本发明属于涂料技术领域，尤其涉及一种水性阻燃涂料及其使用方法。
背景技术：
pvc木塑复合材料是国内外近年兴起的一种绿色环保型复合材料，是用木材加工余料、废旧木材等木质纤维材料与废旧pvc为主要原料，通过挤出、压制、注塑等成型方式制成的。pvc木塑复合材料主要应用领域有：建筑材料、户外设施、物流设施、交通设施、家具用品等。目前，各类木塑板年用量现已超过200万吨，由于木质纤维材料与pvc均为易燃材料，虽然可通过加工成型时加入阻燃剂、无机填料等方式提高木塑材料阻燃性，但是木塑材料仍为可燃性材料，需通过其它方式提高木塑材料制品的阻燃性，使其能更好、更安全的推广使用。
目前，提高pvc木塑复合材料阻燃性能的方式主要有通过涂装防火涂层，该方法较为简便有效。但是，一般水性木器漆在pvc木塑材料上附着力不佳，对pvc木塑复合材料阻燃性能的提升效果不显著，应用性差。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种水性阻燃涂料，旨在解决现有水性涂料对pvc木塑复合材料的阻燃性能的提升效果不佳，应用性差等技术问题。
本发明的另一目的在于提供一种水性阻燃涂料的使用方法。
为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种水性阻燃涂料，包括a组分和b组分；其中，以所述a组分的总质量为100％计，包括如下原料组分：
所述b组分包括六亚甲基二异氰酸酯。
优选地，所述水性阻燃涂料中，所述a组分、所述b组分与水的质量比为(100～90)：(5～15)：1。
优选地，所述a组分还包括：10％～20％的钛白粉。
优选地，所述聚碳酸酯分散体的固含量为30～40％，ph值为6～8。
优选地，所述改性丙烯酸乳液为有机硅改性丙烯酸乳液。
优选地，所述改性丙烯酸乳液的固含量为40～45％。
优选地，所述六亚甲基二异氰酸酯的固含量为90％～100％，nco含量为20～30％。
优选地，所述润湿分散剂选自：聚醚改性硅氧烷、含颜料亲和基团的高分子量嵌段共聚物中的至少一种。
优选地，所述消泡剂选自：在聚乙二醇中的憎水固体和破泡聚硅氧烷的混合物、聚醚硅氧烷共聚合物乳液中的至少一种。
优选地，所述增稠剂选自：缔合型聚氨酯增稠剂。
优选地，所述无机填料包括：硅酸钙、钛酸钙、滑石、硅石、云母、硫酸钡、氧化镁、碳酸钙中的至少一种。
优选地，所述纳米氧化铝水性分散液的固含量为40％～60％。
优选地，所述膨润土选自有机改性蒙脱土。
优选地，所述成膜助剂选自：二丙二醇丁醚、二丙二醇甲醚中的至少一种。
优选地，所述流平剂选自：聚醚硅氧烷共聚物。
优选地，所述钛白粉选自：金红石型、锐钛型中的至少一种。
相应地，一种上述的水性阻燃涂料的使用方法，包括以下步骤：
获取所述a组分；获取所述b组分；
将所述a组分与所述b组分混合处理后，得到水性阻燃涂料；
对基材进行预处理后，将所述水性阻燃涂料沉积在预处理后的所述基材表面。
优选地，所述混合处理的步骤包括：将所述a组分、所述b组分与水按质量比为(100～90)：(5～15)：1进行混合处理后，得到水性阻燃涂料。
优选地，将所述水性阻燃涂料沉积在预处理后的所述基材表面的步骤包括：将所述水性阻燃涂料在四小时内沉积到所述基材表面，沉积厚度为100～120g/m2。
优选地，对基材进行预处理后的步骤包括：对所述基材表面进行清洗和打磨。
优选地，获取所述a组分的步骤包括：
将配方量的所述润湿分散剂、所述消泡剂、所述钛白粉、所述无机填料、所述膨润土和所述增稠剂与配方量的水依次混合处理，得到第一混合浆料；
将配方量的所述聚碳酸酯分散体、所述改性丙烯酸乳液、所述成膜助剂、所述分散液、所述流平剂和所述增稠剂依次添加到所述第一混合浆料中，混合处理，得到所述a组分。
本发明提供的水性阻燃涂料，包括a组分和b组分，以所述a组分的总质量为100％计，包括：聚碳酸酯分散体40％-60％，改性丙烯酸乳液5％-10％，润湿分散剂1％-2％，消泡剂1％-2％，增稠剂0.5％-1％，无机填料5％-15％，分散剂10％-20％，膨润土0.5％-1％，成膜助剂2％-5％，流平剂0.5％-1％，水余量；所述b组分包括六亚甲基二异氰酸酯。其中，40％-60％聚碳酸酯分散体具有硬度高，耐受性好等特性，使水性阻燃涂料漆膜具有优异的耐磨性、耐化性、耐黄变及耐热性等特点；5％-10％改性丙烯酸乳液能够进一步提高水性阻燃涂料漆膜的耐候性、耐热性及抗污性。其中，消泡剂、增稠剂、润湿分散剂、流平剂、膨润土等组分使a组分的浆料分散稳定，能够长期储存，且具有合适的表面张力和流动性，与pvc木塑等材料附着能力强，成膜性能好。另外，无机填料和纳米氧化铝水性分散液等组分，高温稳定性能好，既能够提升涂料漆膜的耐磨性、防火性，又能够提高漆膜的遮盖力。本发明提供的水性阻燃涂料通过a组分和b组分中各特定百分含量的原料组分的共同作用，使水性阻燃涂料形成的漆膜，具有优异的阻燃隔热性能，在pvc木塑等材料上具有良好的附着力，能很好的延缓材料燃烧；同时涂装在常规木制品中，亦可使家具获得良好的阻燃性能，产品通用性较广。
本发明提供的水性阻燃涂料的使用方法，首先，分别获得a组分和b组分；将所述a组分与所述b组分混合处理后，得到水性阻燃涂料；再在预处理后的所述基材表面沉积所述水性阻燃涂料，通过涂料中a、b组分间的交联固化作用，即可在基材表面形成膜层均匀、阻燃性能好、耐候性好、抗刮擦的漆膜。本发明提供的水性阻燃涂料的使用方法，操作简单，应用灵活方面，适用于工业化大规模生产和应用。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和技术效果更加清楚，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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。结合本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
本发明实施例说明书中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本发明实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本发明实施例说明书公开的范围之内。具体地，本发明实施例说明书中所述的重量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。
本发明实施例提供了一种水性阻燃涂料，包括a组分和b组分；其中，以所述a组分的总质量为100％计，包括如下原料组分：
所述b组分包括六亚甲基二异氰酸酯。
本发明实施例提供的水性阻燃涂料，包括a组分和b组分，以所述a组分的总质量为100％计，包括：聚碳酸酯分散体40％-60％，改性丙烯酸乳液5％-10％，润湿分散剂1％-2％，消泡剂1％-2％，增稠剂0.5％-1％，无机填料5％-15％，分散剂10％-20％，膨润土0.5％-1％，成膜助剂2％-5％，流平剂0.5％-1％，水余量；所述b组分包括六亚甲基二异氰酸酯。其中，40％-60％聚碳酸酯分散体具有硬度高，耐受性好等特性，使水性阻燃涂料漆膜具有优异的耐磨性、耐化性、耐黄变及耐热性等特点；5％-10％改性丙烯酸乳液能够进一步提高水性阻燃涂料漆膜的耐候性、耐热性及抗污性。其中，消泡剂、增稠剂、润湿分散剂、流平剂、膨润土等组分使a组分的浆料分散稳定，能够长期储存，且具有合适的表面张力和流动性，与pvc木塑等材料附着能力强，成膜性能好。另外，无机填料和纳米氧化铝水性分散液等组分，高温稳定性能好，既能够提升涂料漆膜的耐磨性、防火性，又能够提高漆膜的遮盖力。本发明实施例提供的水性阻燃涂料通过a组分和b组分中各特定百分含量的原料组分的共同作用，使水性阻燃涂料形成的漆膜，具有优异的阻燃隔热性能，在pvc木塑等材料上具有良好的附着力，能很好的延缓材料燃烧；同时涂装在常规木制品中，亦可使家具获得良好的阻燃性能，产品通用性较广。
在一些实施例中，所述水性阻燃涂料中，所述a组分、所述b组分与水的质量比为(100～90)：(5～15)：1。本发明实施例提供的水性阻燃涂料为a、b双组分类型，在使用前a组分与b组分分开存储，当需要使用时将a组分和b组分与水的质量比为(100～90)：(5～15)：1混合均匀后，即可在pvc木塑等材料上通过涂覆、喷涂等方式沉积，通过a、b组分之间的交联固化反应在pvc木塑等材料表面形成漆膜。若b组分含量太高，则涂料中交联密度过高，使得漆膜干后柔韧性下降，导致其在pvc木塑板上附着力不良；若b组分含量太低，则涂料中组分交联密度低，干燥慢，成膜性能差，影响漆膜整体性能。
在一些实施例中，所述聚碳酸酯分散体的固含量为30～40％，ph值为6～8。本发明实施例a组分中添加的40％-60％的固含量为30～40％，ph值为6～8的聚碳酸酯分散体，具有较高的固含量，与固化剂交联效果好，使涂料干燥后形成的漆膜丰满度好，硬度高，同时具有优异的耐磨性、耐化性、耐黄变及耐热性等特点，能够有效提高水性阻燃涂料的漆膜硬度、耐候性及抗刮擦等性能。另外，ph值为6～8的中性分散体与其他组分有更好的搭配效果，更有利于a组分浆料稳定存储。
在一些实施例中，所述改性丙烯酸乳液为有机硅改性丙烯酸乳液。在一些实施例中，所述改性丙烯酸乳液的固含量为40～45％。本发明实施例a组分中添加的改性丙烯酸乳液为有机硅改性丙烯酸乳液，有机硅具有独特的化学结构，表面能较低，成膜过程趋向表面聚集，有机硅树脂本身具有耐水耐化学性能好，抗刮好的特点，通过有机硅改性的丙烯树脂能提升普通丙烯酸的功能，进一步提高水性阻燃涂料漆膜的耐污耐化学品性能，同时提升涂料漆膜的抗刮擦性能。在进一步实施例中，改性丙烯酸乳液的固含量为40～45％，高固含量的改性丙烯酸乳液能够进一步提高漆膜的丰满度，同时提升漆膜的耐化学性和抗划伤性能。
在一些实施例中，所述润湿分散剂选自：聚醚改性硅氧烷、含颜料亲和基团的高分子量嵌段共聚物中的至少一种。本发明实施例a组分中添加的1％-2％的聚醚改性硅氧烷、含颜料亲和基团的高分子量嵌段共聚物中的至少一种润湿分散剂，具有优异的粉料润湿分散性，有助于a组分的涂料长期储存，若润湿分散剂添加量太低，则对浆料的润湿分散作用不佳；若润湿分散剂添加量过高，则降低了浆料中聚合物的含量，在一定程度上会降低涂料漆膜的耐磨、耐候以及抗刮擦等性能。
在一些实施例中，所述消泡剂选自：在聚乙二醇中的憎水固体和破泡聚硅氧烷的混合物、聚醚硅氧烷共聚合物乳液中的至少一种。本发明实施例a组分中添加的1％-2％的在聚乙二醇中的憎水固体和破泡聚硅氧烷的混合物、聚醚硅氧烷共聚合物乳液中的至少一种消泡剂，具有优异的消泡性能，能较好的抑制并消除涂料中泡沫的产生，提升浆料的成膜性能，使干燥后的漆膜无气孔，膜层均匀且稳定，可大量减少生产及施工过程中产生的气泡，提高漆膜致密性。若消泡剂含量过低，则对浆料中泡沫的抑制和消除作用不明显，若消泡剂含量过高，则降低涂料中其他功能成分的含量，降低了涂料的漆膜性能。
在一些实施例中，所述增稠剂选自：缔合型聚氨酯增稠剂。本发明实施例水性阻燃涂料的a组分中添加的0.5％-1％的缔合型聚氨酯增稠剂，是一种疏水基改性的乙氧基聚氨酯水溶性聚合物，属于非离子型缔合增稠剂，具有良好的增稠效率及流平性，可以提高涂料的黏度，使阻燃涂料保持均匀的稳定的悬浮状态或乳浊状态或形成凝胶，有利于涂料在基材表面的涂覆沉积。
在一些实施例中，所述无机填料包括：硅酸钙、钛酸钙、滑石、硅石、云母、硫酸钡、氧化镁、碳酸钙中的至少一种。本发明实施例水性阻燃涂料的a组分中添加的5％-15％的硅酸钙、钛酸钙、滑石、硅石、云母、硫酸钡、氧化镁、碳酸钙中的至少一种无机填料，具有优异的耐温性能，其中硅酸钙等耐温性达1000℃以上，在高温下不分解，可显著提升水性阻燃涂料的漆膜耐燃性，能很好的延缓材料燃烧，并且能提高漆膜的硬度，提高漆膜耐刮擦性能。若无机填料含量太高，则降低了涂料中交联密度，影响漆膜的整体性能。
在一些实施例中，所述纳米氧化铝水性分散液的固含量为40％～60％。本发明实施例水性阻燃涂料的a组分中添加的10％-20％的纳米氧化铝水性分散液的固含量为40％～60％，该纳米氧化铝分散液在水相中具有良好的悬浮性、分散性，并且可明显提升漆膜的耐磨性、防火性。
在一些实施例中，所述膨润土选自有机改性蒙脱土。本发明实施例水性阻燃涂料的a组分中添加的0.5％-1％有机改性蒙脱土，具有很强的吸附能力和阳离子交换性能，具有良好的防沉性，能够有效防止a组分的浆料中各组分沉降，维持浆料的分散稳定性，便于长期存储。
在一些实施例中，所述成膜助剂选自：二丙二醇丁醚、二丙二醇甲醚中的至少一种。本发明实施例水性阻燃涂料的a组分中添加的2％-5％的二丙二醇丁醚、二丙二醇甲醚中的至少一种成膜助剂，能够促进涂料的塑性流动性和弹性变形，更有利于涂料成膜，且涂料成膜后成膜助剂能够挥发，不会影响漆膜的性能。在一些具体实施例中，成膜助剂选自质量比为1：1的二丙二醇丁醚和二丙二醇甲醚的混合物。
在一些实施例中，所述流平剂选自：聚醚硅氧烷共聚物。本发明实施例水性阻燃涂料的a组分中还添加了0.5％-1％的聚醚硅氧烷共聚物流平剂，能有效降低涂料表面张力，提高其流平性和均匀性，促使涂料在干燥成膜过程中形成一个平整、光滑、均匀的涂膜。同时可改善涂饰液的渗透性，减少涂料在沉积时产生斑点和斑痕的可能性，增加覆盖性，使成膜均匀、自然。
在一些实施例中，所述a组分还包括：10％～20％的钛白粉。在一些具体实施例中，所述钛白粉选自：金红石型、锐钛型中的至少一种。本发明实施例水性阻燃涂料的a组分中添加的10％-20％的金红石型和/或锐钛型钛白粉，具有优异的遮盖力及良好的表面润湿性，易于分散，同时具有优异的耐候性、耐热性和化学稳定性，且没有毒性，绿色环保。不但能提高水性阻燃涂料漆膜的遮盖力和耐候性，同时能提高漆膜的阻燃性能。
本发明实施例b组分主要包括六亚甲基二异氰酸酯，主要起固化作用，通过b组分与a组分中聚合物的交联固化，形成稳定的漆膜。在一些实施例中，所述六亚甲基二异氰酸酯的固含量为90％～100％，nco含量为20～30％；其中，高固含量的六亚甲基二异氰酸酯固化剂，有效降低了水性阻燃涂料在施工使用过程中voc的排放，更加绿色环保；高nco含量的六亚甲基二异氰酸酯固化剂，有更好的交联固化作用，使涂料成膜干燥快，降低了水性阻燃涂料中b组分固化剂的添加量，使漆膜有更高的耐化学、耐水、抗刮擦等性能。
相应地，本发明实施例还提供了一种上述水性阻燃涂料的使用方法，包括以下步骤：
s10.获取所述a组分；获取所述b组分；
s20.将所述a组分与所述b组分混合处理后，得到水性阻燃涂料；
s30.对基材进行预处理后，将所述水性阻燃涂料沉积在预处理后的所述基材表面。
本发明实施例提供的水性阻燃涂料的使用方法，首先，分别获得a组分和b组分；将所述a组分与所述b组分混合处理后，得到水性阻燃涂料；再在预处理后的所述基材表面沉积所述水性阻燃涂料，通过涂料中a、b组分间的交联固化作用，即可在基材表面形成膜层均匀、阻燃性能好、耐候性好、抗刮擦的漆膜。本发明实施例提供的水性阻燃涂料的使用方法，操作简单，应用灵活方面，适用于工业化大规模生产和应用。
具体地，上述步骤s10中，获取所述a组分的步骤包括：
s11.将配方量的所述润湿分散剂、所述消泡剂、所述钛白粉、所述无机填料、所述膨润土和所述增稠剂与配方量的水依次混合处理，得到第一混合浆料；
s12.将配方量的所述聚碳酸酯分散体、所述改性丙烯酸乳液、所述成膜助剂、所述分散液、所述流平剂和所述增稠剂依次添加到所述第一混合浆料中，混合处理，得到所述a组分。
本发明实施例获取所述a组分的步骤，首先，将配方量的所述润湿分散剂、所述消泡剂、所述钛白粉、所述无机填料、所述膨润土和所述增稠剂与配方量的水依次混合处理，形成第一混合浆料后；再依次添加配方量的所述聚碳酸酯分散体、所述改性丙烯酸乳液、所述成膜助剂、所述分散液、所述流平剂和所述增稠剂，通过混合处理将各组分分散均匀，即得到分散稳定的a组分的浆料。本发明实施例该混合料顺序更有利于各组分均匀的分散在浆料中，例如，因钛白、硅酸钙、膨润土在水中的分散性比在水性聚碳酸酯分散体中的要好，因此，优先与水混合，分散到浆料体系中。
在一些具体实施例中，获取所述a组分的步骤包括：在转速400-600rpm的条件下，将配方量的所述润湿分散剂、所述消泡剂、所述钛白粉、所述无机填料、所述膨润土和所述增稠剂依次添加的配方量的水中，以转速1000-1500rpm搅拌15-20分钟，得到第一混合浆料；然后，在搅拌添加下，依次添加配方量的所述聚碳酸酯分散体、所述改性丙烯酸乳液、所述成膜助剂、所述分散液、所述流平剂和所述增稠剂，并调整分散状态，以搅拌轴为中心成旋涡状，液面边缘无搅拌死角为宜，然后以1000-1500rpm搅拌15-20分钟，得到a组分。
具体地，上述步骤s20中，将所述a组分与所述b组分混合处理后，得到水性阻燃涂料。在一些实施例中，将所述a组分、所述b组分与水按质量比为(100～90)：(5～15)：1进行混合处理后，得到水性阻燃涂料。本发明实施例将a组分、b组分与水按质量比为(100～90)：(5～15)：1混合均匀后，便得到水性阻燃涂料。混合后的涂料便可以直接涂覆沉积在基材表面，通过a、b组分间的交联固化形成稳定的漆膜。
具体地，上述步骤s30中，对基材进行清洗和打磨等预处理后，将所述水性阻燃涂料沉积在预处理后的所述基材表面。在一些实施例中，将所述水性阻燃涂料沉积在预处理后的所述基材表面的步骤包括：将所述水性阻燃涂料在四小时内沉积到所述基材表面，沉积厚度为100～120g/m2。本发明实施例为确保水性阻燃涂料成膜性能，将涂料在四小时内沉积到所述基材表面，避免防止太久导致涂料中组分交联固化无法再进行涂覆。另外，为确保成膜均匀性，涂料沉积厚度为100～120g/m2，此时涂料干燥快，成膜性能好，避免涂料在成膜过程中外界因素的干扰；若沉积过厚则容易引起干燥不彻底，起泡等缺点，若沉积过薄则会造成施工遍数增加，增加使用成本。在沉积过程中，可根据实际应用需求刷/涂2～4次达到所需表面效果。
在一些具体实施例中，采用240#-320#的砂纸对木材等基材表面打磨平整后，用酒精或其它有机溶剂清洁基材表面，除去木塑材料表面脱模剂及其它污迹。然后将调配好的水性阻燃涂料喷涂/刷涂在基材表面，湿膜施工厚度为100-120g/m2为宜，水性漆需干燥≥6小时，可打磨后重复喷涂/刷涂2-4遍水性漆至所需表面效果。
为使本发明上述实施细节和操作能清楚地被本领域技术人员理解，以及本发明实施例水性阻燃涂料的进步性能显著的体现，以下通过多个实施例来举例说明上述技术方案。
实施例1～3
本发明实施例1～3分别提供了一种水性阻燃涂料，各实施例涂料的组分及其配比，如下表1所示：
表1
对比例1
一种水性阻燃涂料，包括a组分和b组分；其中，以所述a组分的总质量为100％计，包括如下原料组分：
所述b组分包括六亚甲基二异氰酸酯。
进一步的，为了验证本发明实施例1～3和对比例1水性阻燃涂料的进步性，本发明对实施例1～3和对比例1制备的水性阻燃涂料形成及漆膜分别进行了如下表2性能测试：
表2
由上述测试结果可知，本发明实施例1～3提供的水性阻燃涂料的漆膜，具有较好的阻燃性能、耐候性、稳定剂、附着力好等特性，显著优于对比例1，解决了常规水性阻燃漆在pvc木塑等基材上附着力不良、阻燃性能不佳等问题，产品综合性能得到明显提升，可弥补普通水性阻燃漆产品涂装在木制品家具及pvc木塑制品时防火性能不佳的不足，使漆膜实用性能大大提升，给木制品家具及pvc木塑制品提供更好的阻燃防火保护。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。