一种有机硅阻燃防火涂料的制备方法及其应用
【专利摘要】本发明涉及防火涂料技术领域，为解决建筑外墙保温材料等易燃材料防火安全性差，易老化、易燃烧的问题，本发明提出了一种有机硅阻燃防火涂料的制备方法及其应用，一种有机硅阻燃防火涂料由以下各组份制成，各组份的重量份为：有机硅树脂40?70，助剂：20?40，阻燃填料：0?15，催化剂：4 x10?4?50 x10?4。以有机硅树脂为基体制备了无溶剂型低粘度且可室温快速固化的有机硅涂料，不仅可以对易燃材料实现阻燃防火的效果，而且具有较好的抗变形能力和粘结性能。
【专利说明】
一种有机硅阻燃防火涂料的制备方法及其应用
技术领域
[0001]本发明涉及防火涂料技术领域，具体地说设计一种无溶剂型室温固化有机硅阻燃防火涂料的制备方法及其应用。
【背景技术】
[0002]目前，建筑外墙保温材料是保温隔热的主要材料，已得到广泛应用。采用的有机保温材料主要包括聚苯板(EPS)、挤塑板(XPS)和聚氨酯(PU)三种，其最大的优点是质轻、保温、隔热性好。但是最大的缺陷是防火安全性差，易老化、易燃烧。比如，央视大楼火灾就源于采用了不阻燃的有机保温材料。这些材料在引发大规模火灾的同时，因不完全燃烧和热解，会产生较多的烟尘和有毒气体，而火灾事故中多数人正是吸入烟和有毒气体窒息致死。因此，建筑外墙保温材料火灾危险性极高，容易造成重大伤亡事故。
[0003]有机硅树脂的主链结构中含有“硅-氧-娃”结构，侧链含有少量有机基团，因而它兼具有机及无机材料的双重优点，耐高温性能，耐辐照和耐候能力，燃烧过程中释放热量小、发烟量小、不释放有毒气体且具有自熄性。因此，有机硅树脂的耐火阻燃性能远优于碳基高分子材料如聚丙烯、聚氨酯、环氧树脂等。利用有机硅树脂涂料可实现对传统碳类聚合物泡沫阻燃性能的同时不会产生大量有害气体，符合环保要求，显示具有广泛的市场前景。
[0004]传统的方法主要利用阻燃剂添加到聚合物泡沫中来实现阻燃效果。如专利CN104974527A中公开了一种有机硅树脂改性聚合物泡沫阻燃复合材料的制备方法及其应用，该方法采用固含量为30-80%的机硅树脂溶液，并结合填料实现了对聚氨酯泡沫的阻燃作用;但该方法使用有机溶剂，且需要使用中低温固化，一定程度限制了其应用。为了进一步推进环保型有机硅阻燃剂的应用，开发无溶剂型且可室温固化的有机硅阻燃防火涂料势在必行。
【发明内容】
[0005]为解决建筑外墙保温材料等易燃材料防火安全性差，易老化、易燃烧的问题，本发明提出了一种有机硅阻燃防火涂料的制备方法及其应用，以有机硅树脂为基体制备了无溶剂型低粘度且可室温快速固化的有机硅涂料，不仅可以对易燃材料实现阻燃防火的效果，而且具有较好的抗变形能力和粘结性能。
[0006]本发明是通过以下技术方案实现的:一种有机硅阻燃防火涂料由以下各组份制成，各组份的重量份为:有机硅树脂40-70，助剂:20-40，阻燃填料:0-15，催化剂:4 xlO—4_50
XlO-4O
[0007]有机娃树脂选自具有不同侧链和分子量中的一种或几种。作为优选，有机娃树脂选自MQ树脂，苯基硅树脂，乙烯基硅树脂，含氢硅树脂，甲基硅树脂中一种或几种。
[0008]所述的助剂为低粘度助剂，选自硅烷偶联剂或硅油中一种或几种。作为优选，硅烷偶联剂选自KH550、KH560、KH570中一种或几种;所述的硅油选自不同粘度的乙烯基硅油、含氢硅油中一种或几种，硅油更优选为苯基硅油、含氢硅油等，硅橡胶，炔基环已醇，3，7，11-三甲基十二炔-3-醇，1-乙炔基环己醇等中的一种或几种。
[0009]所述的阻燃填料选自纳米二氧化硅、石墨烯、氢氧化镁、铝硅酸钠、蒙脱土、氢氧化铝、膨胀石墨烯、层状硅酸酸盐、氮化硼、锑化合物、钼化合物等中的一种或几种。
[0010]所述的催化剂选自氯铂酸、铂催化剂及络合物中的一种或几种。
[0011]所述的一种有机硅阻燃防火涂料的制备方法为以下步骤:
(1)首先将有机硅树脂、阻燃填料、助剂混合，制得有机硅阻燃防火涂料的A组份；同时将有机硅树脂与催化剂混合，制得有机硅阻燃防火涂料的B组份；
(2)使用时，将AB份混合后，通过喷涂或沾涂等物理涂覆方法到易燃材料表面，在室温条件下固化15-120分钟。
[0012]本发明采用将有机硅树脂包裹在传统聚氨酯开孔泡沫材料的骨架表面的这种方法，利用有机硅树脂良好的耐高温制备了低粘度有机硅阻燃防火涂料，有机硅树脂在A、B份中的用量由所需有机硅阻燃防火涂料的粘度决定，总量在范围内就能达到防火阻燃的目的，A、B组份中有机硅树脂可相同或不同种类。
[0013]本发明以有机硅树脂为基体，结合低粘度助剂和催化剂，制备了无溶剂型有机硅树脂涂料，该涂料不仅可实现室温快速固化、阻燃防火等性能，而且具有良好的粘结性能、疏水性能和变形能力。基于有机硅树脂良好的耐高温和热稳定性，所述的一种环保型有机硅阻燃防火涂料在建筑外墙保温材料、电器电子、仪器设备、包装材料、装修装饰等领域内易燃材料表面上的应用。
[0014]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
(1)具有优异的阻燃防火性能，同时具有良好的粘结性能、疏水性能和变形能力；
(2)该涂料制备方法简便、快捷，可实现室温固化且无副产物，是环保型阻燃涂料。
【附图说明】
[0015]图1为实施例2聚氨酯泡沫与有机硅阻燃涂料改性聚氨酯泡沫燃烧对比试验。
【具体实施方式】
[0016]下面通过实施例对本发明作进一步详细说明，实施例中所用原料均可市购。
[0017]实施例1
将MQ树脂20g，加入含氢硅油20g，在机械搅拌充分均匀，作为A组分;将乙烯基硅树脂48g，加入含有40ppm的铂络合物20g，在机械搅拌充分均匀，作为B组分;将AB组会等质量混合5分钟后，得到有机硅阻燃防火涂料。将其沾涂或喷涂到易燃材料如环氧树脂上，室温放置固化120min后，制得的有机硅阻燃涂料改性环氧树脂样条。燃烧对比结果表明:未涂覆环氧树脂样条快速燃烧，期间伴随熔融液滴状态燃烧物滴落和大量有害烟气。相比较而言，经过有机硅阻燃涂料改性的环氧树脂样条在30s内仍然保持泡沫的基本形状，且燃烧1s后移开火源可自熄，也没有液滴状燃烧物滴落，没有大量烟气放出；可见，有机硅阻燃涂料具有良好的阻燃防火性能。
[0018]实施例2
将乙烯基硅树脂20g，加入含氢硅油15g，苯基硅油7g和纳米二氧化硅填料3g，在机械搅拌充分均匀，作为A组分;将乙烯基硅树脂40g，加入含有10ppm的铂络合物50g，在机械搅拌充分均匀，作为B组分;将AB组会等质量混合5分钟后，得到有机硅阻燃防火涂料。将其喷涂或涂覆到易燃材料如聚氨酯泡沫，室温放置固化90min后，制得的有机硅阻燃涂料表面改性聚氨酯泡沫材料。
[0019]燃烧对比试验结果如图1所示，聚氨酯(PU)泡沫易点燃，燃烧过程会产生大量有害烟气，1s内基本燃烧完。相同尺寸条件下，经过有机硅阻燃涂料改性的聚氨酯泡沫(SiliconeOPU)无法点燃，即使放置60s后仍无法点燃;根据UL测试标准，该有机硅阻燃防火涂料使得易燃聚氨酯泡沫材料达到了 VO级阻燃标准。
[0020]实施例3
将含氢娃树脂15g，加入15g娃烧KH550、5g娃橡胶和15g层状娃酸酸盐，在机械搅拌充分均匀，作为A组分;将乙烯基硅树脂45g，加入含有50ppm的铂络合物50g，在机械搅拌充分均匀，作为B组分;将AB组会等质量混合5分钟后，得到有机硅阻燃防火涂料。将其喷涂到易燃材料如EPS表面，室温放置固化15min后，制得的有机硅阻燃涂料表面改性EPS材料。燃烧对比试验结果表明:EPS材料易点燃，会产生大量有毒气体;而经过有机硅阻燃涂料改性的EPS材料无法点燃，根据UL测试标准，已达到VO级阻燃标准。
[0021 ] 实施例4
将苯基硅树脂25g，加入1g含氢硅油，8g KH570和蒙脱土1g，在机械搅拌充分均匀，作为A组分;将乙烯基硅树脂45g，加入含有20ppm的氯铂酸20g，在机械搅拌充分均匀，作为B组分;将AB组会等质量混合5分钟后，得到有机硅阻燃防火涂料。将其喷涂到易燃材料如聚氨酯泡沫材料表面，室温放置固化70min后，制得的有机硅阻燃涂料表面改性聚氨酯泡沫材料。燃烧对比试验结果表明:聚氨酯泡沫材料易点燃，会产生大量气体;而经过有机硅阻燃涂料改性的聚氨酯泡沫材料无法点燃，根据UL测试标准，已达到VO级。
[0022] 实施例5
将乙烯基硅树脂4g，加入20g含氢硅树脂，炔基环已醇0.5g、19.5gKH560和层状硅酸酸盐6g，在机械搅拌充分均匀，作为A组分;将乙烯基硅树脂46g，加入含有60ppm的铂络合物20g，在机械搅拌充分均匀，作为B组分;将AB组会等质量混合5分钟后，得到有机硅阻燃防火涂料。将其喷涂到易燃材料如聚苯乙烯泡沫板表面，室温放置固化45min后，制得的有机硅阻燃涂料表面改性聚苯乙烯泡沫板。燃烧对比试验结果表明:聚苯乙烯泡沫板易点燃，并会产生大量烟气;而经过有机硅阻燃涂料改性的聚苯乙烯泡沫板无法点燃，根据UL测试标准，已达到VO级。
【主权项】
1.一种有机硅阻燃防火涂料，其特征在于，所述的防火涂料由以下各组份制成，各组份的重量份为:有机硅树脂40-70，助剂:20-40，阻燃填料:0-15，催化剂:4 xlO—4_50 xlO—4。2.根据权利要求1所述的一种有机硅阻燃防火涂料，其特征在于，有机硅树脂选自具有不同侧链和分子量中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的一种有机硅阻燃防火涂料，其特征在于，所述的助剂选自硅烷偶联剂或硅油中一种或几种。4.根据权利要求3所述的一种有机硅阻燃防火涂料，其特征在于，所述的硅油选自不同粘度的乙烯基硅油、含氢硅油中一种或几种。5.根据权利要求1所述的一种有机硅阻燃防火涂料，其特征在于，所述的阻燃填料选自纳米二氧化硅、石墨烯、氢氧化镁、铝硅酸钠、蒙脱土、氢氧化铝、膨胀石墨烯、层状硅酸酸盐、氮化硼、锑化合物、钼化合物等中的一种或几种。6.根据权利要求1所述的一种有机硅阻燃防火涂料，其特征在于，所述的催化剂选自氯铂酸、铂催化剂及络合物中的一种或几种。7.—种如权利要求1至6中任一项所述的一种有机硅阻燃防火涂料的制备方法，其特征在于，所述的制备方法为以下步骤: (1)首先将有机硅树脂、阻燃填料、助剂混合，制得有机硅阻燃防火涂料的A组份；同时将有机硅树脂与催化剂混合，制得有机硅阻燃防火涂料的B组份； (2)使用时，将AB份混合后，通过喷涂或沾涂等物理涂覆方法到易燃材料表面，在室温条件下固化15-120分钟。8.—种如权利要求1至6中任一项所述的一种环保型有机硅阻燃防火涂料在建筑外墙保温材料、电器电子、仪器设备、包装材料、装修装饰等领域内易燃材料表面上的应用。
【文档编号】C09D7/12GK106085220SQ201610315736
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年5月13日
【发明人】汤龙程, 吴谦, 裴勇兵, 赵丽, 吴连斌, 陈利民, 蒋剑雄, 邱化玉
【申请人】杭州师范大学