本發(fā)明涉及一種用于工程塑料表面的阻燃涂層及其制備方法，屬于阻燃涂層技術領域。
背景技術：
隨著社會經濟和科學技術不斷發(fā)展，大型建筑工程和電纜工程頻繁出現，復雜、易燃材料得到了極廣泛的應用，隨之而來的是各類火災頻頻發(fā)生。在火災事故中，由于耐火極限低，許多建筑物發(fā)生坍塌，電纜電線被燒損，不僅造成巨大的經濟損失還造成了嚴重的人員傷亡。為了應對火災的威脅，國內外相關部門及科研機構針對建筑物以及電纜等的耐火要求在尋找有效的保護方法，阻燃涂層應運而生。阻燃涂層是在物體（如木材、墻體、鋼材、塑料等）表面涂裝阻燃涂料。在火災未發(fā)生時，起到裝飾作用；當火災發(fā)生時，可起到阻止火焰迅速蔓延的作用，防止小火釀成大禍，給消防人員爭取到更多的搶救時間。優(yōu)異的阻燃涂層不會影響和破壞基體材料的性能和結構，能延緩火焰的傳播，讓火焰自熄。因此，阻燃涂層對于減弱甚至于抑制火災事件具有深遠的意義。
技術實現要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種塑料表面阻燃涂層及其制備方法，該涂層屬于無鹵型高效阻燃涂層，具有良好柔韌性和結合力。
本發(fā)明的技術方案為：一種塑料表面阻燃涂層，由以下重量份的原料制成：成膜劑 8～10份，阻燃劑10～14份，固化劑1～3份，流平劑1～2份，偶聯劑2～4份，填料1～3份和溶劑8～10份。
所述成膜劑為環(huán)氧樹脂。
所述阻燃劑為三氧化二銻與氫氧化鋁混合物，其制備方法包括：
（1）室溫條件下，將5～8份氫氧化鋁與5～6份三氧化二銻混合后置于球磨罐內；
（2）用行星球磨機將磨罐內的混合粉球磨10～15h；
（3）將上述球磨后的三氧化二銻與氫氧化鋁混合粉用無水酒精清洗10～15min，之后在60～100℃溫度下干燥5～10小時，得到阻燃劑粉末。
所述的固化劑、流平劑、偶聯劑和填料分別是三乙烯四胺、滑石粉、硅烷偶聯劑和云母粉。
所述溶劑是乙二醇單丁醚。
一種塑料表面阻燃涂層的制備方法，包括以下步驟：
（1）將流平劑和填料分別球磨10h以上，然后與阻燃劑混合粉混合球磨24h以上，得到球磨混合粉；
（2）將上述球磨混合粉用無水酒精清洗15～20min，在80～100℃溫度下干燥5～8小時后得到固體混合粉末；
（3）將上述固體混合粉末置于燒杯中，然后緩慢分別加入成膜劑、溶劑和偶聯劑，控制攪拌速度為600～800r/min，攪拌時間在120min以上，直到完全溶解呈乳白膠狀物；
（4）向步驟（3）所得膠狀物中加入固化劑，以300～400r/min的速度充分攪拌30min～40min，成為分散均勻的涂料；
（5）用涂膜機將上述涂料以10～20cm/min的速度涂覆于經400#砂紙打磨過的聚丙烯塑料板材上，靜置晾干24h以上，得到均勻致密的阻燃涂層。
對比現有技術制備的用于塑料表面的阻燃涂層，本發(fā)明的阻燃涂層具有以下實質性特點和顯著的進步：
1.提高阻燃涂層的膨脹性，使得涂層在厚度很小的情況下仍可獲得良好的阻燃效果；
2.提高阻燃涂層的固化速度，使其在自然條件下較快得到固化，硬度高；
3.提高阻燃涂層的消泡能力，使涂層內部均勻致密，無氣泡裂紋等缺陷；
4.提高阻燃涂層的結合力，使涂層能夠牢固地結合在塑料的表面；
5.通過調節(jié)阻燃劑的含量及各組分的比例獲得不同厚度的涂層來滿足不同阻燃級別的要求；
6.遇火燃燒時，該涂層首先受熱膨脹成炭，成為熱量和氧氣的隔絕層，起到保護內部基體材料的作用，不影響基體材料的力學性能；
7.成本較低，在不改變基體材料的情況下明顯改善塑料的阻燃性；
8. 能溶解于乙二醇單丁醚溶液，與基體材料分離，從而可以保證基體材料的回收再利用，不會引入其它雜質。
具體實施方式
實施例一
一種塑料表面阻燃涂層，由以下重量份的原料制成：成膜劑 8～10份，阻燃劑10～14份，固化劑1～3份，流平劑1～2份，偶聯劑2～4份，填料1～3份和溶劑8～10份。
優(yōu)選地，成膜劑為環(huán)氧樹脂；
優(yōu)選地，阻燃劑為三氧化二銻與氫氧化鋁混合物；
優(yōu)選地，固化劑為三乙烯四胺；
優(yōu)選地，流平劑為滑石粉；
優(yōu)選地，偶聯劑硅烷偶聯劑；
優(yōu)選地，填料為云母粉；
優(yōu)選地，溶劑是乙二醇單丁醚。
上述所述阻燃劑為三氧化二銻與氫氧化鋁混合物，其制備方法包括：
（1）室溫條件下，將5份氫氧化鋁與6份三氧化二銻混合后置于球磨罐內；
（2）用行星球磨機將磨罐內的混合粉球磨10～15h；
（3）將上述球磨后的三氧化二銻與氫氧化鋁混合粉用無水酒精清洗10～15min，之后在60～100℃溫度下干燥5～10小時，得到阻燃劑粉末。
該塑料表面阻燃涂層的制備方法包括：
1.將流平劑和填料分別球磨10～12h，然后與阻燃劑混合粉混合球磨24～30h，得到球磨混合粉；
2.將上述球磨混合粉用無水酒精清洗15～20min，在80～100℃溫度下干燥5～8小時后得到固體混合粉末；
3.將上述固體混合粉末置于燒杯中，然后緩慢分別加入成膜劑、溶劑和偶聯劑，控制攪拌速度為600～800r/min，攪拌時間在120～150min，直到完全溶解呈乳白膠狀物；
4.向步驟3所得膠狀物中加入固化劑，以300～400r/min的速度充分攪拌30min～40min，成為分散均勻的涂料；
5.用涂膜機將上述涂料以10～20cm/min的速度涂覆于經400#砂紙打磨過的聚丙烯塑料板材上，靜置晾干24～28h，得到均勻致密的阻燃涂層。
對本實施例一所制得的阻燃涂層進行性能檢測。
采用劃格法進行結合力的測試，是以直角網格圖形的切割方式切割涂層穿透至底材時，觀察涂層表面被切割后的涂層狀態(tài)，用來評定抵抗涂層與底材之間脫離能力的一種結合力測試方法。本實驗研究就是按照國家標準GB/T 9286-1998漆膜的劃格試驗進行結合力的測試，將制好的涂有相應涂料的結合力性能測試試樣經行劃格，用相應的刀具切割間距為5 mm的5×5個小格，觀察其發(fā)生脫落的十字交叉切割區(qū)的表面外觀，對應相關的試驗結果分級表定級結合力的等級。實驗結果表明：阻燃涂層能牢固地附著于聚丙烯表面。
實驗采用型號為CZF-6的水平垂直燃燒測定儀，根據GB/T 2408-2008，試樣尺寸要求：長×寬為125±5 mm×13.0±0.5 mm，需要提供測試的最小厚度為3 mm，該實驗試樣采用125×13.5×3 mm的尺寸。試驗火焰采用標稱功率50 W的小火焰引燃源，焰高20±1 mm，燃燒角度焰爐傾斜45o，置入火焰6 mm深處，30±1秒或燃燒至25 mm處時移走焰爐，火焰燃燒至25±1 mm處時開始計時，計下停燃燒時所用的時間和燃燒過的長度，對試樣進行兩次10秒的燃燒測試，觀察實驗現象。實驗結果表明：燃燒后的炭層，不僅膨脹性好，而且所成炭層密實。
按照GB/T 2406.2-2009，極限氧指數的測定運用設備氧指數測定儀，是將至少15個相同規(guī)格的聚合物樣條在規(guī)定條件下，通入氧和氮的混合氣體，將試片用點火器點燃，測定保持如蠟狀態(tài)持續(xù)燃燒所必須的最低氧濃度（以百分數表示）。測得本實施例阻燃涂層的極限氧指數LOI為30.3%。
對本實施例一所制得的阻燃涂層進行平行實驗比較，通過改變阻燃劑中氫氧化鋁（Al(OH)3）與三氧化二銻（Sb2O3）的比例含量，制備方法和實施例一的相同，分別得到實施例二和實施例三的阻燃涂層。三組阻燃涂層的主要區(qū)別如下：
實施例一的阻燃劑中Al(OH)3：Sb2O3=5:6
實施例二的阻燃劑中Al(OH)3：Sb2O3=6:6
實施例三的阻燃劑中Al(OH)3：Sb2O3=8:6
對上述三組阻燃涂層進行GB/T 2408-2008塑料燃燒性能的測試，結果如表1所示。
表1阻燃涂層的燃燒記錄
從表1可以看出，本發(fā)明制備的阻燃涂層使聚丙烯材料的阻燃等級提高至V1級，且阻燃涂層與聚丙烯塑料結合緊密，不易脫落，不影響聚丙烯基體材料的力學性能。
以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何不經過創(chuàng)造性勞動想到的變化或簡單替換，都應該涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。