專利名稱：雙組份透明飾面型防火涂料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙組份透明飾面型防火涂料的制備方法。
背景技術(shù)：
涂覆飾面型防火涂料是目前最好的木材防火手段，在木材受火時可以達(dá)到延長木材耐燃時間，減緩火勢蔓延的目的，以便有足夠的時間進(jìn)行撲救，盡可能減少火災(zāi)造成的損失。飾面型防火涂料一般分為膨脹 型和非膨脹性兩類。由于膨脹型防火體系在受火時能迅速發(fā)泡形成原涂層厚度幾十甚至幾百倍的多孔炭化層，有效阻擋了熱量的傳遞，并隔絕了基體與空氣，防火性能較非膨脹體系更佳，因此得到了廣泛的研究和應(yīng)用。國內(nèi)外研究大部分都是基于膨脹型體系，包括共聚或化學(xué)改性聚合物、添加阻燃劑等，傳統(tǒng)體系中一般含P、Si、B、N等元素。隨著這些無機(jī)防火助劑的加入，防火涂料的涂膜透明性會有所減弱，甚至破壞基材原來的形貌，而對于木結(jié)構(gòu)防火涂料而言，其裝飾性恰恰是要重點(diǎn)考慮的因素木材一般用于建筑、文物保護(hù)、建筑裝潢及高檔家具，而這些建材在保持原有形貌方面有很高的要求，因此對木材防火涂料的裝飾性也要求很高。但若只考慮其裝飾性而減少防火助劑的加入，就會使防火涂料的防火性能達(dá)不到要求，導(dǎo)致火災(zāi)危害得不到有效控制。因此兼具防火和裝飾功能的透明防火涂料(或稱防火清漆)的研究和開發(fā)受到國內(nèi)外的極大的關(guān)注。我國關(guān)于透明飾面型防火涂料研究起步較晚，自20世紀(jì)80年代初起至今已有一些成果。很長一段時間內(nèi)國內(nèi)對透明型防火涂料的開發(fā)集中在以脲醛樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂、三聚氰胺-甲醛-尿素共聚樹脂等氨基樹脂或改性氨基樹脂為成膜物質(zhì)的體系，除了氨基樹脂以外，國內(nèi)對環(huán)氧樹脂、丙烯酸酯脂、聚氨酯、聚酯等體系在透明防火涂料方面的應(yīng)用進(jìn)行了不少研究，其大部分制備方法都是先制備出各種防火助劑，然后利用各種方法與以上體系的成膜物質(zhì)復(fù)配制得透明飾面型防火涂料。國外透明膨脹型防火涂料產(chǎn)品的出現(xiàn)雖然較國內(nèi)早許多，然而一直以來并沒有特別提出透明防火涂料這一概念，針對透明防火涂料的專利和文獻(xiàn)很少。與國內(nèi)對透明防火涂料的獨(dú)立研究相比，國外的學(xué)者更專注于各種防火助劑體系的開發(fā)，將各種特性的防火助劑加入到合適的基體樹脂中，或物理共混或化學(xué)反應(yīng)制得包括透明防火涂料在內(nèi)的各種產(chǎn)品(包括各類塑料制品和涂料等)。目前，國內(nèi)外的透明飾面型防火涂料仍處于起步階段，市面上出售的此類涂料比較少，能夠真正投入實(shí)際應(yīng)用的更為稀少。限制透明飾面型防火涂料實(shí)際應(yīng)用的一大因素是涂膜的柔韌性太差，涂料涂覆于基材上固化后不久就會出現(xiàn)涂膜開裂等現(xiàn)象。本發(fā)明嘗試了在磷酸酯中引入聚乙二醇等柔性鏈段來制備防火涂料，以提高涂膜的柔韌性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有較高涂膜柔韌性的雙組份透明飾面型防火涂料的制備方法。本發(fā)明提供的一種雙組份透明飾面型防火涂料的制備方法，具體步驟如下(I)制備接枝多聚憐fe酷
將多聚磷酸溶于適量溶劑中，加熱攪拌至多聚磷酸均勻溶解。向體系加入季戊四醇，升溫至80 90°C進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)6 IOh后使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸發(fā)掉溶劑。產(chǎn)物再在100 120°C反應(yīng)條件下與聚乙二醇進(jìn)行接枝反應(yīng)，反應(yīng)時間為8 24h，得到聚乙二醇接枝多聚憐酸酯。其中多聚憐酸占40wt 50wt%,季戍四醇占25wt 40wt%,聚乙二醇占20wt 25wt%，其總重量滿足100%，所用溶劑為總重量的200wt% 300wt%。
(2)合成防火涂料
將步驟(I)得到的接枝多聚磷酸酯配成溶液，與水性氨基樹脂進(jìn)行共混攪拌，即得到雙組份透明飾面型防火涂料；所述接枝多聚磷酸酯和水性氨基樹脂質(zhì)量比為1:2-1 :4。
本發(fā)明中，所述多聚磷酸即為四聚磷酸；分子量為338，其結(jié)構(gòu)式為
「**
H
H0+-P-0--H
LOH J4
本發(fā)明中，所述水性氨基樹脂為水性六羥甲基三聚氰胺甲醛樹脂、水性低醚化三聚氰胺甲醛樹脂或水性脲醛樹脂中的一種或幾種。本發(fā)明中，所述溶劑為二氧六環(huán)、四氫呋喃、二甲基甲酰胺、二甲基亞砜或丙酮中的一種。本發(fā)明中，所述聚乙二醇為PEG200、PEG300、PEG400、PEG600、PEG800、PEG1000、PEG1500 或 PEG2000 中的一種。本發(fā)明中，所述接枝多聚磷酸酯溶液為50wt°/T66wt%的接枝多聚磷酸酯的乙醇溶液或接枝多聚磷酸酯水溶液。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于原料來源廣泛，所需原料均為常見化學(xué)品，且成本較低；制備方法簡單易行，反應(yīng)條件寬松，且各階段均易操作，使得整個涂料制備過程非常方便；制得的雙組份透明防火涂料由于包含了充足的防火體系所必需的炭源、氮源、磷源等，因此保證了涂料的防火性能優(yōu)異；又由于包含了聚乙二醇，因此使得涂膜的柔韌性非常好，且整個涂料無色透明，保證其具有優(yōu)良的飾面效果。
具體實(shí)施例方式以下實(shí)施例是對本發(fā)明的進(jìn)一步說明，而不是限制本發(fā)明的范圍。水性六羥甲基三聚氰胺甲醛樹脂為實(shí)驗(yàn)室合成。合成方法在三頸瓶中加入甲醛水溶液(質(zhì)量濃度37%)，用堿調(diào)節(jié)pH至8 9，攪拌，再加入三聚氰胺，加熱至溶液清亮透明，保溫一段時間有六羥甲基三聚氰胺固體生成，冷卻，濾去水份。在產(chǎn)物中加入過量甲醇，用濃酸調(diào)PH至疒3，加熱醚化，加堿調(diào)pH為8 9，減壓蒸餾；再加甲醇，調(diào)pH至疒3，加熱進(jìn)行第二次醚化，加堿使PH為8 9，最后減壓蒸餾，直到無餾份即得水性六羥甲基三聚氰胺甲醛樹脂樹脂。水性低醚化三聚氰胺甲醛樹脂上海新華樹脂廠產(chǎn)品，型號為5386-60。水性脲醛樹脂上海新華樹脂廠產(chǎn)品，型號為578-1。實(shí)施例I(1)將50g多聚磷酸溶于200ml二氧六環(huán)中，加熱攪拌至多聚磷酸均勻溶解。向體系加入25g季戊四醇，升溫至80°C進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)6h后使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸發(fā)掉溶劑。產(chǎn)物再在100°C反應(yīng)條件下與25g PEG200進(jìn)行接枝反應(yīng)，反應(yīng)時間為8h，得到聚乙二醇接枝多聚憐Ife酷;
(2)將制得的接枝多聚磷酸酯配成50%的水溶液，稱取400g，進(jìn)行共混攪拌30min，攪拌結(jié)束后待涂料中氣泡自然逸散完，即為雙組份透明飾面型防火涂料。實(shí)施例2
(1)將40g多聚磷酸溶于300ml四氫呋喃中，加熱攪拌至多聚磷酸均勻溶解。向體系加A 40g季戊四醇，升溫至90°C進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)IOh后使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸發(fā)掉溶劑。產(chǎn)物再在120°C反應(yīng)條件下與20g PEG300進(jìn)行接枝反應(yīng)，反應(yīng)時間為12h，得到聚乙二醇接枝多聚磷酸酯；
(2)將制得的接枝多聚磷酸酯配成50%的水溶液，稱取水性六羥甲基三聚氰胺甲醛樹 脂400g，進(jìn)行共混攪拌30min，攪拌結(jié)束后待涂料中氣泡自然逸散完，即為雙組份透明飾面型防火涂料。實(shí)施例3
(1)將45g多聚磷酸溶于250ml二甲基甲酰胺中，加熱攪拌至多聚磷酸均勻溶解。向體系加入32. 5g季戊四醇，升溫至85°C進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)8h后使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸發(fā)掉溶劑。產(chǎn)物再在110°C反應(yīng)條件下與22. 5g PEG400進(jìn)行接枝反應(yīng)，反應(yīng)時間為10h，得到聚乙二醇接枝多聚磷酸酯；
(2)將制得的接枝多聚磷酸酯配成50%的水溶液，稱取水性六羥甲基三聚氰胺甲醛樹脂400g，進(jìn)行共混攪拌30min，攪拌結(jié)束后待涂料中氣泡自然逸散完，即為雙組份透明飾面型防火涂料。實(shí)施例4
(1)將50g多聚磷酸溶于200ml二甲基亞砜中，加熱攪拌至多聚磷酸均勻溶解。向體系加入25g季戊四醇，升溫至80°C進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)6h后使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸發(fā)掉溶劑。產(chǎn)物再在100°C反應(yīng)條件下與25g PEG600進(jìn)行接枝反應(yīng)，反應(yīng)時間為8h，得到聚乙二醇接枝多聚憐Ife酷;
(2)將制得的接枝多聚磷酸酯配成66%的乙醇溶液，稱取水性低醚化三聚氰胺甲醛樹脂300g，進(jìn)行共混攪拌30min，攪拌結(jié)束后待涂料中氣泡自然逸散完，即為雙組份透明飾面型防火涂料。實(shí)施例5
(1)將40g多聚磷酸溶于300ml丙酮中，加熱攪拌至多聚磷酸均勻溶解。向體系加入40g季戊四醇，升溫至90°C進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)IOh后使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸發(fā)掉溶劑。產(chǎn)物再在120°C反應(yīng)條件下與20g PPG800進(jìn)行接枝反應(yīng)，反應(yīng)時間為12h，得到聚乙二醇接枝多聚磷酸酯；
(2)將制得的接枝多聚磷酸酯配成66%的乙醇溶液，稱取水性低醚化三聚氰胺甲醛樹脂300g，進(jìn)行共混攪拌30min，攪拌結(jié)束后待涂料中氣泡自然逸散完，即為雙組份透明飾面型防火涂料。實(shí)施例6(1)將45g多聚磷酸溶于250ml二氧六環(huán)中，加熱攪拌至多聚磷酸均勻溶解。向體系加A 32. 5g季戊四醇，升溫至85°C進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)8h后使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸發(fā)掉溶劑。產(chǎn)物再在110°C反應(yīng)條件下與22. 5g PEG1000進(jìn)行接枝反應(yīng)，反應(yīng)時間為10h，得到聚乙二醇接枝
多聚憐酸酷；
(2)將制得的接枝多聚磷酸酯配成66%的乙醇溶液，稱取水性低醚化三聚氰胺甲醛樹脂300g，進(jìn)行共混攪拌30min，攪拌結(jié)束后待涂料中氣泡自然逸散完，即為雙組份透明飾面型防火涂料。實(shí)施例7
(1)將50g多聚磷酸溶于200ml二氧六環(huán)中，加熱攪拌至多聚磷酸均勻溶解。向體系加入25g季戊四醇，升溫至90°C進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)8h后使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸發(fā)掉溶劑，得到聚乙二 醇接枝多聚磷酸酯；
(2)將制得的接枝多聚磷酸酯配成50%的水溶液，稱取水性脲醛樹脂400g，進(jìn)行共混攪拌30min，攪拌結(jié)束后待涂料中氣泡自然逸散完，即為雙組份透明飾面型防火涂料。各實(shí)施例所制得的雙組份透明飾面型防火涂料的基本性能如表2所示。表2雙組份透明飾面型防火涂料的基本性能
I外觀I附著力/級I耐沖擊/cmI柔韌性/級I耐燃時間/min
實(shí)施例I透明I_25_2_17_
實(shí)施例2透明I25327 '
實(shí)施例3_透明I2520一
實(shí)施例‘透明225~17 一
實(shí)施例5_透明2252~28 一
實(shí)施例6_透明2252~20 一
實(shí)施例7 I透明|l\25|l118
權(quán)利要求
1.一種雙組份透明飾面型防火涂料的制備方法，其特征在于具體步驟如下 (1)制備接枝多聚憐Ife酷 將多聚磷酸溶于適量溶劑中，加熱攪拌至多聚磷酸均勻溶解；向體系加入季戊四醇，升溫至80 90°C進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)6 IOh后使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸發(fā)掉溶劑；產(chǎn)物再在100 120°C反應(yīng)條件下與聚乙二醇進(jìn)行接枝反應(yīng)，反應(yīng)時間為8 24h，得到聚乙二醇接枝多聚憐酸酯；其中多聚憐酸占40wt 50wt%,季戍四醇占25wt 40wt%,聚乙二醇占20wt 25wt%，其總重量滿足100%，所用溶劑為總重量的200wt% 300wt% ； (2)合成防火涂料 將步驟(I)得到的接枝多聚磷酸酯配成溶液，與水性氨基樹脂進(jìn)行共混攪拌，即得到雙組份透明飾面型防火涂料；所述接枝多聚磷酸酯和水性氨基樹脂質(zhì)量比為1:2-1 :4。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙組份透明飾面型防火涂料的制備方法，其特征在于所述 水性氨基樹脂為水性六羥甲基三聚氰胺甲醛樹脂、水性低醚化三聚氰胺甲醛樹脂或水性脲醛樹脂中的一種或幾種。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙組份透明飾面型防火涂料的制備方法，其特征在于所述的溶劑為二氧六環(huán)、四氫呋喃、二甲基甲酰胺、二甲基亞砜或丙酮中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙組份透明飾面型防火涂料的制備方法，其特征在于所述聚乙二醇為 PEG200、PEG300、PEG400、PEG600、PEG800、PEG1000、PEG1500 或 PEG2000 中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙組份透明飾面型防火涂料的制備方法，其特征在于，所述接枝多聚磷酸酯溶液為50wt9T66wt%的接枝多聚磷酸酯的乙醇溶液或接枝多聚磷酸酯水溶液。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種雙組份透明飾面型防火涂料的制備方法。具體步驟為使用多聚磷酸、季戊四醇、聚乙二醇通過溶液合成法制得一種聚乙二醇接枝的多聚磷酸酯。將該接枝多聚磷酸酯配成一定濃度的水溶液或無水乙醇溶液，與水性氨基樹脂共混攪拌，即得到雙組份透明飾面型防火涂料。本發(fā)明制備方法簡單可行、成本低廉，制得的雙組份透明飾面型防火涂料，在保證涂料防火性能優(yōu)良的基礎(chǔ)上大大提高了涂膜的柔韌性。
文檔編號C09D161/24GK102746764SQ20121022289
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月2日
發(fā)明者呼翔, 王國建, 黃演 申請人:同濟(jì)大學(xué)