[发明专利]一种可附着于基材表面的高耐候阻燃超双疏涂层及其构建方法

说明书

本发明公开了一种可附着于基材表面的高耐候阻燃超双疏涂层及其构建方法，该涂层是由含氨基高分子聚合物、有机磷类化合物、金属盐交替涂覆，表面再涂覆低表面能物质构建，这些物质相互之间会自组装并产生相互作用力，在其表面形成多层凹角的微纳结构，通过这些特殊凹角微纳结构和涂层表面能降低的双重作用，不仅能赋予纺织品和木材表面超双疏功能，还能通过多组分协同膨胀阻燃的方式赋予纺织品和木材优异阻燃性能。本发明采用的原料廉价易得，构建方法操作简单，构建过程无需复杂昂贵的仪器设备，规模化成本低，具有工业化应用推广的前景，对实际应用更有意义。

技术领域

本发明属于基材表面涂层及其构建方法技术领域。具体涉及一种可附着于基材表面的高耐候阻燃超双疏涂层及其构建方法，该涂层利用凹角微纳结构和降低涂层表面能的双重作用，既可实现基材超双疏，又可利用涂层中含氨基高分子聚合物和含磷类有机化合物在燃烧时形成的大量可隔氧隔热炭层，赋予基材优异阻燃性能，还可利用低表面能物质的低表面张力屏蔽作用，实现基材的高耐候性。

背景技术

火灾是影响人类财产和生命安全的最常见危害之一。日常生活中常用的材料(如木材、纺织品等)存在着火温度低、氧指数低、高度易燃等缺陷，一旦被点燃，它们将极易引发火灾，造成热量扩散和火灾蔓延。因此，就需要对这些易燃材料进行阻燃化改性，降低它们的可燃风险。

在木材及纺织品表面构筑具有阻燃功能的涂层是降低其易燃性的有效途径。如(1)通过喷涂、浸涂和层层自组装等方式，构建由气源、酸源和碳源组成的涂层，利用膨胀阻燃原理，涂层在高温/燃烧时能够发生膨胀炭化，进而保护木材及纺织品(ZL201811273450.2；Cellulose,2020,27,5377)；(2)通过含磷阻燃剂与纳米粒子的协效作用，实现木材等基材的阻燃(ZL201910311902.X)。但这些方法采用的助剂成分存在亲水性强、易吸湿、不耐水洗、耐候性差等缺陷，在高温或水环境中，其阻燃性能易急剧恶化，导致使用范围严重受限。为解决此问题，研究者们利用氟化多面体低聚倍半硅氧烷、羟基封端聚二甲基硅氧烷等助剂赋予阻燃涂层超疏水功能，提高了涂层的耐水洗特性(ZL202010666327.8；ACS Nano,2015,9,4070)。然而，现有技术仍然存在这样一些问题，涂层处理后的基材在使用过程中，易被低表面张力液体(如食用油、柴油和十六烷)污染，不仅外观受影响且着火风险增加；此外，当材料应用于室外时需经受紫外照射、温度变化、风吹雨淋等气候的考验，涂层的耐候性极为重要。因此，迫切需要开发兼具超疏水超疏油(即超双疏，对水和油的接触角≥150°，滚动角≤10°)功能和阻燃功能的高耐候涂层，进而赋予木材及纺织品优异的耐候、超双疏和阻燃性能，使基材使用不易被污染且同时降低其可燃风险。

发明内容

本发明的首要目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种可附着于基材表面的高耐候阻燃超双疏涂层。

本发明的另一目的是提供上述可附着于基材表面的高耐候阻燃超双疏涂层的构建方法。

本发明提供的可附着于基材表面的高耐候阻燃超双疏涂层，其特征在于该涂层由含氨基高分子聚合物、有机磷类化合物、金属盐、低表面能物质构建，其表面有多层凹角的微纳结构，附着有该涂层的纺织品和木材对水、正十六烷、柴油、食用油、石蜡油及甘油多种液体的接触角均大于或等于150°，滚动角小于或等于10°；附着有该涂层的纺织品和木材经紫外灯照射0.5-24h后表面性能基本保持不变，说明其耐候性能提高了；附着有该涂层的纺织品燃烧性能等级为B2-B1级，极限氧指数为26.0～35.5；涂覆有该涂层的木材垂直燃烧等级为V-2～V-0级，极限氧指数为26.0～36.5。

以上涂层构建时所用的含氨基高分子聚合物为聚乙烯亚胺、聚丙烯酰胺、壳聚糖、多乙烯多胺、氨基改性硅油、聚酰亚胺、聚苯胺、聚对苯二甲酰对苯二胺、聚异丁烯基丁二酰亚胺、聚丙烯酰胺-丙烯酸钠盐、丙烯腈、双端氨基聚乙二醇和聚N-亚水杨基乙烯基苯胺中的至少一种。