一種無鹵阻燃硅烷水性涂料及其制備和應用制造技術

本發明專利技術提出了一種無鹵阻燃硅烷水性涂料，由以下原料按重量份制備而成：十三氟辛基三甲氧基硅烷70?90份、三氧化二鋁改性的氧化石墨烯阻燃劑10?20份、乳化劑10?20份、水滑石20?30份、偶聯劑1?10份、分散劑1?10份、增強劑0.01?5份、無機顏料0.1?5份和去離子水150?220份。本發明專利技術采用無鹵配方，燃燒時不產生二次污染，同時，采用水性含氟硅烷基材，具有良好的彈性以及堅韌、耐磨的表面，同時具有優異的高低溫性能、防水、耐紫外線、耐介質、耐輻照等特性，此外該涂料具有適宜的粘度，易于采用噴涂、浸涂、刷涂或澆涂等多種操作方式，是應用廣泛且非常理想的保護材料。

A kind of halogen-free and flame-retardant silane waterborne coating and its preparation and Application

【技術實現步驟摘要】
一種無鹵阻燃硅烷水性涂料及其制備和應用本專利技術專利申請是申請號為：“201810722343.7”，申請日是2018年06月26日，專利技術創造名稱為：“一種無鹵阻燃硅烷水性涂料及其制備和應用”的專利技術專利申請的分案申請。
本專利技術涉及涂料制備
，具體涉及一種無鹵阻燃硅烷水性涂料。
技術介紹
近年來隨著消防安全規定嚴格程度不斷增加，要求減少高度易燃材料如木材、塑料、紡織品等所帶來的火災隱患越來越受到人們重視。一個合適的阻燃劑可以延緩這些材料的點火時間或抑制火焰蔓延，從而消除火災隱患，減少生命和財產損失。長期以來人們投人大量精力來提高木頭、塑料、紡織品等的防火性能，到目前為止已經被廣泛應用的防火方法有三種：第一種方法是低成本的快速混合技術，即將阻燃劑機械共混于聚合物基體中，然而，有效的阻燃效果需要加載大量的阻燃劑，這將對材料的強度和彈性模量造成重大的影響；第二種方法是通過化學改性將含有阻燃作用的官能團修飾到材料基體上，進而降低材料的易燃性，將阻燃元素變成聚合物鏈的一個組成部分，通常具有更高的阻燃效率和更長的耐久性阻燃效果，但這種方法會改變大部分聚合物的形態和物理性質，如熔點、密度和玻璃轉化溫度等，會對某些材料的工業生產造成困擾；第三種方法是表面處理即使用阻燃防火涂料，這已成為一種最方便、最經濟和最有效的方法。常用的阻燃涂料中含有鹵素，含鹵材料燃燒時釋放大量有毒煙霧和一氧化碳、鹵化氫氣體從而在火災中妨礙了人們的撤離和滅火工作，造成火災發生之后的“二次”污染，使生命財產到重大損失。無鹵阻燃涂料已經成為涂料的發展趨勢，但常用無鹵阻燃涂料所用的阻燃添加劑為常規的氫氧化鋁、氫氧化鎂，硅酸鹽、膨脹石墨體系，當常規的氫氧化鎂作為添加劑使用時，其阻燃率低，所需填充量大，通常為涂料總重量50％以上才能達到阻燃效果。因此，亟需開發一種阻燃劑添加量相對較低、阻燃效果好的無鹵阻燃涂料以適應社會發展的需要。
技術實現思路
為了解決上述的技術問題，本專利技術提供一種無鹵阻燃硅烷水性涂料及其制備和應用，其目的在于，提供一種無鹵阻燃硅烷水性涂料，采用無鹵配方，燃燒時不產生二次污染，采用水性含氟硅烷基材，具有良好的彈性以及堅韌、耐磨的表面，同時具有優異的高低溫性能、防水、耐紫外線、耐介質、耐輻照等特性，此外該涂料具有適宜的粘度，易于采用噴涂、浸涂、刷涂或澆涂等多種操作方式，是應用廣泛且非常理想的保護材料。本專利技術提供一種無鹵阻燃硅烷水性涂料，由以下原料按重量份制備而成：十三氟辛基三甲氧基硅烷70-90份、三氧化二鋁改性的氧化石墨烯阻燃劑10-20份、乳化劑10-20份、水滑石20-30份、偶聯劑1-10份、分散劑1-10份、增強劑0.01-5份、無機顏料0.1-5份和去離子水150-220份；所述乳化劑選自聚乙烯基苯磺酸、聚乙烯基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、十二烷基磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、十六烷基三甲基溴化胺和珀酸二辛酯磺酸鈉中的一種或幾種；所述無機顏料選自鈦白、鉻黃、鐵藍、鎘紅、鎘黃、立德粉、炭黑、氧化鐵紅和氧化鐵黃中的一種或幾種；所述偶聯劑選自偶聯劑為硅烷偶聯劑，選自KH550、KH560、KH570、KH792、DL602、DL171中的一種；所述分散劑選自液體石蠟、微晶石蠟、硬脂酸鋇、硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、硬脂酸鎘、硬脂酸鎂、硬脂酸銅、聚乙二醇200和聚乙二醇400中的一種或幾種；所述增強劑選自碳化硅纖維、納米碳化鈦、陶瓷粉、3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨、聚丙烯酰胺、聚乙烯胺、羧甲基纖維素-聚乙烯醇、聚丙烯酸鈉、酪蛋白酸鈉、羥基磷灰石和羧甲基纖維素鈉中的一種或幾種。作為本專利技術進一步的改進，由以下原料按重量份制備而成：十三氟辛基三甲氧基硅烷60-70份、三氧化二鋁改性的氧化石墨烯阻燃劑12-17份、乳化劑12-17份、水滑石22-27份、偶聯劑2-7份、分散劑2-7份、增強劑0.1-3份、無機顏料0.5-3份和去離子水170-200份。作為本專利技術進一步的改進，由以下原料按重量份制備而成：十三氟辛基三甲氧基硅烷65份、三氧化二鋁改性的氧化石墨烯阻燃劑15份、乳化劑16份、水滑石25份、偶聯劑5份、分散劑5份、增強劑1份、無機顏料2份和去離子水185份。作為本專利技術進一步的改進，三氧化二鋁改性的氧化石墨烯阻燃劑按以下步驟制備而成：步驟一、采用改進的Hummers法制備氧化石墨烯；步驟二、將氧化石墨烯超聲分散于無水乙醇中，升溫至50℃，另外將硅烷偶聯劑KH570加入無水乙醇中，滴加醋酸溶液使得溶液的pH＝4.0-5.0，得到預水解硅烷偶聯劑溶液，然后將預水解硅烷偶聯劑溶液緩慢滴加至氧化石墨烯乙醇溶液中，繼續添加三氧化二鋁，80-90℃水浴加熱，攪拌反應2-4h，反應結束后抽濾，乙醇多次洗滌固體，得到三氧化二鋁改性的氧化石墨烯阻燃劑。作為本專利技術進一步的改進，超聲條件為700W超聲30-50min。作為本專利技術進一步的改進，氧化石墨烯、硅烷偶聯劑KH570、三氧化二鋁的物質的量的比為10∶(0.5-1)∶(2-5)。本專利技術進一步保護上述一種無鹵阻燃硅烷水性涂料的制備方法，按照以下步驟進行：步驟一、在反應釜中加入十三氟辛基三甲氧基硅烷，攪拌均勻后，加入1/2去離子水和乳化劑，超聲30min，然后在室溫敞口攪拌反應4-6h，得到乳液A；步驟二、將三氧化二鋁改性的氧化石墨烯阻燃劑、水滑石、偶聯劑、分散劑、增強劑和剩下的1/2去離子水，30-50℃水浴加熱，攪拌3-4h，降溫出料，加入無機顏料，混合均勻，得到組分B；步驟三、將乳液A和組分B用電子攪拌器混合均勻，即得。作為本專利技術進一步的改進，超聲功率為400-600W。本專利技術進一步保護上述一種無鹵阻燃硅烷水性涂料在建材領域中的應用。本專利技術具有如下有益效果：1、本專利技術制備的三氧化二鋁改性的氧化石墨烯阻燃劑，采用無鹵配方，燃燒時不產生二次污染，同時，該阻燃劑在添加量僅為3-5％時便具有與普通阻燃劑相當甚至更好的阻燃效果；2、本專利技術制備的無鹵阻燃硅烷水性涂料采用水性含氟硅烷基材，具有良好的彈性以及堅韌、耐磨的表面，同時具有優異的高低溫性能、防水、耐紫外線、耐介質、耐輻照等特性，此外該涂料具有適宜的粘度，易于采用噴涂、浸涂、刷涂或澆涂等多種操作方式，是應用廣泛且非常理想的保護材料；3、本專利技術添加各種無機顏料，通過不同顏色的選擇及添加量的控制，可以制備出不同顏色的水性涂料，增強美觀性。附圖說明附圖為無鹵阻燃硅烷水性涂料的制備工藝圖。具體實施方式下面將結合本專利技術實施例，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整的描述，顯然，所述的實施例只是本專利技術的部分具有代表性的實施例，而不是全部實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的其他所有實施例都屬于本專利技術的保護范圍。實施例1無鹵阻燃硅烷水性涂料的制備：原料組成：十三氟辛基三甲氧基硅烷70份、三氧化二鋁改性的氧化石墨烯阻本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種無鹵阻燃硅烷水性涂料，其特征在于，由以下原料按重量份制備而成：/n十三氟辛基三甲氧基硅烷70-90份；/n三氧化二鋁改性的氧化石墨烯阻燃劑10-20份；/n乳化劑10-20份；/n水滑石20-30份；/n偶聯劑1-10份；/n分散劑1-10份；/n增強劑0.01-5份；/n無機顏料0.1-5份；/n去離子水150-220份；/n所述乳化劑選自聚乙烯基苯磺酸、聚乙烯基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、十二烷基磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、十六烷基三甲基溴化胺和珀酸二辛酯磺酸鈉中的一種或幾種；/n所述無機顏料選自鈦白、鉻黃、鐵藍、鎘紅、鎘黃、立德粉、炭黑、氧化鐵紅和氧化鐵黃中的一種或幾種；/n所述偶聯劑為硅烷偶聯劑，選自KH550、KH560、KH570、KH792、DL602、DL171中的一種；/n所述分散劑選自液體石蠟、微晶石蠟、硬脂酸鋇、硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、硬脂酸鎘、硬脂酸鎂、硬脂酸銅、聚乙二醇200和聚乙二醇400中的一種或幾種；/n所述增強劑選自碳化硅纖維、納米碳化鈦、陶瓷粉、3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨、聚丙烯酰胺、聚乙烯胺、羧甲基纖維素-聚乙烯醇、聚丙烯酸鈉、酪蛋白酸鈉、羥基磷灰石和羧甲基纖維素鈉中的一種或幾種。/n...

【技術特征摘要】
1.一種無鹵阻燃硅烷水性涂料，其特征在于，由以下原料按重量份制備而成：
十三氟辛基三甲氧基硅烷70-90份；
三氧化二鋁改性的氧化石墨烯阻燃劑10-20份；
乳化劑10-20份；
水滑石20-30份；
偶聯劑1-10份；
分散劑1-10份；
增強劑0.01-5份；
無機顏料0.1-5份；
去離子水150-220份；
所述乳化劑選自聚乙烯基苯磺酸、聚乙烯基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、十二烷基磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、十六烷基三甲基溴化胺和珀酸二辛酯磺酸鈉中的一種或幾種；
所述無機顏料選自鈦白、鉻黃、鐵藍、鎘紅、鎘黃、立德粉、炭黑、氧化鐵紅和氧化鐵黃中的一種或幾種；
所述偶聯劑為硅烷偶聯劑，選自KH550、KH560、KH570、KH792、DL602、DL171中的一種；
所述分散劑選自液體石蠟、微晶石蠟、硬脂酸鋇、硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、硬脂酸鎘、硬脂酸鎂、硬脂酸銅、聚乙二醇200和聚乙二醇400中的一種或幾種；
所述增強劑選自碳化硅纖維、納米碳化鈦、陶瓷粉、3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨、聚丙烯酰胺、聚乙烯胺、羧甲基纖維素-聚乙烯醇、聚丙烯酸鈉、酪蛋白酸鈉、羥基磷灰石和羧甲基纖維素鈉中的一種或幾種。


2.根據權利要求1所述一種無鹵阻燃硅烷水性涂料，其特征在于，所述三氧化二鋁改性的氧化石墨烯阻燃劑按以下步驟制備而成：
步驟一、采用改進的Hummers法制備氧化石墨烯；
步驟二、將氧化石墨烯超聲分散于無水乙醇中，升溫至50℃，另外將硅烷偶聯劑KH57...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王春林，余佳，
申請(專利權)人：王春林，
類型：發明
國別省市：浙江;33