二月桂酸二丁基錫DBTDL

1、摘要:以對溴苯酚和苯酚合成了溴碳酚醛樹脂，再以Span-80為乳化劑，二月桂酸二丁基錫（DBTDL）為催化劑，用界面聚合法對季戊四醇微膠囊化以改善其耐水性，從而提高涂料的耐候性，涂料耐火極限達(dá)2.1h，耐水性達(dá)16d。關(guān)鍵詞：溴碳酚醛；微膠囊；超薄型；防火涂料；耐水性1引言由于鋼結(jié)構(gòu)具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、施工方便等優(yōu)點(diǎn)，正日益廣泛地使用于大型建筑中。但是鋼結(jié)構(gòu)的耐火性能很差，極易導(dǎo)熱，在自身溫度超過540C時，其機(jī)械強(qiáng)度幾乎全部喪失1。此時便會導(dǎo)致建筑物不能支撐自身質(zhì)量而坍塌，從而給人們的生命和財(cái)產(chǎn)帶來巨大的損失。溴系阻燃劑的分解溫度大多在200300C，與各種高聚物材料的分解溫度相匹配，因此能

2、在最佳時刻，于氣相及凝聚相同時起到阻燃作用，添加量最小，阻燃效果最好，是目前應(yīng)用最為廣泛的阻燃劑2。歐盟規(guī)定自2006年1月1日起，在歐盟國家銷售的所有電子電氣設(shè)備，不能含有多溴聯(lián)苯及多溴二苯醚。但其它溴系阻燃劑卻不在禁止范圍內(nèi)，而且經(jīng)過專家多方論證，證明多數(shù)溴系阻燃劑不會對環(huán)境產(chǎn)生惡劣影響3。所以將溴元素引入到高分子材料中，可達(dá)到提高涂料裝飾性和耐火極限的目的。但是，市場上銷售的超薄膨脹型防火涂料還存在一定的缺陷，如耐水性不好，遇水易脫落、膨脹等，耐久性也欠佳4。由于防火涂料中大量使用的阻燃劑能溶于水而造成超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的耐候性差，為解決成碳劑季戊四醇水溶性大而造成的涂層耐水性差的問題

3、，本研究采用界面縮聚法對季戊四醇進(jìn)行微膠囊化，極大地提高了涂層的耐水性。2試驗(yàn)部分原料對溴苯酚，工業(yè)品；苯酚，分析純；甲醛，分析純；異佛爾酮二異氰酸酯（IPDI），工業(yè)品；二苯甲烷二異氰酸酯（MDI），工業(yè)品；HDI縮二脲，工業(yè)品；甲苯二異氰酸酯（TDI），工業(yè)品；E-44，工業(yè)品；聚磷酸銨，優(yōu)級；三聚氰胺，優(yōu)級；季戊四醇，工業(yè)品。儀器QFD型電動漆膜附著力測定儀，天津市材料試驗(yàn)機(jī)廠；涂膜火焰噴射燃燒測試儀，自制；QZM錐形研磨機(jī)，天津偉達(dá)試驗(yàn)機(jī)廠；DJ1C-60W增力電動攪拌器等。2.3試驗(yàn)過程2.3.1溴碳酚醛樹脂的制備將對溴苯酚和苯酚以1:1物質(zhì)的量比混合后加入到裝有攪拌裝置和冷凝管的1

4、00mL的圓底燒瓶中，攪拌加熱使其完全融化，降溫至58C后加入37%的甲醛溶液（酚醛物質(zhì)的量比為1.00:0.75），攪拌混合均勻后，加入對溴苯酚和苯酚總量的1%的草酸溶液。緩慢加熱至沸騰，持續(xù)12h，當(dāng)黏度達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)后停止加熱，靜置30min,水洗（水溫6070C）67次使pH接近7，然后減壓脫去水、甲醇等雜質(zhì)，溫度不超過130C。2.3.2季戊四醇微膠囊的制備將70mL二甲苯和2mLSpan-80混合后加入裝有攪拌裝置和冷凝管的250mL的三口瓶中，并在室溫下不斷快速攪拌10min。再將2g季戊四醇溶解在100mL蒸餾水中后加入三口瓶中，同樣在室溫下不斷快速攪拌。10min后，將5.55

5、g異佛爾酮二異氰酸酯（IPDI）、20mL二甲苯以及0.5mL二月桂酸二丁基錫催化劑混合后加入，并在70C水浴加熱下快速攪拌約5h。倒出后用二甲苯對微膠囊進(jìn)行多次洗滌，除去其中含有的Span-80，然后在60C下烘干5-6。2.3.3超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的制備先將溴碳酚醛樹脂和E-44溶于環(huán)己酮和醋酸丁酯中，再依此加入聚磷酸銨、三聚氰胺、季戊四醇微膠囊、三氧化二銻、氯化石蠟和鈦白粉，分散均勻后將其研磨至規(guī)定細(xì)度即可。3結(jié)果與討論3.1溴碳酚醛樹脂合成原料對樹脂性能的影響不同原料對溴碳樹脂性能的影響見表1。表1不同原料對溴碳樹脂性能的影響原料外觀固體含圜號黏廈/mPa1品對澳苯酚諫紅棕色液怵75

6、.811S蘢酬黃色遼明脆性固體884030對漠苯酚*取酚A棕色脆性闔體易膠化24對漠苯酚+苯酚黃棕色膠狀液體8802R注：黏度為50%乙醇溶液的黏度。從表1可以看出，相同條件下僅采用對溴苯酚作為原料所得樹脂的固體含量及黏度都比較低，主要是因?yàn)閷ξ籅r的位阻較大，從而影響其聚合度；雙酚A與對溴苯酚作為原料時由于雙酚A的活性比較強(qiáng)，導(dǎo)致樹脂極易凝膠，合成工藝不好控制；因此選用對溴苯酚和苯酚作為原料。3.2樹脂黏度對耐火極限的影響?zhàn)ざ葘δ突饦O限的影響見圖1。EETfeY走60!一-il_203Q40506C黏度如“圖1黏度對耐火極限的影響從圖1可以看出，當(dāng)溴碳酚醛樹脂黏度在3035mPas時，防火涂

7、料的耐火時間達(dá)100min以上，在此黏度條件下，防火涂料灼燒發(fā)泡倍率大、碳化層硬度高，能有效地阻止鋼結(jié)構(gòu)的溫度升高，因此合成溴碳酚醛樹脂的適宜黏度應(yīng)控制在33mPas左右。3.3不同異氰酸酯與季戊四醇微膠囊化后性能比較選用不同種類的異氰酸酯對季戊四醇進(jìn)行微膠囊化，其對涂層性能的影響見表2。表2不同異氰酸酯對涂層性能的影響性能TDIMDIIPDlHDI縮二腺對比耐水性加129144附膽力/級11112鉛筆硬度3Hsn3113H2EI耐沖擊性on504545斗D40案韌性nun22232耐火極眼min7065786074從表2可以看出，不同材料微膠囊化后的季戊四醇加入涂料后，涂料涂膜的耐水性從4d

8、提升到14d，附著力提高了1級，硬度也提高了1級，耐沖擊性從40cm提升到50cm，耐火極限、柔韌性與沒有加入微膠囊的涂料無太大區(qū)別。TDI有明顯的刺激性與毒性，以其制備的涂料涂膜易泛黃，耐候性差；MDI制備的涂料涂膜雖強(qiáng)度高、耐磨性好，但非常容易泛黃；HDI縮二脲雖然可用作高耐候、保光、保色性優(yōu)良的外用涂料，但其包覆的微膠囊顆粒較大，不適合加入涂料；IPDI同樣具有異氰酸酯的優(yōu)點(diǎn)，所制的涂料涂膜不泛黃，耐候性好，而且IPDI包覆的微膠囊加入涂料后的測試表明，IPDI的效果非常好。故選擇IPDI包覆季戊四醇。3.4IPDI包覆微膠囊的反應(yīng)時間和溫度對涂層耐水性的影響對IPDI包覆季戊四醇進(jìn)行微

9、膠囊化，現(xiàn)對微膠囊化反應(yīng)的時間和溫度對涂層耐水性的影響作討論，見表3和表4。表3IPDI包覆微膠囊反應(yīng)時間對涂層耐水性的影響反應(yīng)時問心涂層謝水性州11411512表4IPDI包覆微膠囊反應(yīng)溫度對涂層耐水性的影響反應(yīng)溫度/C涂層耐水性/d反應(yīng)爲(wèi)度/V涂產(chǎn)翩水性閉的II137ft14表3IPDI包覆微膠囊反應(yīng)時間對涂層耐水性的影響從表3和表4可以看出，IPDI包覆季戊四醇的最佳反應(yīng)溫度為70C，反應(yīng)時間為5h，耐水性最高可達(dá)14d。從圖2放大400倍的微膠囊電鏡照片可以看出，微膠囊顆粒圓整，表面光滑，顆粒相對均勻。3.5微膠囊的紅外光譜分析IPDI和IPDI微膠囊的紅外光譜見圖3和圖4。圖2IPD

10、I微膠囊的電鏡照片從圖3可以看出，2960cm-1處可以歸屬為IPDI的一CH3基團(tuán)的伸縮振動吸收峰,2260cm-1處可以歸屬為一NCO基團(tuán)的伸縮振動吸收峰。從圖4可以看出，1655cm-1處可以歸屬為伯酰胺中CO的伸縮振動峰，3349cm-1可以歸屬為伯酰胺的NH基團(tuán)伸縮振動峰，1555cm-1可以歸屬為伯酰胺NH基團(tuán)面內(nèi)彎曲吸收峰，2960cm-1處可以歸屬為一CH3基團(tuán)的伸縮振動吸收峰，1237cm-1可以歸屬為酯的CO基團(tuán)的吸收峰。3.6微膠囊化季戊四醇的用量對涂料性能的影響涂料配方的其它組分不變，細(xì)度為30卩m，改變微膠囊的加入量，考察涂料的附著力、耐沖擊、柔韌性、硬度等性能，結(jié)果

11、見表5。圖3IPDI的紅外光譜圖4IPDI微膠囊的紅外光譜表5微膠囊化季戊四醇用量對涂料性能的影響測試項(xiàng)目一沁菱的用量1%681012附著力懺2111鉛筆硬度4H3H4H3H耐沖擊性Aim45505050柔韌性Anw3232耐水性甩13151211從表5可以看出，附著力基本都為1級，當(dāng)微膠囊的用量為6%時，涂料的附著力不太好；當(dāng)微膠囊的用量為8%和12%時，硬度為3H或4H；耐沖擊性只有微膠囊用量為6%的為45cm，其它都為50cm；柔韌性在微膠囊的用量為8%和12%時可達(dá)到2mm，其余為3mm；當(dāng)用量為8%時，耐水性可達(dá)15d。故得出季戊四醇微膠囊用量為8%時，涂料的性能最好。4防火涂料的測試結(jié)果通過多次試驗(yàn)，得到防火涂料的最佳配方，其性能檢測結(jié)果見表6。表6最佳配方防火涂料性能檢測結(jié)果項(xiàng)目測第果檢測標(biāo)準(zhǔn)細(xì)度30GB/T1724W9附君力/級1GBrt17201979曙筆硬度3HGE&7?1986耐粹擊性/cm50GBXT17321993柔韌性/nfln2GB/T17311993耐水性用16GB/T17331993耐火械限Atiin123GB1490720G25結(jié)語通過溴碳酚醛樹脂合成與季戊四醇微膠囊化的實(shí)施與討論，可以得出如下結(jié)論:酚醛物質(zhì)