一种含锡离子液体阻燃剂及应用该阻燃剂的光固化膨胀阻燃涂层的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种含锡离子液体阻燃剂及应用该阻燃剂的光固化膨胀阻燃涂层。
【背景技术】
[0002] 光固化透明涂层主要是在紫外光辐照下光引发剂迅速引发含有可聚合基团的预 聚物、活性稀释剂的涂料快速固化而成的、具有透明性的膜层。而光固化阻燃透明涂层，作 为一种功能性涂层，不仅具有较强的装饰作用，更重要具有保护古木建筑的作用。国内对透 明防火涂层的研究，多局限于阻燃性能研究，而对于涂膜力学性能及化学性能对古木建筑 的作用研究也相对不足，产品价格及种类难以满足当前需求。能否研究出高性价比，易于施 工和性能优越的透明防火涂层，还有相当的基础研究要做。
[0003]光固化阻燃透明涂层的制备过程中，将具有催化作用的过渡金属化合物作为催化 剂加入到阻燃材料中，可使阻燃剂和被阻燃高聚物在热裂解和燃烧过程中发生一系列化学 反应，可最大限度地发挥阻燃剂的协效性，促进体系的炭化过程，从而提高材料的极限氧指 数和燃烧等级。这些过渡金属（包括此^ 0^6,〇)，(：11，211，311及附）具有明显地增效作用， 在热降解过程中能刺激去氢。路易斯酸代表大量能接受电子对，产生配位键的化合物。已 清楚带强烈负电基团的的聚合物可以与路易斯酸配位，这或许改变了聚合物降解机理。一 般聚合物发生去氢作用时，产生不饱和位置接着产生交联，最终石墨化，这有助于提高残炭 率及改善复合材料的阻燃性能。但由于过渡金属化合物大部分为固体颗粒，与环氧丙烯酸 酯（EA)混合不均匀，进而影响到环氧丙烯酸酯光固化阻燃涂层的残炭率、力学性能及化学 性能，难以制备出综合性质优越的环氧丙烯酸酯阻燃涂层。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供了一种含锡离子液体阻燃剂及 应用该阻燃剂的光固化膨胀阻燃涂层，设计合成了一种新型含锡离子液体阻燃剂，并将其 用于光固化膨胀阻燃环氧丙烯酸酯涂层中，解决了过渡金属化合物与环氧丙烯酸酯混合不 均匀的问题，阻燃性能优越，力学、光学、热稳定性良好，能够满足当前阻燃环氧丙烯酸酯涂 层对高效阻燃剂的需求。
[0005] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案之一是：
[0006] -种含锡离子液体阻燃剂的制备方法，包括：
[0007] 取丙烯酰胺、对羟基苯甲醚，混合均匀后，在搅拌条件下加热至35~95°C，待丙烯 酰胺完全熔化或溶解，加入氯化亚锡，冷凝回流条件下，在35~95°C恒温搅拌2. 0~10h， 停止反应，减压蒸馏，即得所述之含锡离子液体阻燃剂Sn(Am)XC12;所述丙烯酰胺、对羟基 苯甲醚、氯化亚锡的质量比为21. 2~21. 8:0. 4~0. 6:44~46。
[0008] -实施例中：包括：
[0009] 取丙烯酰胺、对羟基苯甲醚，混合均匀后，在搅拌条件下加热至85~95°C，待丙烯 酰胺完全熔化，加入氯化亚锡，冷凝回流条件下，在85~95°C恒温搅拌2. 0~3.Oh，停止反 应，减压蒸馏除去水分，即得所述之含锡离子液体阻燃剂Sn(Am)XC12;所述丙烯酰胺、对羟 基苯甲醚、氯化亚锡的质量比为21. 2~21. 8:0. 4~0. 6:44~46。
[0010] 一实施例中：包括：
[0011] 取丙烯酰胺、丙酮、对羟基苯甲醚，混合均匀后，在搅拌条件下加热至35~45°C， 待丙烯酰胺完全溶解，加入氯化亚锡，冷凝回流条件下，在45~55°C恒温搅拌2. 0~3. 0h， 停止反应，减压蒸馏除去水分和丙酮，即得所述之含锡离子液体阻燃剂Sn(Am)XC12;所述丙 烯酰胺、丙酮、对羟基苯甲醚、氯化亚锡的质量比为21. 2~21. 8:0. 4~0. 6:44~46。
[0012] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案之二是：
[0013] -种应用上述的含锡离子液体阻燃剂的光固化膨胀阻燃涂层。
[0014] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案之三是：
[0015] 上述的光固化膨胀阻燃涂层的制备方法，取所述含锡离子液体阻燃剂Sn(Am)XC12， 光照固化，即得所述之光固化膨胀阻燃涂层。
[0016] -实施例中：取所述含锡离子液体阻燃剂Sn(Am)xCl2，加入光引发剂，混合均匀 后，光照固化，即得所述之光固化膨胀阻燃涂层；所述光引发剂的质量为含锡离子液体阻燃 剂Sn(Am)xCl^质量的 2. 8 ~3. 2%。
[0017] 一实施例中：按质量比为1. 0~11:1. 5~9的比例将所述含锡离子液体阻燃剂 Sn(Am)xCl2与环氧丙烯酸酯混合均匀，超声25~35min，光照固化，即得所述之光固化膨胀 阻燃涂层Sn(Am)xCl2/EA。
[0018] -实施例中：超声25~35min后，加入光引发剂，混合均勾后，光照固化；所述光 引发剂的质量为含锡离子液体阻燃剂Sn(Am)XC12与环氧丙烯酸酯质量之和的2. 8~3. 2%。
[0019] 一实施例中：所述含锡离子液体阻燃剂Sn(Am)XC12与环氧丙烯酸酯的质量比为 80:20 或 60:40 或 45:55。
[0020] 本技术方案与【背景技术】相比，它具有如下优点：
[0021] 1.本发明以氯化亚锡与丙烯酰胺为原料制备了Sn(Am)XC12，并与EA互配，解决了 传统技术中过渡金属化合物Sn与EA混合不均匀的问题，制得的涂层有较高的残碳率，且当 311仏111)：!(：1 2的含量为45%时，在室温下燃烧的残碳率达到42.65%，在马弗炉（500°(：)下燃 烧的残碳率达到38. 84 %，表明加入Sn(Am)xCljg提高涂层的残碳率；同时表明以Sn(Am) XC12为酸源，以丙烯酰胺为气源，EA为碳源的膨胀阻燃体系，具有较好的膨胀阻燃效果。
[0022] 2.涂层的实时红外表明：不含Sn(Am)XC1^EA涂层在燃烧过程中形成的稠环芳 香族化合物，在450 °C时降解完全，其阻燃性能较差；含Sn(Am)xClj^EA涂层在燃烧过程中 形成了稠环芳香族化合物，在450°C下尚未降解，其有助于形成耐高温的膨胀阻燃炭层，防 止炭层外缘的氧和热的侵入，从而提高涂层的阻燃效果。
[0023] 3.本发明的应用含锡离子液体阻燃剂的光固化膨胀阻燃涂层阻燃性能优越，力 学、光学、热稳定性良好，能够满足当前阻燃环氧丙烯酸酯涂层对高效阻燃剂的需求。
【附图说明】
[0024] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0025] 图1为Sn(Am)沿选外光谱。
[0026] 图2a为空白涂层样品在100-220°C的热降解红外光谱。
[0027] 图2b为空白涂层样品在230-280°C的热降解红外光谱。
[0028] 图2c为空白涂层样品在290-450°C的热降解红外光谱。
[0029] 图3a为实施例4的涂层样品在100-220°C的热降解红外光谱。
[0030] 图3b为实施例4的涂层样品在230-280°C的热降解红外光谱。
[0031] 图3c为实施例4的涂层样品在290-450°C的热降解红外光谱。
[0032]图4a是光固化涂层透光率曲线之一，即空白涂层样品0、实施例1、2、3、4得到的涂 层样品透光率曲线。
[0033] 图4b是光固化涂层透光率曲线之二，即实施例5、6、7、8、9得到的涂层样品透光率 曲线。
[0034] 图4c是光固化涂层透光率曲线之三，即实施例10、11、12、13得到的涂层样品透光 率曲线。
[0035] 图5为空白涂层样品0、实施例1、3、4、6、7、8、13得到的涂层样品的热重分析曲线。
[0036] 图6a为实施例1~3得到的涂层样品1~3在500°C燃烧后的残炭形貌图。
[0037] 图6b为实施例4~6得到的涂层样品4~6在500°C燃烧后的残炭形貌图。
[0038] 图6c为实施例7~9得到的涂层样品7~9在500°C燃烧后的残炭形貌