水性阻燃涂层胶组合物、制备方法及阻燃纺织品与流程

本发明涉及阻燃涂层，更具体地涉及一种水性阻燃涂层胶组合物、制备方法及应用。

背景技术：

1、纺织品因其易燃性，在多种使用场景中存在火灾隐患，因此对纺织品进行阻燃功能改性尤为关键。相较于传统的溶剂型阻燃产品，水性阻燃涂层胶凭借环保安全、低污染、适用性广等优势，已逐步替代传统产品，成为纺织品阻燃加工的主流材料。

2、目前，磷-氮系阻燃剂中的聚磷酸铵（app）和聚磷酸三聚氰胺盐（mpp）应用最为成熟。该类阻燃剂可在高温下快速膨胀成炭、有效抑制火焰扩散，兼具优异的阻燃效果与较高的性价比，广泛应用于纺织品阻燃领域。但两类材料均为无机阻燃组分，长期处于高温、高湿环境或经受多次水洗后，容易发生吸湿、水解以及涂层内部迁移析出等问题，造成阻燃耐久性与耐水洗性能显著下降，极大限制了其长效应用。

3、二乙基次膦酸铝（adp）、三聚氰胺氰尿酸盐（mca）等阻燃剂具备高效、低毒、无卤的特点，是水性阻燃体系的优选功能组分，现已得到广泛研究与应用。目前行业常规制备工艺多将adp、mca等阻燃粉体与水性树脂乳液直接进行物理共混，该简单复配方式存在明显技术缺陷：一是adp、app均为亲水物质，耐水性较差，在潮湿环境或反复水洗条件下易迁移析出，导致阻燃性能快速衰减；二是无机、有机阻燃剂与聚合物基体相容性不佳，界面结合强度低，不仅会降低涂层力学性能、破坏织物原有手感，还易造成涂层开裂、起皮、脱落等质量问题；三是为满足阻燃等级要求，通常需要高比例添加阻燃剂或者增加涂层的克重，进一步恶化涂层物理性能与纺织品服用性能。

4、现有公开专利技术仍难以兼顾阻燃效率与耐久稳定性。中国专利cn108546438a披露了一种含adp与app的水性阻燃涂料，但未解决体系耐水洗、长效阻燃性差的核心痛点；cn119613755a利用pva交联改性adp，并结合溶胶-凝胶工艺在粉体表面构筑硅氧硅、硅氧碳的空间网络结构，一定程度改善了adp亲水问题，但pva与凝胶层仅为物理包覆结构，结合稳定性不足，耐水提升效果有限；cn116444860b在含磷阻燃剂表面逐层包覆聚电解质与聚氨酯包覆层，可有效提升阻燃剂堆积密度与热稳定性能，但该方案包覆材料占比过高，会大幅削弱阻燃剂本体阻燃活性，导致整体阻燃性能下降。

技术实现思路

1、本发明为了克服现有技术的至少一个不足，提供一种水性阻燃涂层胶组合物、制备方法及应用。

2、为了实现上述目的，本发明提供一种水性阻燃涂层胶组合物，按重量份数计，涂层胶合物的原料包括：

3、水性树脂乳液：100份；

4、磷氮硅协效阻燃剂：30份-60份；

5、反应型磷酸酯交联剂：5份-15份；

6、增稠流平剂：0.5份-2份；

7、润湿剂：0.1份-0.5份；及

8、去离子水，加入量为使水性阻燃涂层胶组合物在25℃下的粘度为2000 mpa.s -8000 mpa.s；

9、其中，磷氮硅协效阻燃剂包括内核与壳层，内核为二乙基次膦酸铝与三聚氰胺氰尿酸盐的共晶复合物，壳层为通过溶胶-凝胶法原位生成的有机硅二氧化钛杂化包覆层。

10、可选地，去离子水的加入量为使水性阻燃涂层胶组合物在25℃下的粘度为3000mpa.s -5000 mpa.s

11、可选地，反应型磷酸酯交联剂为分子结构中同时含有磷酸酯基团和烯键不饱和基团或环氧基团的化合物。

12、可选地，反应型磷酸酯交联剂为甲基丙烯酰氧乙基磷酸酯单聚体、甲基丙烯酰氧乙基磷酸酯二聚体、或聚合物大于2的甲基丙烯酰氧乙基磷酸酯低聚物 中的一种或几种的组合；水性树脂乳液为自交联型丙烯酸酯乳液、水性聚氨酯分散体、或两者的复配体系，水性树脂乳液的玻璃化转变温度为-10℃~10℃，以平衡柔软性与成膜性。

13、可选地，甲基丙烯酰氧乙基磷酸酯低聚物的聚合度小于10。

14、可选地，增稠流平剂为聚氨酯类增稠剂或碱溶胀丙烯酸类增稠剂；润湿剂为聚醚硅氧烷类润湿剂。

15、本发明还提供一种任一如上所述的水性阻燃涂层胶组合物的制备方法，包括：

16、s1：按配比称取各原料；

17、s2：在搅拌条件下，向水性树脂乳液中依次加入磷氮硅协效阻燃剂、反应型磷酸酯交联剂、润湿剂；

18、s3：缓慢加入增稠流平剂，并搅拌至体系均匀；

19、s4：加入去离子水，直到调节体系在25℃下的粘度至2000 mpa.s -8000mpa.s，过筛，即得水性阻燃涂层胶组合物。

20、可选地，还包括s5磷氮硅协效阻燃剂的制备：

21、将二乙基次膦酸钠与三聚氰胺氰尿酸盐按摩尔比3:（1-2）在水中进行混合，于60℃-80℃下进行热反应0.1h-1h，并缓慢滴加氯化铝溶液，反应2h-5h，然后冷却、过滤、洗涤、干燥、研磨，得到粒径d50为1μm-10μm的共晶复合粉末;

22、其中，氯化铝与二乙基次膦酸钠的重量比例可以为（0.5-2）：3，可以选为1：3。

23、其中，二乙基次膦酸钠、三聚氰胺氰尿酸盐、水混合后所述二乙基次膦酸钠和所述三聚氰胺氰尿酸盐的总浓度为10 wt.%- 20 wt.%

24、可选地，s5包括：将二乙基次膦酸钠的水溶液、三聚氰胺氰尿酸盐、水进行混合，于60℃-80℃下进行热反应0.1h-1h，并缓慢滴加氯化铝溶液，反应2h-5h，然后冷却、过滤、洗涤、干燥、研磨，得到粒径d50为1μm-10μm的共晶复合粉末；其中，二乙基次膦酸钠与三聚氰胺氰尿酸盐按摩尔比3:（1-2）。

25、可选地，磷氮硅协效阻燃剂为微胶囊化的协效阻燃剂。微胶囊化指的是包括内核和壳层，其中的内核的粒径d50为1μm-10μm。可选地，s5步骤在s2之前。可以在s1之前，也可以在s1之后，或者和s1同时进行。

26、可选地，二乙基次膦酸钠与三聚氰胺氰尿酸盐的摩尔比3:1。

27、可选地，还包括s6有机硅二氧化钛杂化包覆层的制备：

28、将上述共晶复合物粉末分散于溶剂中，在搅拌下同时滴加有机硅酸性水解液和钛酸酯偶联剂的醇解液，通过控制ph和温度，使有机硅与钛酸酯在复合物颗粒的表面共缩聚，形成有机硅二氧化钛杂化包覆层。

29、可选地，s6中，溶剂可以是乙醇-水溶液。

30、可选地，s6中，控制ph范围为5-6.5，温度为60℃-80℃下反应2h-3h。

31、可选地，s6包括：将上述共晶复合物粉末分散于溶剂中，在搅拌下同时滴加有机硅酸性水解液和钛酸酯偶联剂的醇解液，通过控制ph（5-6.5），使有机硅与钛酸酯在复合物颗粒的表面共缩聚，在60℃-80℃下反应2h-3h，形成致密且与树脂具有良好亲和力的有机硅二氧化钛杂化包覆层，冷却、干燥、研磨，得到磷氮硅协效阻燃剂。

32、s6步骤在s5步骤之后。

33、可选地，有机硅酸性水解液将选将正硅酸乙酯、正硅酸丙酯、正硅酸丁酯、乙烯基硅烷中的任意一种或多种的组合的硅烷原料，在酸性条件下水解得到。

34、可选地，乙烯基硅烷可以是kh-172。

35、可选地，钛酸酯偶联剂选自钛酸四丁酯、钛酸四异丙酯、钛酸四乙酯、钛酸四丙酯、异丙基三异硬脂酸基钛酸酯、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯中的任意一种或多种的组合；

36、可选地，硅烷原料的添加量是共晶复合粉末的5 wt.%-10 wt.%，钛酸酯偶联剂是共晶复合粉末的2 wt.%-5 wt.%。

37、本发明还提供一种阻燃纺织品，包括织物基材，织物基材表面涂覆有阻燃涂层，阻燃涂层根据任一如上所述的制备方法制备得到的水性阻燃涂层胶组合物经干燥固化后形成。

38、可选地，阻燃涂层的干重涂覆量为50 g/m²-150g/m²；织物基材为涤纶、锦纶、棉或其混纺织物。

39、可选地，阻燃涂层的干重涂覆量为100 g/m²-129g/m²，不需要达到130 g/m²，就可以达到要求。

40、综上所述，本发明提供的水性阻燃涂层胶组合物为磷-氮-硅协效的水性阻燃涂层胶组合物。其磷氮硅协效阻燃剂为核壳结构，内核是adp与mca形成的共晶复合物。共晶过程不仅使两者物理混合更均匀，更可能在界面产生新的相互作用，增强热稳定性与协效性。壳层是原位生成的有机硅杂化包覆。该杂化壳层致密、疏水，如同为阻燃剂内核穿上“雨衣”，有效阻隔水分侵蚀。同时，有机硅组分与树脂相容性好，二氧化钛（钛酸酯水解产物）能提升热稳定性和紫外耐久性。

41、其中的反应型磷酸酯交联剂为分子结构中同时含有磷酸酯基团和烯键不饱和基团或环氧基团的化合物，分子一端为磷酸酯基团，可与adp、app及微胶囊壳层中的无机成分产生强相互作用（如配位键、氢键）；另一端为可参与固化反应的双键或环氧基团，能在涂层成膜时与水性树脂发生共价交联。此设计如同在阻燃剂颗粒与树脂网络间构建了无数“化学锚点”，将其牢固锁定，从根本上防止迁移。

42、上述三重策略（共晶增效、包覆防水、交联锚定）协同作用，使本发明涂层胶在阻燃性、耐久性、物理性能和环保性之间达到卓越平衡，在分子和微观结构层面解决了阻燃剂耐水性差、易迁移以及与基体结合弱的核心问题。

43、本发明提供的阻燃纺织品的14d 涂料组合物的粘度变化率在31%以下，更为优选为在25%以下；阻燃涂层的干重涂覆量不需要达到130g/m²，就可以达到阻燃要求；水洗失重率在4.1%以下，更为优选为3.9%以下。