【技术领域】
本发明涉及油漆制备技术领域，具体涉及一种水性阻燃油漆及其制备方法。
背景技术：
随着社会的发展，人们的环保意识的增强，水性油漆被越来越多的人们使用，水性油漆就是以水为稀释剂、不含有机溶剂的涂料，不含苯、甲苯、二甲苯、甲醛、游离tdi有毒重金属，无毒无刺激气味，对人体无害，不污染环境，漆膜丰满、晶莹透亮、柔韧性好并且具有耐水、耐磨、耐老化、耐黄变、干燥快、使用方便等特点。但是现有的水性油漆形成漆膜的防火阻燃性能不是很好，耐水性差，因此需要研制一种阻燃性好的水性油漆。
提高水性油漆阻燃性的最有效方法是在油漆配料中增加阻燃剂。目前，常见的阻燃剂有有机系阻燃剂(包括有机卤系阻燃剂、有机磷系阻燃剂、有机氮系阻燃剂、有机硅系阻燃剂、有机硼系阻燃剂和膨胀型阻燃剂)、无机系阻燃剂。无机系阻燃剂具有阻燃效果好、低毒的特点，然而其添加量大，常常会导致油漆的性能下降，因此，目前普遍采用对阻燃剂改性的方法来提高阻燃剂与油漆的相容性。
水滑石材料属于阴离子型层状化合物，水滑石在受热时，其结构水合层板羟基及层间离子以水和co2的形式脱出，起到降低燃烧气体浓度，阻隔o2的阻燃作用；水滑石的结构水，层板羟基以及层间离子在不同的温度内脱离层板，从而可在较低的范围内(200-800℃)释放阻燃物质。在阻燃过程中，吸热量大，有利于降低燃烧时产生的高温，可以作为无卤高抑烟阻燃剂，广泛应用于塑料、橡胶、涂料等领域。
超支化聚合物与普通聚合物具有优异的相容性，且具有端基丰富、容易改性的优点，将水滑石引入到超支化聚合物中，得到超支化阻燃剂，能够改善水滑石与油漆之间的相容性，在保持阻燃效果的同时能，减少阻燃剂用量和保持油漆的性能。然而，目前还没有相关的研究报道。
技术实现要素：
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种水性阻燃油漆及其制备方法，本发明在改善油漆附着力、硬度等性能的同时，将水滑石引入到超支化聚合物中，得到水滑石超支化阻燃剂，能够改善水滑石与油漆之间的相容性，在保持阻燃效果的同时能，减少阻燃剂用量和保持油漆优良性能。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种水性阻燃油漆，是由以下重量份的原料制成：
水性丙烯酸聚氨酯分散体30-40份，水性聚氨酯分散体38-45份，水8-12份，阻燃剂12-15份，阴离子型烷基琥珀酸钠0.2-0.4份，油酸酰胺0.2-0.4份，水性膨润土1-3份，ph调节剂0.6-0.75份，消泡剂0.2-0.6份，流平剂0.2-0.3份，助溶剂3-4份；
所述阻燃剂为到镁铝水滑石粉超支化阻燃剂，通过以下方法制备而得：
按重量份将二聚体二醇15-25份、己二酸二异丙酯8-25份、异佛尔酮二异氰酸酯15-25份溶解在50-80份溶剂乙醇中，在n2保护、冰水浴条件下反应8-10h，再抽真空除去溶剂，得中间产物；在n2保护、温度95-105℃的条件下向中间产物中加入12-20份镁铝水滑石粉和0.2-0.4份对甲苯磺酸，在搅拌速度为600-800r/min的高速搅拌条件下反应8-10h，过滤，滤渣经乙醇洗涤、抽滤得到镁铝水滑石粉超支化阻燃剂。
本发明中，优选地，所述流平剂为聚醚改性有机硅流平剂和氟改性聚丙烯酸酯流平剂按重量比2:1混合而成。
本发明中，优选地，所述ph调节剂为醇胺类有机物，所述消泡剂为聚醚聚硅氧烷共聚物。
本发明中，优选地，所述助溶剂为二乙二醇单丁醚与丙二醇苯醚按照重量比为1:2混合而成。
本发明中，优选地，所述镁铝水滑石粉的细度为180-250目。
本发明还提供上述水性阻燃油漆的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照重量份准备好所有的原料，向高速搅拌容器中放入水，开启搅拌调节搅拌速度为600-800r/min，将配方量50％的油酸酰胺、阴离子型烷基琥珀酸钠和消泡剂投入高速搅拌容器，一边搅拌一边加入助溶剂搅拌至分散完全；
(2)向上述已分散完全的液体中逐渐加入水性丙烯酸聚氨酯分散体和水性聚氨酯分散体，搅拌30-50min后，加入剩余量的油酸酰胺、阴离子型烷基琥珀酸钠和消泡剂，继续搅拌5-20min，然后加入水性膨润土进行增稠，待水性膨润土分散完全后，调整搅拌速度为300-500r/min，加入流平剂和阻燃剂，分散完全后，加入ph调节剂，搅拌均匀即得成品。
由于采用上述技术方案，本发明的技术效果为：
1、本发明的配方制成的水性丙烯酸聚氨酯面漆对各种基材均有很强的附着力，漆膜涂层的硬度高、丰满度好、快干、光泽高，且阻燃性、耐水性好，成本低，同时环保，不污染环境，为绿色环保油漆。本发明用途广泛，可广泛用于木器、地板、金属漆、船舶涂料、汽车轻工业产品等。
2、本发明在改善油漆的阻燃性时，将水滑石引入到超支化聚合物中，得到水滑石超支化阻燃剂，能够改善水滑石与油漆之间的相容性，在保持阻燃效果的同时能，减少阻燃剂用量和保持油漆优良性能。
【具体实施方式】
为了更清楚地表达本发明，以下通过具体实施例对本发明作进一步说明。以下实施例中，部分原料的具体型号或品类如下：水性丙烯酸聚氨酯分散体采用的型号为er-05；水性聚氨酯分散体采用美国alberdingk公司的产品，型号为cur99，其含量为81.2％；阴离子型烷基琥珀酸钠采用二烷基-2-磺基琥珀酸钠；ph调节剂为醇胺类有机物，可选择n-甲基乙醇胺，二乙醇胺或三乙醇胺，消泡剂为聚醚聚硅氧烷共聚物，采用德国的airex902w。聚醚改性有机硅流平剂采用用丁酯稀释后的10％byk-333，氟改性聚丙烯酸酯流平剂采用德国巴斯夫的efka-fl3777。
实施例1
一种水性阻燃油漆，是由以下重量份的原料制成：
水性丙烯酸聚氨酯分散体30份，水性聚氨酯分散体38份，水8份，阻燃剂12份，阴离子型烷基琥珀酸钠0.2份，油酸酰胺0.2份，水性膨润土1份，ph调节剂n-甲基乙醇胺0.6份，消泡剂0.2份，流平剂0.2份，助溶剂3份；其中，流平剂为聚醚改性有机硅流平剂和氟改性聚丙烯酸酯流平剂按重量比2:1混合而成；助溶剂为二乙二醇单丁醚与丙二醇苯醚按照重量比为1:2混合而成；所述阻燃剂为到镁铝水滑石粉超支化阻燃剂。
上述水性阻燃油漆的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备阻燃剂：按重量份将二聚体二醇15份、己二酸二异丙酯8份、异佛尔酮二异氰酸酯15份溶解在50份溶剂乙醇中，在n2保护、冰水浴条件下反应8h，再抽真空除去溶剂，得中间产物；在n2保护、温度95-105℃的条件下向中间产物中加入12份细度为180-250目镁铝水滑石粉和0.2份对甲苯磺酸，在搅拌速度为600r/min的高速搅拌条件下反应8h，过滤，滤渣经乙醇洗涤、抽滤得到镁铝水滑石粉超支化阻燃剂。
(2)按照重量份准备好所有的原料，向高速搅拌容器中放入水，开启搅拌调节搅拌速度为600r/min，将配方量50％的油酸酰胺、阴离子型烷基琥珀酸钠和消泡剂投入高速搅拌容器，一边搅拌一边加入助溶剂搅拌至分散完全；
(3)向上述已分散完全的液体中逐渐加入水性丙烯酸聚氨酯分散体和水性聚氨酯分散体，搅拌30min后，加入剩余量的油酸酰胺、阴离子型烷基琥珀酸钠和消泡剂，继续搅拌5min，然后加入水性膨润土进行增稠，待水性膨润土分散完全后，调整搅拌速度为300r/min，加入流平剂和阻燃剂，分散完全后，加入ph调节剂，搅拌均匀即得成品。
实施例2
一种水性阻燃油漆，是由以下重量份的原料制成：
水性丙烯酸聚氨酯分散体35份，水性聚氨酯分散体42份，水10份，阻燃剂13份，阴离子型烷基琥珀酸钠0.3份，油酸酰胺0.3份，水性膨润土2份，ph调节剂二乙醇胺0.7份，消泡剂0.4份，流平剂0.25份，助溶剂3.5份；其中，流平剂为聚醚改性有机硅流平剂和氟改性聚丙烯酸酯流平剂按重量比2:1混合而成；助溶剂为二乙二醇单丁醚与丙二醇苯醚按照重量比为1:2混合而成；所述阻燃剂为到镁铝水滑石粉超支化阻燃剂。
上述水性阻燃油漆的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备阻燃剂：按重量份将二聚体二醇20份、己二酸二异丙酯16份、异佛尔酮二异氰酸酯18份溶解在72份溶剂乙醇中，在n2保护、冰水浴条件下反应9h，再抽真空除去溶剂，得中间产物；在n2保护、温度95-105℃的条件下向中间产物中加入16份细度为180-250目镁铝水滑石粉和0.3份对甲苯磺酸，在搅拌速度为700r/min的高速搅拌条件下反应9h，过滤，滤渣经乙醇洗涤、抽滤得到镁铝水滑石粉超支化阻燃剂。
(2)按照重量份准备好所有的原料，向高速搅拌容器中放入水，开启搅拌调节搅拌速度为700r/min，将配方量50％的油酸酰胺、阴离子型烷基琥珀酸钠和消泡剂投入高速搅拌容器，一边搅拌一边加入助溶剂搅拌至分散完全；
(3)向上述已分散完全的液体中逐渐加入水性丙烯酸聚氨酯分散体和水性聚氨酯分散体，搅拌40min后，加入剩余量的油酸酰胺、阴离子型烷基琥珀酸钠和消泡剂，继续搅拌12min，然后加入水性膨润土进行增稠，待水性膨润土分散完全后，调整搅拌速度为400r/min，加入流平剂和阻燃剂，分散完全后，加入ph调节剂，搅拌均匀即得成品。
实施例3
一种水性阻燃油漆，是由以下重量份的原料制成：
水性丙烯酸聚氨酯分散体40份，水性聚氨酯分散体45份，水12份，阻燃剂15份，阴离子型烷基琥珀酸钠0.4份，油酸酰胺0.4份，水性膨润土3份，ph调节剂n-甲基乙醇胺0.75份，消泡剂0.6份，流平剂0.3份，助溶剂4份；其中，流平剂为聚醚改性有机硅流平剂和氟改性聚丙烯酸酯流平剂按重量比2:1混合而成；助溶剂为二乙二醇单丁醚与丙二醇苯醚按照重量比为1:2混合而成；所述阻燃剂为到镁铝水滑石粉超支化阻燃剂。
上述水性阻燃油漆的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备阻燃剂：按重量份将二聚体二醇25份、己二酸二异丙酯25份、异佛尔酮二异氰酸酯25份溶解在80份溶剂乙醇中，在n2保护、冰水浴条件下反应10h，再抽真空除去溶剂，得中间产物；在n2保护、温度95-105℃的条件下向中间产物中加入20份细度为180-250目镁铝水滑石粉和0.4份对甲苯磺酸，在搅拌速度为800r/min的高速搅拌条件下反应10h，过滤，滤渣经乙醇洗涤、抽滤得到镁铝水滑石粉超支化阻燃剂。
(2)按照重量份准备好所有的原料，向高速搅拌容器中放入水，开启搅拌调节搅拌速度为800r/min，将配方量50％的油酸酰胺、阴离子型烷基琥珀酸钠和消泡剂投入高速搅拌容器，一边搅拌一边加入ph调节剂、助溶剂搅拌至分散完全；
(3)向上述已分散完全的液体中逐渐加入水性丙烯酸聚氨酯分散体和水性聚氨酯分散体，搅拌50min后，加入剩余量的油酸酰胺、阴离子型烷基琥珀酸钠和消泡剂，继续搅拌20min，然后加入水性膨润土进行增稠，待水性膨润土分散完全后，调整搅拌速度为500r/min，加入流平剂和阻燃剂，分散完全后，加入ph调节剂，搅拌均匀即得成品。
对比例1
该对比例与实施例2的区别在于：采用等量的镁铝水滑石代替本发明中的镁铝水滑石粉超支化阻燃剂；制备油漆时进行相应地调整。
对比例2
该对比例与实施例2的区别在于：采用镁铝水滑石代替本发明中的镁铝水滑石粉超支化阻燃剂，用量为镁铝水滑石粉超支化阻燃剂的2倍；制备油漆时进行相应地调整。
对比例3
该对比例与实施例2的区别在于：采用等量水性聚氨酯分散体代替水性丙烯酸聚氨酯分散体，采用等量的聚二甲基硅氧烷流平剂代替本发明中的流平剂，不使用阴离子型烷基琥珀酸钠和油酸酰胺，制备油漆时进行相应地调整。
对实施例1-3以及对比例1和2制备所得的油漆进行性能比较，并将各油漆分别喷涂在杉木家具表面，进行阻燃级别和氧指数测试，部分测试依据的检测方法如下，具体结果如下表：
漆膜光泽测试：gb/t9754-2007漆膜耐水性：gb/tl733-1993
漆膜硬度：gb/t1730-89附着力：划叉胶带法(jisk5400)
阻燃级别测试ul94标准氧指数：gb2406-93
表1油漆性能测试结果
从上表的结果可以看出，本发明通过改进阻燃剂能大大提高油漆的阻燃性能，且该阻燃剂的添加量小，对油漆的各项性能指标没有不良影响。另外，通过本发明的配方和方法制备所得的油漆在光泽性、丰满度、耐水性、附着力、硬度方面都具有较优异的性能。
上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。