[发明专利]用于木质材料的碳化硅防火阻燃涂层及其制备方法

说明书

本发明提供了用于木质材料的碳化硅防火阻燃涂层及其制备方法。本发明通过将纳米碳化硅加入盐酸溶液中，制备了羟基化的碳化硅；并通过将亚磷酸二乙酯与四氯化碳、三乙烯二胺、二乙醇胺混合反应，再向其产物中加入硼酸，制备了改性磷酸酯；再将羧基化的碳化硅和改性磷酸酯共混，得到接枝碳化硅的磷酸酯阻燃剂，将该阻燃剂与环氧树脂复合后涂覆于木质基材上，得到防火阻燃涂层。通过上述方式，本发明不仅能够充分利用硼‑磷的协同阻燃效应，使制得的改性磷酸酯具有较好的阻燃效果；还能够利用碳化硅的接枝，在提高碳化硅分散性的同时有效提高防火阻燃涂层的致密度和结合强度，从而在较薄的涂层厚度下达到理想的阻燃效果，以满足实际应用的需求。

技术领域

本发明涉及防火阻燃涂层技术领域，尤其涉及一种用于木质材料的碳化硅防火阻燃涂层及其制备方法。

背景技术

木质材料作为一种重要的工业工程材料，在建筑工程及建筑装饰等领域得到了广泛应用。然而，木质材料自身具有的易燃烧、燃烧热释放量大、热释放速率高等缺点，使其成为了建筑防火的重要安全隐患之一。因此，为了保证木质材料的使用安全，有必要对其进行有效的防火阻燃处理，以减少火灾的发生。

目前，对木质材料的防火阻燃处理一般是采用喷涂或浸渍的方式将阻燃剂添加到木质材料中。其中，喷涂的方式能够在木质材料的表面形成相应的保护涂层，且工艺简单，对木质材料自身理化性能的影响也较小。但是，由于喷涂处理后木质材料的隔热性能完全由其表面的涂层提供，一旦涂层受损或脱落，将直接影响木质材料的阻燃效果。因此，制备出具有优异阻燃性能、且能够与木质材料紧密结合的防火阻燃涂层对于木质材料的阻燃研究具有重要意义。

公开号为CN111349353A的专利提供了一种非金属隔热阻燃多功能板及隔热阻燃涂料的制备方法。该专利将纳米碳化硅焙烧后再进行研磨，制备了改性纳米碳化硅；并将改性纳米碳化硅与硅藻土、二氧化硅气凝胶、十二烷基硫酸钠、二异氰酸酯、成膜助剂、阻燃剂等物质复合，制备了隔热阻燃涂料。在该专利中，其对纳米碳化硅的改性方式主要提高了纳米碳化硅的极性，虽然有利于改善所得涂层的介电性能，但对该涂层的阻燃性能改进不大，在实际使用过程需要使用较厚的涂层才能够达到需要的阻燃效果，影响原始基材的外观和质感，导致应用受限；并且，该专利制得的涂层与基材间的结合强度不足，在实际使用时易于脱落，从而影响涂层的实际阻燃效果。

有鉴于此，当前仍有必要设计一种可用于木质材料的改进的碳化硅防火阻燃材料，以解决上述问题。

发明内容

针对上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种用于木质材料的碳化硅防火阻燃涂层及其制备方法。通过对纳米碳化硅粉体进行预处理，制备羟基化的碳化硅；再利用二乙醇胺和硼酸对磷酸酯进行改性，并将改性后的磷酸酯与羟基化的碳化硅混合，使碳化硅接枝于改性磷酸酯上，有效提高所得阻燃剂的阻燃效果；并通过将阻燃剂与环氧树脂复合，形成与木质基材结合紧密的防火阻燃涂层，从而在不改变木质基材原有理化性能的条件下达到较好的防火阻燃的效果。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于木质材料的碳化硅防火阻燃涂层的制备方法，包括如下步骤：

S1、将纳米碳化硅加入盐酸溶液中，充分搅拌后依次进行离心、洗涤、干燥处理，得到羟基化的碳化硅；

S2、将亚磷酸二乙酯与四氯化碳在冰浴条件下混合均匀后，再依次加入三乙烯二胺和二乙醇胺，在室温下充分搅拌至反应完全后，经过滤得到澄清滤液；再向所述澄清滤液中加入预定量的硼酸，加热搅拌使其充分反应后，得到改性磷酸酯；

S3、将步骤S1得到的所述羟基化的碳化硅与步骤S2得到的所述改性磷酸酯混合，超声分散后再加热搅拌，得到接枝碳化硅的磷酸酯阻燃剂；

S4、将步骤S3得到的所述阻燃剂溶于乙醇中，再加入环氧树脂，充分搅拌至混合均匀后，静置除泡，得到阻燃涂料；将所述阻燃涂料涂覆于木质基材上，经加热固化后，在木质基材表面形成防火阻燃涂层。