[发明专利]辐射可固化膨胀型阻燃透明纳米复合涂层及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于无卤膨胀型阻燃涂层技术领域，具体涉及辐射可固化膨胀型透明阻燃纳米复合涂层及其制备方法。 

背景技术

由于有卤阻燃剂在燃烧时会产生有毒气体，对环境造成污染，目前无卤阻燃剂已成为研究的热点。 

现有常规的阻燃涂层一般须加入有机或无机添加剂，通常加入量很大，且在施工时须与基料共混；共混不仅给施工带来了很大的劳动量和繁杂的步骤，而且有机溶剂的挥发会对环境和人体造成伤害，并且大量阻燃剂的加入会使体系的综合性能受到影响，比如会使透明性明显降低。 

中国专利公开号CN1065667A报道的一种按质量由硼砂26-32％、硫酸钠12-16％、氯化钠40％-50％、滑石粉6-10％组成的透明防火涂料，可以用在木材、胶合板等材料中，但由于大量无机物的存在，使其透明性不高且耐水性不好。 

辐射固化技术是在辐射作用下将液态低聚物(包括单体)经过快速聚合交联而获得涂膜的一种技术，它具有能量利用率高，节省能源，无溶剂挥发，安全无污染，固化速度快，生产效率高，无需高温等优点，是一种环境友好的绿色技术。因此，利用辐射固化技术制备透明性无卤阻燃涂层越来越受到人们的关注。 

美国专利US 5,218,030和US 5,200,452报道了以不饱和聚酯、环氧树脂为本体，采用锑、铋及第六、七、八副族的金属或半金属作为阻燃剂及添加剂的紫外光可固化阻燃体系，可作为防火涂层、防火建筑材料。但由于大量不可固化阻燃剂的存在，使这种材料的强度大大降低，且价格高。 

中国专利公开号CN1335352A报道了一种辐射可固化的含磷氮化物无卤阻燃剂的制备方法，采用多功能团含磷化合物、丙烯酸化的多元醇和多羟基的取代一元胺或二元胺为反应基质，从而获得辐射可固化含氮磷化物无卤阻燃剂。该阻燃剂可以应用于建筑、涂层、塑料和电线电缆中。其缺点是该阻燃剂合成工艺比较复杂并具有较深颜色，无法在对透明性要求较高的木材涂层中应用。 

将辐射固化与纳米技术相结合制备透明涂层是近年来的研究热点。纳米粒子的引入能进一步改善涂层的机械性能、抗氧化性能、抗磨性能并对阻燃性能有一定的促进作用。 

日本专利JP04076059报道了用于丙烯酸树脂体系中的(甲基)丙烯酰氧聚有机倍半氧化硅，该体系经辐射固化再热处理得到耐磨硬质有机-无机杂化材料。其缺点是适用范围比较窄，成本比较高。 

至今未见将有机改性层状金属化合物与含磷丙烯酸树脂和含氮丙烯酸树脂相结合制备辐射可固化膨胀型透明阻燃纳米复合涂层的报道。 

发明内容

本发明的目的是提出一种辐射可固化膨胀型透明阻燃纳米复合涂层及其制备方法，以克服现有阻燃涂层不能同时具有透明性能好、阻燃性能优异、机械性能较好和制备工艺简单的缺陷，拓展阻燃涂层的使用领域。

本发明的辐射可固化膨胀型透明阻燃纳米复合涂层，其特征在于各组分按质量百分比为：基体丙烯酸树脂60-70％，膨胀型阻燃树脂30-40％，有机改性层状金属化合物1-10％，引发剂2-6％，流平助剂0.5-2％，消泡助剂有机硅树脂0.5-2％；所述各组分之和为100％；所述膨胀型阻燃树脂、有机改性层状金属化合物均匀分散在基体丙烯酸树脂中。 

本发明的辐射可固化膨胀型透明阻燃纳米复合涂层的制备方法，其特征在于将各组分按质量百分比60-70％的基体丙烯酸树脂、30-40％膨胀型阻燃树脂、2-6％的引发剂、0.5-2％的流平助剂和0.5-2％的消泡助剂有机硅树脂混合，在40-60℃条件下搅拌均匀，再加入1-10％的有机改性层状金属化合物，超声分散至有机改性层状金属化合物均匀分散基体树脂中，最后利用紫外光或低能电子束辐照固化得到透明阻燃涂层。 

所述基体丙烯酸树脂选自环氧丙烯酸树脂或聚氨酯丙烯酸树脂。 

所述膨胀型阻燃树脂由含磷丙烯酸树脂和含氮丙烯酸树脂按质量比1∶1组成，其中含磷丙烯酸树脂选自三丙烯酸磷酸酯、二丙烯酸磷酸酯或四丙烯酸二磷酸酯； 

所述三丙烯酸磷酸酯的结构式可表示为： 

二丙烯酸磷酸酯的结构式可表示为： 

四丙烯酸二磷酸酯的结构式可表示为： 

其中R为含1-12个碳的烷基或芳基，m为1、2或3，R₁为乙基或丁基； 

所述含氮丙烯酸树脂选自三(环氧丙基)异氰尿酸丙烯酸酯或尿醛丙烯酸树脂。