本发明涉及阻燃涂料技术领域，具体来讲是一种新型膨胀型阻燃涂料及其制备方法。
背景技术：
火灾是当今世界多发性灾害之一，阻燃涂料涂刷于可燃性基材表面，能改变基材表面燃烧性能，阻碍火灾快速蔓延、延长逃生或营救时间，降低火灾带来的危险和财产损失。
溶剂型防火涂料是防火涂料中的主要品种之一，其中膨胀型的防火涂料应用更为广泛。协同增效作用是溶剂型膨胀型防火涂料配方体系常见方法，包括使用多种成膜物质基料、添加纳米颜填料、使用新型阻燃体系等等。公开号为cn108912945a、名称为“抗菌防霉防腐阻燃一体化纳米功能涂料、其制法及应用”的中国发明专利申请，其利用纳米材料和膨胀型阻燃剂之间协同作用增强了涂料的阻燃性能，并通过加入纳米银抗菌剂和超支化聚乙烯亚胺季铵盐纳米粒子作为抗菌助剂，增强了涂料的杀菌防霉性能。公开号为cn109054629a、名称为“一种高附着力耐高温阻燃涂料及其制备方法”的中国发明专利申请，其通过成膜物质间、颜料间及助剂间的协同增效作用得到了耐高温性能、阻燃性能、防腐性能皆佳的涂料。公开号为cn102604503a、名称为“一种近海钢结构建筑用涂料及其制备方法”的中国发明专利，其通过可膨胀性石墨的添加及偶联剂的分散作用，获得满足近海建筑防潮防腐蚀性能要求的阻燃涂料。公开号为cn101418158a、名称为“一种磷-氮超薄膨胀型钢结构防火涂料”的中国发明专利，其使用多种树脂混合基料、集成炭剂、发泡剂及成炭催化剂于一体的物质，获得的涂料耐火性能优异。公开号为cn104263201a、名称为“一种透明膨胀型阻燃环氧树脂防火涂料及其制备方法”的中国发明专利，其使用无卤磷酸酯、含胺的磷酸酯为阻燃体系，获得阻燃性能优异、低温可固化且成本低廉的阻燃涂料。公开号为cn108795134a、名称为“一种无溶剂防火涂料”的中国发明专利申请，其通过纤维的加入，如纤维为陶瓷纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维、海泡石纤维、芳纶纤维等，获得新型阻燃涂料。公开号为cn108559388a、名称为“一种相变膨胀阻燃的多组分醇酸树脂透明面漆及其制备方法”的中国发明专利申请，其通过添加纳米纤维素磷酸酯、纳米二氧化锡等纳米材料获得高阻燃涂料。公开号为cn102277030a、名称为“一种用于涂料阻燃的高效环保阻燃剂及其制备方法”的中国发明专利申请，其以茶皂素、聚磷酸铵、季戊四醇为阻燃体系，获得阻燃性能优良的环保型阻燃涂料。
总的来说，三聚氰胺、季戊四醇、聚磷酸铵是应用最为广泛的防火体系。由于含有卤素、羟基等基团，传统阻燃涂料的耐火性、耐久性、耐水性、环保等方面的性能还有待提高。开发新的发泡剂、成炭剂和成炭催化剂体系是研究热点之一。
技术实现要素：
本发明的目的旨在提供一种新型膨胀型阻燃涂料及其制备方法，通过使用兼具发泡与成炭功能的新型成炭剂，使涂膜具备较好的阻燃性能,提高了涂膜的耐水性,环保。
为了达到上述目的，本发明的新型膨胀型阻燃涂料是这样实现的，其包括40-60%的树脂溶液、15-30%的膨胀型阻燃体系、10-15%的钛白粉、0.1-0.3%的润湿剂和0.3-1.2%的分散剂及5-15%的溶剂，以上皆为质量百分比。
在本技术方案中，所述膨胀型阻燃体系包括多聚磷酸铵或多聚磷酸密胺或焦磷酸哌嗪或次磷酸铝及新型三嗪类成炭剂，多聚磷酸铵或多聚磷酸密胺或焦磷酸哌嗪或次磷酸铝与新型三嗪类成炭剂的质量比例为5:1~1:1；其中：
所述多聚磷酸酸铵是高聚合度结晶ⅱ型聚磷酸铵，结构式为：
所述多聚磷酸密胺的结构式为：
所述新型三嗪类成炭剂的结构式为：
式中：x是nh、o或s；r是含1-18个碳的直链或支链烷基或含有氧、氮元素直链或支链烷基或苯基或二苯甲基或二苯酮基或二苯硫醚基或二苯二硫醚基或碳酸二苯酯基或磷酸二苯酯基或其衍生物基。
在本技术方案中，所述树脂溶液是醇酸树脂溶液、丙烯酸树脂溶液、聚酯树脂溶液、聚氨酯树脂溶液、环氧树脂溶液、氨基树脂溶液其中的一种或几种。
在本技术方案中，所述钛白粉是金红石型钛白粉、锐钛型钛白粉其中的一种或两种。
在本技术方案中，所述的新型膨胀型阻燃涂料的制备方法包括以下步骤：将15-30%的树脂溶液、15-30%的膨胀型阻燃剂、10-15%的钛白粉、0-10%的溶剂及0.1-0.3%的润湿剂和0.3-1.2%的分散剂，加入砂磨机中，转速为1000-1500r/min，研磨15-20min，得到颜料浆；在高速分散机中加入剩下的树脂溶液，再将上述获得的颜料浆及剩下的溶剂添加到高速分散机中，转速为300-600r/min，分散20-30min，过筛出料，即得到新型膨胀型阻燃涂料。
本发明与现有技术相比的优点为：配方简单，使用了兼具成炭和发泡功能的新型成炭剂，提高了阻燃涂料的耐火性，提高了涂膜的耐水性，环保。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相结合。
ca1ca2
ca3ca4
ca5ca6
ca7ca8
实施例一
其是一种新型膨胀型阻燃涂料及其制备方法，先准确称取100g的多聚磷酸铵（app）、50g的三嗪类成炭剂（ca1）、120g的金红石型钛白粉、200g的丙烯酸树脂溶液、30g的二甲苯、30g的醋酸丁酯、1g的润湿剂、4g的分散剂，然后将它们加入到砂磨机中研磨15min，得到浆料，砂磨机的转速为1200rpm；又将得到的浆料转移至高速分散机中，再准确称取200g的丙烯酸树脂溶液、20g的二甲苯、20g的环己酮，然后将它们加入到上述高速分散机中分散20min至体系均匀，过滤出料，即得新型膨胀型阻燃涂料，高速分散机的转速为600rpm。该涂料制得涂层的氧指数为28.0%，冷水浸泡72h涂层无起层、发泡、脱落现象。
实施例二
其是一种新型膨胀型阻燃涂料及其制备方法，先准确称取180g的多聚磷酸密胺（mpp）、60g的三嗪类成炭剂（ca2）、150g的金红石型钛白粉、180g的醇酸树脂溶液、30g的二甲苯、25g的醋酸丁酯、1g的润湿剂、3g的分散剂，然后将它们加入到砂磨机中研磨16min，得到的浆料，砂磨机的转速为1000rpm；将得到的浆料转移至高速分散机中，再准确称取180g的醇酸树脂溶液、30g的二甲苯、20g的环己酮，加入到上述高速分散机中分散20min至体系均匀，过滤出料，即得新型膨胀型阻燃涂料，高速分散机的转速为500rpm。该涂料制得涂层的氧指数为30.0%，冷水浸泡72h涂层无起层、发泡、脱落现象。
实施例三
其是一种新型膨胀型阻燃涂料及其制备方法，先准确称取100g的焦磷酸哌嗪（ppap）、100g的三嗪类成炭剂（ca3）、100g的金红石型钛白粉、220g的聚氨酯树脂溶液、25g的甲苯、30g的醋酸丁酯、1g的润湿剂、4g的分散剂，然后将它们加入到砂磨机中研磨17min，得到的浆料，砂磨机的转速为1200rpm；将得到的浆料转移至高速分散机中，再准确称取220g的聚氨酯树脂溶液、30g的二甲苯、20g的环己酮、10g的正丁醇，加入到上述高速分散机中分散20min至体系均匀，过滤出料，即得新型膨胀型阻燃涂料，高速分散机的转速为500rpm下。该涂料制得涂层的氧指数为29.0%，冷水浸泡72h涂层无起层、发泡、脱落现象。
实施例四
其是一种新型膨胀型阻燃涂料及其制备方法，先准确称取240g的次磷酸铝、60g的三嗪类成炭剂（ca4）、150g的金红石型钛白粉、120g的聚酯树脂溶液、25g的二甲苯、35g的醋酸丁酯、1g的润湿剂、4g的分散剂，然后将它们加入到砂磨机中研磨20min，得到的浆料，砂磨机的转速为1500rpm；又将得到的浆料转移至高速分散机中，再准确称取200g的聚酯树脂溶液、50g的环氧树脂溶液、20g的甲苯、30g的环己酮，加入到上述高速分散机中分散30min，高速分散机的转速为300rpm，至体系均匀，过滤出料，即得新型膨胀型阻燃涂料。该涂料制得涂层的氧指数为33.5%，冷水浸泡72h涂层无起层、发泡、脱落现象。
实施例五
其是一种新型膨胀型阻燃涂料及其制备方法，先准确称取125g的焦磷酸哌嗪（ppap）、25g的三嗪类成炭剂（ca5）、150g的金红石型钛白粉、200g的丙烯酸树脂溶液、25g的二甲苯、35g的醋酸丁酯、1g的润湿剂、4g的分散剂，然后将它们加入到砂磨机中研磨19min，得到浆料，砂磨机的转速为1500rpm；将得到的浆料转移至高速分散机中，再准确称取200g的丙烯酸树脂溶液、100g的氨基树脂溶液、20g的甲苯、30g的环己酮，加入到上述高速分散机中分散30min，高速分散机的转速为600rpm，至体系均匀，过滤出料，即得新型膨胀型阻燃涂料。该涂料制得涂层的氧指数为33.5%，冷水浸泡72h涂层无起层、发泡、脱落现象。
实施例六
其是一种新型膨胀型阻燃涂料及其制备方法，先准确称取100g的焦磷酸哌嗪（ppap）、100g的三嗪类成炭剂（ca6）、150g的锐钛型钛白粉、250g的丙烯酸树脂溶液、25g的环己酮、35g的醋酸丁酯、1g的润湿剂、4g的分散剂，然后将它们加入到砂磨机中研磨15min，得到浆料，砂磨机的转速为1200rpm；将得到的浆料转移至高速分散机中，再准确称取150g的丙烯酸树脂溶液、100g的氨基树脂溶液、50g的二甲苯，加入到上述高速分散机中分散15~20min，高速分散机的转速为300~600rpm，至体系均匀，过滤出料，即得新型膨胀型阻燃涂料。该涂料制得涂层的氧指数为33.5%，冷水浸泡72h涂层无起层、发泡、脱落现象。
实施例七
其是一种新型膨胀型阻燃涂料及其制备方法，先准确称取180g的多聚磷酸密胺（mpp）、60g的三嗪类成炭剂（ca7）、100g的锐钛型钛白粉、200g的聚酯树脂溶液、25g的环己酮、40g的醋酸丁酯、1g的润湿剂、4g的分散剂及1g的消泡剂，然后将它们加入到砂磨机中研磨18min，得到浆料，砂磨机的转速为1500rpm；将得到的浆料转移至高速分散机中，再准确称取200g的丙烯酸树脂溶液、200g的丙烯酸树脂树脂溶液、50g的二甲苯，加入到上述高速分散机中分散30min至体系均匀，过滤出料，即得新型膨胀型阻燃涂料，高速分散机的转速为600rpm。该涂料制得涂层的氧指数为31.5%，冷水浸泡72h涂层无起层、发泡、脱落现象。
实施例八
其是一种新型膨胀型阻燃涂料及其制备方法，先准确称取160g的次磷酸铝、80g的三嗪类成炭剂（ca8）、100g的金红石型钛白粉、50g的锐钛型钛白粉、200g的醇酸树脂溶液、35g的环己酮、45g的醋酸丁酯、1g的润湿剂、4g的分散剂，然后将它们加入到砂磨机中研磨20min，得到浆料，砂磨机的转速为1200rpm；将得到的浆料转移至高速分散机中，再准确称取200g的丙烯酸树脂溶液、100g的氨基树脂溶液、20g的甲苯、30g的二甲苯，加入到上述高速分散机中分散25min至体系均匀，过滤出料，即得新型膨胀型阻燃涂料，高速分散机的转速为500rpm。该涂料制得涂层的氧指数为30.5%，冷水浸泡72h涂层无起层、发泡、脱落现象。
上述实施例一至实施例八的配方配方中，可根据起泡性、流平性及防紫外性能等情况及要求适量添加消泡剂、流平剂及防紫外吸收剂等。
本发明申请由于加了膨胀型阻燃体系，提高了产品性能，下面的对比例没有加膨胀型阻燃体系，产品的使用性能不好。
对比例
准确称取150g的金红石型钛白粉、200g的丙烯酸树脂溶液、30g的二甲苯、30g的醋酸丁酯、1g的润湿剂、4g的分散剂，加入到砂磨机中研磨15min，得到浆料，砂磨机的转速为1200rpm，将得到的浆料转移至高速分散机中，再准确称取200g的丙烯酸树脂溶液、30g的二甲苯、30g的环己酮，加入到上述高速分散机中分散20min至体系均匀，过滤出料，即得新型膨胀型阻燃剂，高速分散机的转速为600rpm。该涂料制得涂层的氧指数为22%，冷水浸泡48h涂层无起层、发泡、脱落现象。
上述实施例一至实施例八制备的新型膨胀型阻燃涂料及对比例制备的普通溶剂型涂料的阻燃性能、耐水性分别依据标准gb/t2406.2-2009、gb/t1733-1993测定。
以上是对本发明的实施方式作出详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下对这些实施方式进行多种变化、修改、替换及变形，仍落入在本发明的保护范围内。