复合阻燃涂料及其制备方法、阻燃气凝胶涂层及其制备方法

本发明涉及新材料，具体涉及复合阻燃涂料及其制备方法、阻燃气凝胶涂层及其制备方法。

背景技术：

1、广泛应用于工业场景，作为保温材料的硬质聚氨酯泡沫(rpuf)具有高交联度、三维结构、几乎闭孔等特点，有良好的机械强度、超低的导热系数、优异的防腐性和低密度特性。然而，rpuf极限氧指数为19％左右，极易燃烧，具有很大的潜在火灾危险；同时rpuf在火灾中会分解释放出大量有毒气体，可能导致严重的火灾事故。泡沫表面的防火涂层可以保护底层基质免受热降解，并在不损害其固有机械性能的情况下抑制火势蔓延，这被认为是赋予材料高性能的有前景的环境友好策略。

2、气凝胶涂料是一种新兴的替代材料，可灵活应用于预制保温产品。通常情况下，通过增加气凝胶等无机填料的含量可以改善耐火和热性能。如cn 113402762a公开了一种绝热阻燃聚氨酯-硅气凝胶复合保温材料的制备方法，该制备方法是采用2-丙烯酸羟乙酯和氯磷酸二苯酯制得含磷阻燃成分，并将该含磷阻燃成分与正硅酸乙酯作为复合硅源制得阻燃填料，该阻燃填料和和甲基磷酸二甲酯经发泡反应制得复合保温材料。该方案是利用硅气凝胶优异的绝热性能与阻燃性能，并与甲基磷酸二甲酯协同阻燃的原理，但是其中的气凝胶涂料的粘附力不足而导致分层问题，这严重限制了其应用。

3、有研究通过冷冻干燥技术在rpuf外部涂覆气凝胶涂层，使rpuf具有出色的阻燃和抑烟性能。然而，冷冻干燥技术很难生产商业化的rpuf产品。

4、因此，迫切需要仔细考虑成分选择和加工工艺，以开发出理想的气凝胶涂层。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术的气凝胶涂料粘附力和耐火性不足的问题。

2、为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种制备复合阻燃涂料的方法，该方法包括：

3、(1)在引发剂和水i存在下，将含双键的磺酸盐单体、含双键的磷酸酯单体和丙烯酸羟乙酯单体进行聚合反应，得到聚丙烯酸树脂；以及

4、在水ii存在下，将黑磷、无机纤维和无机溶胶依次进行第一接触混合和干燥，得到复合气凝胶；

5、(2)将所述聚丙烯酸树脂、所述复合气凝胶和玻璃微珠进行第二接触混合，得到所述复合阻燃涂料；

6、其中，在步骤(1)中，所述含双键的磺酸盐单体、所述含双键的磷酸酯单体和所述丙烯酸羟乙酯单体的用量摩尔比为1：0.8-1：0.5-1；

7、在步骤(2)中，所述玻璃微珠的粒径d90为10-30μm，堆积密度为0.25-0.35t/m3。

8、本发明的第二方面提供由第一方面所述的方法制备得到的复合阻燃涂料。

9、本发明的第三方面提供一种阻燃气凝胶涂层，该阻燃气凝胶涂层包括基体以及涂覆于所述基体上下两个表面的复合阻燃涂料；

10、所述复合阻燃涂料为第二方面所述的复合阻燃涂料。

11、本发明的第四方面提供一种制备第三方面所述的阻燃气凝胶涂层的方法，该方法包括：将复合阻燃涂料涂覆于基体的上下两个表面，并烘干处理，得到所述阻燃气凝胶涂层。

12、通过上述技术方案，本发明至少具有以下优点：

13、(1)本发明提供的制备复合阻燃涂料的方法通过分子层面的结构设计将磺酸基团、磷酸酯基团和羟基引入聚丙烯酸树脂分子链上，增强了与基体的界面相互作用，具有高粘附力；并结合气凝胶粉末的隔热阻燃作用，与中空玻璃微珠混合，制备出消防安全的具有优异阻燃隔热效果、高粘合力的复合阻燃涂料；该复合阻燃涂料应用于基体表面能够显著提升基体的阻燃性能和抑烟性能，能够应用于保温隔热及油气生产、交通运输领域。

14、(2)本发明提供的制备复合阻燃涂料的方法，能够通过多种方式进行干燥，工艺简单，能够解决气凝胶阻燃涂料中气凝胶生产工艺复杂的问题。

15、(3)本发明提供的复合阻燃涂料具有耐火性、耐高温性，且粘合性能等更加优越的优点，应用于基体表面作为阻燃气凝胶涂层能够显著提升基体的火灾安全性。

16、(4)本发明提供的阻燃气凝胶涂层在燃烧热解过程中，能够形成炭层抑制热量传递，保护硬质聚氨酯泡沫基体，阻燃防火隔热性能显著，有出色的抑烟效果。

技术特征：

1.一种制备复合阻燃涂料的方法，其特征在于，该方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述含双键的磺酸盐单体选自乙烯基磺酸钠、烯丙基磺酸钠、苯乙烯磺酸钠、乙烯基磺酸钾、甲基丙烯酸3-磺酸丙酯钾盐和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述含双键的磷酸酯单体选自2-甲基-2-丙烯酸-2-羟乙基酯磷酸酯、三烯丙基磷酸酯、二[2-(甲基丙烯酰氧基)乙基]磷酸酯、丙烯酸磷酸酯fm30和丙烯酸磷酸酯fm20中的至少一种。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述含双键的磺酸盐单体、所述引发剂和所述水i的用量重量比为0.05-0.1：0.001-0.005：1；

5.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述无机纤维选自二氧化硅纤维、氧化铝纤维、莫来石纤维和sic纤维中的至少一种；

6.由权利要求1-5中任意一项所述的方法制备得到的复合阻燃涂料。

7.一种阻燃气凝胶涂层，其特征在于，该阻燃气凝胶涂层包括基体以及涂覆于所述基体上下两个表面的复合阻燃涂料；

8.一种制备权利要求7所述的阻燃气凝胶涂层的方法，其特征在于，该方法包括：将复合阻燃涂料涂覆于基体的上下两个表面，并烘干处理，得到所述阻燃气凝胶涂层。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述涂覆的厚度各自独立地为0.1-5mm/面；

10.根据权利要求8或9所述的方法，其中，所述涂覆的方式选自刷涂法、喷涂法和浸渍提拉法中的至少一种；

技术总结
本发明涉及新材料技术领域，公开了复合阻燃涂料及其制备方法、阻燃气凝胶涂层及其制备方法。该方法包括：(1)在引发剂和水I存在下，将含双键的磺酸盐单体、含双键的磷酸酯单体和丙烯酸羟乙酯单体进行聚合反应，得到聚丙烯酸树脂；以及在水II存在下，将黑磷、无机纤维和无机溶胶依次进行第一接触混合和干燥，得到复合气凝胶；(2)将所述聚丙烯酸树脂、所述复合气凝胶和玻璃微珠进行第二接触混合，得到所述复合阻燃涂料。本发明提供的制备复合阻燃涂料的方法制得的复合阻燃涂料具有高粘附力，且该复合阻燃涂料应用于硬质聚氨酯泡沫表面而得的阻燃气凝胶涂层具有优异的阻燃隔热效果，能够显著提升硬质聚氨酯泡沫的阻燃性能和抑烟性能。

技术研发人员：邱水来,张来斌,周一帆,王晨蕾,徐靖堯
受保护的技术使用者：中国石油大学（北京）
技术研发日：
技术公布日：2025/3/20