一種適用于鋼管的硅氮磷協(xié)同阻燃環(huán)氧樹脂粉末涂料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種適用于鋼管的硅氮磷協(xié)同阻燃的環(huán)氧樹脂粉末涂料及其制備方法。所述涂料由30～80wt%硅磷改性環(huán)氧樹脂基料、2～10wt%含硅氮的環(huán)氧樹脂固化劑、5～15wt%成炭劑、5～20wt%發(fā)泡劑、5～20wt%成炭催化劑、0.5～2wt%固化促進(jìn)劑、2～10wt%顏填料和0.1～2wt%流平劑組成。該涂料是先將環(huán)氧樹脂基料依次進(jìn)行有機(jī)硅、磷改性，再與含硅氮的環(huán)氧樹脂固化劑、成炭劑、發(fā)泡劑、成炭催化劑、固化促進(jìn)劑、顏填料和流平劑進(jìn)行混合準(zhǔn)備得到。本發(fā)明改性固化后的環(huán)氧樹脂氧指數(shù)高于33。本發(fā)明采用靜電噴涂法將粉末涂料噴涂在預(yù)熱鋼材上，在高溫800～1000℃條件下的耐火時(shí)間長于2h。
【專利說明】-種適用于鋼管的枯氮磯協(xié)同阻燃環(huán)氧樹脂粉末涂料及其 制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種阻燃涂料。更具體地，涉及一種適用于鋼管的娃氮磯協(xié)同阻燃環(huán) 氧樹脂粉末涂料及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 鋼管在鋼鐵廠流水線上下線后，其表面耐蝕性能差，在儲運(yùn)過程和使用過程中很 容易被腐蝕，嚴(yán)重影響其性能和使用壽命。一旦其表面被腐蝕，其后續(xù)處理過程繁瑣，工作 量大。同時(shí)，鋼管在高溫環(huán)境下力學(xué)性能會迅速下降，如一般45號鋼在60(TC條件下0.化 開始軟化。因此，對該些鋼管采取保護(hù)措施，避免其受到高溫火焰的直接灼燒，就可W大大 減少高溫環(huán)境對鋼管部件的損壞。目前生產(chǎn)中采用鋼管表面施鍛合金，表面磯化等工藝對 鋼管進(jìn)行處理，提高其防腐性能。與其他表面防腐處理工藝相比，涂裝防腐蝕涂料形成涂層 保護(hù)工藝具有操作簡捷、性能優(yōu)異W及經(jīng)濟(jì)效益高等一些其它材料無法比擬的優(yōu)勢，同時(shí)， 阻燃涂層能進(jìn)一步增強(qiáng)鋼管在高溫下的安全性。
[0003] 粉末涂料具有不含溶劑、減少環(huán)境污染、節(jié)省能源、膽存穩(wěn)定、運(yùn)輸方便等優(yōu)勢，具 有良好的經(jīng)濟(jì)和社會效應(yīng)。其中，阻燃粉末涂料可分為膨脹型和非膨脹型兩類，非膨脹型防 火涂料通過自身的高難燃性實(shí)現(xiàn)防火的目的，但是其隔熱功能需要較厚的涂層厚度才能實(shí) 現(xiàn)；膨脹型涂料則是通過遇火形成蜂窩炭化層隔離高溫環(huán)境實(shí)現(xiàn)阻燃，因而其厚度可W更 薄，有利于降低成本與減少承重。但是，目前現(xiàn)有的鋼管表面涂層所起到的作用較單一，綜 合性能欠佳，最主要的是阻燃性能有待很大的提高。
[0004] 環(huán)氧樹脂廣泛用于半導(dǎo)體封裝、粘結(jié)、涂料等行業(yè)，隨著該些行業(yè)對安全性的要求 日益增高，對環(huán)氧樹脂的耐熱阻燃性能的要求也不斷在提高。然而，傳統(tǒng)的添加劑型阻燃無 法滿足阻燃、絕緣、力學(xué)性能優(yōu)異W及與基體相容性好等綜合要求。使用反應(yīng)型阻燃劑，即 將阻燃元素，如氯、漠、磯等元素引入環(huán)氧樹脂基體中，可W有效提高環(huán)氧樹脂的氧指數(shù)，但 是團(tuán)系阻燃劑在燃燒是會放出有毒的團(tuán)化氨、團(tuán)化二苯并二嗯英等物質(zhì)，并且廢棄后對環(huán) 境污染較大，因而應(yīng)用受到限制。磯本質(zhì)阻燃體系會提高體系的吸濕性和降低力學(xué)性能，并 由于其結(jié)構(gòu)的特殊性，大多數(shù)含磯環(huán)氧樹脂體系的磯含量不超過10%，阻燃性能提高幅度受 到限制，因此，采用多種無害元素協(xié)同阻燃具有重要意義。目前也有人提出了娃氮磯協(xié)同阻 燃環(huán)氧樹脂，但是受到制備思路和工藝的限制，其阻燃性能雖有一定的提高，但是阻燃性能 W及綜合性能仍然不盡如人意。
[0005] 據(jù)此，本發(fā)明旨在開發(fā)一種阻燃性能更好、具有良好的附著力，耐候性、耐腐蝕性、 耐高溫性能等綜合性能優(yōu)良的鋼管外表面防腐蝕阻燃涂料。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有鋼管表面涂料的缺陷和不足，提供一種具 有良好的附著力、綜合性能優(yōu)良的鋼管外表面防腐蝕阻燃涂料。本發(fā)明所述的環(huán)氧樹脂涂 料是w有機(jī)娃和磯改性的環(huán)氧樹脂作為基料，結(jié)合含娃氮的固化劑，在基料中添加成炭劑、 發(fā)泡劑、成炭催化劑、固化促進(jìn)劑等，有效改善了涂料的阻燃性能。
[0007] 本發(fā)明的目的是提供一種適用于鋼管的娃氮磯協(xié)同阻燃環(huán)氧樹脂粉末涂料。
[0008] 本發(fā)明另一目的是提供所述娃氮磯協(xié)同阻燃環(huán)氧樹脂粉末涂料的制備方法。
[0009] 本發(fā)明再一目的是提供所述娃氮磯協(xié)同阻燃環(huán)氧樹脂粉末涂料的應(yīng)用和使用方 法。
[0010] 本發(fā)明上述目的通過W下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)： 本發(fā)明首先提供了一種提高環(huán)氧樹脂阻燃性能的方法，具體是先依次對環(huán)氧樹脂進(jìn)行 娃、磯改性得到娃磯改性環(huán)氧樹脂基料，再用含娃氮的環(huán)氧樹脂固化劑進(jìn)行固化；所述含娃 氮的環(huán)氧樹脂固化劑具有如下分子結(jié)構(gòu)式：

【權(quán)利要求】
1. 一種提高環(huán)氧樹脂阻燃性能的方法，其特征在于，首先依次對環(huán)氧樹脂進(jìn)行硅、磷改 性得到硅磷改性環(huán)氧樹脂基料，再用含硅氮的環(huán)氧樹脂固化劑進(jìn)行固化；所述含硅氮的環(huán) 氧樹脂固化劑具有如下分子結(jié)構(gòu)式 ：
其中，n=l?2500,R為含有有機(jī)胺的取代基。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述提高環(huán)氧樹脂阻燃性能的方法，其特征在于，所述硅磷改性環(huán) 氧樹脂基料的制備方法如下：
51.按照500mL:50?80g:5?20g的比例，在甲苯中加入環(huán)氧樹脂基料、二氯有機(jī)硅 烷和/或氯封端聚二甲基硅氧烷，回流反應(yīng)3?5h;
52.反應(yīng)中產(chǎn)生的氯化氫用三乙胺吸收，產(chǎn)物用水洗滌后，蒸發(fā)除去溶劑，產(chǎn)物干燥 1 ?3h;
53.干燥后的產(chǎn)物重新用等量的甲苯溶解后，按照每500mL甲苯中加入IOg的比例，力口 入9,10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物，回流反應(yīng)3?5h;
54.產(chǎn)物用水洗滌后，蒸發(fā)除去溶劑，產(chǎn)物干燥1?3h;
55.干燥后的產(chǎn)物研磨至100?200目，制得硅磷改性環(huán)氧樹脂基料； 其中，步驟Sl所述環(huán)氧樹脂基料是雙酚A環(huán)氧樹脂、酚醛-環(huán)氧樹脂、聚乙二醇型環(huán)氧 樹脂或脂環(huán)族環(huán)氧樹脂。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述提高環(huán)氧樹脂阻燃性能的方法，其特征在于，所述氯封端聚二 甲基硅氧烷的制備方法如下：
511.按照IOOmL:10g:lg的比例，在甲苯中加入二羥基封端的聚二甲氧基硅烷和二氯 二甲基硅烷，回流反應(yīng)3?5h;
512.反應(yīng)中產(chǎn)生的氯化氫用堿液吸收，產(chǎn)物用水洗滌后，蒸發(fā)除去溶劑，干燥得到氯封 端聚二甲基硅氧烷。
4. 一種硅氮磷協(xié)同阻燃的環(huán)氧樹脂粉末涂料，其特征在于，由如下組分組成：30? 80wt%娃磷改性環(huán)氧樹脂基料、2?10wt%含娃氮的環(huán)氧樹脂固化劑、5?15wt%成炭劑、5? 20wt%發(fā)泡劑、5?20wt%成炭催化劑、0.5?2wt%固化促進(jìn)劑、2?10wt%顏填料和0. 1? 2wt%流平劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述硅氮磷協(xié)同阻燃的環(huán)氧樹脂粉末涂料，其特征在于，所述硅磷 改性環(huán)氧樹脂基料的制備方法如權(quán)利要求2所述。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述硅氮磷協(xié)同阻燃的環(huán)氧樹脂粉末涂料，其特征在于，所述含硅 氮的環(huán)氧樹脂固化劑如權(quán)利要求1所述。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述硅氮磷協(xié)同阻燃的環(huán)氧樹脂粉末涂料，其特征在于，所述成炭 劑是有機(jī)多羥基化合物； 所述發(fā)泡劑是三聚氰胺或雙氰胺； 所述成炭催化劑是磷酸銨、磷酸尿素、聚磷酸銨、聚磷酸銨鉀、聚磷酸銨鎂或磷酸三聚 氰胺中的一種或兩種以上的組合； 所述固化促進(jìn)劑是咪唑或咪唑衍生物； 所述顏填料是輕質(zhì)碳酸鈣、硫酸鋇、石英粉、滑石粉、硅灰石、氧化鐵、氧化鋁、二氧化鈦 或氧化鋅中的一種或兩種以上的組合； 所述流平劑是聚丙烯酸酯類及其共聚物、聚乙烯醇縮醛或醋酸纖維素材料中的一種或 兩種以上的組合。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述硅氮磷協(xié)同阻燃的環(huán)氧樹脂粉末涂料，其特征在于，所述成炭 劑是淀粉、葡萄糖、纖維素、半纖維素、木質(zhì)素或季戊四醇及其衍生物中的一種或兩種以上 的組合；所述固化促進(jìn)劑是咪唑、2-甲基咪唑或3-甲基咪唑。
9. 一種權(quán)利要求4?8任一所述硅氮磷協(xié)同阻燃的環(huán)氧樹脂粉末涂料的制備方法，其 特征在于，步驟如下：
51. 制備氯封端聚二甲基硅氧烷，方法如權(quán)利要求3所述；
52. 制備硅磷改性環(huán)氧樹脂基料，方法如權(quán)利要求2所述；
53. 按照質(zhì)量比，將硅磷改性環(huán)氧樹脂基料和流平劑在IKTC下混合，制得預(yù)混合料；
54. 按照質(zhì)量比，將預(yù)混合料與含硅氮的環(huán)氧樹脂固化劑、固化促進(jìn)劑、成炭劑、成炭催 化劑、發(fā)泡劑、顏填料混合后，球磨12?24h，篩分后得到100?200目的粉末涂料。
10. 權(quán)利要求4?8任一所述硅氮磷協(xié)同阻燃的環(huán)氧樹脂粉末涂料在提高鋼管阻燃性 能方面的應(yīng)用。
【文檔編號】C08G77/24GK104448237SQ201410616991
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月5日
【發(fā)明者】吳偉國 申請人:廣東一通管業(yè)科技有限公司