專利名稱：：一種改性氨基樹脂基膨脹型水性阻燃涂料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種膨脹型水性阻燃涂料；具體涉及一種用于木質(zhì)材料的改性氨基樹脂基膨脹型水性阻燃涂料。
背景技術(shù)：
：目前在室內(nèi)裝修中木質(zhì)材料及涂料用量逐年遞增。由于木質(zhì)材料和有些涂料本身的可燃性和易燃性，必然存在火災(zāi)隱患。近年來，由于裝飾材料的大量使用，這種火災(zāi)呈上升趨勢。制備新型的不燃、難燃、低毒裝飾材料，受到國家有關(guān)部門的高度重視。因此阻燃涂料(又稱為防火涂料)成為研究的熱點。但現(xiàn)有的阻燃涂料仍然存在著一些不足通過涂膜的催化成炭作用以實現(xiàn)對基材阻燃的現(xiàn)有技術(shù)，采用的脫水催化劑分解溫度偏高而低溫活性差，涂料的阻燃性能欠佳。因為火災(zāi)發(fā)生時，成膜物質(zhì)往往先于脫水催化劑受熱分解，產(chǎn)生較多的可燃的揮發(fā)性有機(jī)化合物，影響炭層的形成和結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響對基材的保護(hù)作用。如申請?zhí)枮?2125515.6的專利中公開的一種多用途膨脹型防火涂料，使用多聚磷酸銨(分解溫度S0(TC)為脫水催化劑；申請?zhí)枮?00610086951.0的專利中公開的多功能防火涂料，采用磷酸聚氰胺、聚磷酸銨和硼砂為復(fù)合脫水催化劑，其分解產(chǎn)生酸性催化物質(zhì)的溫度也在300°C以上。申請?zhí)枮?3121755.9的專利公開的一種水性阻燃涂料中使用了一種含鹵阻燃劑十溴聯(lián)苯醚，以及申請?zhí)枮?2110297.X和02125515.6的專利中公開的阻燃涂料中有高氯化聚乙烯、氯化石蠟等組分存在，這些含鹵素的成分能夠提高涂料的氣相阻燃作用，但是使用這些阻燃涂料的場合一旦著火，會分解釋放出含鹵腐蝕性氣體HBr、HC1等，不僅對周圍建筑造成傷害，對人體也帶來很大危害。膨脹型阻燃涂料在遇火焰時，涂層發(fā)生自身膨脹，形成比原有厚度大幾十倍的炭質(zhì)泡沫層，阻止火源對基材侵襲，使基材不燃或難燃，從而為人們逃離火災(zāi)現(xiàn)場并贏得滅火時間起到重要作用。因此膨脹型阻燃涂料受到人們廣泛的關(guān)注。但目前使用的膨脹型阻燃涂料或者存在著在使用過程中有害有機(jī)揮發(fā)物的釋放(有機(jī)溶劑型阻燃涂料)的問題，或者同樣存在著脫水催化劑分解溫度偏高而阻燃性差等問題。對于木質(zhì)材料的阻燃處理方法大多以阻燃液浸漬木質(zhì)材料，這在很大程度上提高了阻燃木質(zhì)材料生產(chǎn)、加工企業(yè)的生產(chǎn)成本，而且對設(shè)備要求較高，應(yīng)用范圍具有一定的局限性。
發(fā)明內(nèi)容為了解決阻燃涂料在使用過程中有害有機(jī)揮發(fā)物的釋放，脫水催化劑分解溫度偏高而阻燃性差，以及阻燃木質(zhì)材料的生產(chǎn)周期長、效率較低、成本較高的問題，本發(fā)明提供了一種改性氨基樹脂基膨脹型水性阻燃涂料。本發(fā)明產(chǎn)品尤其適于在木質(zhì)材料上使用。本發(fā)明的改性氨基樹脂基膨脹型水性阻燃涂料按重量份由1836份氨基樹脂、1035份醋酸乙烯樹脂、1545份脫水催化劑、212份三聚氰胺、618份成炭劑、28份涂料助劑、0.52份消泡劑、3IO份顏填料和100150份水組成。本發(fā)明中氨基樹脂與醋酸乙烯樹脂優(yōu)選的重量比是1.11.6:1。所述的氨基樹脂為脲醛樹脂、三聚氰胺改性脲醛樹脂或醚化改性氨基樹脂。所述的醋酸乙烯樹脂為聚乙酸乙烯酯樹脂(PVAc)或乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)乳液。氨基樹脂是本發(fā)明涂料的主要成膜物質(zhì)。氨基樹脂對膨脹型水性阻燃涂料的性能具有重大影響，氨基樹脂不僅具有成膜物質(zhì)的作用，在遇火后阻燃涂料發(fā)揮效用時，它還起到了發(fā)泡劑的作用(分解釋放出氨氣、水蒸氣等)，從而減少了發(fā)泡劑的用量。氨基樹脂的普遍缺點用量過多會使涂膜硬脆，容易開裂。因此，本發(fā)明選用了醋酸乙烯樹脂(PVAc或EVA)作為氨基樹脂的改性樹脂，從而避免了其涂膜易開裂的缺點，而且EVA可進(jìn)一步改善涂膜的耐水性。添加柔性的醋酸乙烯樹脂能夠賦予成膜物優(yōu)良的韌性，改善氨基樹脂韌性。本發(fā)明優(yōu)選改性氨基樹脂與EVA乳液組合，以獲得具有涂膜耐水性好等特點的阻燃涂料。所述的脫水催化劑為磷酸脒基脲與聚磷酸銨、焦磷酸三聚氰胺、磷酸三聚氰胺、聚磷酸三聚氰胺、磷酸一銨、磷酸二銨中的一種或幾種的組合，磷酸脒基脲占脫水催化劑重量的20%80%;所述的聚磷酸銨聚合度大于20。脫水催化劑能夠促進(jìn)發(fā)泡劑和成炭劑的逐步脫水、分解和進(jìn)一步碳化，形成致密的三維網(wǎng)狀的膨脹炭層，同時還能夠有效減少成膜樹脂熱分解產(chǎn)生的醛、酮等有害物質(zhì)的量。本發(fā)明的脫水催化劑由分解溫度較低的磷酸脒基脲(分解溫度184°C)和分解溫度較高(30(TC以上)的磷酸鹽類(聚磷酸銨、焦磷酸三聚氰胺、磷酸三聚氰胺、聚磷酸三聚氰胺、磷酸一銨、磷酸二銨)組成，既能夠在比成膜物質(zhì)、成炭劑和發(fā)泡劑略低的溫度下分解產(chǎn)生催化脫水作用，又能夠在高溫(30(TC以上)下催化成炭，因而脫水催化作用顯著提高。本發(fā)明中優(yōu)先選用高聚合度(n>1000)聚磷酸銨和磷酸脒基脲的共混物作為脫水催化劑，其中磷酸脒基脲與聚合度大于1000的聚磷酸銨的重量比為0.350.85:1。磷酸脒基脲的使用可有效提高阻燃涂料的貯存穩(wěn)定性，使返粗等現(xiàn)象延遲幾個月甚至不出現(xiàn)，同時還具有較強(qiáng)的發(fā)泡作用。本發(fā)明中的三聚氰胺、磷酸脒基脲和氨基樹脂共同組成了復(fù)合發(fā)泡劑，在膨脹型水性阻燃涂料中也發(fā)揮有重要作用，當(dāng)阻燃涂料遇火時，可以分解放出不燃或難燃性氣體，以利于均勻致密的膨脹炭層的生成，在不同溫度階段持續(xù)供氣，使膨脹炭層的形成更加充分。例如，本發(fā)明所用的磷酸脒基脲開始分解的溫度在184°C，而本發(fā)明所使用的成膜樹脂開始分解的溫度較低并與此相適應(yīng)，可以在受熱初期產(chǎn)生發(fā)泡而實現(xiàn)一定程度的阻燃，三聚氰胺的分解則基本在30(TC以上，可以保證在更高溫度時的氣體供應(yīng)。所述的成炭劑為季戊四醇、雙季戊四醇、三季戊四醇、淀粉中的一種或幾種的組合。本發(fā)明中氨基樹脂與成炭劑組合，在遇火時分解形成難燃的三維網(wǎng)狀的膨脹泡沫炭化層，其在膨脹型水性阻燃涂料發(fā)揮阻燃效力時起到非常重要的作用，也正因為形成了較厚的膨脹炭層，有效阻隔了外部熱源對基材的熱輻射，阻斷了外部氧氣與基材的接觸，從而延緩火災(zāi)的進(jìn)一步蔓延，給人們逃生和消防人員的撲救工作贏得較充裕的時間。所述的涂料助劑由潤濕分散劑、增稠劑、流變助劑、防霉劑中一種或幾種的組合；所述的潤濕分散劑為潤濕分散劑W-519或潤濕分散劑PM-DISPERSANT2080，所述的增稠劑為羥乙基纖維素5-60000，所述的流變助劑為流變助劑WT-202,所述的防霉劑為TLR-701殺菌防霉劑或防霉抗菌劑NB203。本發(fā)明所使用的涂料助劑均為市售的水性涂料助劑，以有效改善涂料的加工性、施工性和貯存性等。所述的消泡劑為消泡劑A34、消泡劑SN-345或消泡劑LT-201。所述的顏填料為鈦白粉或氧化鋅粉。本發(fā)明中的顏填料不但可以使阻燃涂料較好地著色，而且可以增強(qiáng)膨脹炭層的骨架結(jié)構(gòu)。另外，若想使阻燃涂料具有其他顏色，可以選用其他顏色的無機(jī)顏料或有機(jī)顏料。本發(fā)明具有下述優(yōu)點1)本發(fā)明的阻燃涂料以水為分散介質(zhì)和稀釋劑，不含有害的揮發(fā)性有機(jī)物和有害重金屬，安全環(huán)保。2)本發(fā)明的阻燃涂料對木質(zhì)材料的阻燃的效果顯著。本發(fā)明的材料阻燃涂料與三層木制膠合板素板相比較，其耐點燃時間提高了9倍，總熱釋放量降低為42.5%，熱釋放速率峰值降低為11.5%;其煙釋放顯著降低，總煙釋放量降為素板的53%，煙釋放速率降為12%。3)本發(fā)明的阻燃涂料，所使用的阻燃體系不含有鹵族元素，遇火分解時不會有鹵化氫等腐蝕性氣體放出，不會對周圍環(huán)境、周圍建筑物、人體等造成危害。'4)本發(fā)明的阻燃涂料，干膜厚度為(Umm時即可使膨脹炭層骨架結(jié)構(gòu)致密、膨脹倍數(shù)可達(dá)百倍，很不易被燒破。本發(fā)明的阻燃涂料貯存穩(wěn)定性2個月以上，細(xì)度在15拜以下，表干時間3h以內(nèi)，實干時間12h以內(nèi)，附著力好，具有一定的柔韌性，耐沖擊性良好。5)本發(fā)明的阻燃涂料，其中多種組分具有多種功能，例如磷酸脒基脲的加入，不僅作為酸源，還作為氣源；氨基樹脂，不僅作為成膜物質(zhì)，而且作為碳源(成炭劑)，還作為氣源起作用。這樣不僅可以節(jié)省各組分的添加量，還可以保證阻燃涂料在不同溫度時能夠持續(xù)起到阻燃作用，更利于阻燃涂料發(fā)揮效用。6)本發(fā)明對木質(zhì)材料的阻燃處理方法是將阻燃涂料直接涂覆在木質(zhì)材料表面。與現(xiàn)有木質(zhì)材料阻燃液(處理方法大多以阻燃液浸漬木質(zhì)材料)相比，本發(fā)明的阻燃涂料具有方法簡單、便于操作、成本低和效率高的優(yōu)點。8)本發(fā)明的阻燃涂料鑒于以上特點，本發(fā)明的膨脹型水性改性氨基樹脂基阻燃涂料適用于室內(nèi)裝飾裝修領(lǐng)域的木質(zhì)材料阻燃防火，尤其是歌舞劇院、會堂、賓館酒店、辦公寫字樓、別墅等室內(nèi)頂棚、墻圍等木質(zhì)裝飾材料的阻燃防火。具體實施例方式具體實施方式一本實施方式中的改性氨基樹脂基膨脹型水性阻燃涂料按重量份由1836份氨基樹脂、1035份醋酸乙烯樹脂、1545份脫水催化劑、212份三聚氰胺、618份成炭劑、28份涂料助劑、0.5-2份消泡劑、310份顏填料和100150份水組成。采用常規(guī)方法制備，是通過下述步驟實現(xiàn)-(1)將脫水催化劑、發(fā)泡劑、成炭劑和適量水加入到砂磨機(jī)(或球磨機(jī)、膠體磨)中，進(jìn)行碎解并混合均勻，過篩，得漿料a;(2)將涂料助劑和適量水于攪拌罐中攪拌均勻，得液體b;(3)將顏填料和適量水于攪拌罐中攪拌均勻，得漿料c;涂料中總的用水量是涂料中固形物含量的30%60%(4)將氨基樹脂、醋酸乙烯樹脂和適量水于攪拌罐中攪拌均勻，加入漿料a并攪拌均勻，得漿料d;(5)將漿料d加入到高效分散機(jī)中分散均勻(約1.5h)，然后加入液體b和漿料c，進(jìn)一步混合均勻，過篩、罐裝，即得膨脹型水性阻燃涂料成品。。具體實施方式二本實施方式中的改性氨基樹脂基膨脹型水性阻燃涂料按重量份由2030份氨基樹脂、1530份醋酸乙烯樹脂、2040份脫水催化劑、510份三聚氰胺、1015份成炭劑、36份涂料助劑、0.8-1.5份消泡劑、58份顏填料和105130份水組成。具體實施方式三本實施方式中的改性氨基樹脂基膨脹型水性阻燃涂料按重量份由30份氨基樹脂、18份醋酸乙烯樹脂、30份脫水催化劑、8份三聚氰胺、12份成炭劑、6份涂料助劑、l份消泡劑、6份顏填料和120份水組成。具體實施方式四本實施方式與具體實施方式一不同的是氨基樹脂與醋酸乙烯樹脂的重量比為Ll1.6:1。其它于具體實施方式一相同。具體實施方式五本實施方式與具體實施方式一、二或三不同的是所述的氨基樹脂為脲醛樹脂、三聚氰胺改性脲醛樹脂或醚化改性氨基樹脂。其它與具體實施方式一、二或三相同。具體實施方式六本實施方式與具體實施方式一、二或三不同的是所述的醋酸乙烯樹脂為聚乙酸乙烯酯樹脂(PVAc)或乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)乳液。其它與具體實施方式一、二或三相同。具體實施方式七本實施方式與具體實施方式一、二或三不同的是所述的脫水催化劑為磷酸脒基脲與聚磷酸銨、焦磷酸三聚氰胺、磷酸三聚氰胺、聚磷酸三聚氰胺、磷酸一銨、磷酸二銨中的一種或幾種的組合，磷酸脒基脲占脫水催化劑重量的20%80%。其它與具體實施方式一、二或三相同。本實施方式中聚磷酸銨、焦磷酸三聚氰胺、磷酸三聚氰胺、聚磷酸三聚氰胺、磷酸一銨、磷酸二銨中的幾種與磷酸脒基脲組合時，它們間按任意比混合。所述的聚磷酸銨聚合度大于20。具體實施方式八本實施方式與具體實施方式七不同的是聚磷酸銨的聚合度為1000-6000。其它與具體實施方式七相同。具體實施方式九本實施方式與具體實施方式一、二或三不同的是脫水催化劑為磷酸脒基脲和聚合度大于1000的聚磷酸銨的共混物，其中磷酸脒基脲與聚合度大于1000的聚磷酸銨的重量比為0.350.85:1。其它與具體實施方式一、二或三相同。具體實施方式十本實施方式與具體實施方式一、二或三不同的是所述的成炭劑為季戊四醇、雙季戊四醇、三季戊四醇、淀粉中的一種或幾種的組合。其它與具體實施方式一、二或三相同。本實施方式中成炭劑為組合物時，各種成炭劑間可按任意比組合。具體實施方式十一本實施方式與具體實施方式一、二或三不同的是所述的涂料助劑由潤濕分散劑、增稠劑、流變助劑、防霉劑中一種或幾種的組合。本實施方式中涂料助劑為組合物時，各種涂料助劑間可按任意比混合。所述的潤濕分散劑為潤濕分散劑W-519或潤濕分散劑PM-DISPERSANT2080，所述的增稠劑為羥乙基纖維素5-60000，所述的流變助劑為流變助劑WT-202,所述的防霉劑為TLR-701殺菌防霉劑或防霉抗菌劑NB203。具體實施方式十二本實施方式與具體實施方式一、二或三不同的是所述的消泡劑為消泡劑A34、消泡劑SN-345或消泡劑LT-201。其它與具體實施方式一、二或三相同。具體實施方式十三本實施方式與具體實施方式一、二或三不同的是所述的顏填料為鈦白粉或氧化鋅粉。其它與具體實施方式一、二或三相同。具體實施方式十四本實施方式中用于木質(zhì)材料的改性氨基樹脂基膨脹型水性阻燃涂料按重量份數(shù)比由29.2份三聚氰胺改性脲醛樹脂、20.8份聚乙酸乙烯酯樹脂、12.8份磷酸脒基脲、23.2份聚磷酸銨、11.2份季戊四醇、2.8份三聚氰胺、1份潤濕分散劑W-519、1份羥乙基纖維素5-60000、1份消泡劑A34，4份鈦白粉，1份流變助劑WT-202和水120份組成。具體實施方式十五本實施方式中用于木質(zhì)材料的改性氨基樹脂基膨脹型水性阻燃涂料按重量份數(shù)比由30份脲醛樹脂、20份乙烯一乙酸乙烯共聚樹脂、15.5份磷酸脒基脲、20.4份聚磷酸銨、9.2份季戊四醇、4.9份三聚氰胺、l份潤濕分散劑PM-DISPERSANT加80、1.5份羧甲基纖維素、1份消泡劑A34、3份氧化鋅粉、1.5份流變助劑WT-202和120份水組成。將三層木制膠合板素板(樣l)、涂飾市售阻燃涂料膠合板(樣2)及涂飾本實施方式的氨基樹脂基膨脹型水性阻燃涂料的膠合板(樣3)采用錐形量熱儀50kW/n^熱輻射功率(本試驗條件下相當(dāng)于表面溫度720。C)進(jìn)行試驗，其錐形量熱儀試驗(50kW/m2)對比分析結(jié)果見表l。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>由表1可見，本實施方式的阻燃涂料涂飾的三層木質(zhì)膠合板，其點燃時間(TTI)較三層木制膠合板延長了373s(為素板的10倍)，總熱釋放量(THR)7.2MJ/m、為三層木制膠合板素板的42.5%),熱釋放速率峰值(pk-HRR)42kW/m、為三層木制膠合板素板的11.5%)。并且本實施方式中阻燃涂料涂飾的三層木質(zhì)膠合板的煙釋放顯著降低，總煙釋放量降為素板的53%，煙釋放速率降為12%。權(quán)利要求1、一種改性氨基樹脂基膨脹型水性阻燃涂料，其特征在于它按重量份由18～36份氨基樹脂、10～35份醋酸乙烯樹脂、15～45份脫水催化劑、2～12份三聚氰胺、6～18份成炭劑、2～8份涂料助劑、0.5～2份消泡劑、3～10份顏填料和100～150份水組成。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改性氨基樹脂基膨脹型水性阻燃涂料，其特征在于它按重量份由2030份氨基樹脂、1530份醋酸乙烯樹脂、2040份脫水催化劑、510份三聚氰胺、1015份成炭劑、36份涂料助劑、0.81.5份消泡劑、58份顏填料和105130份水組成。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改性氨基樹脂基膨脹型水性阻燃涂料，其特征在于氨基樹脂與醋酸乙烯樹脂的重量比為Ll1.6:1。4、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種改性氨基樹脂基膨脹型水性阻燃涂料，其特征在于所述的氨基樹脂為脲醛樹脂、三聚氰胺改性脲醛樹脂或醚化改性氨泰樹月日。5、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種改性氨基樹脂基膨脹型水性阻燃涂料，其特征在于所述的醋酸乙烯樹脂為聚乙酸乙烯酯樹脂或乙烯-乙酸乙烯酯共聚物乳液。6、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種改性氨基樹脂基膨脹型水性阻燃涂料，其特征在于所述的脫水催化劑為磷酸脒基脲與聚磷酸銨、焦磷酸三聚氰胺、磷酸三聚氰胺、聚磷酸三聚氰胺、磷酸一銨、磷酸二銨中一種或幾種的組合，磷酸脒基脲占脫水催化劑重量的20%80%;所述的聚磷酸銨聚合度大于20。7、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種改性氨基樹脂基膨脹型水性阻燃涂料，其特征在于所述的脫水催化劑為磷酸脒基脲和聚合度大于1000的聚磷酸銨的共混物，其中磷酸脒基脲與聚合度大于1000的聚磷酸銨的重量比為0.350.85:1。8、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種改性氨基樹脂基膨脹型水性阻燃涂料，其特征在于所述的成炭劑為季戊四醇、雙季戊四醇、三季戊四醇、淀粉中的一種或幾種的組合。9、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種改性氨基樹脂基膨脹型水性阻燃涂料，其特征在于所述的涂料助劑由潤濕分散劑、增稠劑、流變助劑、防霉劑中一種或幾種的組合；所述的潤濕分散劑為潤濕分散劑W-519或潤濕分散劑PM-DISPERSANT2080，所述的增稠劑為羥乙基纖維素5-60000，所述的流變助劑為流變助劑WT-202，所述的防霉劑為TLR-701殺菌防霉劑或防霉抗菌劑NB203。10、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種改性氨基樹脂基膨脹型水性阻燃涂料，其特征在于所述的消泡劑為消泡劑A34、消泡劑SN-345或消泡劑LT-201;所述的顏填料為鈦白粉或氧化鋅粉。全文摘要一種改性氨基樹脂基膨脹型水性阻燃涂料，它涉及一種膨脹型水性阻燃涂料。本發(fā)明解決了阻燃涂料在使用過程中有害有機(jī)揮發(fā)物的釋放，脫水催化劑分解溫度偏高導(dǎo)致阻燃效果較差，以及阻燃木質(zhì)材料的生產(chǎn)周期長、效率較低、成本較高的問題。本發(fā)明的材料由氨基樹脂、醋酸乙烯樹脂、脫水催化劑、三聚氰胺、成炭劑、涂料助劑、消泡劑、顏填料和水組成。本發(fā)明產(chǎn)品貯存時間長、附著力好、熱釋放緩慢且較低、發(fā)煙量低，柔韌性與耐沖擊性良好；而且施工方法簡單、操作方便、容易推廣應(yīng)用，在使用過程中無有害有機(jī)揮發(fā)物的釋放。與現(xiàn)有木質(zhì)材料阻燃液相比，本發(fā)明的阻燃涂料具有方法簡單、便于操作、成本低和效率高的優(yōu)點。文檔編號C09D131/04GK101117510SQ20071014432公開日2008年2月6日申請日期2007年9月14日優(yōu)先權(quán)日2007年9月14日發(fā)明者宋永明,張志軍,王奉強(qiáng),王清文,隋淑娟申請人:東北林業(yè)大學(xué)