[发明专利]磷酸氢锆协效含氮酚醛树脂阻燃水性聚丙烯酸酯乳液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种阻燃丙烯酸酯乳液，特别是涉及一种磷酸氢锆协效含氮酚醛树脂阻燃水性聚丙烯酸酯乳液及其制备方法。

背景技术

水性聚丙烯酸酯乳液具有环保、耐候性及力学性能优良等优点，目前已广泛应用于建筑涂料、工业涂料和汽车涂料等领域。然而，丙烯酸酯类聚合物具有易燃性，一旦发生火灾将会给人们的生命和财产造成巨大威胁。因此对于丙烯酸酯乳液的阻燃研究具有十分重要的意义。

在丙烯酸酯乳液中添加一些传统阻燃剂如聚磷酸铵、三聚氰胺、金属氢氧化物等能有效提高其阻燃性能。中国发明专利申请CN103254711A公布了一种水性聚丙烯酸酯复合防火涂料及其制备方法，该方法在丙烯酸酯乳液中加入三聚氰胺、无机复合阻燃剂等，制备了具有较好阻燃性能的水性聚丙烯酸酯防火涂料。然而该方法阻燃剂添加量大，与基材相容性差，恶化其力学性能。

与添加阻燃剂的方法相比，将反应型阻燃剂以化学键结合在丙烯酸酯高分子链上的方法可以克服阻燃剂与基材相容性差的缺点。中国发明专利申请CN102408513A在丙烯酸酯乳液合成过程中引入反应型阻燃剂磷酸酯，通过共聚单体丙烯酸羟酯类物质与磷酸酯的酯交换反应，制备了具有较好阻燃性能的磷酸酯改性丙烯酸酯乳液。但这种方法当反应型阻燃剂用量较少时，则无法达到理想的阻燃效果；用量较多时，会对乳液的稳定性造成影响，而且成本昂贵难以实现工业化。中国发明专利申请CN102964514A在聚丙烯酸酯乳液中引入了硅、氟和磷酸基团，三者具有协同阻燃作用，有效提高了聚丙烯酸酯乳液的阻燃性能，但是该方法同样也存在成本较高的缺点。中国发明专利申请CN1024311725A制备了一种阻燃型聚丙烯酸酯乳液，在使用反应型阻燃剂的同时，加入了少量锑类化合物作为阻燃协效剂，达到了比较好的阻燃效果，但锑类化合物在乳液中分散性差，影响乳液的储存稳定性。因此研究一种成本低、储存稳定且具有较好阻燃性能和力学性能的新型丙烯酸酯乳液具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于针对现有阻燃聚丙烯酸酯乳液存在的缺陷，提供一种成本低、储存稳定，并同时具有良好阻燃性能和力学性能的磷酸氢锆协效含氮酚醛树脂阻燃水性聚丙烯酸酯乳液及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

磷酸氢锆协效含氮酚醛树脂阻燃水性聚丙烯酸酯乳液的制备方法，包括以下步骤：

(1)将丙烯酸酯单体、2-羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯、乳化剂丙氧基壬基酚聚氧乙烯(10)醚硫酸铵(DNS-86)、水混合后，高速搅拌进行预乳化，预乳化时间为15min～30min，再向其中加入有机改性磷酸氢锆，继续预乳化10min～20min，得到预乳液；

(2)将pH缓冲剂碳酸氢钠溶解在水中，搅拌并升高温度至75℃～85℃；向其中同步滴加引发剂过硫酸钾水溶液和所述预乳液，控制滴加时间在3.0h～5.0h，滴加完毕后反应30min～90min，再升温至85℃～90℃继续反应30min～90min，冷却过滤后，得到磷酸氢锆改性聚丙烯酸酯乳液；

(3)用甲胺调节磷酸氢锆改性聚丙烯酸酯乳液的pH至8～9，加入含氮酚醛树脂水溶液，混合均匀，即得到磷酸氢锆协效含氮酚醛树脂阻燃水性聚丙烯酸酯乳液。

为进一步实现本发明目的，优选地，以质量百分数计，上述制备方法中原料组成包括：

优选地，所述的丙烯酸酯单体由甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸组成，其质量比为49.0:49.0:2.0。

优选地，所述的甲胺占原料的质量百分比为1.0％～5.0％。

优选地，所述的有机改性磷酸氢锆通过如下方法制备：室温下，将1质量份的磷酸氢锆分散于80～120质量份水中，超声分散，再向其中加入四丁基氢氧化铵水溶液进行插层改性，继续超声分散，再搅拌6～8h，通过高速离心分离、烘干，得到有机改性磷酸氢锆，所述四丁基氢氧化铵与磷酸氢锆的摩尔比为0.6:1.0～1.0:1.0。

优选地，所述超声分散和继续超声分散的时间都为30min～60min。

优选地，所述的含氮酚醛树脂水溶液为三聚氰胺改性酚醛树脂水溶液。

一种磷酸氢锆协效含氮酚醛树脂阻燃水性聚丙烯酸酯乳液，由上述制备方法制得。