[发明专利]一种水性纳米材料改性防火涂料及其制备方法

说明书

本发明属于领域，具体涉及一种水性纳米材料改性防火涂料及其制备方法，水性纳米材料改性防火涂料包括如下重量份的各组分：丙烯酸乳液100份、纳米填料5‑10份、阻燃剂10‑15份、助剂1‑5份和水5‑20份。本发明的水性纳米改性防火涂料中加入了纳米填料，纳米填料自身不可燃，而且在高温下纳米填料表面的羟基脱水缩合形成致密的保护层，对基材提供有效的保护；本发明的水性纳米改性防火涂料通过含磷单体向丙烯酸乳液中引入磷，可帮助提高本发明防火涂料的防火效率；本发明所添加的阻燃剂具有双键结构，可以很好地混溶在丙烯酸乳液体系中，避免因相容性差而对涂膜的机械性能造成不利影响。

技术领域

本发明属于领域，具体涉及一种水性纳米材料改性防火涂料及其制备方法。

背景技术

防火涂料是用于可燃性基材表面，能降低被涂材料表面的可燃性、阻滞火灾的迅速蔓延，用以提高被涂材料耐火极限的一种特种涂料。防火涂料本身具有难燃性或不燃性，使被保护基材不直接与空气接触，延迟物体着火和减少燃烧的速度。防火涂料包括传统的油性防火涂料和后期开发的水性防火涂料，随着人们越来越重视环境保护，水性防火涂料的应用越来越广泛，已经在很多领域中逐渐替代了油性防火涂料。

防火涂料一般通过在涂料体系中添加阻燃剂来达到防火的目的，阻燃剂可以提高材料的抗燃性，阻止材料被引燃，并抑制火焰传播。阻燃剂包括无机阻燃剂和有机阻燃剂，其中，有机阻燃剂由于能够更好地混溶在涂料体系中而受到有机涂料的青睐。

中国专利文献CN 109294383A公开了一种防火涂料及其制备方法，由如下重量份数的原料制成：氟硅改性丙烯酸酯乳液30-40份，水性聚氨酯树脂20-35份，琥珀酸酯磺酸钠0.6-1.5份，乙烯基三甲氧基硅烷0.5-1.0份，聚磷酸铵10-20份，硼酸锌12-17份，季戊四醇5-10份，硅藻土10-20份，膨胀珍珠岩7-15份，γ-Al₂O₃ 0.5-1.5份，纳米二氧化钛5-10份，成膜剂1-2份，消泡剂0.02-0.05份和水40-60份，该专利将聚磷酸铵、硼酸锌和季戊四醇合用为阻燃剂，虽然能够在一定程度上均匀分散在体系中，但对涂料的性能仍然具有较大的影响，该专利所制备的涂料耐水性只达到100h，耐盐雾腐蚀性也只达到30h。

在有机阻燃剂中，卤系阻燃剂具有优良的阻燃性能，但存在多烟、释放有毒和腐蚀性卤化氢气体等缺点，潜藏二次危害。磷-卤协同类阻燃剂往往能发挥卤素气相阻燃和磷系固相阻燃的双重阻燃作用，并且在不降低阻燃级别的前提下，可大幅减少卤素用量，降低卤素对环境可能造成的负面影响。但是，磷-卤协同类阻燃剂与有机聚合物的相容性较差，会对涂料本身的性能造成不利影响，从而影响涂膜性能。

发明内容

为了解决上述问题，本发明公开了一种水性纳米材料改性防火涂料及其制备方法，该水性纳米材料改性防火涂料中加入了纳米填料，纳米填料自身不可燃，而且在高温下纳米填料表面的羟基脱水缩合形成致密的保护层，对基材提供有效的保护，所添加的阻燃剂为具有双键结构，可以很好地混溶在丙烯酸乳液体系中，避免因相容性差而对涂膜的性能造成不利影响。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种水性纳米材料改性防火涂料，包括如下重量份的各组分：丙烯酸乳液80-100份、纳米填料10-20份、阻燃剂10-15份、助剂1-5份和水5-20份。

作为优选，上述丙烯酸乳液包括如下重量份的各组分：混合单体140-160份、含磷单体0-10份、乳化剂2-8份、pH缓冲剂0.5-3份、引发剂0.1-1份、水100-300份；

所述混合单体包括如下重量百分比的各组分：甲基丙烯酸甲酯24-32％、苯乙烯24-32％、丙烯酸丁酯33-46％、甲基丙烯酸3-7％；

作为优选，上述纳米填料为纳米二氧化硅、纳米二氧化钛中的一种或几种，所述纳米填料的粒径为10-50nm；所述助剂包括pH调节剂、分散剂、消泡剂、增稠剂中的一种或几种。