本发明涉及材料领域，且特别涉及一种阻燃型杂化聚合物涂层及其制备方法。
背景技术：
：近年来，在建或已经建设的电厂吸收塔发生火灾的现象屡有发生，造成了巨大的经济损失以及安全隐患。从本质上看，是因为现场采用的材料没有阻燃性导致，一旦过火没有自熄性，造成材料的快速的着火燃烧，给业主带来巨大的经济损失。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种阻燃型杂化聚合物涂层，其具有较佳的防腐性能以及阻燃性，有效降低火灾的发生。本发明的另一目的在于提供一种阻燃型杂化聚合物涂层的制备方法，其操作简单便捷，可实现工业化生产，可有效提高阻燃型杂化聚合物涂层的性能。本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。本发明提出一种阻燃型杂化聚合物涂层，适于设置于基材的表面，其包括依次铺设于基材的表面的底涂层、结构层以及面涂层。其中，底涂层的原料包括：2-5重量份的固化剂，以及10-15重量份的有机、无机杂化的硅酸盐纳米复合材料。结构层的原料包括：3-7重量份的固化剂，1-5重量份的阻燃剂、15-20重量份有机、无机杂化的硅酸盐纳米复合材料，以及7-9重量份的填料。面涂层的原料包括：2-5重量份的固化剂，以及10-15重量份的有机、无机杂化的硅酸盐纳米复合材料。本发明提出一种上述阻燃型杂化聚合物涂层的制备方法，其包括：于基材的表面涂覆形成底涂层。于底涂层远离基材的表面的一侧喷涂形成结构层。于结构层远离基材的表面的一侧喷涂形成面涂层。本发明实施例的有益效果是：首先底涂层、结构层以及面涂层三层的设置，使其防腐以及阻燃性能多次配合效果佳，同时有效避免仅有一层造成的破损导致的防腐阻燃性能差。同时有效避免因实际施工中，由交叉施工，直接导致的防腐材料燃烧导致的火灾。其次，通过各层的具体的原料合理选择以及合理配比，使得阻燃型杂化聚合物涂层具有较佳的防腐性以及阻燃性。通过该制备方法，可实现工业化生产，可有效提高阻燃型杂化聚合物涂层的性能。具体实施方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。下面对本发明实施例的阻燃型杂化聚合物涂层及其制备方法进行具体说明。本发明提供一种阻燃型杂化聚合物涂层，适于设置于基材的表面，阻燃型杂化聚合物涂层包括依次铺设于基材的表面的底涂层、结构层以及面涂层。三层的设置，使其防腐以及阻燃性能多次配合效果佳，同时有效避免仅有一层造成的破损导致的防腐阻燃性能差。同时有效避免因实际施工中，由交叉施工，直接导致的防腐材料燃烧导致的火灾。基材的表面例如烟囱内壁、吸收塔内壁或缝隙等需要涂覆处。其中，底涂层的原料包括：2-5重量份的固化剂，以及10-15重量份的有机、无机杂化的硅酸盐纳米复合材料。优选地，底涂层的原料包括：2-4重量份的固化剂，以及11-14重量份的有机、无机杂化的硅酸盐纳米复合材料。更优选地，底涂层的原料包括：3-4重量份的固化剂，以及12-14重量份的有机、无机杂化的硅酸盐纳米复合材料。其中，由于底涂层用于与基材的表面，例如烟囱内壁、吸收塔内壁或缝隙等连接，因此，上述比例一方面可以有效提高底涂层的粘接性，使其牢固的粘接的基材的表面，另一方面，有效提高有机、无机杂化的硅酸盐纳米复合材料的韧性以及流动性，同时也使有机、无机杂化的硅酸盐纳米复合材料便于设置于基材的表面。但是有机、无机杂化的硅酸盐纳米复合材料的流动性佳，在涂覆于基材的表面不易固化，导致涂覆后无法达到预期目标，因此添加有固化剂。同时固化剂添加过多，易造成固化速度过快，导致底涂层开裂，固化剂较少，无法达到预期目标，因此优选在上述范围下，固化剂以及有机、无机杂化的硅酸盐纳米复合材料配合最佳，固化速度适宜。优选地，此处的固化剂为无机硅酸盐溶液，有效促进有机、无机杂化的硅酸盐纳米复合材料固化，同时有效提高阻燃性。本发明较佳的实施例中，有机、无机杂化的硅酸盐纳米复合材料由以下方式制得：将异氰酸酯经三聚改性后，将硅酸盐溶液缓慢加入熔融的改性异氰酸酯中，磁力搅拌，于80-90℃真空烘1-1.5h，冷却至室温。其中，将异氰酸酯经三聚改性可参照现有技术，在此不做限定。其中，硅酸盐为具有层状结构的硅酸盐。通过将硅酸盐溶液缓慢加入熔融的改性异氰酸酯，于80-90℃真空烘1-1.5h，冷却至室温，一方面有效促进硅酸盐催化促进异氰酸酯的聚合，有效提高聚合效应，另一方面促进改性异氰酸酯改性硅酸盐的表面，使硅酸盐与改性异氰酸酯之间具有较好的界面作用，同时，硅酸盐与改性异氰酸酯之间发生交联作用，共价键结合，形成三维网状结构。由上述方法得到的有机、无机杂化的硅酸盐纳米复合材料具有优异的阻燃性以及防腐性，硅酸盐与改性异氰酸酯之间发生交联作用，共价键结合，形成三维网状结构，首先该三维网状结构具有较佳的防腐性，其次，层状的硅酸盐片层可以在聚合物内部起阻燃作用，减缓和阻碍在燃烧过程中聚合物分子链降解而产生的可燃性小分子向材料内部的渗透，使得在燃烧界面的氧化反应难以充分进行，从而起组织燃烧的作用，这一作用的结果使材料内部的燃烧无法充分进行，最大放热量也减少。同时层状的碳酸盐各片层之间的纳米空间对插入其中的聚合物的分子链具有强烈的限制作用，假设两条或多条分子链同时穿过某一层状的硅酸盐的纳米空间，那么其对聚异氰酸酯等聚合物具有明显的物理交联作用，使得即使阻燃型杂化聚合物涂层在燃烧时，也能够保持较佳的初始形状，有效提高阻燃型杂化聚合物涂层的阻燃性。同时，固化剂加速有机、无机杂化的硅酸盐纳米复合材料的交联反应，使其根据实际需求以合适的速度固化。需要说明的是，本发明中，有机、无机杂化的硅酸盐纳米复合材料均为上述制备方法制得的有机、无机杂化的硅酸盐纳米复合材料。本发明较佳的实施例中，硅酸盐的添加量占改性异氰酸酯的添加量的3-5wt％。上述范围内，有效提高交联的密度，降低脆性。本发明较佳的实施例中，优选硅酸盐的粒度为30-200nm，有效降低其因粒径的对于异氰酸酯的链段的限制，有效提高交联的密度。结构层的原料包括：3-7重量份的固化剂，1-5重量份的阻燃剂、15-20重量份有机、无机杂化的硅酸盐纳米复合材料，以及9-10重量份的填料。结构层主要用于进一步提高阻燃性能。结构层的原料包括：3-7重量份的固化剂，1-5重量份的阻燃剂、15-20重量份有机、无机杂化的硅酸盐纳米复合材料，以及7-9重量份的填料。优选地，结构层的原料包括：4-7重量份的固化剂，1.5-4.5重量份的阻燃剂、16-19.5重量份有机、无机杂化的硅酸盐纳米复合材料，以及7.1-8.5重量份的填料。更优选地，结构层的原料包括：4.5-6.5重量份的固化剂，1.7-4.3重量份的阻燃剂、16.5-18.5重量份有机、无机杂化的硅酸盐纳米复合材料，以及7.5-8重量份的填料。本发明较佳的实施例中，阻燃剂包括重量比依次为3-8：2-3：1-2的纳米硼酸锌、纳米氢氧化铝以及纳米膨胀石墨。其中，硼酸锌、氢氧化铝以及膨胀石墨的加入有效进一步提高结构层的阻燃性。同时，纳米硼酸锌、纳米氢氧化铝以及纳米膨胀石墨的选择，极易分散于有机、无机杂化的硅酸盐纳米复合材料的三维网状结构中，使阻燃效果更佳，同时，结构层选用相同的有机、无机杂化的硅酸盐纳米复合材料，使其与底涂层以及面涂层之间的应力较小，同时粘接效果更佳。填料优选为硫酸钡粉末，具体为沉淀法制得的硫酸钡粉末，其为无定性白色粉末或膏状，物理性质优越，无磁性，细度均匀，化学性质稳定。不仅提高结构层的耐腐蚀性以及强度。同时还有效提高耐磨层的使用寿命。同时沉淀法制得的硫酸钡粉末极易分散于有机、无机杂化的硅酸盐纳米复合材料的三维网状结构中，同时可降低整个阻燃型杂化聚合物涂层的膨胀系数以及硬化收缩率，进一步提高阻燃型杂化聚合物涂层与基材的粘接性，防止裂缝以及剥落现象的发生。面涂层的原料包括：2-5重量份的固化剂，以及10-15重量份的有机、无机杂化的硅酸盐纳米复合材料。优选地，面涂层的原料包括：以及11-14重量份的有机、无机杂化的硅酸盐纳米复合材料。更优选地，面涂层的原料包括：以及12-13重量份的有机、无机杂化的硅酸盐纳米复合材料，其具有较佳的耐磨性以及与结构层之间的粘接效果佳。本发明较佳的实施例中，底涂层的厚度为至少0.25mm，优选地，结构层的厚度为至少5mm，优选地，面涂层的厚度为至少0.25mm，更优选地，结构层的厚度大于底涂层的厚度，结构层的厚度大于面涂层的厚度。通过底涂层、结构层以及面涂层的厚度的不同，配合每层的具体成分的不同，有效提高最终的阻燃型杂化聚合物涂层的耐腐蚀性以及阻燃型。上述阻燃型杂化聚合物涂层的制备方法，其包括：s1.于基材的表面涂覆形成底涂层。例如，将固化剂，以及有机、无机杂化的硅酸盐纳米复合材料按比例混合，涂覆于基材的表面，干燥，形成底涂层。其中，涂覆过程可以采用微电脑控制，使其精准的进行生产，也可以手工进行，在此不做限定。其中，本发明较佳的实施例中，干燥为在40-50℃烘2-5min后，于10-30℃自然晾干。有效促进底涂层的硬化，同时40-50℃烘2-10min，有效提高底涂层与基材的粘接的牢固性。s2.于底涂层远离基材的表面的一侧喷涂形成结构层。例如，将阻燃剂、有机、无机杂化的硅酸盐纳米复合材料，以及填料按比例混合，喷涂于底涂层远离基材的表面的一侧，干燥，形成结构层。优选地，结构层的原料混合时，先将填料、阻燃剂超声混合后，再于50-60℃与有机、无机杂化的硅酸盐纳米复合材料搅拌混合。使填料、阻燃剂充分混合，同时进一步使二者与更有机、无机杂化的硅酸盐纳米复合材料混合，同时避免直接超声混合三者导致的有机、无机杂化的硅酸盐纳米复合材料的三维结构遭到破坏。s3.于结构层远离基材的表面的一侧喷涂形成面涂层。例如，将固化剂、以及有机、无机杂化的硅酸盐纳米复合材料按比例混合，喷涂于结构层远离基材的表面的一侧，干燥，形成面涂层。具体地，面涂层的原料混合时，先将有机、无机杂化的硅酸盐纳米复合材料于60℃-80℃，保温0.4-0.6h后，再与固化剂混合。通过使有机、无机杂化的硅酸盐纳米复合材料先保温，再与固化剂混合，可有效提高反应效率。需要说明的是，由于固化剂促进阻燃型杂化聚合物涂层的硬化，因此，为了防止浪费原料，可将其他原料按比例先配合，固化剂单独按比例存在，在需要使用时将其他原料再与固化剂混合。以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。实施例1一种阻燃型杂化聚合物涂层，其由以下方法制得：将14重量份的有机、无机杂化的硅酸盐纳米复合材料与4重量份的固化剂搅拌混合，涂覆于基材的表面，干燥，形成厚度为0.25mm的底涂层。先将7重量份的填料，3重量份的阻燃剂超声混合后，再于52℃与17重量份的有机、无机杂化的硅酸盐纳米复合材料，以及6重量份的固化剂搅拌混合，喷涂于底涂层远离基材的表面的一侧，干燥，形成厚度为5mm的结构层。先将15重量份的有机、无机杂化的硅酸盐纳米复合材料于60℃保温0.4h后，再与4重量份的固化剂混合后，喷涂于结构层远离基材的表面的一侧，干燥，形成厚度为0.25mm的面涂层。其中，有机、无机杂化的硅酸盐纳米复合材料由以下方式制得：将异氰酸酯经三聚改性后，将硅酸盐溶液缓慢加入熔融的改性异氰酸酯中，磁力搅拌，于83℃真空烘1.2h，冷却至室温。硅酸盐的添加量占改性异氰酸酯的添加量的3.5wt％。阻燃剂包括重量比依次为6：2：1.5的纳米硼酸锌、纳米氢氧化铝以及纳米膨胀石墨。实施例2一种阻燃型杂化聚合物涂层，其由以下方法制得：将10重量份的有机、无机杂化的硅酸盐纳米复合材料与2重量份的固化剂搅拌混合，涂覆于基材的表面，干燥，形成厚度为0.3mm的底涂层。先将8重量份的填料，4重量份的阻燃剂超声混合后，再于55℃与20重量份的有机、无机杂化的硅酸盐纳米复合材料，以及6.5重量份的固化剂搅拌混合，喷涂于底涂层远离基材的表面的一侧，干燥，形成厚度为6mm的结构层；先将12重量份的有机、无机杂化的硅酸盐纳米复合材料于75℃保温0.5h后，再与4重量份的固化剂混合后，喷涂于结构层远离基材的表面的一侧，干燥，形成厚度为0.25mm的面涂层。其中，有机、无机杂化的硅酸盐纳米复合材料由以下方式制得：将异氰酸酯经三聚改性后，将硅酸盐溶液缓慢加入熔融的改性异氰酸酯中，磁力搅拌，于80℃真空烘1h，冷却至室温。硅酸盐的添加量占改性异氰酸酯的添加量的5wt％。阻燃剂为纳米硼酸锌。实施例3一种阻燃型杂化聚合物涂层，其由以下方法制得：将15重量份的有机、无机杂化的硅酸盐纳米复合材料于60℃保温0.5h后，再与4重量份的固化剂搅拌混合，涂覆于基材的表面，干燥，形成厚度为0.4mm的底涂层。先将7重量份的填料，1重量份的阻燃剂超声混合后，再于55℃与19重量份的有机、无机杂化的硅酸盐纳米复合材料，以及6重量份的固化剂搅拌混合，喷涂于底涂层远离基材的表面的一侧，干燥，形成厚度为8mm的结构层。先将13重量份的有机、无机杂化的硅酸盐纳米复合材料于80℃保温0.6h后，再与4重量份的固化剂混合后，喷涂于结构层远离基材的表面的一侧，干燥，形成厚度为0.35mm的面涂层。其中，有机、无机杂化的硅酸盐纳米复合材料由以下方式制得：将异氰酸酯经三聚改性后，将硅酸盐溶液缓慢加入熔融的改性异氰酸酯中，磁力搅拌，于80℃真空烘1h，冷却至室温。硅酸盐的添加量占改性异氰酸酯的添加量的4wt％。阻燃剂包括重量比依次为7：2.5：1的纳米硼酸锌、纳米氢氧化铝以及纳米膨胀石墨。实施例4一种阻燃型杂化聚合物涂层，其由以下方法制得：将10重量份的有机、无机杂化的硅酸盐纳米复合材料与2重量份的固化剂搅拌混合，涂覆于基材的表面，干燥，形成厚度为0.25mm的底涂层。先将9重量份的填料，3.5重量份的阻燃剂超声混合后，再于50℃与15重量份的有机、无机杂化的硅酸盐纳米复合材料，以及6重量份的固化剂搅拌混合，喷涂于底涂层远离基材的表面的一侧，干燥，形成厚度为7mm的结构层。先将14重量份的有机、无机杂化的硅酸盐纳米复合材料于68℃保温0.45h后，再与3重量份的固化剂混合后，喷涂于结构层远离基材的表面的一侧，干燥，形成厚度为0.3mm的面涂层。其中，有机、无机杂化的硅酸盐纳米复合材料由以下方式制得：将异氰酸酯经三聚改性后，将硅酸盐溶液缓慢加入熔融的改性异氰酸酯中，磁力搅拌，于85℃真空烘1.2h，冷却至室温。硅酸盐的添加量占改性异氰酸酯的添加量的3.5wt％。阻燃剂包括重量比依次为6：2.5：1.5的纳米硼酸锌、纳米氢氧化铝以及纳米膨胀石墨。实施例5一种阻燃型杂化聚合物涂层，其由以下方法制得：将13重量份的有机、无机杂化的硅酸盐纳米复合材料与3.5重量份的固化剂搅拌混合，涂覆于基材的表面，干燥，形成厚度为1mm的底涂层。先将8重量份的填料，3.5重量份的阻燃剂超声混合后，再于56℃与18重量份的有机、无机杂化的硅酸盐纳米复合材料，以及4.5重量份的固化剂搅拌混合，喷涂于底涂层远离基材的表面的一侧，干燥，形成厚度为5mm的结构层。先将14重量份的有机、无机杂化的硅酸盐纳米复合材料于65℃保温0.4h后，再与3.5重量份的固化剂混合后，喷涂于结构层远离基材的表面的一侧，干燥，形成厚度为0.5mm的面涂层。其中，有机、无机杂化的硅酸盐纳米复合材料由以下方式制得：将异氰酸酯经三聚改性后，将硅酸盐溶液缓慢加入熔融的改性异氰酸酯中，磁力搅拌，于83℃真空烘1h，冷却至室温。硅酸盐的添加量占改性异氰酸酯的添加量的4.5wt％。阻燃剂包括重量比依次为6：2：1.5的纳米硼酸锌、纳米氢氧化铝以及纳米膨胀石墨。试验例1重复实施例1，制备阻燃型杂化聚合物涂层，置于同样的环境中12个月进行耐化学品的常温测试，判定标准为：经12个月常温测试，阻燃型杂化聚合物涂层的表面均未起泡、起皱、开裂以及剥落等现象，结果如表1所示。表1化学耐受性需要说明的是，表1中，+表示良好的化学耐受性，-表示较差的化学耐受性。由表1可得实施例1制得的阻燃型杂化聚合物涂层具有较好的化学耐受性，及具有较好的防腐蚀性。重复实施例2-5做上述试验，均具有较佳的耐腐蚀性。试验例2重复实施例1-5，制得足够的阻燃型杂化聚合物涂层，分别按照国标gb/t8924-2005测试氧指数含量。结果如表2所示。表2测试结果编号氧指数含量％实施例1≥30实施例2≥29实施例3≥30实施例4≥30实施例5≥30根据表2可得，本发明提供的实施例1-5氧指数含量大于29。由于氧指数＜22属于易燃材料，氧指数在22-27之间属可燃材料，氧指数＞27属难燃材料。因此本发明提供的阻燃型杂化聚合物涂层具有较佳的阻燃性。其中，实施例2的氧指数含量较低，原因可能为未使用本发明提供的阻燃剂，仅采用纳米硼酸锌。综上，本发明实施例的提供的阻燃型杂化聚合物涂层，其具有较佳的防腐性能以及阻燃性，有效降低火灾的发生。上述阻燃型杂化聚合物涂层的制备方法，其操作简单便捷，可实现工业化生产，可有效提高阻燃型杂化聚合物涂层的性能。以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。当前第1页12