[發(fā)明專利]一種阻燃型水性聚氨酯及其制備方法、膠粘劑及其制備方法

在審

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• 申請日: 2017-01-18
• 公開（公告）號: CN106750175A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設計）人: 李穎;張亞明;張紅明;王獻紅;王佛松
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春應用化學研究所
• 主分類號: C08G18/76
• 分類號: C08G18/76;C08G18/75;C08G18/73;C08G18/66;C08G18/48;C08G18/32;C09J175/08
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 趙青朵

技術領域

本發(fā)明涉及聚氨酯技術領域，涉及一種阻燃型水性聚氨酯及其制備方法、膠粘劑及其制備方法，尤其涉及一種阻燃型陽離子水性聚氨酯及其制備方法、具有阻燃性能的膠粘劑及其制備方法。

背景技術

聚氨酯以其軟硬度可調范圍廣、耐低溫、柔韌性好、附著力強等優(yōu)點被廣泛應用于皮革涂飾、膠粘劑、涂料等領域。然而隨著各國環(huán)境安全法律法規(guī)的出臺，許多國家已限制了溶劑型聚氨酯的應用。

水性聚氨酯是以水代替有機溶劑作為分散介質的新型聚氨酯體系，也稱水分散聚氨酯、水系聚氨酯或水基聚氨酯。水性聚氨酯由于其連續(xù)相為水，安全易于保存和儲存，且使用方便成本低，較完整的保留了溶劑型聚氨酯的特性，另外由于水性聚氨酯分子鏈中存在庫侖力和氫鍵的作用，使其在某些性能上優(yōu)于溶劑型聚氨酯。

因此，水性聚氨酯具有毒性小、低污染性、節(jié)能、安全等優(yōu)點，其研制與生產受到世界各國的重視，而且都取得了長足的發(fā)展，聚氨酯樹脂的水性化已逐步取代溶劑型，成為聚氨酯工業(yè)發(fā)展的重要方向，并廣泛的應用于膠粘劑、涂料、織物涂層與整理劑、皮革涂飾劑、紙張表面處理劑和纖維表面處理劑等諸多技術領域。

在水性聚氨酯的制備中，為了獲得穩(wěn)定的聚氨酯乳液，需在聚氨酯的預聚體分子中引入親水基團，使其在水中乳化。根據(jù)其引入基團所帶電性不同，將水性聚氨酯分為陽離子型、陰離子型、非離子型以及混合型水性聚氨酯。目前，水性聚氨酯的研究多見于陰離子型的水性聚氨酯，其產品也已實現(xiàn)了工業(yè)化，而陽離子型水性聚氨酯的報道較少。陽離子型水性聚氨酯分子鏈上帶正電荷，對基材具有很好的浸潤性，同時對水的硬度不敏感，可在酸性條件下使用，故其在紡織、粘合劑、皮革和造紙等領域具有廣泛的應用前景。

隨著水性聚氨酯的廣泛應用和快速發(fā)展，各下游應用領域也對其提出了更多的性能要求，如織物、膠粘劑、皮革涂飾、涂料、建筑材料等領域，這些材料都為易燃材料，通常都要求對原料進行阻燃處理。

而聚氨酯作為一種有機高分子材料，在空氣中是可燃的，其極限氧指數(shù)(LOI)僅為18左右，具有一定的火災隱患，所以為了滿足多方面的應用要求，需要進行阻燃改性，所以阻燃水性聚氨酯的研究是水性聚氨酯功能化的一個重要的方向。

在聚氨酯中應用的阻燃劑主要是鹵系阻燃劑、有機磷系阻燃劑和磷-氮系阻燃劑。但是鹵系阻燃劑在燃燒時會生成較多的煙并且產生腐蝕性氣體以及有毒氣體，隨著環(huán)保法規(guī)的實施，鹵化阻燃劑受到了越來越受到限制，而其他的阻熱劑組成的聚氨酯，又存在耐水解性差，耐氧化及機械性能差等問題。

因此，如何得到一種具有阻燃性能的水性聚氨酯，同時還具有較好的綜合性能，已成為領域內諸多具有前瞻性的研究人員廣為關注的焦點之一。

發(fā)明內容

本發(fā)明解決的技術問題在于提供一種阻燃型陽離子水性聚氨酯及其制備方法、膠粘劑及其制備方法，特別是一種具有阻燃性能的陽離子水性聚氨酯及其制備方法、具有阻燃性能的膠粘劑及其制備方法，本發(fā)明提供的陽離子水性聚氨酯不僅具有阻燃性能，安全環(huán)保，而且還具有更好的綜合性能。

本發(fā)明提供了一種陽離子水性聚氨酯，具有式(I)所示的結構；

其中，a為1～5；

R₁如式(2)～(6)任意一項所示：

R₂如式(7)所示：

其中，m為1～30，n為1～35；

R₃如式(8)～(10)任意一項所示：

R₄如式(12)～(14)任意一項所示：

R₅如式(15)～(20)任意一項所示：

本發(fā)明提供了一種如上述技術方案所述的陽離子水性聚氨酯的制備方法，包括以下步驟：

1)在保護性氣體的條件下，將除水后的二氧化碳基聚(碳酸酯-醚)二元醇和二異氰酸酯在有機溶劑中進行第一次反應，得到第一產物；

2)在催化劑作用下，將上述步驟得到的第一產物與親水擴鏈劑進行第二次反應，得到第二產物；

3)將上述步驟得到的第二產物和阻燃劑進行第三次反應，得到第三產物；

4)將上述步驟得到的第三產物和二元醇進行第四次反應，得到第四產物；

5)將上述步驟得到的第四產物中和后，再進行乳化，得到陽離子水性聚氨酯樹脂。