一种阻燃环氧地坪涂料及其制备方法与流程

本技术涉及地坪涂料领域，更具体地说，它涉及一种阻燃环氧地坪涂料及其制备方法。

背景技术：

1、环氧树脂由于其具有优良的防腐、耐磨、耐滑等特性，被应用于地坪涂料，用途广泛。但是普通环氧树脂的极限氧指数(loi)较低(约为19.8％)，易于引燃，且引燃后，材料基体分解产生易燃气体，形成链式反应，难以自熄。为了减少火灾等安全隐患，实际应用中，常向环氧树脂涂料中添加阻燃剂。

2、目前，产量和使用量最大的阻燃剂为卤系阻燃剂，但是，燃烧时，含有卤系阻燃剂的环氧树脂会释放出大量的烟雾，烟雾中含有卤化二苯二噁英和二苯呋喃，两者均可对人体的免疫和再生系统造成伤害，且对环境造成污染。为了降低对人体的伤害和对环境的污染，现有技术中使用磷系阻燃剂代替卤系阻燃剂，比如一种阻燃环氧树脂涂料，包括环氧树脂、9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物和4,4’-二氨基二苯基砜，保证一定程度阻燃性的同时，有效减少了烟雾和有毒气体的产生。

3、但是磷杂菲的引入会使环氧树脂的热稳定性下降，从而使点燃时间提前，当材料中磷杂菲的含量达到一定程度后，材料的阻燃性能维持不变，限制了材料阻燃性能的提升。因此，研发一种具有较好阻燃性能且热稳定性好的涂料是很有必要的。

技术实现思路

1、为了减少磷杂菲对环氧树脂的影响，进一步提高材料的阻燃性能，本技术提供一种阻燃环氧地坪涂料及其制备方法。

2、第一方面，本技术提供一种阻燃环氧地坪涂料，采用如下的技术方案：

3、一种阻燃环氧地坪涂料，包括如下重量份的组分，

4、

5、所述磷系助剂由以下方法制备得到：

6、连续硝化反应：将浓硫酸与浓硝酸搅拌混合，得到混酸，并使磷杂菲与混酸混合反应，反应结束后分离有机相，蒸出溶剂，并使所得物与混酸反应，反应结束后，中和有机相，重结晶，得到硝基化的磷杂菲；

7、氨化反应：将硝基化的磷杂菲、盐酸和催化剂混合反应，得到磷系助剂。

8、通过采用上述技术方案，通过连续硝化反应和氨化反应，使磷杂菲分子上生成多个氨基。氨基和环氧基发生开环反应，使环氧树脂固化。此过程中，磷系助剂接于环氧树脂本体，由于经过硝化反应和氨化反应的磷杂菲具有多个氨基，可以提供多个反应位点，有效提高了磷杂菲与环氧树脂的连接强度，从而提高了环氧树脂的交联度，有效减少了磷杂菲对环氧树脂热稳定性的影响，进而保证了磷杂菲对环氧树脂阻燃性能的进一步提升。

9、优选的，所述磷杂菲和硝酸的重量比为1:(1.2-1.75)。

10、优选的，所述硝基化的磷杂菲、盐酸和催化剂的重量比为1:(0.8-1):(0.6-0.8)。

11、通过采用上述技术方案，可以保证充分硝基化，提供尽可能多的硝基，从而保证多个氨基的生成，从而为交联固化提供多个反应位点，提高环氧树脂的交联强度，从而减少磷杂菲对环氧树脂热稳定性的影响，便于进一步提升材料的阻燃性能。

12、优选的，氨化反应前，使硝基化的磷杂菲与盐酸羟胺进行预反应。

13、通过采用上述技术方案，硝化反应后，通过磷杂菲中苯环与盐酸羟胺的反应，进一步增加苯环上氨基的数量，从而增加磷杂菲的反应位点量，有效提高了环氧树脂的交联强度，从而提高材料的热稳定性，保证对材料阻燃性能的进一步提升。

14、优选的，所述环氧树脂包括环氧当量介于190-450g/eq之间的低环氧当量环氧树脂与环氧当量介于700-1400g/eq的高环氧当量环氧树脂，所述高环氧当量环氧树脂和低环氧当量环氧树脂的重量比为1:(2-9)。

15、更优选的，所述高环氧当量环氧树脂和低环氧当量环氧树脂的重量比为1:(5-8)。

16、通过采用上述技术方案，通过将高环氧当量和低环氧当量的环氧树脂混合使用，低环氧树脂可以保证材料的交联强度，减少磷杂菲对材料的影响，提高材料的稳定性，从而保证材料的阻燃性能。同时，高环氧当量的环氧树脂可以减少对材料力学性能的影响，从而提高材料的综合性能。

17、优选的，所述成炭剂为淀粉、三嗪成炭剂与哌嗪成炭剂中的一种或多种。

18、通过采用上述技术方案，当环氧树脂发生燃烧时，磷杂菲分解反应，产生偏磷酸和磷酸等物质，促进成炭剂成炭，在成炭过程中，磷杂菲和成炭剂高温分解产生的气体起到发泡剂的作用，使环氧涂层表面产生炭层，炭层有效减少了传向环氧树脂涂层的热量，与磷杂菲配合，从气相和凝聚相两方面进行阻燃，从而有效提高了阻燃效率。

19、优选的，所述填料为氢氧化铝、二氧化钛、氢氧化镁和水镁石的一种或多种。

20、更优选的，所述填料为氢氧化镁和氢氧化铝的混合物，所述氢氧化镁和氢氧化铝的重量比为1:(2-4)。

21、通过采用上述技术方案，燃烧产生炭层后，氢氧化镁和氢氧化铝可以对涂层和炭层产生加强效果，保证涂层和炭层的强度。同时，氢氧化镁和氢氧化铝受热均会发生分解反应并吸收热量，而氢氧化铝的吸热量比氢氧化镁大，但分解温度比氢氧化镁低，同时使用，可在23-455℃范围内进行脱水吸热反应，因而可以在较宽的范围内抑制高分子材料的燃烧。此外,反应生成的水蒸气可以降低可燃气体的浓度,而残渣沉积于聚合物表面,起到隔离氧气的作用，进一步提高材料的阻燃效果。

22、第二方面，本技术提供一种阻燃环氧地坪涂料的制备方法，采用如下的技术方案：一种阻燃环氧地坪涂料的制备方法，包括如下制备步骤：将环氧树脂加热，然后加入磷系助剂、成炭剂和填料，搅拌混合，得到环氧地坪涂料。

23、通过采用上述技术方案，将环氧树脂加热后，可以提高树脂的流动性，从而便于各种助剂和填料与环氧树脂的混合效果，保证涂料内各种成分均匀分布，从而保证各组分性能的发挥。

24、综上所述，本技术具有以下有益效果：

25、1、由于本技术采用磷杂菲作为阻燃成分，由于磷杂菲具有易于断裂的活泼p-h基团，可以与其他不饱和化合物进行反应，从而将磷杂菲基团引入其他分子内，构成新型的分子，提高材料的阻燃性能，并通过硝化反应和氨化，使磷杂菲分子上形成多个氨基，在环氧树脂固化过程中，氨基与环氧基发生开环反应，使磷杂菲多个位置与环氧材料连接，提高了涂层的交联强度，减少了磷杂菲引入对材料热稳定性的影响，从而进一步提高了磷杂菲分子对材料阻燃性能的提升效果。

26、2、本技术通过在进行氨化反应前，使预氨化处理，进一步提高磷杂菲结构上氨基的数量，进一步提高磷杂菲与环氧树脂的连接强度，从而提高环氧树脂的交联程度，保证环氧树脂的热稳定性，提高点燃点，从而进一步提高材料的阻燃性能。

27、3、本技术中优选采用氢氧化镁和氢氧化铝作为填料，由于氢氧化镁和氢氧化铝受热均会发生分解反应并吸收热量，且两者分解温度不同，复配使用时，可形成较宽的阻燃范围，提高了材料的阻燃效果，同时，生成的水蒸气散于气相中，降低可燃气体的浓度，生成的残渣沉积于聚合物表面，并参与炭层的形成，提高炭层的强度，保证了氧气的隔离效果，从而进一步保证材料的阻燃效果。