可uv固化的磷改性环氧丙烯酸树脂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种具有阻燃防火性能的UV树脂。
【背景技术】
[0002] 火灾每年都为社会带来大量的人身伤亡及巨额的财产损失，并且随着经济的发 展，人口密度逐渐增加，火灾损失也在不断的增大，这使得人们对材料的阻燃性和防火性能 的要求越来越高。随着人们对环保意识的增强，以及一系列的环保法律规范颁布，对阻燃材 料在抑制火灾蔓延的过程中所排放的有毒物质的量要求越来越严格，因此，阻燃领域面临 着高阻燃性能与环保标准的双层挑战。
[0003] 木材和织物的阻燃处理一般有两种方法:浸渍和涂层法，然而采用防火涂层法式 最简单易行的方法。进入21世纪以来，人们对阻燃防火涂层提出的要求越来越高，并显现不 同的特点，透明阻燃防火涂层就是其中的一种，目前透明自然防火涂层成熟的产品还很少， 远不能满足社会和人们的需求，另外，目前阻燃防火涂层一般是采用自干的形式，固化时间 长，透明性不高，同时有大量的有机挥发气体(V0C)的释放等缺点。UV固化型涂料具有防止 污染及节能效果，涂饰的化学性、物理性优秀、有快速固化的特性，正在多个领域被广泛地 采纳使用。然而UV固化阻燃防火涂料目前基本上是采用添加氢氧化铝等无机粉料，从而大 大降低了涂层的透明性，其关键问题在于具有阻燃防火性能的UV树脂在市面上鲜为少见。
【发明内容】
[0004] 为了解决上述弊端，本发明所要解决的技术问题是，提供一种具有阻燃防火性能 的UV树脂，可以大大减少阻燃防火粉体的使用量，从而大大提高涂层的透明性。本发明另一 目的是提供该UV树脂的制备方法。为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，可UV 固化的磷改性环氧丙烯酸树脂，其结构式为：
[0006]其中：R!选自Η、CH3、C2H5、C3H7中的一种，
[0007] R2选自Η、CH3、CH2CH3、C3H7 中的一种。
[0008] 该树脂由以下重量份数比的物质组成:环氧树脂：150~200份;有机酸:50~90份； 催化剂：1~5份;阻聚剂：1~5份;三氯氧磷：130~180份;扩链剂：200~300份;有机溶剂:0 ~200份。
[0009]优选地，所述有机酸选自丙烯酸、甲基丙烯酸中的一种。
[0010]优选地，所述催化剂选自三乙胺、二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、二异辛胺、二乙胺 中的一种。
[0011] 优选地，所述阻聚剂选自对羟基苯甲醚、对苯二酚中的一种。
[0012] 优选地，所述扩链剂选自丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯中的一种。
[0013] 优选地，所述环氧树脂选自双酚A环氧树脂、酚醛环氧树脂中的一种:所述酚醛环 氧树脂分子式：（C11H12O3)n，分子量:900~1000。
[0015] 所述双酸A环氧树脂分子式：（C2iH24〇4)n，分子量:340~2000。
[0017]所述有机溶剂的选择范围包括:①芳香烃类:苯、甲苯、二甲苯等;②脂肪烃类:戊 烷、己烷、辛烷等;③脂环烃类:环己烷、环己酮、甲苯环己酮等;④醚类：乙醚、环氧丙烷等； ⑤酯类:醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸丙酯等;⑥酮类:丙酮、甲基丁酮、甲基异丁酮等;⑦其他： 乙腈、啦啶、苯酚、DMF等。
[0018] 可UV固化的磷改性环氧丙烯酸树脂的制备方法，包括下列步骤：
[0019] A)向带蒸馏装置、搅拌器、温度计的三颈瓶中，按重量份数比加入环氧树脂150~ 200份，有机酸50~90份，催化剂1~5份，阻聚剂1~5份，搅拌加入至90~100°C，恒温搅拌反 应1~2小时后，自然升温到100~120°C，恒温搅拌反应3~4小时，至酸价小于5mgK0H/g，反 应式如下：
[0021]B)将上述反应产物降温到60~80°C，按重量份数比加入三氯氧磷130~180份;有 机溶剂0~200份，保持60~80°C搅拌反应2~3小时，同时蒸馏反应产生的氯化氢，反应式如 下：
[0023] C)待上述反应完成后，按重量份数比加入扩链剂200~300份，60~80°C恒温搅拌2 ~3小时，待反应完成后，减压蒸馏出有机溶剂和反应产生的氯化氢，得到产物即为磷改性 环氧丙烯酸树脂，结构式如下：
[0025]其中：Ri选自Η、CH3、C2H5、C3H7中的一种，
[0026] R2选自Η、CH3、CH2CH3、C3H7中的一种。
[0027] 当磷改性环氧丙烯酸树脂受热时，磷改性环氧丙烯酸树脂分解生成磷的含氧酸 (包括它们中的某些聚合物），这种酸能使含羟基化合物脱水成炭覆盖在表面形成隔离层， 此隔离层能隔热和隔绝氧气，同时，由于此隔离层导热性差使高聚物温度较低从而起到阻 燃作用。磷改性环氧丙烯酸树脂热裂解所形成的气体产物中含有游离基P0 ·，它可以捕获 游离基Η·和· 0H，致使火焰中Η·和· 0H的浓度大为下降而起到抑制燃烧链锁反应的作 用。反应如下：
[0028] Η3Ρ04-ΗΡ02+Ρ0.+其它
[0029] Ρ0.+Η·^ΗΡΟ
[0030] ΗΡ0 ·+Η· -Η2+Ρ0 ·
[0031 ]ρ〇 · + · 〇mp〇+ · 〇 ·
[0032]本发明的有益效果在于，本发明所提供的可UV固化的磷改性环氧丙烯酸树脂，能 有效达到阻燃防火的效果；同时采用UV固化，具有固化快，环保无毒，附着力好，耐刮伤等优 点;可以大大减少阻燃防火粉体的使用量，从而大大提高涂层的透明性。
[0033]下面结合【具体实施方式】对本发明做进一步说明。
【具体实施方式】
[0034]实施例1:向干燥的干燥洁净的带蒸馏装置、搅拌器和温度计的三颈瓶中加入150g双酚A环氧树脂、50g丙烯酸，lg三乙胺、lg对羟基苯甲醚，搅拌加入至90°C，恒温搅拌反应1 小时后，自然升温到120°C，恒温搅拌反应4小时至酸价小于5mgK0H/g。将上述反应产物降温 到60°C，加入130g三氯氧磷和100g己烷，保持60°C搅拌反应3小时，同时蒸馏反应产生的氯 化氢，待上述反应完成后，加入200g甲基丙烯酸羟乙酯，60°C恒温搅拌3小时，检测合格后减 压蒸馏出有机溶剂和反应产生的氯化氢，得到产物，即为磷改性环氧丙烯酸树脂。
[0035]实施例2:向干燥的干燥洁净的带蒸馏装置、搅拌器和温度计的三颈瓶中加入200g双酚A环氧树脂、90g丙烯酸，5g二月桂酸二丁基锡、5g对羟基苯甲醚，搅拌加入至90°C，恒温 搅拌反应2小时后，自然升温到120°C，恒温搅拌反应4小时至酸价小于5mgK0H/g。将上述反 应产物降温到60°C，加入180g三氯氧磷和200g甲苯，保持60°C搅拌反应3小时，同时蒸馏反 应产生的氯化氢，待上述反应完成后，加入300g甲基丙烯酸羟乙酯，60°C恒温搅拌3小时，待 反应完成后，检测合格后减压蒸馏出有机溶剂和反应产生的氯化氢，即为磷改性环氧丙烯 酉支树脂。
[0036]实施例3:向干燥的干燥洁净的带蒸馏装置、搅拌器和温度计的三颈瓶中加入150g双酸A环氧树脂、90g丙烯酸，5g三乙胺、lg对羟基苯甲醚，搅拌加入至100°C，恒温搅拌反应1 小时后，自然升温到120°C，恒温搅拌反应4小时至酸价小于5mgK0H/g。将上述反应产物降温 到60°C，加入130g三氯氧磷和100g二甲苯，保持60°C搅拌反应3小时，同时蒸馏反应产生的 氯化氢，待上述反应完成后，加入300g甲基丙烯酸羟乙酯，60°C恒温搅拌3小时，检测合格后 减压蒸馏出有机溶剂和反应产生的氯化氢，得到产物，即为磷改性环氧丙烯酸树脂。
[0037]实施例4:向干燥的干燥洁净的带蒸馏装置、搅拌器和温度计的三颈瓶中加入150g双酸A环氧树脂、90g丙烯酸，5g三乙胺、2.5g对苯二酚，搅拌加入至100°C，恒温搅拌反应2小 时后，自然升温到120°C，恒温搅拌反应4小时至酸价小于5mgK0H/g。将上述反应产物降温到 80°C，加入180g三氯氧磷和200g甲苯，保持80°C搅拌反应3小时，待上述反应完成后，同时蒸 馏反应产生的氯化氢，加入300g甲基丙烯酸羟乙酯，80°C恒温搅拌2小时，检测合格后减压 蒸馏出有机溶剂和反应产生的氯化氢，得到产物，即为磷改性环氧丙烯酸树脂。
[0038]实施例5:向干燥的干燥洁净的带蒸馏装置、搅拌器和温度计的三颈瓶中加入150g双酚A环氧树脂、90g丙烯酸，2.5g二月桂酸二丁基锡、lg对苯二酚，搅拌加入至100°C，恒温 搅拌反应1小时后，自然升温到120°C，恒温搅拌反应4小时至酸价小于5mgK0H/g。将上述反 应产物降温到80°C，加入180g三氯氧磷，保持80°C搅拌反应3小时，同时蒸馏反应产生的氯 化氢，待上述反应完成后，加入300g甲基丙烯酸羟乙酯，80°C恒温搅拌2.