[發明專利]一種阻燃型水性聚氨酯涂料的制備方法

有效

• 申請號: 201410325222.0
• 申請日: 2014-07-09
• 公開（公告）號: CN104031544A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發明（設計）人: 朱蕾
• 申請（專利權）人: 朱蕾
• 主分類號: C09D175/04
• 分類號: C09D175/04;C09D5/18;C08G18/32;C08G18/10
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技術領域

????本發明涉及水性聚氨酯涂料的制備方法，特別涉及一種阻燃型水性聚氨酯涂料的制備方法。

背景技術

水性聚氨酯(又稱水基聚氨酯)是一種在聚氨酯的分子鏈中含有親水性基團的聚氨酯樹脂，與水具有很強的親和性，采用特定的工藝能使之在水中分散并形成穩定的體系。水性聚氨酯主要應用于皮革涂飾、紡織印染、造紙業、建筑涂料、膠粘劑、鑄鋼涂料等方面，所涉及的幾乎都是易燃材料，這些材料在使用時如未經阻燃處理，必然成為引發火災的安全隱患。水性聚氨酯的阻燃化，是水性聚氨酯功能化的重要方向之一。

陳鶴等人[1]?陳鶴，羅運軍，李杰.?硬段阻燃改性水性聚氨酯的合成與性能[J].?高分子材料科學與工程，2008,24（6）：79~84以二溴新戊二醇為擴鏈劑，用硬段改性的方式將阻燃元素引入到水性聚氨酯中，合成出一系列不同改性程度的阻燃水性聚氨酯。氧指數測試發現，水性聚氨酯的氧指數隨二溴新戊二醇改性程度增加而增加，其中15％改性的聚氨酯氧指數已達29.6％，使聚氨酯由可燃降低為難燃。但溴系阻燃劑改性的聚氨酯在燃燒時，產生大量的煙霧、并容易腐蝕設備，因此受到一定的限制。而我國目前市場上銷售的阻燃水性聚氨酯以共混復配型為主，通過添加大量的阻燃劑來達到阻燃效果，這種方法成本較高且對聚氨酯的性能影響較大。

???次膦酸鋁類是一種新型的阻燃劑，具有不揮發，含磷量高，熱穩定性好等特點。次磷酸鋁熱穩定性好，使其應用產品具有較高的熱穩定性，在處理的材料具有較好的機械性能和較好的抗侯性,含有次磷酸鋁的聚合物組合物呈現較高的阻燃性.由于次磷酸鋁含磷量高，具有熱穩定性好、阻燃效力大等優點。

發明內容

一種阻燃型水性聚氨酯涂料采用多羥基有機硅取代傳統的聚酯多元醇與聚醚多元醇與異氰酸酯反應，選擇對硫磷與三氟甲磺酸二丁硼協同催化取代傳統的二月桂酸二丁基錫，用有機硅對聚氨酯預聚體進行擴鏈，同時加入鋁鹽抑制聚氨酯的發煙量和提高阻燃性，所得聚氨酯燃燒產生致密的保護層，且釋放的煙霧小。

本發明采用了以下技術方案。

???一種阻燃型水性聚氨酯涂料的制備方法，其特征在于：

（1)、在三氟甲磺酸二丁硼催化劑存在的條件下，將1,4-雙(二甲基羥基硅基)苯與六亞甲基二異氰酸酯照重量比2:1混合，于80~110℃下反應2~?4h，再加入對硫磷于反應體系，反應溫度80~110℃，反應時間40~60min，得到聚氨酯預聚體；所述催化劑用量為1,4-雙(二甲基羥基硅基)苯與六亞甲基二異氰酸酯總重量的0.3?~?0.7％，對硫磷為1,4-雙(二甲基羥基硅基)苯與六亞甲基二異氰酸酯總重量的1.0~1.4%；

（2)、向聚氨酯預聚體中加入聚氨酯預聚體總重量1.4~2.8％的擴鏈劑和聚氨酯預聚體重量16~24％的丁酮，于65~?85℃條件下攪拌反應3~5h，加入三乙胺進行中和反應10?~?40min，加水進行乳化，形成一種水性聚氨酯備用；所述的三乙胺為聚氨酯預聚體重量的10~30%；

（3)、向質量濃度為10％的鋁鹽化合物溶液中加入鋁鹽化合物溶液重量1.5~1.8%的分散劑，在溫度為30℃、pH為7的條件下，超聲粉碎20min，得鋁鹽分散液備用；

（4）、將水性聚氨酯固含量10~20％的鋁鹽分散液、水性聚氨酯固含量1~2%的L-焦谷氨酸、水性的聚氨酯固含量10~20%的螺環磷酰四氫吡咯酯和水性聚氨酯固含量1~2%的N-氨乙基-3-氨丙基三乙氧基硅烷加入到水性聚氨酯中，在pH為7的條件下剪切攪拌40~80min，得到阻燃性水性聚氨酯涂料。

???擴鏈劑為二苯基二羥基硅烷、4,4'-雙(二甲基羥基硅基)二苯醚、二羥基硅酞菁中的任意一種；鋁鹽化合物為二苯基次膦酸鋁、二丙基次膦酸鋁和二乙基次膦酸鋁中的任意一種；

分散劑為N,N-二甲基氨基丙胺、十二烷基苯磺酸鈉、聚丙烯酸鈉、聚乙烯醇、陽離子聚丙烯酰胺、硅酸鈉、六偏磷酸鈉的任意一種；剪切攪拌速度700~1200rpm。

???本發明具有以下特點：

???（1）所制備的阻燃型水性聚氨酯涂料燃燒時相比傳統的阻燃聚氨酯釋放的煙霧大幅降低，且阻燃性價比高；

???（2）預聚體合成中所選擇的催化劑取代了傳統的二月桂酸二丁基錫所制得聚氨酯膜表面差的缺陷，使制品表面平整光滑，韌性好。

??（3）選擇有機硅做擴鏈劑，發揮氮、磷、硅化合物能形成良好的致密層，而鋁鹽化合物具有良好抑煙性、阻燃性，做到防火防煙的最佳阻燃效果。

具體實施方式??下面結合實例進一步說明本發明。