[发明专利]一种适用于钢管的硅氮磷协同阻燃环氧树脂粉末涂料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种阻燃涂料。更具体地，涉及一种适用于钢管的硅氮磷协同阻燃环氧树脂粉末涂料及其制备方法。

背景技术

钢管在钢铁厂流水线上下线后，其表面耐蚀性能差，在储运过程和使用过程中很容易被腐蚀，严重影响其性能和使用寿命。一旦其表面被腐蚀，其后续处理过程繁琐，工作量大。同时，钢管在高温环境下力学性能会迅速下降，如一般45号钢在600℃条件下0.5h开始软化。因此，对这些钢管采取保护措施，避免其受到高温火焰的直接灼烧，就可以大大减少高温环境对钢管部件的损坏。目前生产中采用钢管表面施镀合金，表面磷化等工艺对钢管进行处理，提高其防腐性能。与其他表面防腐处理工艺相比，涂装防腐蚀涂料形成涂层保护工艺具有操作简捷、性能优异以及经济效益高等一些其它材料无法比拟的优势，同时，阻燃涂层能进一步增强钢管在高温下的安全性。

粉末涂料具有不含溶剂、减少环境污染、节省能源、贮存稳定、运输方便等优势，具有良好的经济和社会效应。其中，阻燃粉末涂料可分为膨胀型和非膨胀型两类，非膨胀型防火涂料通过自身的高难燃性实现防火的目的，但是其隔热功能需要较厚的涂层厚度才能实现；膨胀型涂料则是通过遇火形成蜂窝炭化层隔离高温环境实现阻燃，因而其厚度可以更薄，有利于降低成本与减少承重。但是，目前现有的钢管表面涂层所起到的作用较单一，综合性能欠佳，最主要的是阻燃性能有待很大的提高。

环氧树脂广泛用于半导体封装、粘结、涂料等行业，随着这些行业对安全性的要求日益增高，对环氧树脂的耐热阻燃性能的要求也不断在提高。然而，传统的添加剂型阻燃无法满足阻燃、绝缘、力学性能优异以及与基体相容性好等综合要求。使用反应型阻燃剂，即将阻燃元素，如氯、溴、磷等元素引入环氧树脂基体中，可以有效提高环氧树脂的氧指数，但是卤系阻燃剂在燃烧是会放出有毒的卤化氢、卤化二苯并二噁英等物质，并且废弃后对环境污染较大，因而应用受到限制。磷本质阻燃体系会提高体系的吸湿性和降低力学性能，并由于其结构的特殊性，大多数含磷环氧树脂体系的磷含量不超过10%，阻燃性能提高幅度受到限制，因此，采用多种无害元素协同阻燃具有重要意义。目前也有人提出了硅氮磷协同阻燃环氧树脂，但是受到制备思路和工艺的限制，其阻燃性能虽有一定的提高，但是阻燃性能以及综合性能仍然不尽如人意。

据此，本发明旨在开发一种阻燃性能更好、具有良好的附着力，耐候性、耐腐蚀性、耐高温性能等综合性能优良的钢管外表面防腐蚀阻燃涂料。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有钢管表面涂料的缺陷和不足，提供一种具有良好的附着力、综合性能优良的钢管外表面防腐蚀阻燃涂料。本发明所述的环氧树脂涂料是以有机硅和磷改性的环氧树脂作为基料，结合含硅氮的固化剂，在基料中添加成炭剂、发泡剂、成炭催化剂、固化促进剂等，有效改善了涂料的阻燃性能。

本发明的目的是提供一种适用于钢管的硅氮磷协同阻燃环氧树脂粉末涂料。

本发明另一目的是提供所述硅氮磷协同阻燃环氧树脂粉末涂料的制备方法。

本发明再一目的是提供所述硅氮磷协同阻燃环氧树脂粉末涂料的应用和使用方法。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

本发明首先提供了一种提高环氧树脂阻燃性能的方法，具体是先依次对环氧树脂进行硅、磷改性得到硅磷改性环氧树脂基料，再用含硅氮的环氧树脂固化剂进行固化；所述含硅氮的环氧树脂固化剂具有如下分子结构式：

其中，n=1～2500，R为含有有机胺的取代基。

本发明提供了一种硅氮磷协同阻燃的环氧树脂粉末涂料，是以硅磷改性环氧树脂基料配合含硅氮的环氧树脂固化剂，再与成炭剂、发泡剂、成炭催化剂、固化促进剂、颜填料和流平剂进行混合，制备而成。

优选地，所述硅氮磷协同阻燃的环氧树脂粉末涂料由如下组分组成：30～80wt%硅磷改性环氧树脂基料、2～10wt%含硅氮的环氧树脂固化剂、5～15wt%成炭剂、5～20wt%发泡剂、5～20wt%成炭催化剂、0.5～2wt%固化促进剂、2～10 wt%颜填料和0.1～2wt%流平剂，并且上述各组分的含量之和为100%。

其中，所述硅磷改性环氧树脂基料是经过硅磷改性的环氧树脂基料；优选地，所述环氧树脂基料是双酚A环氧树脂、酚醛-环氧树脂、聚乙二醇型环氧树脂或脂环族环氧树脂。

所述含硅氮的环氧树脂固化剂具有如下分子结构式：

其中，n=1～2500，R为含有有机胺的取代基；优选为胺基、脂肪胺基或苯胺基等。