一种透明膨胀型阻燃环氧树脂防火涂料及其制备方法

摘要

本发明提供了一种透明膨胀型阻燃环氧树脂防火涂料，其含有如下组分：环氧树脂重量份为10份、稀释剂的重量份为0.9-1.2、固化剂的重量份为0.8-1.1、无卤磷酸酯的重量份为1-5、含胺的磷酸酯的重量份为2-9；该防火涂料阻燃性能优异、低温可固化且成本低廉。

说明书

技术领域

本发明涉及防火涂料，具体涉及一种透明膨胀型阻燃环氧树脂防火涂料及其制备方法。

背景技术

环氧树脂是涂料工业中应用最为广泛的成膜物质之一，其主要特点是附着力优良、装饰 性好、施工方便。普通型环氧树脂的氧指数仅19.8左右，其易燃性及离火后的持续自燃使其 应用受到限制，阻燃改性十分必要。改善其防火性能的研究报道大多是对P-C-N防火改性体 系的研究。P-C-N防火体系一般以聚磷酸铵、季戊四醇、三聚氰胺等小分子为主，总添加量 在80％左右，对涂膜附着力、装饰性、耐候性的影响都较大，该体系膨胀炭层强度也不高， 因此研究新的防火体系有助于全面提升防火涂料综合性能、扩大其应用范围。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够快速固化，且阻燃性能良好透明膨胀型阻燃 环氧树脂防火涂料。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：

本发明一方面提供了一种透明膨胀型阻燃环氧树脂防火涂料，含有如下组分：环氧树脂重量 份为10份、稀释剂的重量份为0.9-1.2、固化剂的重量份为0.8-1.1、无卤磷酸酯的重量份为 1-5、含胺的磷酸酯的重量份为2-9；其中所述稀释剂为脂肪缩水甘油醚、环氧丙烷邻甲苯基 醚或邻甲苯基缩水甘油醚，所述固化剂为聚醚胺。

所述防火涂料的组成优选为：环氧树脂重量份为10份，稀释剂的重量份为1-1.2；固化剂 的重量份为0.8-1；无卤磷酸酯的重量份为1-5；含胺的磷酸酯的重量份为4-9。

上述无卤磷酸酯的制备方法如下：将五氧化二磷加入反应瓶中，边搅拌边加入少量的水 使其溶解，加入淀粉，边搅拌边升温到90℃，保温反应2h，得淡黄色粘稠液体后搅拌加入蜜 胺，100℃保温反应3h，冷却后用水洗涤至近中性，干燥得白色固体产物，将其粉碎成粉备 用；其中五氧化二磷、淀粉和蜜胺的质量比为12∶10∶15。

上述含胺的磷酸酯的制备方法如下：将磷酸与乙二醇按摩尔比3∶1配料，搅拌下室温反 应30min，升温至40℃反应30min，再升温至80℃反应30min，加入六次甲基四胺， 80℃下反应1h，冷却后粉碎成粉备用；其中六次甲基四胺与磷酸的摩尔比为0.8∶1。

上述环氧树脂优选为E-42、E-44或E-51的一种或多种。

本发明更进一步提供一种透明膨胀型阻燃环氧树脂防火涂料，所述防火涂料的组成：E-51 环氧树脂重量份为10份、环氧丙烷邻甲苯基醚的重量份为0.8、聚醚胺的重量份为1、无卤磷 酸酯的重量份为2、含胺的磷酸酯的重量份为2；

其中所述无卤磷酸酯的制备方法如下：将五氧化二磷加入反应瓶中，边搅拌边加入少量 的水使其溶解，加入淀粉，边搅拌边升温到90℃，保温反应2h，得淡黄色粘稠液体后搅拌加 入蜜胺，100℃保温反应3h，冷却后用水洗涤至近中性，干燥得白色固体产物，将其粉碎成 粉备用；其中五氧化二磷、淀粉和蜜胺的质量比为12∶10∶15；

所述含胺的磷酸酯的制备方法如下：将磷酸与乙二醇按摩尔比3∶1配料，搅拌下室温反 应30min，升温至40℃反应30min，再升温至80℃反应30min，加入六次甲基四胺， 80℃下反应1h，冷却后粉碎成粉备用；其中六次甲基四胺与磷酸的摩尔比为0.8∶1。

本发明还提供了一种透明膨胀型阻燃环氧树脂防火涂料的制备方法，其步骤如下：在环 氧树脂中加入活性稀释剂和固化剂，按比例加入研磨成分后的无卤磷酸酯和含胺的磷酸酯高 速分散得到防火涂料。

本发明的防火涂料与现有技术相比技术进步效果表现在：阻燃性能优异、低温可固化且 成本低廉。

具体实施方式

对比实施例

(1)酸式磷酸丁酯的制备

分批将222g(1.56mol)五氧化二磷加入到53ml(0.78mol)磷酸中，使其全部溶解后加入 360ml(3.93mol)丁醇，在100℃反应4h，得到红棕色粘稠液体。测得单酯含量为81.4％，双 酯含量为7.1％，磷酸含量为11.5％。

(2)环氧树脂防火涂料制备

取5.8g上述磷酸丁酯，加入10.5g环氧树脂E-51，现场涂布前快速搅拌混合。

(3)试板制备：将防火涂料分次涂于三层胶合板上，板材厚度为(3±0.2)mm， 表面平整光滑，没有拼缝和节疤。涂覆量为500g/m2，室温干燥固化，涂膜厚度 0.2mm左右，得到待测样板。其中，模拟大板燃烧法待测样板尺寸为150mm×150 mm×3mm，燃烧性能待测样板尺寸为100mm×100mm×3mm。其他性能测试 样板制备参照国标GB12441-2005进行。

(4)性能测试

防火性能测试：采用模拟大板燃烧法测试，参照国标GB 12441-2005饰面型防火涂料附 录A，以试板背面穿火为实验终点，记录耐燃时间，用耐燃时间评价防火性能。

附着力测试参照GB/T1720-1979(1989)。

结果：干燥(表干)时间6h；实干时间34h；附着力3级；耐燃时间48min。

实施例一、无卤磷酸酯的制备

将120g五氧化二磷加人5L的反应瓶中，边搅拌边加入少量的水使其溶解，加入淀粉100g， 边搅拌边升温到90℃，保温反应2h，得淡黄色粘稠液体后搅拌加入蜜胺150g，100℃保温反 应3h，冷却后用水洗涤至近中性，干燥得白色固体产物，将其粉碎成粉备用。

实施例二、含胺的磷酸酯的制备

将磷酸与乙二醇按摩尔比3∶1配料，搅拌下室温反应30min，升温至40℃反应30min， 再升温至80℃反应30min，加入六次甲基四胺(其与磷酸的摩尔比为0.8∶1)，80℃下 反应1h，冷却后粉碎成粉备用。

实施例三、

1、防火涂料的制备

在环氧树脂中加入活性稀释剂和固化剂，加入粉碎后的无卤磷酸酯(按实施例一制备) 和含胺的磷酸酯(按实施例二制备)高速分散得到防火涂料。(具体组分质量比见表1)

表1 不同含量的防火涂料的组份

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 E-51环氧树脂 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 脂肪缩水甘油醚 0.8 1 1 1.1 1 1 环氧丙烷邻甲苯基醚 0.9 1 1.1 邻甲苯基缩水甘油醚 1 1.2 1 1 聚醚胺 1 1 1 0.8 1 0.8 0.9 1 1 1.1 1.5 1 1 无卤磷酸酯 1 1 1 2 1 1 2 5 5 1 3 5 含胺的磷酸酯 1 2 4 2 8 9 4 5 7 6 2 3

2、性能试验

按照对比实施例中试板制备和性能测试的方法进行性能测试，测试结果见表2。

表2 各组防火涂料的性能测试结果

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 干燥(表干)/h 4 3 2 1 1.5 1.5 2 3 3 2 5 4 6 时间(实干)/h 24 22 19 16 17 18 18 19 20 21 23 26 32 附着力/级 3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 3 耐燃时间/min 34 62 63 68 67 62 59 58 60 59 26 22 21

结果表明：当防火涂料的组成为环氧树脂重量份为10份，稀释剂的重量份为0.9-1.2；固化 剂的重量份为0.8-1.1；无卤磷酸酯的重量份为1-5；含胺的磷酸酯的重量份为2-9；其无论 固化时间或阻燃性能都较好，尤其是组分为环氧树脂重量份为10份，稀释剂的重量份为1； 固化剂的重量份为0.8；无卤磷酸酯的重量份为2；含胺的磷酸酯的重量份为2，其表干时间 仅为1小时，实干时间仅为16小时，且耐燃时间高达68分钟。

实施例四

在10份E-42环氧树脂中加入1份脂肪缩水甘油醚和0.8份聚醚胺，加入粉碎后的2份 无卤磷酸酯(按实施例一制备)和2份含胺的磷酸酯(按实施例二制备)高速分散得到防火 涂料；其中所有份值为重量份。

按照对比实施例中试板制备和性能测试的方法进行性能测试，测试结果：干燥(表干) 时间2h；实干时间18h；附着力1级；耐燃时间63min。

实施例五

在10份E-44环氧树脂中加入1份环氧丙烷邻甲苯基醚和0.8份聚醚胺，加入粉碎后的 1份无卤磷酸酯(按实施例一制备)和6份含胺的磷酸酯(按实施例二制备)高速分散得到 防火涂料；其中所有份值为重量份。

按照对比实施例中试板制备和性能测试的方法进行性能测试，测试结果：干燥(表干) 时间2.4h；实干时间20h；附着力1级；耐燃时间60min。