一种阻燃耐磨的水性涂料及其制备方法和应用与流程

本发明涉及水性涂料，具体涉及一种阻燃耐磨的水性涂料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、水性涂料由于其环保、低voc排放等优点，近年来在建筑、家具、汽车等行业中得到了广泛应用。然而，现有的水性涂料普遍存在一些问题，如耐磨性差、阻燃性能不足等，这限制了其应用范围。尤其是在对防火要求较高的领域，如建筑、电子产品等，现有水性涂料的阻燃性能还无法满足要求。

2、目前，为了提高水性涂料的阻燃性能，通常会在涂料中添加大量的阻燃剂，如溴系阻燃剂等，然而这些阻燃剂往往含有有害物质会对环境和人体健康造成潜在威胁；同时，这些阻燃剂也会增加涂料的成本和生产复杂性。

3、基于此，本发明提供了一种阻燃耐磨的水性涂料及其制备方法和应用。该水性涂料具备阻燃、耐磨等特点，能有效地保护基底材料。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种阻燃耐磨的水性涂料及其制备方法和应用，制备得到的水性涂料阻燃性好，具有一定的耐火性能和耐磨性能，还能够降低挥发性有机化合物的排放量，在密闭环境下也可以不做额外防护施工，且涂料在施工过程中具备不可燃性，无需额外的防火，使用安全，无毒副作用，有利于人体健康，扩大了涂料的应用范围。

2、一方面，本发明提供一种阻燃耐磨的水性涂料，包含以下重量份材料：改性聚氨酯乳液90-100份、填料30-34份、流平剂0.5-1份、增稠剂1-2份、成膜助剂1-3份、消泡剂2.8-3.2份、水32-36份。

3、进一步地，所述改性聚氨酯乳液的制备方法包括：将六亚甲基二异氰酸酯和聚丙二醇混合，在温度为80-90℃的条件下反应1-2h，降温至70-74℃条件下加入1,4-丁二醇、2,2-二羟甲基丙酸和二月桂酸二丁基锡进行反应1-1.2h，再加入三聚氰胺甲醛树脂和丁醚化脲醛树脂继续反应1-1.5h后加入三乙胺和丙酮，200-300r/min的条件下搅拌20-30min后加入乙二胺和去离子水，继续在600-800r/min的条件下搅拌40-60min，最后在50℃、-0.08mpa真空度下减压蒸出丙酮，得到改性聚氨酯乳液。

4、进一步地，所述六亚甲基二异氰酸酯、聚丙二醇、1,4-丁二醇、2,2-二羟甲基丙酸、二月桂酸二丁基锡、三聚氰胺甲醛树脂、丁醚化脲醛树脂、三乙胺、丙酮、乙二胺和去离子水的质量比为：(35-40)：(32-38)：(6-10)：(15-17)：(0.1-0.2)：(5-7)：(3-5)：(3-5)：(40-46)：(6-7)：(180-200)。

5、进一步地，所述聚丙二醇的分子量为2200-2400。

6、进一步地，所述填料包括重量份比值为(10-15)：(6-8)：(15-19)的改性聚四氟乙烯微粉、改性玄武岩和氢氧化铝。

7、进一步地，所述改性聚四氟乙烯微粉的制备方法包括：将重量份比值为10：(2-3)的聚四氟乙烯微粉与甲基丙烯酸锌在380-400r/min的条件下搅拌5-7min即得。

8、进一步地，所述改性玄武岩的制备方法包括：用体积比为1：2的乙醇和去离子水作为溶剂，配置1wt％的kh560溶液，加入玄武岩粉末，超声分散30-40min后离心分离固体，将固体在温度为100℃条件下烘干即得。

9、进一步地，所述流平剂为byk-323流平剂；所述增稠剂为th-80增稠剂或481hec增稠剂；所述成膜助剂为醇酯十二，所述消泡剂为byk-024型消泡剂。

10、另一方面，本发明还提供一种阻燃耐磨的水性涂料的制备方法，步骤包括：称取所需要的各种物料；将称取的改性聚氨酯乳液、流平剂、增稠剂、成膜助剂、消泡剂、一半水进行混合，在500-600r/min的条件下搅拌10-15min得到料液，随后加入填料和剩余水进行混合，在800-1000r/min的条件下搅拌20-26min，即得该阻燃耐磨的水性涂料。

11、本发明中制备得到的阻燃耐磨的水性涂料应用于木材、金属、工艺玩具、塑料、橡胶、纸张或玻璃基材上。

12、本发明的有益效果在于：

13、(1)本发明中利用重量份比值为(5-7)：(3-5)的三聚氰胺甲醛树脂和丁醚化脲醛树脂对聚氨酯进行改性，得到的改性聚氨酯乳液作为涂料的原料，氨基树脂改性聚氨酯乳液能够显著提高涂层的铅笔硬度、抗冲击性等性能；此外，由于氨基树脂可以在燃烧时候产生惰性气体隔绝氧气，减少燃烧蔓延速度，其本身具有一定的阻燃性，因此这种改性乳液在一定程度上也能够提升涂料的阻燃性能；

14、(2)本发明中涂料的填料为重量份比值为(10-15)：(6-8)：(15-19)的改性聚四氟乙烯微粉、改性玄武岩和氢氧化铝，该三种填料与改性聚氨酯乳液有较好的界面粘接；另外，改性后的聚四氟乙烯微粉和玄武岩材料能够更好地分散在有机体系中，发挥骨架作用，使涂料的结构完整致密，有效提高涂料的耐磨性能；

15、(3)本发明中氢氧化铝可以作为涂料中的阻燃材料使用，本申请中将其与改性玄武岩、聚四氟乙烯微粉复合作用，当涂料燃烧时，玄武岩散布于火焰和未燃烧区域内，对热量的反馈起到阻碍作用，使得燃烧时释放的热量不能迅速且大量的反馈到未燃烧的区域，因此未燃烧区域难以维持剧烈燃烧，从而起到阻燃作用；

16、(4)聚四氟乙烯的稳定性很好，具有优异的耐化学腐蚀性、良好的阻燃性、优秀的耐老化性能、优良的耐高低温性能以及较好的润滑性等；但其表面能低、湿润性差等特点使其很难与其他材料混合，本发明中对聚四氟乙烯进行改性，提高了表面能，改善了表面惰性，又不会削弱聚四氟乙烯本身性质，将其用作水性涂料的填料，能够有效提高涂料的阻燃、耐磨性能；

17、(5)本发明中水性涂料以水为分散介质，水蒸发后即可形成牢固涂膜，无明水即可施工；干燥过程中来自地面的水汽对它不会产生明显的影响，即使厚涂也不会造成鼓泡；干燥成膜后，由于成膜物质本身具有透气性，可以让水汽通过，所以基层地面的持续蒸发水汽也不易令漆膜产生空鼓；

18、(6)本发明水性涂料的阻燃性好，具有一定的耐火性能和耐磨性能，此外还降低挥发性有机化合物的排放量，在密闭环境下也可以不做额外防护施工，且涂料在施工过程中具备不可燃性，无需额外的防火，使用安全，无毒副作用，有利于人体健康，扩大了涂料的应用范围，可用于木材、金属、工艺玩具、塑料、橡胶、纸张或玻璃等基材上。

19、(7)本发明调配了制备水性涂料的原料和工艺，有效提高各原料间的协同作用，还最大限度的优化了水性涂料的阻燃耐磨性能。

技术特征：

1.一种阻燃耐磨的水性涂料，其特征在于，包含以下重量份材料：改性聚氨酯乳液90-100份、填料30-34份、流平剂0.5-1份、增稠剂1-2份、成膜助剂1-3份、消泡剂2.8-3.2份、水32-36份。

2.根据权利要求1所述的一种阻燃耐磨的水性涂料，其特征在于，所述改性聚氨酯乳液的制备方法包括：将六亚甲基二异氰酸酯和聚丙二醇进行升温后混合反应，降温后加入1,4-丁二醇、2,2-二羟甲基丙酸和二月桂酸二丁基锡进行反应，再加入氨基树脂继续反应后加入三乙胺和丙酮，搅拌条件下加入乙二胺和去离子水，继续搅拌，最后减压蒸出丙酮，即得改性聚氨酯乳液。

3.根据权利要求2所述的一种阻燃耐磨的水性涂料，其特征在于，所述氨基树脂包括重量份比值为(5-7)：(3-5)的三聚氰胺甲醛树脂和丁醚化脲醛树脂。

4.根据权利要求1所述的一种阻燃耐磨的水性涂料，其特征在于，所述填料包括重量份比值为(10-15)：(6-8)：(15-19)的改性聚四氟乙烯微粉、改性玄武岩和氢氧化铝。

5.根据权利要求4所述的一种阻燃耐磨的水性涂料，其特征在于，所述改性聚四氟乙烯微粉的制备方法包括：将重量份比值为10：(2-3)的聚四氟乙烯微粉与甲基丙烯酸锌在380-400r/min的条件下搅拌5-7min即得。

6.根据权利要求4所述的一种阻燃耐磨的水性涂料，其特征在于，所述改性玄武岩的制备方法包括：用体积比为1：2的乙醇和去离子水作为溶剂，配置1wt％的kh560溶液，加入玄武岩粉末，超声分散30-40min后离心分离固体，将固体在温度为100℃条件下烘干即得。

7.根据权利要求2所述的一种阻燃耐磨的水性涂料，其特征在于，所述减压蒸出丙酮的条件为50℃、-0.08mpa真空度。

8.根据权利要求1所述的一种阻燃耐磨的水性涂料，其特征在于，所述流平剂为byk-323流平剂；所述增稠剂为th-80增稠剂或481hec增稠剂；所述成膜助剂为醇酯十二，所述消泡剂为byk-024型消泡剂。

9.一种如权利要求1-8任一项所述的一种阻燃耐磨的水性涂料的制备方法其特征在于，步骤包括：称取所需要的各种物料；将称取的改性聚氨酯乳液、流平剂、增稠剂、成膜助剂、消泡剂、一半水进行混合，在500-600r/min的条件下搅拌10-15min得到料液，随后加入填料和剩余水进行混合，在800-1000r/min的条件下搅拌20-26min，即得该阻燃耐磨的水性涂料。

10.一种如权利要求1-8中任一项所述的阻燃耐磨的水性涂料应用于木材、金属、工艺玩具、塑料、橡胶、纸张或玻璃基材上。

技术总结本发明提供一种阻燃耐磨的水性涂料及其制备方法和应用，涉及涂料技术领域。本发明阻燃耐磨的水性涂料包括以下重量份原料：改性聚氨酯乳液90‑100份、填料30‑34份、流平剂0.5‑1份、增稠剂1‑2份、成膜助剂1‑3份、消泡剂2.8‑3.2份、水32‑36份。本发明水性涂料的阻燃性好，具有一定的耐火性能和耐磨性能，此外还降低挥发性有机化合物的排放量，在密闭环境下也可以不做额外防护施工，且涂料在施工过程中具备不可燃性，无需额外的防火，使用安全，无毒副作用，有利于人体健康，扩大了涂料的应用范围。技术研发人员：陈震宇,莫太媚受保护的技术使用者：中山玖隆新材料有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/16