一种节能保温阻燃防水防腐功能涂料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种节能保温阻燃防水耐腐功能涂料及其制备方法，该功能涂料以水性聚氨酯分散体、阻燃剂、阻燃消烟剂、空心玻璃微珠、润湿分散剂、防沉剂、增稠剂、水、流平剂和消泡剂为原料制备而成；该功能涂料具有保温、阻燃、防水和耐腐蚀等功能，使用时不易黄变、安全可靠、性能优良、与颜料染料的相容性好、不易损伤被涂饰表面、易于改性、无毒、使用安全、不污染环境，适合内外墙涂装、管道涂装、木器家具涂装、装修涂装、化学防腐涂装等领域。

权利要求

1.一种节能保温阻燃防水耐腐功能涂料，其特征在于该涂料由以下组分制备得到：

100份水性聚氨酯分散体，5-30份阻燃剂，1-10份阻燃消烟剂，40-100份空心玻璃微珠，

0.1-2份润湿分散剂，0.1-2份防沉剂，1-5份增稠剂，10-50份水，0.1-1份流平剂和0.1-2份消泡剂；其中，所述的水性聚氨酯分散体是通过以下方法制备得到的：将聚醚多元醇在

100-110℃下抽真空脱水0.5-2小时，降温至50℃以下，加入按官能团摩尔比-NCO/-OH=2-5的脂肪族或脂环族二异氰酸酯，在70-80℃下反应1-2小时，然后加入二羟甲基丙酸、低分子多元醇扩链剂，以上原料按官能团摩尔比-NCO/-OH=1.1-1.5在催化剂存在下进行反应，反应温度70-80℃，反应时间2-4小时，在反应过程中通过加入丙酮控制反应物粘度在

4000mPa.s以下，制得聚氨酯预聚体；将上述制得的聚氨酯预聚体降温至30-50℃，加入三乙胺使预聚体中和成盐得到预聚物；预聚物出料，在搅拌下加入去离子水进行分散，升温蒸出70-90％的丙酮，即制得水性聚氨酯分散体。

2.根据权利要求1所述的节能保温阻燃防水耐腐功能涂料，其特征在于该涂料由以下组分制备得到：100份水性聚氨酯分散体，15-25份阻燃剂，5-8份阻燃消烟剂，60-90份空心玻璃微珠，1-2份润湿分散剂，0.5-1.5份防沉剂，2-4份增稠剂，20-50份水，0.4-1份流平剂和0.5-1份消泡剂。

3.权利要求1所述的节能保温阻燃防水耐腐功能涂料，其特征在于所述的水性聚氨酯分散体的主要性能指标为：固含量为20-40％，粘度为11-20s。

4.权利要求1所述的节能保温阻燃防水耐腐功能涂料，其特征在于所述的阻燃剂为十溴二苯乙烷与三氧化二锑的混合物，质量比为1:5-5:1。

5.根据权利要求1所述的节能保温阻燃防水耐腐功能涂料，其特征在于所述的阻燃消烟剂为氢氧化镁、氢氧化铝、硼酸锌中一种。

6.根据权利要求1所述的节能保温阻燃防水耐腐功能涂料，其特征在于所述的空心玻璃微珠的导热系数为0.03-0.08W/m·K，粒径1000-5000目。

7.根据权利要求1所述的节能保温阻燃防水耐腐功能涂料，其特征在于：所述聚醚多元醇分子量在400-5000之间；所述的脂肪族或脂环族二异氰酸酯为1，6-己二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯、二环已基甲烷二异氰酸酯、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯中一种或几种的混合。

8.根据权利要求7所述的节能保温阻燃防水耐腐功能涂料，其特征在于：所述聚醚多元醇分子量在1500-2500之间。

9.根据权利要求1所述的节能保温阻燃防水耐腐功能涂料，其特征在于：所述的低分子多元醇扩链剂为三羟甲基丙烷、甘油、乙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、2,3-丁二醇、二甘醇中一种或几种的混合；所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡中一种。

10.一种权利要求1所述的节能保温阻燃防水耐腐功能涂料的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：（1）将润湿分散剂、防沉剂、流平剂、消泡剂加入水中搅拌10-30分钟；

（2）加入阻燃剂、阻燃消烟剂搅拌30-60分钟；

（3）加入水性聚氨酯分散体搅拌10-30分钟；

（4）保持转速不变，加入空心玻璃微珠、增稠剂搅拌均匀即可。

说明书

一种节能保温阻燃防水防腐功能涂料及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于化工领域，具体涉及一种保温阻燃防水耐腐蚀功能涂料及其制备方法。

背景技术

[0002] 节能减排已成为我国的基本国策，建筑节能是其中的一项重要组成部分。在建筑围护结构节能的设计中，随着外墙外保温系统的广泛应用，对饰面材料也提出了更严格的要求，以往常用的瓷砖、石材等重质材料被弃用，而与外保温系统相容性和匹配性好、防水性和透气性优、耐沾污性和耐久性佳的功能性饰面涂料受到青睐。

[0003] 但现有的功能性饰面涂料均未涉及阻燃、耐化学介质等有关饰面涂料的关键性能。因此，如何提高功能性饰面涂料保温性能的同时提高阻燃性能、防水、耐化学介质、降低污染等综合性能是保温性涂料发展的关键问题。

发明内容

[0004] 本发明的目的是为了克服现有保温涂料耐化学介质差、污染环境、功能单一等问题，提供一种具有低烟、低毒、难燃、防水、耐化学介质等优点于一体的节能新型保温阻燃防水耐腐蚀功能涂料。

[0005] 本发明的另一目的是提供该节能保温阻燃防水耐腐功能涂料的制备方法。

[0006] 本发明的目的是通过以下方式实现的：

[0007] 一种节能新型保温阻燃防水耐腐蚀功能涂料，该涂料由以下组分制备得到：100份水性聚氨酯分散体，5-30份阻燃剂，1-10份阻燃消烟剂，40-100份空心玻璃微珠，0.1-2份润湿分散剂，0.1-2份防沉剂，1-5份增稠剂，10-50份水，0.1-1份流平剂和0.1-2份消泡剂。

[0008] 该涂料优选由以下组分制备得到：100份水性聚氨酯分散体，15-25份阻燃剂，5-8份阻燃消烟剂，60-90份空心玻璃微珠，1-2份润湿分散剂，0.5-1.5份防沉剂，2-4份增稠剂，20-50份水，0.4-1份流平剂和0.5-1份消泡剂。

[0009] 所述的水性聚氨酯分散体的主要性能指标为：固含量为20-40％，粘度为11-20s/（涂-4杯，25℃）。阻燃剂优选为十溴二苯乙烷与三氧化二锑的混合物，质量比为1:5-5:1。所述的阻燃消烟剂优选为氢氧化镁、氢氧化铝、硼酸锌中一种。优选空心玻璃微珠的导热系数为0.03-0.08W/m·K，粒径1000-5000目。所述的润湿分散剂、防沉剂、增稠剂、流平剂和消泡剂均为市售产品。润湿分散剂优选德国毕克化学公司生产的润湿分散剂BYK-AT204，防沉剂优选德国毕克化学公司生产的防沉剂BYK-410，增稠剂优选广州科鸣化工科技有限公司生产的增稠剂K-800，流平剂优选德国毕克化学公司生产的流平剂BYK-307，消泡剂优选广州宣宁化工科技有限公司生产的消泡剂CA-2011。

[0010] 上述水性聚氨酯分散体可以通过以下方法制备得到：将聚醚多元醇在100-110℃下抽真空脱水0.5-2小时，降温至50℃以下，加入按官能团摩尔比-NCO/-OH=2-5的脂肪族或脂环族二异氰酸酯，在70-80℃下反应1-2小时，然后加入二羟甲基丙酸、低分子多元醇扩链剂，以上原料按官能团摩尔比-NCO/-OH=1.1-1.5在催化剂存在下进行反应，反应温度70-80℃，反应时间2-4小时，在反应过程中通过加入丙酮控制反应物粘度在4000mPa.s以下，制得了端基以异氰酸酯基团为主、羧基含量为0.7-2.0％的聚氨酯预聚体；将上述制得的聚氨酯预聚体降温至30-50℃，加入三乙胺使预聚体中和成盐得到预聚物，中和度优选
80-110％；预聚物出料，在搅拌下加入去离子水进行分散，升温蒸出70-90％的丙酮，即制得水性聚氨酯分散体。

[0011] 所述聚醚多元醇分子量在400-5000之间，优选1500-2500；所述的脂肪族或脂环族二异氰酸酯为1，6-己二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯中一种或几种的混合。所述的低分子多元醇扩链剂为三羟甲基丙烷、甘油、乙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、2,3-丁二醇、二甘醇中一种或几种的混合；所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡中一种。

[0012] 本发明所述的节能保温阻燃防水耐腐蚀功能涂料的制备方法包括以下步骤：

[0013] （1）将润湿分散剂、防沉剂、流平剂、消泡剂加入水中搅拌10-30分钟，优选搅拌速度为600-1200转/分；

[0014] （2）加入阻燃剂、阻燃消烟剂搅拌30-60分钟；优选搅拌速度为1000-2000转/分；

[0015] （3）加入水性聚氨酯分散体，搅拌10-30分钟；优选搅拌速度为600-1200转/分；

[0016] （4）保持转速不变，加入空心玻璃微珠、增稠剂搅拌均匀即可。

[0017] 与现有技术比较本发明的有益效果：

[0018] 1、与目前市场上广泛使用的溶剂型聚氨酯涂料相比，本发明配方采用一定量的水性聚氨酯分散体使得水性聚氨酯涂料使用时具有不易黄变、安全可靠、性能优良、与颜料染料的相容性好、不易损伤被涂饰表面、易于改性、无毒、使用安全、不污染环境等优点。

[0019] 2、采用反应性阻燃剂与阻燃消烟剂相结合，使之起到阻燃协同作用，使得本发明涂料具有低烟、低毒、难燃等特点。

[0020] 3、本发明聚氨酯涂料配方中通过加入一定量的空心玻璃微珠增加了涂料的隔热作用，降低密度，同时结合阻燃剂和阻燃消烟剂，使水性聚氨酯涂料具有保温、阻燃、防水、防腐等多功能于一体，适合内外墙涂装、木器家具涂装、装修涂装、化学防腐涂装等领域。

具体实施方式

[0021] 下面就本发明举例说明，但不是对本发明的限制。其中例1-4为水性聚氨酯分散体的制备，例5-8为功能涂料的制备。

[0022] 实施例1

[0023] 在装有搅拌器、温度计、回流冷凝器的反应器中，加入聚醚多元醇（分子量为2300）40g，110℃下抽真空脱水1小时，降温至50℃以下加入异氟尔酮二异氰酸酯18g，升温至
80℃，反应2小时，加入二羟甲基丙酸3g，1,4-丁二醇1.2g，三羟甲基丙烷0.3g，辛酸亚锡
0.12g，在搅拌下继续反应2小时，在反应过程中通过加入丙酮控制反应物粘度在4000mPa.s以下，得到预聚体，然后降温至40℃左右，加入2g三乙胺使预聚体中和成盐得到预聚物；
预聚物出料至分散器中，在高速剪切下加入去离子水117g，蒸出90%体积的丙酮得到水性聚氨酯分散体。其性能如下：固含量：33.2％；PH值：6.7；粘度（涂-4杯/25℃）：15秒。

[0024] 实施例2

[0025] 在装有搅拌器、温度计、回流冷凝器的反应器中，加入聚醚多元醇（分子量为2100）40g，105℃下抽真空脱水1小时，降温至50℃以下加入异氟尔酮二异氰酸酯12.5g，1，6-己二异氰酸酯6.2g，升温至80℃，反应1小时，加入二羟甲基丙酸2.3g，1,4-丁二醇2.3g，甘油0.3g，二月桂酸二丁基锡0.13g，在搅拌下继续反应3小时，在反应过程中通过加入丙酮控制反应物粘度在4000mPa.s以下，得到预聚体，然后降温至35℃左右，加入1.5g三乙胺使预聚体中和成盐得到预聚物；预聚物出料至分散器中，在高速剪切下加入去离子水125g，蒸出90%体积的丙酮得到水性聚氨酯分散体。其性能如下：固含量：32.3％；PH值：7.1；粘度（涂-4杯/25℃）：17秒。

[0026] 实施例3

[0027] 在装有搅拌器、温度计、回流冷凝器的反应器中，加入聚醚多元醇（分子量为1800）40g，105℃下抽真空脱水1小时，降温至50℃以下加入二环己基甲烷二异氰酸酯18g，升温至75℃，反应1小时，加入二羟甲基丙酸3.5g，1,4-丁二醇1.7g，辛酸亚锡0.2g，在搅拌下继续反应3小时，得到预聚体，在反应过程中通过加入丙酮控制反应物粘度在4000mPa.s以下，然后降温至35℃左右，加入3.2g三乙胺使预聚体中和成盐；出料至分散器中，在高速剪切下加入去离子水101g，蒸出90%体积的丙酮得到水性聚氨酯分散体。其性能如下：固含量：37.3％；PH值：7.2；粘度（涂-4杯/25℃）：18秒。

[0028] 实施例4

[0029] 在装有搅拌器、温度计、回流冷凝器的反应器中，加入聚醚多元醇（分子量为2200）40g，105℃下抽真空脱水1小时，降温至50℃以下加入甲基环己基二异氰酸酯20g，升温至
75℃，反应1小时，加入二羟甲基丙酸3.2g，1,4-丁二醇1.2g，三羟甲基丙烷0.3g，二月桂酸二丁基锡0.12g，在搅拌下继续反应4小时，得到预聚体，在反应过程中通过加入丙酮控制反应物粘度在4000mPa.s以下，然后降温至35℃左右，加入2.3g三乙胺使预聚体中和成盐；出料至分散器中，在高速剪切下加入去离子水213g，蒸出80%体积的丙酮得到水性聚氨酯分散体。其性能如下：固含量：22.1％；PH值：6.5；粘度（涂-4杯/25℃）：14秒。

[0030] 实施例5

[0031] 功能涂料的配方：100g实施例1所制备的水性聚氨酯分散体，10g十溴二苯乙烷，10g三氧化二锑，5g硼酸锌，70g空心玻璃微珠（导热系数为0.03-0.08W/m·K，粒径1000-5000目），1g润湿分散剂(德国毕克化学公司，BYK-AT204)，1g防沉剂（德国毕克化学公司，BYK-410），2g增稠剂（广州科鸣化工科技有限公司，K-800），30g水，0.5g流平剂（德国毕克化学公司，BYK-307）和1g消泡剂（广州宣宁化工科技有限公司，CA-2011）。其具体制备步骤如下：

[0032] （1）将润湿分散剂、防沉剂、流平剂、消泡剂加入水中，搅拌速度600-1200转/分，搅拌10-30分钟；

[0033] （2）加入阻燃剂、阻燃消烟剂，搅拌速度1000-2000转/分，搅拌30-60分钟；

[0034] （3）降低搅拌速度至600-1200转/分，加入水性聚氨酯分散体，搅拌10-30分钟；

[0035] （4）保持转速不变，加入空心玻璃微珠、增稠剂，最后调节涂料颜色。

[0036] 所得到的功能涂料涂层的物理性能如下表所示：

[0037]项目 指数
干膜密度，g/cm3 0.17
氧指数 30
干膜吸水率，% 4%
热传导值，W/(m2.K) 0.03
耐10%氯化钠溶液侵蚀时间，h 75

[0038] 实施例6

[0039] 功能涂料的配方：100g实施例2所制备的水性聚氨酯分散体，8g十溴二苯乙烷，7g三氧化二锑，6g氢氧化镁，60g空心玻璃微珠（导热系数为0.03-0.08W/m·K，粒径1000-5000目），1.2g润湿分散剂(德国毕克化学公司，BYK-AT203)，0.8g防沉剂（德国毕克化学公司，BYK-410），2g增稠剂（广州科鸣化工科技有限公司，K-800），25g水，0.8份流平剂（德国毕克化学公司，BYK-333）和1g消泡剂（广州宣宁化工科技有限公司，CA-2031）。其具体制备步骤如下：

[0040] （1）将润湿分散剂、防沉剂、流平剂、消泡剂加入水中，搅拌速度600-1200转/分，搅拌10-30分钟；

[0041] （2）加入阻燃剂、阻燃消烟剂，搅拌速度1000-2000转/分，搅拌30-60分钟；

[0042] （3）降低搅拌速度至600-1200转/分，加入水性聚氨酯分散体，搅拌10-30分钟；

[0043] （4）保持转速不变，加入空心玻璃微珠、增稠剂，最后调节涂料颜色。

[0044] 所得到的功能涂料涂层的物理性能如下表所示：

[0045]项目 指数
干膜密度，g/cm3 0.21
氧指数 29
干膜吸水率，% 4.5%
热传导值，W/(m2.K) 0.028
耐10%氯化钠溶液侵蚀时间，h 78

[0046] 实施例7

[0047] 功能涂料的配方：100g实施例3所制备的水性聚氨酯分散体，12g十溴二苯乙烷，6g三氧化二锑，5g氢氧化镁，90g空心玻璃微珠（导热系数为0.03-0.08W/m·K，粒径1000-5000目），1g润湿分散剂(德国毕克化学公司，BYK-AT204)，1g防沉剂（德国毕克化学公司，BYK-410），2.5g增稠剂（（广州卓厚化工科技有限公司，CP-802）），42g水，0.4g流平剂（德国毕克化学公司，BYK-354）和0.8g消泡剂（广州宣宁化工科技有限公司，CA-2032）。其具体制备步骤如下：

[0048] （1）将润湿分散剂、防沉剂、流平剂、消泡剂加入水中，搅拌速度600-1200转/分，搅拌10-30分钟；

[0049] （2）加入阻燃剂、阻燃消烟剂，搅拌速度1000-2000转/分，搅拌30-60分钟；

[0050] （3）降低搅拌速度至600-1200转/分，加入水性聚氨酯分散体，搅拌10-30分钟；

[0051] （4）保持转速不变，加入空心玻璃微珠、增稠剂，最后调节涂料颜色。

[0052] 所得到的功能涂料涂层的物理性能如下表所示：

[0053]项目 指数
干膜密度，g/cm3 0.15
氧指数 31
干膜吸水率，% 3.7%
热传导值，W/(m2.K) 0.035
耐10%氯化钠溶液侵蚀时间，h 81

[0054] 实施例8

[0055] 功能涂料的配方：100g实施例4所制备的水性聚氨酯分散体，10g十溴二苯乙烷，15g三氧化二锑，6g氢氧化铝，75g空心玻璃微珠（导热系数为0.03-0.08W/m·K，粒径1000-5000目），1g润湿分散剂(德国毕克化学公司，BYK-AT204)，1g防沉剂（德国毕克化学公司，BYK-410），2.8g份增稠剂（广州卓厚化工科技有限公司，CP-803），20g水，0.7g流平剂（德国毕克化学公司，BYK-356）和1g消泡剂（广州宣宁化工科技有限公司，CA-2011）。其具体制备步骤如下：

[0056] （1）将润湿分散剂、防沉剂、流平剂、消泡剂加入水中，搅拌速度600-1200转/分，搅拌10-30分钟；

[0057] （2）加入阻燃剂、阻燃消烟剂，搅拌速度1000-2000转/分，搅拌30-60分钟；

[0058] （3）降低搅拌速度至600-1200转/分，加入水性聚氨酯分散体，搅拌10-30分钟；

[0059] （4）保持转速不变，加入空心玻璃微珠、增稠剂，最后调节涂料颜色。

[0060] 所得到的功能涂料涂层的物理性能如下表所示：

[0061]项目 指数
干膜密度，g/cm3 0.20
氧指数 30
干膜吸水率，% 4.1%