一种增强型阻燃涂料组合物的制作方法

本发明涉及防火涂料，具体涉及一种增强型阻燃涂料组合物。

背景技术：

1、防火涂料是指涂装在物体表面，通过阻燃剂的不燃性、低导热性或吸热性起到防火保护作用的一类涂料，通常是在涂料基料中配以聚磷酸铵、季戊四醇、三聚氰胺等阻燃剂制备而成，可在一定程度上阻止火势蔓延、延长基材着火时间。然而，此类传统防火涂料仅具备被动阻燃功能，只能延缓火灾蔓延，却无法在火灾发生的初期主动扑灭明火。

2、近年来，研究者开始尝试将全氟己酮等灭火剂封装于高分子微胶囊中，再将微胶囊分散于涂料基体中，以期制备具有主动灭火功能的智能涂层。如公布号为cn115491068a的中国发明专利，通过将灭火材料（如全氟己酮）封装在具有至少两层壁材的微胶囊中，并将其添加到涂料组合物里，实现主动、快速的降温与灭火功能。

3、然而，现有微胶囊灭火涂层技术在实际应用中存在三大核心技术难题：一是灭火效率与涂层力学性能难以兼顾，采用单一柔性固化剂虽有利于微胶囊破裂气体释放，但涂层偏软、耐热差；采用单一刚性固化剂则涂层脆硬，严重阻碍灭火气体逸出；二是高柔韧性环氧涂层，尤其是聚醚胺单一固化体系，因含大量亲水醚键且交联网络疏松，耐水性严重不足，水中浸泡48-72h即出现起泡、生锈甚至剥落，无法满足户外设施的长效防护需求；三是现有技术无法同时实现被动阻燃与主动灭火，要么灭火后涂层丧失持续防护能力存在复燃风险，要么仅具备被动膨胀阻燃而不具备主动扑灭明火的能力。基于上述陈述，本发明提出了一种增强型阻燃涂料组合物。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中阻燃涂料在引入微胶囊灭火剂后存在的耐水性差、耐热性不足、灭火效率与涂层成膜力学性能难以兼顾等技术问题，本发明提出了一种增强型阻燃涂料组合物。

2、第一方面，本发明提供了一种增强型阻燃涂料组合物，采用如下的技术方案：

3、一种增强型阻燃涂料组合物，由a组分和b组分制成，具体包括以下重量份的原料：

4、a组分：环氧树脂基体100份、活性稀释剂5-15份、双壳全氟己酮微胶囊80-130份、阻燃填料10-30份、分散剂1-5份、防沉剂1-3份、流平剂1-3份；

5、b组分：复配固化剂30-60份、促进剂1-3份。

6、优选的，所述环氧树脂基体为酚醛环氧树脂、双酚f环氧树脂、双酚a环氧树脂、聚氨酯改性环氧树脂中的至少一种。

7、优选的，所述环氧树脂基体为酚醛环氧树脂，且其环氧当量为190-200g/eq，25℃下黏度为500-1500mpa.s。

8、优选的，所述活性稀释剂为丁基缩水甘油醚，且其环氧值为0.35-0.45mol/100g，25℃下黏度为2-3mpa.s。

9、优选的，所述双壳全氟己酮微胶囊为具有聚脲/聚氨酯-三聚氰胺尿素甲醛双层壁材的微胶囊，且芯材为全氟己酮。

10、优选的，所述双壳全氟己酮微胶囊由以下方法制得：

11、（1）将无机纳米粒子、表面活性剂与高分子分散剂在去离子水中分散均匀，得到水相；将全氟己酮与异氰酸酯类化合物混合均匀，得到油相；

12、（2）将油相加入水相中进行高速均质，形成水包油型乳液；随后向乳液中滴加多胺类交联剂水溶液，进行界面聚合反应，经洗涤、冷冻干燥，得到单层聚脲全氟己酮微胶囊；

13、（3）将尿素、甲醛水溶液与三聚氰胺在加热条件下混合反应，得到三聚氰胺-尿素-甲醛预聚物；

14、（4）将单层聚脲全氟己酮微胶囊分散于去离子水中，滴加三聚氰胺-尿素-甲醛预聚物，在加热条件下，加入酸性调节剂调节体系ph值，继续升温搅拌反应，使预聚物在单层微胶囊表面原位聚合固化，得到双壳全氟己酮微胶囊。

15、优选的，所述步骤（1）中，无机纳米粒子为纳米二氧化硅。

16、优选的，所述步骤（1）中，表面活性剂为聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯。

17、优选的，所述步骤（1）中，高分子分散剂为聚丙烯酸钠。

18、优选的，所述步骤（1）水相中，无机纳米粒子、表面活性剂、高分子分散剂和去离子水的质量比为1:(1.5-2.5):(1-2):(20-30)。

19、优选的，所述步骤（1）中，异氰酸酯类化合物为甲苯二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯或二苯基甲烷二异氰酸酯。

20、优选的，所述步骤（1）油相中，全氟己酮和异氰酸酯类化合物的质量比为(2-3):1。

21、优选的，所述步骤（2）中，油相和水相的质量比为1:(3-5)。

22、优选的，所述步骤（2）中，高速均质参数为：搅拌转速为1000-2000rpm，均质时间为5-10min。

23、优选的，所述步骤（2）中，多胺类交联剂水溶液中，多胺类交联剂的质量分数为4-8%。

24、优选的，所述多胺类交联剂为二乙烯三胺或三乙烯四胺。

25、优选的，所述步骤（2）中，多胺类交联剂的加入量为异氰酸酯类化合物质量的0.5-0.7倍。

26、优选的，所述步骤（2）中，滴加指：控制恒定速率滴加，且在20-40min内滴完。

27、优选的，所述步骤（2）中，界面聚合反应参数为：反应温度为20-40℃，反应时间为1-3h。

28、优选的，所述步骤（2）中，冷冻干燥参数为：在温度-40至-60℃，真空度＜10pa下，干燥24-48h。

29、优选的，所述步骤（3）中，甲醛水溶液的质量分数为30-40%。

30、优选的，所述步骤（3）中，尿素、甲醛水溶液和三聚氰胺的质量比为(5-9):(18-24):(1-3)。

31、优选的，所述步骤（3）中，混合反应的参数为：在水浴中加热至60-80℃，并以300-500rpm磁力搅拌1-2h。

32、优选的，所述步骤（4）中，单层聚脲全氟己酮微胶囊、去离子水和三聚氰胺-尿素-甲醛预聚物的质量比为5:(30-50):(2.5-3.5)。

33、优选的，所述步骤（4）中，滴加指：控制恒定速率滴加，且在1-2h内滴完。

34、优选的，所述步骤（4）中，加热参数为：水浴加热至35-45℃。

35、优选的，所述步骤（4）中，酸性调节剂为0.08-0.15mol/l的硫酸，调节体系ph值为2.9-3.1。

36、优选的，所述步骤（4）中，升温搅拌反应参数为：升温至45-55℃，并以300-500rpm搅拌反应1-2h。

37、优选的，所述阻燃填料为三聚氰胺聚磷酸盐、氢氧化铝、液体磷酸酯中的至少两种。

38、优选的，所述阻燃填料为液体磷酸酯与三聚氰胺聚磷酸盐的复配物，且液体磷酸酯与三聚氰胺聚磷酸盐的质量比为1:(1.5-2.5)。

39、优选的，所述液体磷酸酯为磷酸三(2-氯丙基)酯。

40、优选的，所述分散剂为聚磷酸酯溶液，且其酸值为50-60mgkoh/g。

41、优选的，所述防沉剂为低分子量不饱和多元羧酸聚合物与聚硅氧烷共聚物的溶液，且其酸值为140-160mgkoh/g。

42、优选的，所述流平剂为聚酯改性聚二甲基硅氧烷溶液。

43、优选的，所述复配固化剂由聚醚胺和脂环胺组成；且聚醚胺与脂环胺的质量比为(3-5):(5-7)。

44、优选的，所述聚醚胺的总胺值为455-490mg koh/g；所述脂环胺的总胺值为360-400mgkoh/g。

45、优选的，所述促进剂为2，4，6三（二甲氨基甲基）苯酚，且其总胺值585-615mgkoh/g。

46、第二方面，本发明提供了一种增强型阻燃涂料组合物的制备方法，采用如下的技术方案：

47、一种增强型阻燃涂料组合物的制备方法，包括以下步骤：

48、s1、将环氧树脂基体和活性稀释剂混合后加热进行一次搅拌至均匀分散后，加入阻燃填料、分散剂、防沉剂和流平剂进行二次搅拌至均匀分散，冷却至室温，再加入双壳全氟己酮微胶囊进行三次搅拌至均匀分散，真空脱泡，得到a组分；

49、s2、将复配固化剂和促进剂预混均匀，得到b组分；

50、s3、将a组分和b组分分装，即得增强型阻燃涂料组合物。

51、优选的，所述步骤s1中，加热温度为：40-50℃，一次搅拌转速为500-800rpm，时间为10-15min；二次搅拌转速为1000-1500rpm，时间为20-30min；三次搅拌转速为300-500rpm，时间为10-15min。

52、优选的，所述步骤s1中，真空脱泡参数为：在-0.08至-0.1mpa真空度下脱泡10-20min。

53、优选的，所述步骤s2中，预混参数为：在转速为300-500rpm下搅拌5-10min。

54、第三方面，本发明提供了一种增强型阻燃涂料组合物的使用方法，采用如下的技术方案：

55、一种增强型阻燃涂料组合物的使用方法，包括以下步骤：

56、使用前，将a组分与b组分搅拌混合均匀后进行涂装。

57、综上所述，本发明具有以下有益效果：

58、本发明采用聚醚胺与脂环胺复配作为固化剂，在环氧树脂基体中形成交联网络结构；通过调控聚醚胺与脂环胺的质量比，在维持涂层硬度与附着力的前提下，赋予涂层内部适度的气体逸出通道与外部致密的阻水屏障，从而提升涂层耐水性，并缩短灭火气体的释放响应时间。

59、本发明采用聚脲聚氨酯与三聚氰胺尿素甲醛双层壁材包覆全氟己酮制备双壳全氟己酮微胶囊。内层聚脲聚氨酯壁材具有较高的致密性，有效防止芯材全氟己酮在储存过程中的挥发与泄漏；外层三聚氰胺尿素甲醛壁材具备较高的机械刚性与耐热性，保护微胶囊在涂料分散制备过程中不被剪切力破坏。同时，外层壁材在高温受热时自身具备一定的膨胀成炭阻燃特性，与阻燃填料形成协同，且在特定燃烧温度下能够迅速破裂释放全氟己酮，实现精准的主动灭火功能。

60、本发明采用液体磷酸酯与三聚氰胺聚磷酸盐复配作为阻燃填料，能够与释放全氟己酮的微胶囊发生协同阻燃作用。液体磷酸酯作为磷源，与三聚氰胺聚磷酸盐在高温下发生分解，促进基体形成梯级催化成炭层，提高高温残炭率；液体磷酸酯在气相中释放的含磷自由基与微胶囊释放的全氟己酮产生的含氟自由基结合，加速燃烧链式反应的中断，同时液体磷酸酯对涂层兼具增塑与致密化作用，使涂层阻燃等级达到v-0级，实现了被动阻燃与主动灭火的结合。

61、本发明提供的增强型阻燃涂料组合物具有优异的物理机械性能与耐候性能，固化涂层附着力高、硬度优良且在60℃高温环境下保持稳定不发粘，广泛适用于户外配电柜等设施的长效防火、防水与防腐防护。