技术领域
本发明涉及涂料领域，特别涉及一种用于设备表面安全防护的耐磨阻燃涂料及其制备方法。
背景技术
涂料的阻燃性能是国内外学者的研究重点之一。市面上存在的涂料主要有以无机盐、矿物质粉末、氧化物以及有机物等为阻燃剂的涂料，各种涂料都有其自身的优缺，如成本高低问题，装饰美观程度、涂层的厚度等。将树脂材料作为基材，加入增塑剂、阻燃剂等材料，可制备得到透明的阻燃涂料，并且成本较低，对与多种质地的制品都能够适用，不仅可以起到有效的防护作用，还可以修饰制品的美观程度，涂料涂层的致密度很关键，填料在树脂基材中能够分散均匀，紧密结合，才能够极大的提高涂料的综合性能，使涂料可以其到耐磨、屏蔽作用、阻燃、抗静电、抗紫外线等作用，延长制品的使用周期并能够提供制品的使用性能。
发明内容
要解决的技术问题：
市场上的涂料其使用性能差，阻燃性能不佳，本发明的目的是提供一种用于设备表面安全防护的耐磨阻燃涂料及其制备方法。
技术方案：
本发明提供了一种用于设备表面安全防护的耐磨阻燃涂料，包括以下重量份组分制备而成：
水性聚氨酯45-58份、阻燃剂5-11份、消泡剂0.8-1.7份、氧化镁13-22份、偶联剂1-6份、增塑剂1.4-2.5份、分散剂2.1-4.5份、水50-66份。
优选的，所述的一种用于设备表面安全防护的耐磨阻燃涂料，所述的阻燃剂由下述制备方法制备得到：
将300g水镁石原料加入到研磨机中，加入1L去离子水，0.9g聚丙烯酸铵和1.3g的三异丙醇胺，研磨2h，将研磨后的浆料加入到烧瓶中，水浴加热至75℃，然后加入硅烷偶联剂KH550，反应1h，将浆料过滤，在恒温干燥箱中60℃烘2h即得。
优选的，所述的一种用于设备表面安全防护的耐磨阻燃涂料，所述的消泡剂为蓖麻油。
优选的，所述的一种用于设备表面安全防护的耐磨阻燃涂料，所述的氧化镁的粒径为1μm。
优选的，所述的一种用于设备表面安全防护的耐磨阻燃涂料，所述的偶联剂为硅烷偶联剂KH550。
优选的，所述的一种用于设备表面安全防护的耐磨阻燃涂料，所述的增塑剂为环氧糠油酸酯和甘油三乙酸酯按照重量比1:2混合而成。
优选的，所述的一种用于设备表面安全防护的耐磨阻燃涂料，所述的分散剂为甲基纤维素或羟丙基甲基纤维素。
本发明还提供了一种用于设备表面安全防护的耐磨阻燃涂料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将1-6份偶联剂与无水乙醇按照重量比1:10混合均匀，然后与氧化镁13-22份在100℃下搅拌混合20min；
（2）将水50-66份加入高速分散机中，开始搅拌，然后加入水性聚氨酯45-58份以及步骤（1）中处理好的氧化镁13-22份，1500r/min，混合10min；
（3）继续加入阻燃剂5-11份、消泡剂0.8-1.7份、增塑剂1.4-2.5份和分散剂2.1-4.5份，继续混合30min后，过滤即得。
有益效果：
（1）采用聚丙烯酸铵和三异丙醇胺作为研磨助剂，将水镁石原料研磨成极细粉末，并用硅烷偶联剂KH550对其进行表面改性，使其能够在树脂基中不聚团，分散性极好，从而提高材料的阻燃性能，极限氧指数最高可达38%。
（2）增塑剂环氧糠油酸酯和甘油三乙酸酯在材料体系中产生了协同增效作用，增强了树脂分子链的柔韧性，并控制其结晶度处于合理范围，提高了材料的力学性质。
（3）本发明制备得到的涂料干燥快，理化性质好，附着力强，坚硬耐磨，具有很好的阻燃性能，采用喷涂工艺用于设备器件表面，能够保证涂层的表面均匀，从而可以形成光滑、致密，不易脱落的防护层。
具体实施方式
下面的实施例可使本专业技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
实施例1-5以及对比例1和对比例3中的阻燃剂由下述制备方法制备得到：
将300g水镁石原料加入到研磨机中，加入1L去离子水，0.9g聚丙烯酸铵和1.3g的三异丙醇胺，研磨2h，将研磨后的浆料加入到烧瓶中，水浴加热至75℃，然后加入硅烷偶联剂KH550，反应1h，将浆料过滤，在恒温干燥箱中60℃烘2h即得。
实施例1
（1）将6份硅烷偶联剂KH550与无水乙醇按照重量比1:10混合均匀，然后与粒径为1μm氧化镁13份在100℃下搅拌混合20min；
（2）将水66份加入高速分散机中，开始搅拌，然后加入水性聚氨酯45份以及步骤（1）中处理好的氧化镁22份，1500r/min，混合10min；
（3）继续加入阻燃剂5份、蓖麻油1.7份、增塑剂1.4份和甲基纤维素4.5份，继续混合30min后，过滤即得。
增塑剂为环氧糠油酸酯和甘油三乙酸酯按照重量比1:2混合而成。
实施例2
（1）将1份硅烷偶联剂KH550与无水乙醇按照重量比1:10混合均匀，然后与粒径为1μm氧化镁22份在100℃下搅拌混合20min；
（2）将水50份加入高速分散机中，开始搅拌，然后加入水性聚氨酯58份以及步骤（1）中处理好的氧化镁13份，1500r/min，混合10min；
（3）继续加入阻燃剂11份、蓖麻油0.8份、增塑剂2.5份和甲基纤维素2.1份，继续混合30min后，过滤即得。
增塑剂为环氧糠油酸酯和甘油三乙酸酯按照重量比1:2混合而成。
实施例3
（1）将5份硅烷偶联剂KH550与无水乙醇按照重量比1:10混合均匀，然后与粒径为1μm氧化镁16份在100℃下搅拌混合20min；
（2）将水61份加入高速分散机中，开始搅拌，然后加入水性聚氨酯47份以及步骤（1）中处理好的氧化镁20份，1500r/min，混合10min；
（3）继续加入阻燃剂7份、蓖麻油1.5份、增塑剂1.7份和甲基纤维素3.9份，继续混合30min后，过滤即得。
增塑剂为环氧糠油酸酯和甘油三乙酸酯按照重量比1:2混合而成。
实施例4
（1）将2份硅烷偶联剂KH550与无水乙醇按照重量比1:10混合均匀，然后与粒径为1μm氧化镁20份在100℃下搅拌混合20min；
（2）将水55份加入高速分散机中，开始搅拌，然后加入水性聚氨酯54份以及步骤（1）中处理好的氧化镁16份，1500r/min，混合10min；
（3）继续加入阻燃剂10份、蓖麻油1.1份、增塑剂2.2份和甲基纤维素2.8份，继续混合30min后，过滤即得。
增塑剂为环氧糠油酸酯和甘油三乙酸酯按照重量比1:2混合而成。
实施例5
（1）将4份硅烷偶联剂KH550与无水乙醇按照重量比1:10混合均匀，然后与粒径为1μm氧化镁19份在100℃下搅拌混合20min；
（2）将水58份加入高速分散机中，开始搅拌，然后加入水性聚氨酯50份以及步骤（1）中处理好的氧化镁17份，1500r/min，混合10min；
（3）继续加入阻燃剂9份、蓖麻油1.3份、增塑剂1.9份和甲基纤维素3份，继续混合30min后，过滤即得。
增塑剂为环氧糠油酸酯和甘油三乙酸酯按照重量比1:2混合而成。
对比例1
本对比例与实施例1的区别在于增塑剂不同。具体地说是：
（1）将6份硅烷偶联剂KH550与无水乙醇按照重量比1:10混合均匀，然后与粒径为1μm氧化镁13份在100℃下搅拌混合20min；
（2）将水66份加入高速分散机中，开始搅拌，然后加入水性聚氨酯45份以及步骤（1）中处理好的氧化镁22份，1500r/min，混合10min；
（3）继续加入阻燃剂5份、蓖麻油1.7份、环氧糠油酸酯1.4份和甲基纤维素4.5份，继续混合30min后，过滤即得。
对比例2
本对比例与实施例1的区别在于阻燃剂的制备方法不同。具体地说是：
（1）将6份硅烷偶联剂KH550与无水乙醇按照重量比1:10混合均匀，然后与粒径为1μm氧化镁13份在100℃下搅拌混合20min；
（2）将水66份加入高速分散机中，开始搅拌，然后加入水性聚氨酯45份以及步骤（1）中处理好的氧化镁22份，1500r/min，混合10min；
（3）继续加入阻燃剂5份、蓖麻油1.7份、增塑剂1.4份和甲基纤维素4.5份，继续混合30min后，过滤即得。
增塑剂为环氧糠油酸酯和甘油三乙酸酯按照重量比1:2混合而成。
阻燃剂制备方法为：将300g水镁石原料加入到研磨机中，加入1L去离子水，0.9g聚丙烯酸铵，研磨2h，将研磨后的浆料加入到烧瓶中，水浴加热至75℃，然后加入硅烷偶联剂KH550，反应1h，将浆料过滤，在恒温干燥箱中60℃烘2h即得。
对比例3
本对比例与实施例1的区别在于氧化镁的粒径不同。具体地说是：
（1）将6份硅烷偶联剂KH550与无水乙醇按照重量比1:10混合均匀，然后与粒径为5μm氧化镁13份在100℃下搅拌混合20min；
（2）将水66份加入高速分散机中，开始搅拌，然后加入水性聚氨酯45份以及步骤（1）中处理好的氧化镁22份，1500r/min，混合10min；
（3）继续加入阻燃剂5份、蓖麻油1.7份、增塑剂1.4份和甲基纤维素4.5份，继续混合30min后，过滤即得。
增塑剂为环氧糠油酸酯和甘油三乙酸酯按照重量比1:2混合而成。
将实施例1-5和对比例1-3中制备得到的涂料进行性能测试：
附着力测试参考GB1720-79；柔韧性测试参考GB1731-79；抗冲击性测试参考GB1732-79；耐磨寿命在环块磨损试验机30N负荷，2.5m/s线速度条件下测得；氧指数测试参考GB/T2406-1993，测试结果见表1和 表2。
表1 性能测试结果
附着力/级 耐磨寿命/m/μm 极限氧指数/% 实施例1 2 8177 32 实施例2 1~2 8329 33 实施例3 1 8734 37 实施例4 1 8925 37 实施例5 1 9530 38 对比例1 1~2 7988 32 对比例2 2 8019 26 对比例3 3 8088 28
表2 性能测试结果
柔韧性/mm 抗冲击性/cm 实施例1 1.7 61.1 实施例2 1.9 64.3 实施例3 2.4 65.9 实施例4 2.3 684 实施例5 2.5 70.1 对比例1 1.8 50.2 对比例2 1.7 59.9 对比例3 1.6 54.8
由测试结果可知，本发明提供的一种用于设备表面安全防护的耐磨阻燃涂料，具有很好的阻燃性能，力学性能，并且附着力强耐磨，使用性能好。氧化镁的粒径过大，会导致偶联剂对其包裹不完全，从而使氧化镁不能在树脂基中均匀分散，其阻燃性能，力学性能都会相应的出现下降。复合增塑剂的作用效果优于单一的增塑剂，环氧糠油酸酯和甘油三乙酸酯产生了协同增效作用，提高了材料的性能。阻燃剂中不含三异丙醇胺，对水镁石的研磨效果不好，细度不够 ，从而不能在树脂中分散均匀，起到最好的阻燃效果。本发明通过选用合适的助剂，填料粒径，以及制备方法，极大的提高了材料的综合性能。