶中，升溫至80°C，W50化/min的速率攬拌反應(yīng)1.化后，進(jìn)行抽濾、洗涂、干燥后 即得=聚氯胺甲醒樹(shù)脂微膠囊化多聚憐酸錠。=聚氯胺與多聚憐酸錠的質(zhì)量比為2:3;=聚 氯胺與甲醒的摩爾比為1:1。
[0032] 上述聚氨醋微膠囊化碳酸巧的制備方案如下：在裝有溫度計(jì)、攬拌器和回流冷凝 管的四口燒瓶中，加入1.36g季戊四醇和40mL二甲基亞諷，攬拌升溫至35°C，待季戊四醇完 全溶解后加入3.48巧苯-2，4-二異氯酸醋和SOmLl，4-二氧六環(huán)，恒溫?cái)埌?5分鐘，分別加 入6.8邑碳酸巧、801111^，4-二氧六環(huán)和0.2邑0?-10(乳化劑），然后升溫到60°(：反應(yīng)1011，冷卻 到室溫，過(guò)濾，水洗并干燥。季戊四醇與甲苯-2,4-二異氯酸醋的摩爾比為1:2;季戊四醇與 無(wú)機(jī)物微粒的質(zhì)量比為1:5。
[0033] 實(shí)施例2
[0034] -種微膠囊化水性防火涂料，各組分及其所占質(zhì)量百分比為:環(huán)氧改性水性聚氨 醋乳液30g，=聚氯胺甲醒樹(shù)脂微膠囊化多聚憐酸錠35g，聚氨醋微膠囊化碳酸巧20g，徑乙 基纖維素0.5g，分散劑0.5g，消泡劑0.5g，防霉劑Ig,正辛醇0.5g，去離子水12g，所述微膠囊 化水性防火涂料由各組分經(jīng)攬拌分散均勻而成。
[0035] 上述環(huán)氧改性水性聚氨醋乳液的制備方法如下：向裝有攬拌器、溫度計(jì)攬拌獎(jiǎng)的 SOOmL燒瓶中加入30g聚乙二醇(分子量為1000)，加熱至120°C，抽真空減壓脫水化;然后降 溫至35°C，在干燥的氮?dú)獗Ｗo(hù)下，加入10.44g甲苯-2，4-二異氯酸醋，滴加0.1?二月桂酸二 下基錫，升溫至70°C，反應(yīng)化;加入2.022g二徑甲基丙酸和2.426g環(huán)氧樹(shù)脂繼續(xù)保溫化;反 應(yīng)過(guò)程中用54mL丙酬調(diào)節(jié)黏度，防止粘度過(guò)大;然后降溫至40°C，加入1.524gS乙胺進(jìn)行中 和（中和度為1)，然后在1300r/min的攬拌速度下，加入71mL蒸饋水進(jìn)行乳化lOmin，同時(shí)加 入小分子擴(kuò)鏈劑0.567g乙二胺進(jìn)行擴(kuò)鏈45min;最后減壓蒸饋脫去丙酬，即得所述環(huán)氧改性 水性聚氨醋乳液;其中甲苯-2,4-二異氯酸醋引入的-NCO基團(tuán)與聚乙二醇引入的-OH基團(tuán)的 摩爾比為2:1，多異氯酸醋引入的-NCO基團(tuán)與整個(gè)反應(yīng)步驟中引入的-OH基團(tuán)的摩爾比為 I. I: I，其中整個(gè)反應(yīng)步驟中引入的-OH基團(tuán)為多元醇、親水?dāng)U鏈劑和小分子擴(kuò)鏈劑中引入 的-OH基團(tuán)總量。
[0036] 上述=聚氯胺甲醒樹(shù)脂微膠囊化多聚憐酸錠的制備方法如下:將3.15g =聚氯胺， 2.25g甲醒和30mL蒸饋水加入到IOOmL燒杯中攬拌，并用質(zhì)量濃度為4%碳酸鋼溶液調(diào)節(jié)pH 值至8，倒入250血S口瓶中攬拌，升溫至70°C，攬拌速率為30化/min，反應(yīng)30min后即制得預(yù) 聚液;稱取3.15g多聚憐酸錠加入到燒杯中，依次加入40mL乙醇，攬拌分散30min得多聚憐酸 錠懸浮液;然后將預(yù)聚液加入到多聚憐酸錠懸浮液中，用稀鹽酸調(diào)節(jié)pH值至5，加入到250mL S頸瓶中，升溫至80°C，W5(K)r/min的速率攬拌反應(yīng)化后，進(jìn)行抽濾、洗涂、干燥后即得S聚 氯胺甲醒樹(shù)脂微膠囊化多聚憐酸錠。=聚氯胺與多聚憐酸錠的質(zhì)量比為1:1 聚氯胺與甲 醒的摩爾比為:1:3。
[0037] 上述聚氨醋微膠囊化碳酸巧的制備方案如下：在裝有溫度計(jì)、攬拌器和回流冷凝 管的四口燒瓶中，加入1.36g季戊四醇和40mL二甲基亞諷，攬拌升溫至40°C，待季戊四醇完 全溶解后加入1.7?甲苯-2，4-二異氯酸醋和SOmLl，4-二氧六環(huán)，恒溫?cái)埌?0分鐘，分別加 入4.OSg碳酸巧、SOmLl，4-二氧六環(huán)和0.3g OP-IO，然后升溫到70°C反應(yīng)化，冷卻到室溫，過(guò) 濾，水洗并干燥。季戊四醇與甲苯-2，4-二異氯酸醋的摩爾比為1:1;季戊四醇與無(wú)機(jī)物微粒 的質(zhì)量比為：1:3。
[003引實(shí)施例3
[0039] -種微膠囊化水性防火涂料，各組分及其所占質(zhì)量百分比為:環(huán)氧改性水性聚氨 醋乳液35g，=聚氯胺甲醒樹(shù)脂微膠囊化多聚憐酸錠30g，聚氨醋微膠囊化碳酸巧15g，徑乙 基纖維素Ig%，分散劑Ig,消泡劑Ig,防霉劑2g，正辛醇Ig,去離子水14g，所述微膠囊化水性 防火涂料由各組分經(jīng)攬拌分散均勻而成。
[0040] 上述環(huán)氧改性水性聚氨醋乳液的制備方法如下：向裝有攬拌器、溫度計(jì)攬拌獎(jiǎng)的 SOOmL燒瓶中加入30g聚乙二醇(分子量為1000)，加熱至120°C，抽真空減壓脫水化;然后降 溫至40°C，在干燥的氮?dú)獗Ｗo(hù)下，加入13.57?甲苯-2，4-二異氯酸醋，滴加0.16g二月桂酸 二下基錫，升溫至80°C，反應(yīng)化;加入3.05g二徑甲基丙酸和4.36g環(huán)氧樹(shù)脂繼續(xù)保溫4h;反 應(yīng)過(guò)程中用76mL丙酬調(diào)節(jié)黏度，防止粘度過(guò)大;然后降溫至40°C，加入2.53g=乙胺進(jìn)行中 和（中和度為1.1)，然后在1500r/min的攬拌速度下，加入SOmL蒸饋水進(jìn)行乳化5min，同時(shí)加 入小分子擴(kuò)鏈劑0.904g乙二胺進(jìn)行擴(kuò)鏈60min;最后減壓蒸饋脫去丙酬，即得所述環(huán)氧改性 水性聚氨醋乳液;其中甲苯-2,4-二異氯酸醋引入的-NCO基團(tuán)與聚乙二醇引入的-OH基團(tuán)的 摩爾比為2.6:1，多異氯酸醋引入的-NCO基團(tuán)與整個(gè)反應(yīng)步驟中引入的-OH基團(tuán)的摩爾比為 1.15:1，其中整個(gè)反應(yīng)步驟中引入的-OH基團(tuán)為多元醇、親水?dāng)U鏈劑和小分子擴(kuò)鏈劑中引入 的-OH基團(tuán)總量。
[0041] 上述=聚氯胺甲醒樹(shù)脂微膠囊化多聚憐酸錠的制備方法如下:將3.15g =聚氯胺， 3巧醒和30mL蒸饋水加入至IjlOOmL燒杯中攬拌，并用質(zhì)量濃度為5%碳酸鋼溶液調(diào)節(jié)抑值至 8，倒入250mLS口瓶中攬拌，升溫至80°C，攬拌速率為30化/min，反應(yīng)20min后即制得預(yù)聚 液;稱取2. Ig多聚憐酸錠加入到燒杯中，依次加入40mL乙醇，超聲條件下攬拌20分鐘，得多 聚憐酸錠懸浮液;然后將預(yù)聚液加入到多聚憐酸錠懸浮液中，用稀鹽酸調(diào)節(jié)抑值至6,加入 至lj250mLS頸瓶中，升溫至85 °C，W50化/min的速率攬拌反應(yīng)化后，進(jìn)行抽濾、洗涂、干燥后 即得=聚氯胺甲醒樹(shù)脂微膠囊化多聚憐酸錠。=聚氯胺與多聚憐酸錠的質(zhì)量比為3:2;=聚 氯胺與甲醒的摩爾比為:1:4。
[0042] 上述聚氨醋微膠囊化碳酸巧的制備方案如下：在裝有溫度計(jì)、攬拌器和回流冷凝 管的四口燒瓶中，加入1.36g季戊四醇和40mL二甲基亞諷，攬拌升溫至45°C，待季戊四醇完 全溶解后加入1.7?甲苯-2，4-二異氯酸醋和SOmLl，4-二氧六環(huán)，恒溫?cái)埌?5分鐘，分別加 入2.72g碳酸巧、SOmLl，4-二氧六環(huán)和0.4g OP-IO，然后升溫到80°C反應(yīng)化，冷卻到室溫，過(guò) 濾，水洗并干燥。季戊四醇與甲苯-2，4-二異氯酸醋的摩爾比為1:1;季戊四醇與無(wú)機(jī)物微粒 的質(zhì)量比為：1:2。
[0043] 將實(shí)施例1~3所得微膠囊化水性防火涂料分別進(jìn)行耐久和耐火等性能測(cè)試，結(jié)果 見(jiàn)表1。
[0044] 表1實(shí)施例1~3所得微膠囊化水性防火涂料的性能測(cè)試結(jié)果
[004S1
[0046] 測(cè)試結(jié)果表明：本發(fā)明制得的水性微膠囊型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料具有良好的耐水性， 耐腐蝕性和附著力，耐火時(shí)間長(zhǎng)，耐久性好，干燥時(shí)間短，且環(huán)境友好，具有廣泛的應(yīng)用前 景。
[0047] 本發(fā)明設(shè)及的各原料的上下限取值、區(qū)間值都能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，本發(fā)明的工藝參數(shù) (如溫度、時(shí)間等)的下限取值W及區(qū)間值都能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，在此不一一列舉實(shí)施例。
[004引 W上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái) 說(shuō)，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，做出若干改進(jìn)和變換，運(yùn)些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范 圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種微膠囊化水性防火涂料，各組分及其所占質(zhì)量百分比為:環(huán)氧改性水性聚氨酯 乳液25~35%，三聚氰胺甲醛樹(shù)脂微膠囊化多聚磷酸銨30~40%，聚氨酯微膠囊化無(wú)機(jī)物 顆粒15~20%，羥乙基纖維素0.5~1 %，分散劑0.5~1 %，消泡劑0.5~1 %，防霉劑1~2%， 正辛醇0.5~1 %，其余為水。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微膠囊化水性防火涂料，其特征在于，所述環(huán)氧改性水性聚氨 酯乳液的制備方法包括以下步驟:在反應(yīng)容器中加入多元醇，加熱至110-120 °C，抽真空減 壓脫水1-2h;然后降溫至30-40°C，在干燥的氮?dú)獗Ｗo(hù)下，加入多異氰酸酯并滴加催化劑，升 溫至60-80°C，反應(yīng)l_2h;加入親水?dāng)U鏈劑和交聯(lián)劑，繼續(xù)保溫3-6h;反應(yīng)過(guò)程中采用丙酮調(diào) 節(jié)黏度，然后降溫至30_40°C，加入中和劑進(jìn)行中和，再在大于lOOOr/min的攪拌速度下，加 水進(jìn)行乳化5-10min，同時(shí)加入小分子擴(kuò)鏈劑擴(kuò)鏈30-60min，最后減壓蒸餾去除丙酮，即得 所述環(huán)氧改性水性聚氨酯乳液。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的微膠囊化水性防火涂料，其特征在于，所述多異氰酸酯引入 的-NCO基團(tuán)與多元醇引入的-OH基團(tuán)的摩爾比為1.6-2.6:1;催化劑占多異氰酸酯和多元醇 總質(zhì)量的〇. 1-0.5% ;親水?dāng)U鏈劑占多異氰酸酯和多元醇總質(zhì)量的3-7% ;交聯(lián)劑占多異氰 酸酯和多元醇的總質(zhì)量的4-10%。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的微膠囊化水性防火涂料，其特征在于，所述多異氰酸酯引入 的-NCO基團(tuán)與整個(gè)反應(yīng)步驟中引入的-OH基團(tuán)的摩爾比為1-1.15:1，其中整個(gè)反應(yīng)步驟中 引入的-OH基團(tuán)為多元醇、親水?dāng)U鏈劑和小分子擴(kuò)鏈劑中引入的-OH基團(tuán)總量。5. 根據(jù)權(quán)利3所述的微膠囊化水性防火涂料，其特征在于，所述多元醇為聚醚二醇、聚 乙二醇、聚丙二醇、聚酯二醇、聚己二酸-1，4-丁二醇酯二醇、聚碳酸酯二醇中的一種或幾 種；多異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、六次甲 基二異氰酸酯、三甲基己烷二異氰酸酯、二聚酸二異氰酸酯中的一種或幾種;小分子擴(kuò)鏈劑 為丁二醇、乙二醇、一縮二乙二醇、乙二胺中的一種或幾種；親水?dāng)U鏈劑為二羥甲基丙酸或 二羥甲基丁酸；中和劑為三乙醇胺、氫氧化鈉、氨水中的一種或幾種;催化劑為二月桂酸二 丁基錫或辛酸亞錫;交聯(lián)劑為蓖麻油或環(huán)氧樹(shù)脂。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微膠囊化水性防火涂料，其特征在于，所述三聚氰胺甲醛樹(shù)脂 微膠囊化多聚磷酸銨的制備方法如下:將三聚氰胺、甲醛和水加入燒杯中攪拌，并用質(zhì)量濃 度為3~5%的碳酸鈉溶液調(diào)節(jié)pH值至8-9,倒入反應(yīng)容器中攪拌，升溫至70-80 °C，攪拌速率 為300-400r/min，反應(yīng)20-30min后即制得預(yù)聚液；向多聚磷酸銨中加入乙醇，攪拌分散均 勻，得多聚磷酸銨懸浮液;然后將預(yù)聚液加入到多聚磷酸銨懸浮液中，用稀鹽酸調(diào)節(jié)pH值至 4.5-6，然后升溫至80-85 °C，以500-600r/min的速率攪拌反應(yīng)1.5-2h，進(jìn)行抽濾、洗滌、干 燥，即得三聚氰胺甲醛樹(shù)脂微膠囊化多聚磷酸銨。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的微膠囊化水性防火涂料，其特征在于，所述三聚氰胺與多聚磷 酸銨的質(zhì)量比為2:3-3:2;三聚氰胺與甲醛的摩爾比為1:(1-4)。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微膠囊化水性防火涂料，其特征在于，所述聚氨酯微膠囊化無(wú) 機(jī)物顆粒的制備步驟如下:將季戊四醇和二甲基亞砜混合、攪拌升溫至35-45Γ，待季戊四 醇完全溶解后加入甲苯-2，4-二異氰酸酯和1，4-二氧六環(huán)，恒溫?cái)嚢?5-25分鐘，然后加入 無(wú)機(jī)物微粒、1，4-二氧六環(huán)和乳化劑，然后升溫到60-80°C反應(yīng)6-10h，冷卻到室溫，過(guò)濾，水 洗并干燥。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的微膠囊化水性防火涂料，其特征在于，所述無(wú)機(jī)物微粒為碳酸 鈣、雞蛋殼粉、二氧化鈦、二氧化硅、可膨脹石墨、石墨烯、氫氧化鎂中的一種或幾種;所述季 戊四醇與甲苯-2，4-二異氰酸酯的摩爾比為I: (1 -2);季戊四醇與無(wú)機(jī)物微粒的質(zhì)量比為1: (2-5);季戊四醇和二甲基亞砜的質(zhì)量比為1: (30-40);甲苯-2，4-二異氰酸酯與1，4-二氧六 環(huán)的質(zhì)量比為1: (20-50);無(wú)機(jī)物微粒、1，4_二氧六環(huán)和乳化劑的質(zhì)量比為1: (10-30): (0.02-0.15)。10. 權(quán)利要求1~9任一項(xiàng)所述微膠囊化水性防火涂料的制備方法，其特征在于，包括如 下步驟：1)原料稱取，各組分及其所占質(zhì)量百分比為:環(huán)氧改性水性聚氨酯乳液25~35%， 三聚氰胺甲醛樹(shù)脂微膠囊化多聚磷酸銨30~40%，聚氨酯微膠囊化無(wú)機(jī)物顆粒15~20%， 羥乙基纖維素0.5~1 %，分散劑0.5~1 %，消泡劑0.5~1 %，防霉劑1~2%，正辛醇0.5~ 1%，其余為水;2)將環(huán)氧改性水性聚氨酯乳液、三聚氰胺甲醛樹(shù)脂微膠囊化多聚磷酸銨、聚 氨酯微膠囊化無(wú)機(jī)物顆粒、羥乙基纖維素、分散劑、消泡劑、防霉劑、正辛醇和水?dāng)嚢璺稚⒕?勻，即得所述微膠囊化水性防火涂料。
【文檔編號(hào)】C09D175/08GK105925168SQ201610339259
【公開(kāi)日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年5月20日
【發(fā)明人】劉治田, 代夢(mèng)琴, 張旗, 高翔
【申請(qǐng)人】武漢工程大學(xué)