[发明专利]一种生物质阻燃剂、水性阻燃涂料及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种生物质阻燃剂、水性阻燃涂料及其制备方法与应用，属于阻燃材料技术领域。为解决现有生物基阻燃剂效率较低，无法满足阻燃涂料使用要求的问题，本发明提供了一种生物质阻燃剂，主要成分包括壳聚糖、密胺甲醛树脂包覆聚磷酸铵和阻燃协效剂，其中壳聚糖和密胺甲醛树脂包覆聚磷酸铵的重量比为1:1～1:6，阻燃协效剂的重量占生物质阻燃剂总重量的4～8％。本发明生物质阻燃剂中MFAPP、壳聚糖和阻燃协效剂三者复配获得了具有碳源、酸源、气源于一体的膨胀性质的阻燃剂，具有添加量少、高效低毒等优点。将其添加到水性环氧树脂中制备水性阻燃涂料，并将该涂料应用于木材阻燃，遇火后阻燃涂料迅速膨胀，能够实现高效阻燃。

技术领域

本发明属于阻燃材料技术领域，尤其涉及一种生物质阻燃剂、水性阻燃涂料及其制备方法与应用。

背景技术

阻燃涂料是一种覆盖在可燃物表面，有效保护可燃物，降低火灾危险性和火灾燃烧速度的特殊涂料。阻燃涂料能使人们在火灾发生时有足够的时间逃生和组织救援，避免更大的经济和财产损失。

传统阻燃涂料中使用的阻燃剂，如卤素阻燃剂虽然具有良好的阻燃性，但其阻燃的同时会释放出大量有毒的烟、气体，因此给生态环境和人类健康带来了很大隐患。开发绿色、无毒、可再生的阻燃剂并将其应用于阻燃涂料是未来阻燃涂料的发展方向。生物质资源就是较好的绿色、无毒、可再生的资源，利用生物质材料设计制备阻燃剂是目前阻燃剂开发的热点。但大多数生物基阻燃剂效率较低，无法满足阻燃涂料的使用要求。

发明内容

为解决现有生物基阻燃剂效率较低，无法满足阻燃涂料使用要求的问题，本发明提供了一种生物质阻燃剂、水性阻燃涂料及其制备方法与应用。

本发明的技术方案：

一种生物质阻燃剂，主要成分包括壳聚糖、密胺甲醛树脂包覆聚磷酸铵和阻燃协效剂，所述壳聚糖和密胺甲醛树脂包覆聚磷酸铵的重量比为1:1～1:6，所述阻燃协效剂的重量占生物质阻燃剂总重量的4～8％。

进一步的，所述密胺甲醛树脂包覆聚磷酸铵的制备方法包括如下步骤：

步骤一、制备三聚氰胺甲醛预聚体：

将三聚氰胺和甲醛混合后在碱性条件下65～80℃反应3h，得到三聚氰胺甲醛预聚体；

步骤二、制备密胺甲醛树脂包覆聚磷酸铵：

向步骤一所得三聚氰胺甲醛预聚体中加入聚磷酸铵，加入无水乙醇和去离子水，酸性条件下90℃反应1～2h，过滤收集所得物、洗涤干燥得到密胺甲醛树脂包覆聚磷酸铵。

进一步的，步骤一所述三聚氰胺和甲醛的质量比为1:3，所述碱性条件为用氢氧化钠将体系pH调至7～9。

进一步的，步骤二所述三聚氰胺甲醛预聚体与聚磷酸铵的质量比为1:4，所述无水乙醇与去离子水的体积比为40:60，所述酸性条件为用盐酸将体系pH调至4～6。

进一步的，所述阻燃协效剂为微米有机蒙脱土、超细二氧化硅、三氧化二锑或硼酸锌中的一种或几种的组合。

进一步的，所述微米有机蒙脱土的粒径为D50＜40μm、所述超细二氧化硅的粒径为20～100nm、所述三氧化二锑的粒径为20～30nm、所述硼酸锌的粒径为1～2μm。

一种水性阻燃涂料，包括如下重量百分含量的组分：所述生物质阻燃剂5～20wt.％、水性环氧树脂52～69wt.％、水性固化剂18～21wt.％和去离子水0～20wt.％。

所述水性环氧树脂为E51环氧树脂；所述水性固化剂为二乙烯三胺、三乙烯四胺或二乙氨基丙胺中的一种或几种的组合。

进一步的，将所述生物质阻燃剂添加到水性环氧树脂中，以300～1000rmp的速度搅拌均匀后加入水性固化剂和去离子水，继续搅拌至均匀。