超高固体分涂料及其应用

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液体无溶剂涂料也有人称之为超高固体分涂料。它具有很低含量的挥发性有机化合物 (VOC) , 甚至能达到 “ 零 VOC ” 。它主要是以低分子量、低粘度的液体树脂及固化剂体系为基料 , 并用活性稀释剂来进一步降低体系粘度从而保证涂料体系的综合性能。可用于液体无溶剂涂料体系的树脂有 : 聚氨酯树脂、环氧树脂、有机硅树脂等。环氧树脂对颜填料的容忍度很高 , 本身可兼作膨胀体系的炭源和气源 ; 聚氨酯树脂本身可作为膨胀体系的炭源和气源 ; 有机硅树脂本身具有很高的阻燃性。它们均是液体无溶剂膨胀型防火涂料的理想成膜物。  

    液体无溶剂涂料的研究目前主要集中在重防腐涂料、地坪涂料和特殊用途涂料领域。关于无溶剂膨胀型防火涂料的研究 , 目前世界范围内几乎没有公开的报道。美国专利 5292799 及 5432007 等披露的无溶剂防火涂料 , 事实上是以有机硅树脂为基料的耐热阻燃涂料。国内关于无溶剂防火涂料的研究也很少 , 仅上海涂料研究所 “ 九·五 ” 期间在聚酯无溶剂防火涂料方面做过一些研究 , 但从其试验报告看 , 2 mm 干膜厚度的耐火极限仅为 52 min , 与目前市场上较好的溶剂型防火涂料 , 甚至水性防火涂料相比有明显差距。它采用传统的 P — N — C 防火膨胀体系 , 根据这一膨胀体系理论 , 只有当阻燃剂的总量达到一值定后 ( 如 60 % ～ 70 %) , 涂层才会产生比较理想的膨胀层 , 显然这一要求是很难满足的。要想使无溶剂体系产生较好的膨胀层 , 可从以下几方面入手 :  

    第一 , 提高树脂体系对阻燃颜填料的容忍度 , 采用恰当的活性稀释剂 , 尽可能地降低体系的粘度 ; 提高阻燃材料在配方中的用量。  

    第二 , 提高阻燃剂的效率 , 减少阻燃填料的用量 , 合理利用磷酸三聚氰胺、磷酸季戊四醇酯、磷酸三聚氰胺季戊四醇酯等多功能材料 ;  

    第三 , 开发新型膨胀体系 , 如氨基苯磺酸盐、氨基磺酰对苯胺等自膨胀材料的合理利用。对聚磷酸铵 - 三聚氰胺 - 季戊四醇膨胀体系而言 , 要取得良好的膨胀效果 , 必须使这三种材料在涂料中的含量达到一个较高的值 , 如果能使其所需的用量由当前的 60 % ～ 70 % , 下降到一个较低的值 , 则制得高效无溶剂防火涂料就成为可能。  

    第四 , 提高树脂本身的阻燃能力 , 减少阻燃剂在配方中的用量。因为化学结合的阻燃元素比物理拼合的防火效率要高得多 , 所以要尽可能使用本身含有阻燃元素的树脂 , 如有机硅树脂等。  

    海洋化工研究院自 20 世纪 90 年代就开始了无溶剂防火涂料的研究工作。从基料和膨胀体系入手 , 着重于聚磷酸铵 - 三聚氰胺 - 季戊四醇膨胀体系的改进 , 经过多年努力已取得突破性进展。使膨胀基料 ( 聚磷酸铵 - 三聚氰胺 - 季戊四醇 ) 在涂料中的用量由原先占涂料总量的 60 % ～ 70 % 下降到 30 % 左右 , 并且涂层的耐化学介质性也有了很大提高。改进后的膨胀层与原先的膨胀层相比 , 不仅在膨胀层的高度、强度上 , 而且在耐烧性上均有很大的提高。聚磷酸铵 - 三聚氰胺 - 季戊四醇的膨胀层在 1 100 ℃ 火焰的作用下 ,5 min 即发生明显的白化现象 , 火焰中心部位已出现破损烧透的泡 ; 而改进后的膨胀层 , 即使在 1 100 ℃ 火焰下 30 min , 也没有发生明显的白化现象和火焰中心部位被烧塌的现象。