[发明专利]一种有机硅改性的植酸盐偶联聚磷酸铵及其制备的防火涂料

说明书

本发明公开了一种有机硅改性的植酸盐偶联聚磷酸铵及其制备的防火涂料，将环氧类硅烷偶联剂和植酸金属盐按比例分别添加到聚磷酸铵中混合均匀，高温下改性反应一段时间，粉碎，获高含磷量、流动性好的植酸盐偶联聚磷酸铵，用其与其他协效剂混合制备的防火涂料，延长了涂料的稳定性和储存时间，耐火极限测试下测得的耐火时间最高可以达到120min，燃烧后的炭层致密且连续，与底板的结合力好，不脱落，各方面性能优于现有市售APP制得的防火涂料。

技术领域

本发明涉及防火涂料领域，具体地说涉及一种有机硅改性的植酸盐偶联聚磷酸铵及其制备的防火涂料。

背景技术

钢结构建筑具有施工时间短、跨度大、可模块化设计等特征，在工业和民用建筑领域具有独特的优势。但一旦发生火灾，钢结构的强度会随着温度的升高而明显降低，如当温度从250升到500℃时，钢结构的机械强度降低到原始值的50％，而在750℃以上时降低90％，这就导致了钢结构建筑在高温下会失去承载能力发生垮塌，为救援和逃生带来极大的困难。因此，提高钢结构建筑的耐火性，确保人员、财产和建筑物的安全，需要对其采取防火措施。目前，使用最广泛的方法是在钢结构建筑上使用膨胀型防火涂料，一旦发生火灾在火焰作用下膨胀型防火涂料会在钢结构表面形成一层高度膨胀的发泡层，能有效地阻止热量直接作用在钢结构表面，从而提升钢结构的耐火极限。

中国专利申请CN108948839A(申请日2018年7月19日)公开了“一种基于高效协效剂的膨胀型防火涂料及其制备方法”，该发明以水性树脂为基体，通过添加了一种耐高温协效剂(氮化锆，氧化锆，硅酸锆)，大幅度提高了防火涂料的耐燃时间；中国专利申请CN111423779A(申请日2020年5月14日)公开了“一种钢结构防火涂料、制备方法及其应用”，该发明通过在防火涂料中添加碳纳米管和玄武岩纤维提高膨胀炭层的强度和耐火极限。中国CN108455548A(申请日2018年5月15日)公开了一种低酸值、低粘度结晶II型聚磷酸铵的制备方法，在防火涂料中应用后，涂料的储存粘度变化率从67％下降至20～30％，但是粘度变化仍较大。上述几种膨胀型防火涂料都是通过添加一种或多种协效剂达到提高钢结构耐火性能的目的，但是这些协效剂的价格偏高，不利于工业化生产，对防火涂料耐火性能的提升也不显著，同时忽略其对整体粘度、储存期影响等问题。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种具有更高阻燃效果的有机硅改性植酸盐偶联聚磷酸铵阻燃剂；本发明还有一个目的是提供利用前述阻燃剂制备获得的高效膨胀型防火涂料。

技术方案：为了实现上述发明目的，本发明的一种有机硅改性的植酸盐偶联聚磷酸铵通过如下方法制备获得：将环氧类硅烷偶联剂和植酸金属盐按比例分别添加到聚磷酸铵中混合均匀，高温下改性反应一段时间，粉碎。

利用上述方法制备获得的植酸金属盐改性聚磷酸铵(PA-APP)具有以下结构通式：

式中，R₁为环氧类硅烷偶联剂改性基，R₂为植酸金属盐改性基，n表示聚合度。

所述植酸金属盐中可以含有一种金属离子，选自包括但不限于植酸锌、植酸铜、植酸铝、植酸镍、植酸铁、植酸钙、植酸镁的任意一种；所述植酸金属盐中还可以含有两种或多种金属离子，例如植酸钙镁或植酸锌镁。不同的植酸金属盐与阻燃剂之间具有不同的匹配性，优选方案包括植酸钙、植酸锌、植酸镍。

目前主流的聚磷酸铵防火剂含磷量为31-33％，本发明通过聚磷酸铵与植酸偶联，将含磷量提高至33-37％，磷含量的提高一方面可以加快基体的降解，为炭层提供物质来源，另一方面可以与成炭剂反应，形成更加稳定的膨胀发泡炭层结构，提高隔热性能从而提高涂料的耐火性能。

进一步地，所述环氧类硅烷偶联剂选自包括但不限于γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油基丙基三甲氧基硅烷、(3,4环氧环己基)-乙基三乙氧基硅烷中的任意一种或多种的组合。