一種有機硅阻燃防火涂料的制備方法及其應用

一種有機硅阻燃防火涂料的制備方法及其應用
【專利摘要】本發明涉及防火涂料技術領域，為解決建筑外墻保溫材料等易燃材料防火安全性差，易老化、易燃燒的問題，本發明提出了一種有機硅阻燃防火涂料的制備方法及其應用，一種有機硅阻燃防火涂料由以下各組份制成，各組份的重量份為：有機硅樹脂40?70，助劑：20?40，阻燃填料：0?15，催化劑：4 x10?4?50 x10?4。以有機硅樹脂為基體制備了無溶劑型低粘度且可室溫快速固化的有機硅涂料，不僅可以對易燃材料實現阻燃防火的效果，而且具有較好的抗變形能力和粘結性能。
【專利說明】
一種有機硅阻燃防火涂料的制備方法及其應用
技術領域
[0001]本發明涉及防火涂料技術領域，具體地說設計一種無溶劑型室溫固化有機硅阻燃防火涂料的制備方法及其應用。
【背景技術】
[0002]目前，建筑外墻保溫材料是保溫隔熱的主要材料，已得到廣泛應用。采用的有機保溫材料主要包括聚苯板(EPS)、擠塑板(XPS)和聚氨酯(PU)三種，其最大的優點是質輕、保溫、隔熱性好。但是最大的缺陷是防火安全性差，易老化、易燃燒。比如，央視大樓火災就源于采用了不阻燃的有機保溫材料。這些材料在引發大規模火災的同時，因不完全燃燒和熱解，會產生較多的煙塵和有毒氣體，而火災事故中多數人正是吸入煙和有毒氣體窒息致死。因此，建筑外墻保溫材料火災危險性極高，容易造成重大傷亡事故。
[0003]有機硅樹脂的主鏈結構中含有“硅-氧-娃”結構，側鏈含有少量有機基團，因而它兼具有機及無機材料的雙重優點，耐高溫性能，耐輻照和耐候能力，燃燒過程中釋放熱量小、發煙量小、不釋放有毒氣體且具有自熄性。因此，有機硅樹脂的耐火阻燃性能遠優于碳基高分子材料如聚丙烯、聚氨酯、環氧樹脂等。利用有機硅樹脂涂料可實現對傳統碳類聚合物泡沫阻燃性能的同時不會產生大量有害氣體，符合環保要求，顯示具有廣泛的市場前景。
[0004]傳統的方法主要利用阻燃劑添加到聚合物泡沫中來實現阻燃效果。如專利CN104974527A中公開了一種有機硅樹脂改性聚合物泡沫阻燃復合材料的制備方法及其應用，該方法采用固含量為30-80%的機硅樹脂溶液，并結合填料實現了對聚氨酯泡沫的阻燃作用;但該方法使用有機溶劑，且需要使用中低溫固化，一定程度限制了其應用。為了進一步推進環保型有機硅阻燃劑的應用，開發無溶劑型且可室溫固化的有機硅阻燃防火涂料勢在必行。

【發明內容】

[0005]為解決建筑外墻保溫材料等易燃材料防火安全性差，易老化、易燃燒的問題，本發明提出了一種有機硅阻燃防火涂料的制備方法及其應用，以有機硅樹脂為基體制備了無溶劑型低粘度且可室溫快速固化的有機硅涂料，不僅可以對易燃材料實現阻燃防火的效果，而且具有較好的抗變形能力和粘結性能。
[0006]本發明是通過以下技術方案實現的:一種有機硅阻燃防火涂料由以下各組份制成，各組份的重量份為:有機硅樹脂40-70，助劑:20-40，阻燃填料:0-15，催化劑:4 xlO—4_50
XlO-4O
[0007]有機娃樹脂選自具有不同側鏈和分子量中的一種或幾種。作為優選，有機娃樹脂選自MQ樹脂，苯基硅樹脂，乙烯基硅樹脂，含氫硅樹脂，甲基硅樹脂中一種或幾種。
[0008]所述的助劑為低粘度助劑，選自硅烷偶聯劑或硅油中一種或幾種。作為優選，硅烷偶聯劑選自KH550、KH560、KH570中一種或幾種;所述的硅油選自不同粘度的乙烯基硅油、含氫硅油中一種或幾種，硅油更優選為苯基硅油、含氫硅油等，硅橡膠，炔基環已醇，3，7，11-三甲基十二炔-3-醇，1-乙炔基環己醇等中的一種或幾種。
[0009]所述的阻燃填料選自納米二氧化硅、石墨烯、氫氧化鎂、鋁硅酸鈉、蒙脫土、氫氧化鋁、膨脹石墨烯、層狀硅酸酸鹽、氮化硼、銻化合物、鉬化合物等中的一種或幾種。
[0010]所述的催化劑選自氯鉑酸、鉑催化劑及絡合物中的一種或幾種。
[0011]所述的一種有機硅阻燃防火涂料的制備方法為以下步驟:
(1)首先將有機硅樹脂、阻燃填料、助劑混合，制得有機硅阻燃防火涂料的A組份；同時將有機硅樹脂與催化劑混合，制得有機硅阻燃防火涂料的B組份；
(2)使用時，將AB份混合后，通過噴涂或沾涂等物理涂覆方法到易燃材料表面，在室溫條件下固化15-120分鐘。
[0012]本發明采用將有機硅樹脂包裹在傳統聚氨酯開孔泡沫材料的骨架表面的這種方法，利用有機硅樹脂良好的耐高溫制備了低粘度有機硅阻燃防火涂料，有機硅樹脂在A、B份中的用量由所需有機硅阻燃防火涂料的粘度決定，總量在范圍內就能達到防火阻燃的目的，A、B組份中有機硅樹脂可相同或不同種類。
[0013]本發明以有機硅樹脂為基體，結合低粘度助劑和催化劑，制備了無溶劑型有機硅樹脂涂料，該涂料不僅可實現室溫快速固化、阻燃防火等性能，而且具有良好的粘結性能、疏水性能和變形能力。基于有機硅樹脂良好的耐高溫和熱穩定性，所述的一種環保型有機硅阻燃防火涂料在建筑外墻保溫材料、電器電子、儀器設備、包裝材料、裝修裝飾等領域內易燃材料表面上的應用。
[0014]與現有技術相比，本發明的有益效果是:
(1)具有優異的阻燃防火性能，同時具有良好的粘結性能、疏水性能和變形能力；
(2)該涂料制備方法簡便、快捷，可實現室溫固化且無副產物，是環保型阻燃涂料。
【附圖說明】
[0015]圖1為實施例2聚氨酯泡沫與有機硅阻燃涂料改性聚氨酯泡沫燃燒對比試驗。
【具體實施方式】
[0016]下面通過實施例對本發明作進一步詳細說明，實施例中所用原料均可市購。
[0017]實施例1
將MQ樹脂20g，加入含氫硅油20g，在機械攪拌充分均勻，作為A組分;將乙烯基硅樹脂48g，加入含有40ppm的鉑絡合物20g，在機械攪拌充分均勻，作為B組分;將AB組會等質量混合5分鐘后，得到有機硅阻燃防火涂料。將其沾涂或噴涂到易燃材料如環氧樹脂上，室溫放置固化120min后，制得的有機硅阻燃涂料改性環氧樹脂樣條。燃燒對比結果表明:未涂覆環氧樹脂樣條快速燃燒，期間伴隨熔融液滴狀態燃燒物滴落和大量有害煙氣。相比較而言，經過有機硅阻燃涂料改性的環氧樹脂樣條在30s內仍然保持泡沫的基本形狀，且燃燒1s后移開火源可自熄，也沒有液滴狀燃燒物滴落，沒有大量煙氣放出；可見，有機硅阻燃涂料具有良好的阻燃防火性能。
[0018]實施例2
將乙烯基硅樹脂20g，加入含氫硅油15g，苯基硅油7g和納米二氧化硅填料3g，在機械攪拌充分均勻，作為A組分;將乙烯基硅樹脂40g，加入含有10ppm的鉑絡合物50g，在機械攪拌充分均勻，作為B組分;將AB組會等質量混合5分鐘后，得到有機硅阻燃防火涂料。將其噴涂或涂覆到易燃材料如聚氨酯泡沫，室溫放置固化90min后，制得的有機硅阻燃涂料表面改性聚氨酯泡沫材料。
[0019]燃燒對比試驗結果如圖1所示，聚氨酯(PU)泡沫易點燃，燃燒過程會產生大量有害煙氣，1s內基本燃燒完。相同尺寸條件下，經過有機硅阻燃涂料改性的聚氨酯泡沫(SiliconeOPU)無法點燃，即使放置60s后仍無法點燃;根據UL測試標準，該有機硅阻燃防火涂料使得易燃聚氨酯泡沫材料達到了 VO級阻燃標準。
[0020]實施例3
將含氫娃樹脂15g，加入15g娃燒KH550、5g娃橡膠和15g層狀娃酸酸鹽，在機械攪拌充分均勻，作為A組分;將乙烯基硅樹脂45g，加入含有50ppm的鉑絡合物50g，在機械攪拌充分均勻，作為B組分;將AB組會等質量混合5分鐘后，得到有機硅阻燃防火涂料。將其噴涂到易燃材料如EPS表面，室溫放置固化15min后，制得的有機硅阻燃涂料表面改性EPS材料。燃燒對比試驗結果表明:EPS材料易點燃，會產生大量有毒氣體;而經過有機硅阻燃涂料改性的EPS材料無法點燃，根據UL測試標準，已達到VO級阻燃標準。
[0021 ] 實施例4
將苯基硅樹脂25g，加入1g含氫硅油，8g KH570和蒙脫土1g，在機械攪拌充分均勻，作為A組分;將乙烯基硅樹脂45g，加入含有20ppm的氯鉑酸20g，在機械攪拌充分均勻，作為B組分;將AB組會等質量混合5分鐘后，得到有機硅阻燃防火涂料。將其噴涂到易燃材料如聚氨酯泡沫材料表面，室溫放置固化70min后，制得的有機硅阻燃涂料表面改性聚氨酯泡沫材料。燃燒對比試驗結果表明:聚氨酯泡沫材料易點燃，會產生大量氣體;而經過有機硅阻燃涂料改性的聚氨酯泡沫材料無法點燃，根據UL測試標準，已達到VO級。
[0022] 實施例5
將乙烯基硅樹脂4g，加入20g含氫硅樹脂，炔基環已醇0.5g、19.5gKH560和層狀硅酸酸鹽6g，在機械攪拌充分均勻，作為A組分;將乙烯基硅樹脂46g，加入含有60ppm的鉑絡合物20g，在機械攪拌充分均勻，作為B組分;將AB組會等質量混合5分鐘后，得到有機硅阻燃防火涂料。將其噴涂到易燃材料如聚苯乙烯泡沫板表面，室溫放置固化45min后，制得的有機硅阻燃涂料表面改性聚苯乙烯泡沫板。燃燒對比試驗結果表明:聚苯乙烯泡沫板易點燃，并會產生大量煙氣;而經過有機硅阻燃涂料改性的聚苯乙烯泡沫板無法點燃，根據UL測試標準，已達到VO級。
【主權項】
1.一種有機硅阻燃防火涂料，其特征在于，所述的防火涂料由以下各組份制成，各組份的重量份為:有機硅樹脂40-70，助劑:20-40，阻燃填料:0-15，催化劑:4 xlO—4_50 xlO—4。2.根據權利要求1所述的一種有機硅阻燃防火涂料，其特征在于，有機硅樹脂選自具有不同側鏈和分子量中的一種或幾種。3.根據權利要求1所述的一種有機硅阻燃防火涂料，其特征在于，所述的助劑選自硅烷偶聯劑或硅油中一種或幾種。4.根據權利要求3所述的一種有機硅阻燃防火涂料，其特征在于，所述的硅油選自不同粘度的乙烯基硅油、含氫硅油中一種或幾種。5.根據權利要求1所述的一種有機硅阻燃防火涂料，其特征在于，所述的阻燃填料選自納米二氧化硅、石墨烯、氫氧化鎂、鋁硅酸鈉、蒙脫土、氫氧化鋁、膨脹石墨烯、層狀硅酸酸鹽、氮化硼、銻化合物、鉬化合物等中的一種或幾種。6.根據權利要求1所述的一種有機硅阻燃防火涂料，其特征在于，所述的催化劑選自氯鉑酸、鉑催化劑及絡合物中的一種或幾種。7.—種如權利要求1至6中任一項所述的一種有機硅阻燃防火涂料的制備方法，其特征在于，所述的制備方法為以下步驟: (1)首先將有機硅樹脂、阻燃填料、助劑混合，制得有機硅阻燃防火涂料的A組份；同時將有機硅樹脂與催化劑混合，制得有機硅阻燃防火涂料的B組份； (2)使用時，將AB份混合后，通過噴涂或沾涂等物理涂覆方法到易燃材料表面，在室溫條件下固化15-120分鐘。8.—種如權利要求1至6中任一項所述的一種環保型有機硅阻燃防火涂料在建筑外墻保溫材料、電器電子、儀器設備、包裝材料、裝修裝飾等領域內易燃材料表面上的應用。
【文檔編號】C09D7/12GK106085220SQ201610315736
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年5月13日
【發明人】湯龍程, 吳謙, 裴勇兵, 趙麗, 吳連斌, 陳利民, 蔣劍雄, 邱化玉
【申請人】杭州師范大學