可uv固化的磷改性環氧丙烯酸樹脂及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種具有阻燃防火性能的UV樹脂。
【背景技術】
[0002] 火災每年都為社會帶來大量的人身傷亡及巨額的財產損失，并且隨著經濟的發 展，人口密度逐漸增加，火災損失也在不斷的增大，這使得人們對材料的阻燃性和防火性能 的要求越來越高。隨著人們對環保意識的增強，以及一系列的環保法律規范頒布，對阻燃材 料在抑制火災蔓延的過程中所排放的有毒物質的量要求越來越嚴格，因此，阻燃領域面臨 著高阻燃性能與環保標準的雙層挑戰。
[0003] 木材和織物的阻燃處理一般有兩種方法:浸漬和涂層法，然而采用防火涂層法式 最簡單易行的方法。進入21世紀以來，人們對阻燃防火涂層提出的要求越來越高，并顯現不 同的特點，透明阻燃防火涂層就是其中的一種，目前透明自然防火涂層成熟的產品還很少， 遠不能滿足社會和人們的需求，另外，目前阻燃防火涂層一般是采用自干的形式，固化時間 長，透明性不高，同時有大量的有機揮發氣體(V0C)的釋放等缺點。UV固化型涂料具有防止 污染及節能效果，涂飾的化學性、物理性優秀、有快速固化的特性，正在多個領域被廣泛地 采納使用。然而UV固化阻燃防火涂料目前基本上是采用添加氫氧化鋁等無機粉料，從而大 大降低了涂層的透明性，其關鍵問題在于具有阻燃防火性能的UV樹脂在市面上鮮為少見。
【發明內容】
[0004] 為了解決上述弊端，本發明所要解決的技術問題是，提供一種具有阻燃防火性能 的UV樹脂，可以大大減少阻燃防火粉體的使用量，從而大大提高涂層的透明性。本發明另一 目的是提供該UV樹脂的制備方法。為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是，可UV 固化的磷改性環氧丙烯酸樹脂，其結構式為：
[0006]其中：R!選自Η、CH3、C2H5、C3H7中的一種，
[0007] R2選自Η、CH3、CH2CH3、C3H7 中的一種。
[0008] 該樹脂由以下重量份數比的物質組成:環氧樹脂：150~200份;有機酸:50~90份； 催化劑：1~5份;阻聚劑：1~5份;三氯氧磷：130~180份;擴鏈劑：200~300份;有機溶劑:0 ~200份。
[0009]優選地，所述有機酸選自丙烯酸、甲基丙烯酸中的一種。
[0010]優選地，所述催化劑選自三乙胺、二月桂酸二丁基錫、辛酸亞錫、二異辛胺、二乙胺 中的一種。
[0011] 優選地，所述阻聚劑選自對羥基苯甲醚、對苯二酚中的一種。
[0012] 優選地，所述擴鏈劑選自丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥乙酯中的一種。
[0013] 優選地，所述環氧樹脂選自雙酚A環氧樹脂、酚醛環氧樹脂中的一種:所述酚醛環 氧樹脂分子式：（C11H12O3)n，分子量:900~1000。
[0015] 所述雙酸A環氧樹脂分子式：（C2iH24〇4)n，分子量:340~2000。
[0017]所述有機溶劑的選擇范圍包括:①芳香烴類:苯、甲苯、二甲苯等;②脂肪烴類:戊 烷、己烷、辛烷等;③脂環烴類:環己烷、環己酮、甲苯環己酮等;④醚類：乙醚、環氧丙烷等； ⑤酯類:醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸丙酯等;⑥酮類:丙酮、甲基丁酮、甲基異丁酮等;⑦其他： 乙腈、啦啶、苯酚、DMF等。
[0018] 可UV固化的磷改性環氧丙烯酸樹脂的制備方法，包括下列步驟：
[0019] A)向帶蒸餾裝置、攪拌器、溫度計的三頸瓶中，按重量份數比加入環氧樹脂150~ 200份，有機酸50~90份，催化劑1~5份，阻聚劑1~5份，攪拌加入至90~100°C，恒溫攪拌反 應1~2小時后，自然升溫到100~120°C，恒溫攪拌反應3~4小時，至酸價小于5mgK0H/g，反 應式如下：
[0021]B)將上述反應產物降溫到60~80°C，按重量份數比加入三氯氧磷130~180份;有 機溶劑0~200份，保持60~80°C攪拌反應2~3小時，同時蒸餾反應產生的氯化氫，反應式如 下：
[0023] C)待上述反應完成后，按重量份數比加入擴鏈劑200~300份，60~80°C恒溫攪拌2 ~3小時，待反應完成后，減壓蒸餾出有機溶劑和反應產生的氯化氫，得到產物即為磷改性 環氧丙烯酸樹脂，結構式如下：
[0025]其中：Ri選自Η、CH3、C2H5、C3H7中的一種，
[0026] R2選自Η、CH3、CH2CH3、C3H7中的一種。
[0027] 當磷改性環氧丙烯酸樹脂受熱時，磷改性環氧丙烯酸樹脂分解生成磷的含氧酸 (包括它們中的某些聚合物），這種酸能使含羥基化合物脫水成炭覆蓋在表面形成隔離層， 此隔離層能隔熱和隔絕氧氣，同時，由于此隔離層導熱性差使高聚物溫度較低從而起到阻 燃作用。磷改性環氧丙烯酸樹脂熱裂解所形成的氣體產物中含有游離基P0 ·，它可以捕獲 游離基Η·和· 0H，致使火焰中Η·和· 0H的濃度大為下降而起到抑制燃燒鏈鎖反應的作 用。反應如下：
[0028] Η3Ρ04-ΗΡ02+Ρ0.+其它
[0029] Ρ0.+Η·^ΗΡΟ
[0030] ΗΡ0 ·+Η· -Η2+Ρ0 ·
[0031 ]ρ〇 · + · 〇mp〇+ · 〇 ·
[0032]本發明的有益效果在于，本發明所提供的可UV固化的磷改性環氧丙烯酸樹脂，能 有效達到阻燃防火的效果；同時采用UV固化，具有固化快，環保無毒，附著力好，耐刮傷等優 點;可以大大減少阻燃防火粉體的使用量，從而大大提高涂層的透明性。
[0033]下面結合【具體實施方式】對本發明做進一步說明。
【具體實施方式】
[0034]實施例1:向干燥的干燥潔凈的帶蒸餾裝置、攪拌器和溫度計的三頸瓶中加入150g雙酚A環氧樹脂、50g丙烯酸，lg三乙胺、lg對羥基苯甲醚，攪拌加入至90°C，恒溫攪拌反應1 小時后，自然升溫到120°C，恒溫攪拌反應4小時至酸價小于5mgK0H/g。將上述反應產物降溫 到60°C，加入130g三氯氧磷和100g己烷，保持60°C攪拌反應3小時，同時蒸餾反應產生的氯 化氫，待上述反應完成后，加入200g甲基丙烯酸羥乙酯，60°C恒溫攪拌3小時，檢測合格后減 壓蒸餾出有機溶劑和反應產生的氯化氫，得到產物，即為磷改性環氧丙烯酸樹脂。
[0035]實施例2:向干燥的干燥潔凈的帶蒸餾裝置、攪拌器和溫度計的三頸瓶中加入200g雙酚A環氧樹脂、90g丙烯酸，5g二月桂酸二丁基錫、5g對羥基苯甲醚，攪拌加入至90°C，恒溫 攪拌反應2小時后，自然升溫到120°C，恒溫攪拌反應4小時至酸價小于5mgK0H/g。將上述反 應產物降溫到60°C，加入180g三氯氧磷和200g甲苯，保持60°C攪拌反應3小時，同時蒸餾反 應產生的氯化氫，待上述反應完成后，加入300g甲基丙烯酸羥乙酯，60°C恒溫攪拌3小時，待 反應完成后，檢測合格后減壓蒸餾出有機溶劑和反應產生的氯化氫，即為磷改性環氧丙烯 酉支樹脂。
[0036]實施例3:向干燥的干燥潔凈的帶蒸餾裝置、攪拌器和溫度計的三頸瓶中加入150g雙酸A環氧樹脂、90g丙烯酸，5g三乙胺、lg對羥基苯甲醚，攪拌加入至100°C，恒溫攪拌反應1 小時后，自然升溫到120°C，恒溫攪拌反應4小時至酸價小于5mgK0H/g。將上述反應產物降溫 到60°C，加入130g三氯氧磷和100g二甲苯，保持60°C攪拌反應3小時，同時蒸餾反應產生的 氯化氫，待上述反應完成后，加入300g甲基丙烯酸羥乙酯，60°C恒溫攪拌3小時，檢測合格后 減壓蒸餾出有機溶劑和反應產生的氯化氫，得到產物，即為磷改性環氧丙烯酸樹脂。
[0037]實施例4:向干燥的干燥潔凈的帶蒸餾裝置、攪拌器和溫度計的三頸瓶中加入150g雙酸A環氧樹脂、90g丙烯酸，5g三乙胺、2.5g對苯二酚，攪拌加入至100°C，恒溫攪拌反應2小 時后，自然升溫到120°C，恒溫攪拌反應4小時至酸價小于5mgK0H/g。將上述反應產物降溫到 80°C，加入180g三氯氧磷和200g甲苯，保持80°C攪拌反應3小時，待上述反應完成后，同時蒸 餾反應產生的氯化氫，加入300g甲基丙烯酸羥乙酯，80°C恒溫攪拌2小時，檢測合格后減壓 蒸餾出有機溶劑和反應產生的氯化氫，得到產物，即為磷改性環氧丙烯酸樹脂。
[0038]實施例5:向干燥的干燥潔凈的帶蒸餾裝置、攪拌器和溫度計的三頸瓶中加入150g雙酚A環氧樹脂、90g丙烯酸，2.5g二月桂酸二丁基錫、lg對苯二酚，攪拌加入至100°C，恒溫 攪拌反應1小時后，自然升溫到120°C，恒溫攪拌反應4小時至酸價小于5mgK0H/g。將上述反 應產物降溫到80°C，加入180g三氯氧磷，保持80°C攪拌反應3小時，同時蒸餾反應產生的氯 化氫，待上述反應完成后，加入300g甲基丙烯酸羥乙酯，80°C恒溫攪拌2.