一種節能保溫阻燃防水防腐功能塗料及其製備方法
2023-04-24 17:40:01
專利名稱：一種節能保溫阻燃防水防腐功能塗料及其製備方法
技術領域：
本發明屬於化工領域，具體涉及一種保溫阻燃防水耐腐蝕功能塗料及其製備方法。
背景技術：
節能減排已成為我國的基本國策，建築節能是其中的一項重要組成部分。在建築圍護結構節能的設計中，隨著外牆外保溫系統的廣泛應用，對飾面材料也提出了更嚴格的要求，以往常用的瓷磚、石材等重質材料被棄用，而與外保溫系統相容性和匹配性好、防水性和透氣性優、耐沾汙性和耐久性佳的功能性飾面塗料受到青睞。但現有的功能性飾面塗料均未涉及阻燃、耐化學介質等有關飾面塗料的關鍵性能。因此，如何提高功能性飾面塗料保溫性能的同時提高阻燃性能、防水、耐化學介質、降低汙染等綜合性能是保溫性塗料發展的關鍵問題。
發明內容
本發明的目的是為了克服現有保溫塗料耐化學介質差、汙染環境、功能單一等問題，提供一種具有低煙、低毒、難燃、防水、耐化學介質等優點於一體的節能新型保溫阻燃防水耐腐蝕功能塗料。本發明的另一目的是提供該節能保溫阻燃防水耐腐功能塗料的製備方法。本發明的目的是通過以下方式實現的—種節能新型保溫阻燃防水耐腐蝕功能塗料，該塗料由以下組分製備得到100份水性聚氨酯分散體，5-30份阻燃劑，1-10份阻燃消煙劑，40-100份空心玻璃微珠，0. 1-2份潤溼分散劑，0. 1-2份防沉劑，1-5份增稠劑，10-50份水，0. 1-1份流平劑和0. 1-2份消泡劑。該塗料優選由以下組分製備得到100份水性聚氨酯分散體，15-25份阻燃劑，5-8份阻燃消煙劑，60-90份空心玻璃微珠，1-2份潤溼分散劑，0. 5-1. 5份防沉劑，2-4份增稠劑，20-50份水，0. 4-1份流平劑和0. 5-1份消泡劑。所述的水性聚氨酯分散體的主要性能指標為固含量為20-40%，粘度為ll_20s/(塗-4杯，25°C)。阻燃劑優選為十溴二苯乙烷與三氧化二銻的混合物，質量比為1:5-5: I。所述的阻燃消煙劑優選為氫氧化鎂、氫氧化鋁、硼酸鋅中一種。優選空心玻璃微珠的導熱係數為0. 03-0. 08ff/m K，粒徑1000-5000目。所述的潤溼分散劑、防沉劑、增稠劑、流平劑和消泡劑均為市售產品。潤溼分散劑優選德國畢克化學公司生產的潤溼分散劑BYK-AT204，防沉劑優選德國畢克化學公司生產的防沉劑BYK-410，增稠劑優選廣州科鳴化工科技有限公司生產的增稠劑K-800，流平劑優選德國畢克化學公司生產的流平劑BYK-307，消泡劑優選廣州宣寧化工科技有限公司生產的消泡劑CA-2011。上述水性聚氨酯分散體可以通過以下方法製備得到將聚醚多元醇在100-110°c下抽真空脫水0. 5-2小時，降溫至50°C以下，加入按官能團摩爾比-NC0/-0H=2-5的脂肪族、或脂環族二異氰酸酯，在70-80°C下反應1-2小時，然後加入二羥甲基丙酸、低分子多元醇擴鏈劑，以上原料按官能團摩爾比-NC0/-0H=1. 1-1. 5在催化劑存在下進行反應，反應溫度70-80°C，反應時間2-4小時，在反應過程中通過加入丙酮控制反應物粘度在4000mPa. s以下，製得了端基以異氰酸酯基團為主、羧基含量為0. 7-2. 0%的聚氨酯預聚體；將上述製得的聚氨酯預聚體降溫至30-50°C，加入三乙胺使預聚體中和成鹽得到預聚物，中和度優選80-110%;預聚物出料，在攪拌下加入去離子水進行分散，升溫蒸出70-90%的丙酮，即製得水性聚氨酯分散體。 所述聚醚多元醇分子量在400-5000之間，優選1500-2500 ;所述的脂肪族或脂環族二異氰酸酯為1，6_己二異氰酸酯、異氟爾酮二異氰酸酯、苯二亞甲基二異氰酸酯、甲基環己基二異氰酸酯、二環己基甲烷二異氰酸酯、四甲基苯二亞甲基二異氰酸酯中一種或幾種的混合。所述的低分子多元醇擴鏈劑為三羥甲基丙烷、甘油、乙二醇、1，4-丁二醇、1,6-己二醇、2，3-丁二醇、二甘醇中一種或幾種的混合；所述的催化劑為二月桂酸二丁基錫、辛酸亞錫中一種。本發明所述的節能保溫阻燃防水耐腐蝕功能塗料的製備方法包括以下步驟(I)將潤溼分散劑、防沉劑、流平劑、消泡劑加入水中攪拌10-30分鐘，優選攪拌速度為600-1200轉/分；(2)加入阻燃劑、阻燃消煙劑攪拌30-60分鐘；優選攪拌速度為1000-2000轉/分；(3)加入水性聚氨酯分散體，攪拌10-30分鐘；優選攪拌速度為600-1200轉/分；(4)保持轉速不變，加入空心玻璃微珠、增稠劑攪拌均勻即可。與現有技術比較本發明的有益效果I、與目前市場上廣泛使用的溶劑型聚氨酯塗料相比，本發明配方採用一定量的水性聚氨酯分散體使得水性聚氨酯塗料使用時具有不易黃變、安全可靠、性能優良、與顏料染料的相容性好、不易損傷被塗飾表面、易於改性、無毒、使用安全、不汙染環境等優點。2、採用反應性阻燃劑與阻燃消煙劑相結合，使之起到阻燃協同作用，使得本發明塗料具有低煙、低毒、難燃等特點。3、本發明聚氨酯塗料配方中通過加入一定量的空心玻璃微珠增加了塗料的隔熱作用，降低密度，同時結合阻燃劑和阻燃消煙劑，使水性聚氨酯塗料具有保溫、阻燃、防水、防腐等多功能於一體，適合內外牆塗裝、木器家具塗裝、裝修塗裝、化學防腐塗裝等領域。
具體實施例方式下面就本發明舉例說明，但不是對本發明的限制。其中例1-4為水性聚氨酯分散體的製備，例5-8為功能塗料的製備。實施例I在裝有攪拌器、溫度計、回流冷凝器的反應器中，加入聚醚多元醇(分子量為2300)40g, 110°C下抽真空脫水I小時，降溫至50°C以下加入異氟爾酮二異氰酸酯18g，升溫至80°C，反應2小時，加入二羥甲基丙酸3g，I, 4- 丁二醇I. 2g，三羥甲基丙烷0. 3g，辛酸亞錫
0.12g，在攪拌下繼續反應2小時，在反應過程中通過加入丙酮控制反應物粘度在4000mPa.s以下，得到預聚體，然後降溫至40°C左右，加入2g三乙胺使預聚體中和成鹽得到預聚物；預聚物出料至分散器中，在高速剪切下加入去離子水117g，蒸出90%體積的丙酮得到水性聚氨酯分散體。其性能如下固含量33.2% ;PH值6. 7 ;粘度(塗-4杯/25°C) :15秒。實施例2在裝有攪拌器、溫度計、回流冷凝器的反應器中，加入聚醚多元醇(分子量為2100)40g, 105°C下抽真空脫水I小時，降溫至50°C以下加入異氟爾酮二異氰酸酯12. 5g，1，6_己二異氰酸酯6. 2g，升溫至80°C，反應I小時，加入二羥甲基丙酸2. 3g，I, 4- 丁二醇2. 3g，甘油0. 3g，二月桂酸二丁基錫0. 13g，在攪拌下繼續反應3小時，在反應過程中通過加入丙酮控制反應物粘度在4000mPa. s以下，得到預聚體，然後降溫至35°C左右，加入I. 5g三乙胺使 蒸出90%體積的丙酮得到水性聚氨酯分散體。其性能如下固含量32. 3% ;PH值7. I ;粘度(塗-4 杯/25°C) :17 秒。實施例3在裝有攪拌器、溫度計、回流冷凝器的反應器中，加入聚醚多元醇(分子量為1800)40g，105°C下抽真空脫水I小時，降溫至50°C以下加入二環己基甲烷二異氰酸酯18g，升溫至75°C，反應I小時，加入二羥甲基丙酸3. 5g，1,4-丁二醇1.78，辛酸亞錫0. 2g，在攪拌下繼續反應3小時，得到預聚體，在反應過程中通過加入丙酮控制反應物粘度在4000mPa. s以下，然後降溫至35°C左右，加入3. 2g三乙胺使預聚體中和成鹽；出料至分散器中，在高速剪切下加入去離子水101g，蒸出90%體積的丙酮得到水性聚氨酯分散體。其性能如下固含量37.3% ;PH 值7.2 ;粘度(塗-4 杯/25°C) :18 秒。實施例4在裝有攪拌器、溫度計、回流冷凝器的反應器中，加入聚醚多元醇(分子量為2200)40g, 105°C下抽真空脫水I小時，降溫至50°C以下加入甲基環己基二異氰酸酯20g，升溫至75°C，反應I小時，加入二羥甲基丙酸3. 2g，l，4-丁二醇1.2g，三羥甲基丙烷0. 3g，二月桂酸二丁基錫0. 12g，在攪拌下繼續反應4小時，得到預聚體，在反應過程中通過加入丙酮控制反應物粘度在4000mPa. s以下，然後降溫至35°C左右，加入2. 3g三乙胺使預聚體中和成鹽；出料至分散器中，在高速剪切下加入去離子水213g，蒸出80%體積的丙酮得到水性聚氨酯分散體。其性能如下固含量22. I % ;PH值6. 5;粘度(塗-4杯/25°C):14秒。實施例5功能塗料的配方100g實施例I所製備的水性聚氨酯分散體，IOg十溴二苯乙烷，IOg三氧化二銻，5g硼酸鋅，70g空心玻璃微珠(導熱係數為0. 03-0. 08ff/m K，粒徑1000-5000目)，Ig潤溼分散劑(德國畢克化學公司，BYK-AT204)，Ig防沉劑(德國畢克化學公司，BYK-410)，2g增稠劑(廣州科鳴化工科技有限公司，K-800)，30g水，0. 5g流平劑(德國畢克化學公司，BYK-307)和Ig消泡劑(廣州宣寧化工科技有限公司，CA-2011)。其具體製備步驟如下(I)將潤溼分散劑、防沉劑、流平劑、消泡劑加入水中，攪拌速度600-1200轉/分，攪拌10-30分鐘；(2)加入阻燃劑、阻燃消煙劑，攪拌速度1000-2000轉/分，攪拌30_60分鐘；(3)降低攪拌速度至600-1200轉/分，加入水性聚氨酯分散體，攪拌10-30分鐘；(4)保持轉速不變，加入空心玻璃微珠、增稠劑，最後調節塗料顏色。所得到的功能塗料塗層的物理性能如下表所示
權利要求
1.一種節能保溫阻燃防水耐腐功能塗料，其特徵在於該塗料由以下組分製備得到100份水性聚氨酯分散體，5-30份阻燃劑，1-10份阻燃消煙劑，40-100份空心玻璃微珠，0. 1-2份潤溼分散劑，0. 1-2份防沉劑，1-5份增稠劑，10-50份水，0. 1-1份流平劑和0. 1-2份消泡劑。
2.根據權利要求I所述的節能保溫阻燃防水耐腐功能塗料，其特徵在於該塗料由以下組分製備得到100份水性聚氨酯分散體，15-25份阻燃劑，5-8份阻燃消煙劑，60-90份空心玻璃微珠，1-2份潤溼分散劑，0. 5-1. 5份防沉劑，2-4份增稠劑，20-50份水，0. 4_1份流平劑和0. 5-1份消泡劑。
3.根據權利要求I所述的節能保溫阻燃防水耐腐功能塗料，其特徵在於所述的水性聚氨酯分散體的主要性能指標為固含量為20-40%，粘度為11-20S。
4.根據權利要求I所述的節能保溫阻燃防水耐腐功能塗料，其特徵在於所述的阻燃劑為十溴二苯乙烷與三氧化二銻的混合物，質量比為1:5-5: I。
5.根據權利要求I所述的節能保溫阻燃防水耐腐功能塗料，其特徵在於所述的阻燃消煙劑為氫氧化鎂、氫氧化鋁、硼酸鋅中一種。
6.根據權利要求I所述的節能保溫阻燃防水耐腐功能塗料，其特徵在於所述的空心玻璃微珠的導熱係數為0. 03-0. 08ff/m K，粒徑1000-5000目。
7.根據權利要求I所述的節能保溫阻燃防水耐腐功能塗料，其特徵在於所述的水性聚氨酯分散體是通過以下方法製備得到的將聚醚多元醇在100-110°c下抽真空脫水0. 5-2小時，降溫至50°C以下，加入按官能團摩爾比-NCO/-OH=2-5的脂肪族或脂環族二異氰酸酯，在70-80°C下反應1-2小時，然後加入二羥甲基丙酸、低分子多元醇擴鏈劑，以上原料按官能團摩爾比-NCO/-OH=l. 1-1. 5在催化劑存在下進行反應，反應溫度70-80°C，反應時間2-4小時，在反應過程中通過加入丙酮控制反應物粘度在4000mPa. s以下，製得聚氨酯預聚體；將上述製得的聚氨酯預聚體降溫至30-50°C，加入三乙胺使預聚體中和成鹽得到預聚物；預聚物出料，在攪拌下加入去離子水進行分散，升溫蒸出70-90%的丙酮，即製得水性聚氨酯分散體。
8.根據權利要求7所述的節能保溫阻燃防水耐腐功能塗料，其特徵在於所述聚醚多元醇分子量在400-5000之間，優選1500-2500 ;所述的脂肪族或脂環族二異氰酸酯為1，6-己二異氰酸酯、異氟爾酮二異氰酸酯、苯二亞甲基二異氰酸酯、甲基環己基二異氰酸酯、二環己基甲烷二異氰酸酯、四甲基苯二亞甲基二異氰酸酯中一種或幾種的混合。
9.根據權利要求7所述的節能保溫阻燃防水耐腐功能塗料，其特徵在於所述的低分子多元醇擴鏈劑為三羥甲基丙烷、甘油、乙二醇、1，4- 丁二醇、1，6-己二醇、2，3- 丁二醇、二甘醇中一種或幾種的混合；所述的催化劑為二月桂酸二丁基錫、辛酸亞錫中一種。
10.一種權利要求I所述的節能保溫阻燃防水耐腐功能塗料的製備方法，其特徵在於該方法包括以下步驟 (1)將潤溼分散劑、防沉劑、流平劑、消泡劑加入水中攪拌10-30分鐘； (2)加入阻燃劑、阻燃消煙劑攪拌30-60分鐘； (3)加入水性聚氨酯分散體攪拌10-30分鐘； (4)保持轉速不變，加入空心玻璃微珠、增稠劑攪拌均勻即可。
全文摘要
本發明公開了一種節能保溫阻燃防水耐腐功能塗料及其製備方法，該功能塗料以水性聚氨酯分散體、阻燃劑、阻燃消煙劑、空心玻璃微珠、潤溼分散劑、防沉劑、增稠劑、水、流平劑和消泡劑為原料製備而成；該功能塗料具有保溫、阻燃、防水和耐腐蝕等功能，使用時不易黃變、安全可靠、性能優良、與顏料染料的相容性好、不易損傷被塗飾表面、易於改性、無毒、使用安全、不汙染環境，適合內外牆塗裝、管道塗裝、木器家具塗裝、裝修塗裝、化學防腐塗裝等領域。
文檔編號C08G18/66GK102746784SQ20121026608
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月30日 優先權日2012年7月30日
發明者杜峰, 項尚林 申請人:江蘇瑞豐科技實業有限公司