一种光固化阻燃地板涂料及其制备方法
阅读说明：本技术 一种光固化阻燃地板涂料及其制备方法 (Photocuring flame-retardant floor coating and preparation method thereof ) 是由 成伟 刘晓亚 李晓杰 杨鹏飞 王道清 于 2021-09-09 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种光固化阻燃地板涂料的组成及其制备方法。所述地板涂料的基体树脂结构中含有Cl、P、Si改性丙烯酸酯低聚物,具有紫外光固化的特性,可以极大提高紫外光固化涂料的阻燃性能。本发明方法实践性高、可行性好,是解决紫外光固化阻燃特性的一种优良阻燃剂,是绿色环保的紫外光固化涂料。(The invention relates to a composition of a photocuring flame-retardant floor coating and a preparation method thereof. The base resin structure of the floor coating contains Cl, P and Si modified acrylate oligomer, has the characteristic of ultraviolet curing, and can greatly improve the flame retardant property of the ultraviolet curing coating. The method has high practicability and good feasibility, is an excellent flame retardant for solving the problem of ultraviolet curing flame retardant property, and is an environment-friendly ultraviolet curing coating.)
技术领域
本发明属于涂料技术领域，涉及紫外光(UV)固化涂料，是一种光固化阻燃地板涂料的组成及其制备方法
背景技术
紫外光固化是辐射固化的一种，是一种环境友好型固化方式，能够大幅度降低固化能耗，能源利用率高，具有无污染、固化速度快、涂膜质量高及适合连续化大生产等优点；紫外光固化涂料作为一种快速发展的“绿色”新技术，目前已成为一种重要的地板涂料，且得到了广泛对应用。随着对紫外光固化涂料研究的深入，人们对其性能和功能的要求越来越高，紫外光固化阻燃地板涂料就是其中的一个典型；
为了提高紫外光固化材料的阻燃性，在最近几年成为大家对材料特性的一个特别要求，特别是在涂料领域的家具，建材领域，都希望紫外光固化涂料具有阻燃性，为了提高阻燃，在组成中冷拼无机阻燃剂是大家一贯的做法，但是过多的添加会影响成膜性能，添加量少了阻燃性能又不够，并对涂层的清晰度有较大的影响，不能显现木材的纹理；余宗萍等人的在201910670511.7中“一种含氯含磷丙烯酸酯低聚物及其制备方法”中只是提及合成了含Cl,磷酸酯改性的丙烯酸酯，不含硅元素，没有有机的把这三种元素合成一种低聚物，硅元素可以在燃烧后稳定碳层，与P，N协同，阻止火势的蔓延；为了提高地板涂料阻燃性能，合成一种即可以参加紫外光固化交联，又可以具有阻燃性能是十分重要。
结合这两个性能我们开发具有阻燃的含Cl、P、Si改性丙烯酸酯树脂，制备了光固化阻燃地板涂料，具有阻燃性能好，清晰度高的特点，具有很重要的现实意义。
发明内容
为了克服现有地板涂料阻燃性不够的技术问题，本发明的目的在于合成了一种含有 Cl、P、Si改性丙烯酸酯树脂搭配聚氨酯树脂，利用P，N,Si元素的协同阻燃机理，制备了一种光固化阻燃地板涂料，采用的固化方式为光固化，符合绿色、环保、节能的趋势。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种光固化阻燃地板涂料，原料以重量份计为：
其中Cl、P、Si改性丙烯酸酯树脂是如下物质的反应产物，以质量百分比计：丙烯酸羟乙酯，用量为此反应总量的10％-20％，环氧氯丙烷，用量为此反应总量的10％-15％，五氧化二磷，用量为此反应总量的10％-20％，3-缩水甘油醚氧基丙基甲基二乙氧基硅烷，用量为此反应总量的10％-15％，所述催化剂是三氟化硼乙醚溶液，用量为此反应总量的0.2％-0.4％，余量为溶剂四氢呋喃。
所述6官聚氨酯丙烯酸酯为含端羟基聚酯多元醇与IPDI预接支反应，再用PETA封端的合成产物。
所述活性稀释剂为三丙二醇二丙烯酸酯、三羟基甲烷三丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯的一种或多种。
所述光引发剂为2-羟基-2-甲基苯丙酮、1-羟基环己基苯基甲酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、二苯甲酮、邻苯甲酰苯甲酸甲酯中的一种或多种。
所述消光粉为赢创OK500、OK520、OK412的一种或者多种。
所述耐磨粉为纳米二氧化硅，纳米氧化铝的一种或多种。
所述助剂为BYK2009、BYK2008、BYK2013、BYK025的一种或者多种。
制备所述的一种光固化阻燃地板涂料的方法，步骤为：第一步：合成Cl、P、Si改性丙烯酸酯树脂：
反应在氮气保护下进行，首先将丙烯酸羟乙酯加入到含有含干燥的四氢呋喃溶剂的反应瓶中，再将环氧氯丙烷加入到反应瓶中反应，缓慢加入三氟化硼乙醚溶液约，在45℃下反应3h；再缓慢加入五氧化二磷，室温反应3h，再将3-缩水甘油醚氧基丙基甲基二乙氧基硅烷加入到反应瓶中反应，100℃反应4-6小时,制得Cl、P、Si改性丙烯酸酯树脂；
第二步：合成涂料。
有益效果：
本发明制备的光固化阻燃地板涂料，具有阻燃性能好，固化速度快、环保、节能的特点。当涂布在木地板上，涂布量达到300g/m2时，按照GB8624-2012检测，所述光固化阻燃地板涂料组合物的阻燃达到难燃最高级别B1b级。
具体实施方式
本发明所使用的制剂只要是合格工业品不限于厂家，皆为市售常规产品。
通篇申请中，以下术语具有指定含义：
代号或术语
中文名称
PAM
Cl、P、Si改性丙烯酸酯树脂，自制
PUA
6官聚氨酯丙烯酸酯，得自帝斯曼AgiSyn
PETA
季戊四醇三丙烯酸酯，得自台湾长兴化学公司（中国台湾地区企业）
TMPTA
三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，得自Sartomer
OK500
二氧化硅消光粉，得自赢创
BKY2009
哑粉分散剂，得自毕克
TEGO451
流平剂，得自赢创
TEGO920
消泡剂，得自赢创
耐磨粉
氧化铝耐磨粉，得自杭州万景新材料
TPO
2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦,得自天津久日化工
1173
2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮,得自天津久日化工
一种光固化阻燃地板涂料，其特征在于，所述光固化阻燃地板涂料由以下各重量组分制备而成：
其中Cl、P、Si改性丙烯酸酯树脂是如下物质的反应产物：丙烯酸羟乙酯，用量为此反应总量的20％-30％，环氧氯丙烷，用量为此反应总量的20％-30％，五氧化二磷，用量为此反应总量的10％-20％，3-缩水甘油醚氧基丙基甲基二乙氧基硅烷，用量为此反应总量的10％-20％，所述催化剂是三氟化硼乙醚溶液，用量为此反应总量的0.2％-0.4％；
其中Cl、P、Si改性丙烯酸酯树脂是如下合成的：
反应在氮气保护下进行，首先将丙烯酸羟乙酯加入到含有含干燥的四氢呋喃溶剂的反应瓶中，再将环氧氯丙烷加入到反应瓶中反应，缓慢加入三氟化硼乙醚溶液约，在45℃下反应3h；再缓慢加入五氧化二磷，室温反应3h，再将3-缩水甘油醚氧基丙基甲基二乙氧基硅烷加入到反应瓶中反应，100℃反应4-6小时,制得Cl、P、Si改性丙烯酸酯树脂；
Cl、P、Si改性丙烯酸酯树脂反应式如下
Cl、P、Si改性丙烯酸酯树脂含量为30wt％-45wt％；
其中6官聚氨酯丙烯酸酯为含端羟基聚多元醇与异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)预接支反应，再用季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)封端的合成产物；活性稀释剂为三丙二醇二丙烯酸酯，三羟基甲烷三丙烯酸酯，1，6-己二醇二丙烯酸酯，季戊四醇三丙烯酸酯的一种或多种；所述光引发剂为2-羟基-2-甲基苯丙酮、1-羟基环己基苯基甲酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、二苯甲酮、邻苯甲酰苯甲酸甲酯中的一种或多种；所述消光粉为赢创OK500、OK520、AT3600、AT3300的一种或者多种；所述耐磨粉为纳米二氧化硅，纳米氧化铝的一种或多种；所述助剂为BYK2009、BYK2008、BYK2013、BYK025 的一种或者多种。
实施例1 Cl、P、Si改性丙烯酸酯树脂PAM
Cl、P、Si改性丙烯酸酯树脂的合成按表1中所列3组数据进行
实施例1合成树脂
反应在氮气保护下进行，首先将丙烯酸羟乙酯加入到含有含干燥的四氢呋喃溶剂的反应瓶中，再将环氧氯丙烷加入到反应瓶中反应，缓慢加入三氟化硼乙醚溶液约，在45℃下反应3h；再缓慢加入五氧化二磷，室温反应3h，再将3-缩水甘油醚氧基丙基甲基二乙氧基硅烷加入到反应瓶中反应，100℃反应4-6小时,制得Cl、P、Si改性丙烯酸酯树脂；
实施例2制备光固化阻燃地板涂料
该涂料按下表3的4组数据配方进行配置涂料。
将以上组分配制成涂料，控制相关指标；细度：<30um；固化速度：〉400mj/cm2(固化度 RAU85％)。
实施例3制备光固化阻燃地板涂料
该涂料按下表4的3组数据配方进行配置涂料。
将以上组分配制成涂料，控制相关指标；细度：<30um；固化速度：〉400mj/cm2(固化度 RAU85％)。
实施例4制备光固化阻燃地板涂料
该涂料按下表5的3组数据配方进行配置涂料。
将以上组分配制成涂料，控制相关指标；细度：<30um；固化速度：〉400mj/cm2(固化度 RAU85％)。
实施例5阻燃性能的测试方法：
1，一般条件确定
环境温度20-25℃；环境相对湿度40-60％；环境气压1.013*1055％pa；实验室洁净度符合GB50073-2001要求，万级洁净度含尘≧0.5um≤350粒/L。
2，涂料试样的制备
将100片120*900cm的柞木多层实木地板，先用400目砂纸处理，将试样搅拌均匀，用三辊机涂布30.0g/m2,用紫外光半固化，再涂布下道工序，一共涂布10 次，最后用3灯完全固化。采用油性记号笔在做好油漆的地板上标记，按 GB8624-2012检测标准检测，通过临界辐射通量的大小来评判阻燃等级，表6 就是评判等级
表6
表7就是上面2、3、4、三组实验的阻燃性能测试
通过以上数据可以看出，添加了Cl、P、Si改性丙烯酸酯树脂的紫外光固化涂料，涂布在木地板上，对木材的燃烧起到了很好的保护作用，延缓了木材的燃烧，主要来源于添加了Cl、P、Si改性丙烯酸酯树脂及聚氨酯丙烯酸树脂在燃烧过程中，Cl元素能阻止燃烧的自由基反应，并且生成HCL，稀释空气中的氧气，P-N元素在高温燃烧形成稳定的碳层，隔绝了木材接触到空气中的氧气，降低木材表面的温度，并释放N2，稀释了空气中的氧气；Si在高温燃烧形成了致密的阻隔层，增加了碳层的稳定性，通过Cl,P,N,Si 协同阻燃效应达到阻燃目的，随着P元素的添加量的增加，阻燃性能持续增加；含有可光固化的双键，参与涂层的交联反应，随着Cl、P、Si改性丙烯酸酯树脂的添加，附着力得到提升。
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