一种透明膨胀型防火抗菌涂料及制备方法

本发明涉及防火抗菌涂料，具体涉及一种透明膨胀型防火抗菌涂料及其制备方法。

背景技术：

1、火灾作为最常见的灾难之一，对人民的生命和财产构成了极大的威胁，具有极强的破坏性。例如2019年4月15日，拥有上千年历史的巴黎圣母院遭遇了有史以来最严重的一次火灾，带来了巨大的损失。由于该建筑主要是木材等有机质物质，极易燃烧，所以火势蔓延迅速。针对这一类易燃的有机质材料，为了保留其本身的形貌和性能，不对其结构产生破坏，通常会采用后处理的阻燃防火方式，而防火涂层是最为简单可行的方式之一。

2、防火涂层根据燃烧特性的不同，防火涂料可以分为膨胀型和非膨胀型。非膨胀型涂料因为其本身具有难燃性或不可燃性，可以有效延迟火蔓延速度。但是由于其隔热性能相对较差，厚度较薄时很难达到良好的防火性能。而膨胀型防火涂层受热分解，不燃性气体溢出的同时，能形成一层膨胀的隔热炭层，可有效阻隔可燃气体和热的传递，对基材起到很好的防护作用。在涂层厚度很薄的情况下，也能达到极佳的防火性能，可以极大限度的不破坏基材本身形貌与结构。同时，根据分散介质的不同，可以分为水性涂料和溶剂型涂料。但溶剂型涂料通常易挥发，对人身体和环境都有一定程度的伤害，相比之下，水性涂料则更为环保。

3、此外，有机质类的基材不仅受到火灾的威胁，在高湿度环境下还易发生霉变。传统的处理方式是分别施加防火阻燃与抗菌功能涂层，而这两类涂层会存在兼容性差、相互影响导致功效降低等问题。如何实现涂层的防火阻燃与抗菌一体化已成为领域内的难点。随着社会的不断发展，人们对于美观性的要求也越来越高。例如在对木质材料进行防火抗菌处理时，要求保留材料本身的木质纹路，这就对透明度有很高的要求。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术存在的问题提供一种制备方法简单、对环境友好，能体现出高透光率与良好防火性及抗菌效果的透明膨胀型防火抗菌涂料、涂层及其制备方法。

2、本发明采用的技术方案是：

3、一种透明膨胀型防火抗菌涂料，涂料为含磷物质成分、含硼物质成分及有机硅成分和金属氧化物中的一种或两种及以上以任意比例混合充分反应形成。

4、进一步的，所述含磷物质成分为以下物质中的一种或两种及以上以任意比例混合构成；

5、

6、其中r1为以下结构中的一种：

7、

8、进一步的，所述含硼物质成分为以下物质中的一种或两种及以上以任意比例混合构成；

9、

10、其中r2为以下结构中的中一种：

11、

12、进一步的，所述有机硅成分为以下物质中的一种两种及以上以任意比例混合构成；

13、

14、其中r3为以下结构中的一种：

15、

16、进一步的，所述金属氧化物为以下物质中的一种或两种及以上以任意比例混合构成；tio2、cuo、zno、ago、wo3。

17、一种透明膨胀型防火抗菌涂料的制备方法，过程如下：

18、以水作为反应溶剂，将含磷物质成分、含硼物质成分或有机硅成分和金属氧化物加入溶剂中，充分反应后即可得到所述透明膨胀型防火抗菌涂料。

19、进一步的，将透明膨胀型防火抗菌涂料反复多次施涂，干燥后即可得到涂层，施涂方法为以下方法中的一种：浸涂、喷涂、刷涂。

20、进一步的，所述干燥采用以下方法进行：自然干燥或热干燥。

21、进一步的，所述防火抗菌涂料与其他涂料混合进行施涂，其他涂料为以下涂料中的一种：防水涂料、装饰涂料。

22、进一步的，所述防火抗菌涂层的基材为以下基材中的一种：木制品、竹制品、纸制品、织物、聚合物泡沫。

23、本发明的有益效果是：

24、(1)本发明中制备方法以水为溶剂，不涉及有毒有机溶剂的使用，环境友好；

25、(2)本发明得到的涂层受热分解时，释放co2或nh3等不可燃气体，可以稀释燃烧界面的可燃气体浓度，同时有利于吹胀酸促进脱水缩合反应形成的致密炭层，高膨胀炭层的形成，阻隔了热与氧气的传递，起到防火效果；涂层中带正电的质子化氨基能吸附带负电的霉菌体，或金属离子破坏巯基蛋白，导致细菌、霉菌等微生物生长受抑制而死亡，从而达到抗菌效果，实现了防火与抗菌功能的一体化，解决了多种功能涂层兼容性差、相互影响的问题；

26、(3)本发明涂层具有高透光率，透光率在90％以上，使其在家具建材或文物保护领域具有良好的应用前景。

技术特征：

1.一种透明膨胀型防火抗菌涂料，其特征在于，涂料为含磷物质成分、含硼物质成分及有机硅成分和金属氧化物中的一种或两种及以上以任意比例混合充分反应形成。

2.根据权利要求1所述的一种透明膨胀型防火抗菌涂料，其特征在于，所述含磷物质成分为以下物质中的一种或两种及以上以任意比例混合构成；

3.根据权利要求1所述的一种透明膨胀型防火抗菌涂料，其特征在于，所述含硼物质成分为以下物质中的一种或两种及以上以任意比例混合构成；

4.根据权利要求1所述的一种透明膨胀型防火抗菌涂料，其特征在于，所述有机硅成分为以下物质中的一种两种及以上以任意比例混合构成；

5.根据权利要求1所述的一种透明膨胀型防火抗菌涂料，其特征在于，所述金属氧化物为以下物质中的一种或两种及以上以任意比例混合构成；

6.如权利要求1～5所述任一种透明膨胀型防火抗菌涂料的制备方法，其特征在于，过程如下：

7.如权利要求1～5所述任一种透明膨胀型防火抗菌涂料制备涂层的方法，其特征在于，将透明膨胀型防火抗菌涂料反复多次施涂，干燥后即可得到涂层，施涂方法为以下方法中的一种：浸涂、喷涂、刷涂。

8.根据权利要求7所述一种透明膨胀型防火抗菌涂层的制备方法，其特征在于，所述干燥采用以下方法进行：自然干燥或热干燥。

9.根据权利要求7所述一种透明膨胀型防火抗菌涂层的制备方法，其特征在于，所述防火抗菌涂料与其他涂料混合进行施涂，其他涂料为以下涂料中的一种：防水涂料、装饰涂料。

10.根据权利要求7所述一种透明膨胀型防火抗菌涂层的制备方法，其特征在于，所述防火抗菌涂层的基材为以下基材中的一种：木制品、竹制品、纸制品、织物、聚合物泡沫。

技术总结
本发明公开了一种透明膨胀型防火抗菌涂料及其制备方法，涂料为含磷物质成分、含硼物质成分及有机硅成分和金属氧化物中的一种或两种及以上以任意比例混合充分反应形成；本发明制备方法以水为溶剂，不涉及有毒有机溶剂的使用，环境友好；实现了防火与抗菌功能的一体化，解决了多种功能涂层兼容性差、相互影响的问题；并且涂层具有高透光率，透光率在90％以上，使其在家具建材或文物保护领域具有良好的应用前景。

技术研发人员：赵海波,张琳,王子豪,何双梅,刘博文,曾富容,王玉忠
受保护的技术使用者：四川大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13