[發明專利]一種超支化共混軟段改性后擴鏈阻燃水性聚氨酯

在審

• 申請號: 201710223472.7
• 申請日: 2017-04-07
• 公開（公告）號: CN107099132A
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發明（設計）人: 羅運軍;董承昊;柴春鵬;張博文
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: C08L75/08
• 分類號: C08L75/08;C08L75/04;C08G18/66;C08G18/48;C08G18/34;C08G18/32;C08G18/12
• 代理公司: 北京理工大學專利中心11120
• 代理人: 周蜜,仇蕾安

技術領域

本發明涉及一種超支化共混軟段改性后擴鏈阻燃水性聚氨酯，屬于阻燃材料領域。

技術背景

水性聚氨酯具有無毒無污染，性能可設計性強等，但也存在阻燃性能差、力學性能不足、乳液穩定性較差等缺點。

對于水性聚氨酯阻燃性能的改性，主要有物理共混改性和本征阻燃改性這兩種方式，后者具有較好的耐久性以及阻燃成分不易遷出等優點，又可以進一步分為軟段阻燃改性、硬段阻燃改性和軟硬段共改性。軟段阻燃改性通過向聚氨酯軟段中引入具有阻燃性能的聚醚多元醇或聚酯多元醇來實現，具有阻燃效果好，對膠膜性能影響小等優點。

針對水性聚氨酯阻燃性能不足、力學性能較差等缺點，可以通過后擴鏈技術來改善。后擴鏈是指在聚氨酯乳化后或乳化過程中進行的擴鏈，其操作簡單，易于大規模生產。專利CN10534 8472A公布了一種軟段改性后擴鏈阻燃水性聚氨酯及其制備方法，提升了阻燃性能，但乳液的穩定性以及膠膜的力學性能仍有不足。

超支化水性聚氨酯是一類具有高度支化結構的大分子，其獨特的結構和性能使其能夠改善水性聚氨酯的乳液穩定性和力學性能。專利CN104047176A公布了一種超支化水性聚氨酯/復配阻燃水性聚氨酯共混乳液的制備方法，通過端羥基封閉的超支化水性聚氨酯與阻燃水性聚氨酯共混，改善了水性聚氨酯涂層的力學性能；但在超支化水性聚氨酯含量較多時其阻燃性能下降明顯，限制該產品的實際應用。

發明內容

針對現有技術存在的缺陷，本發明的目的在于提供一種超支化共混軟段改性后擴鏈阻燃水性聚氨酯。

本發明的目的是通過以下技術方式實現的。

一種超支化共混軟段改性后擴鏈阻燃水性聚氨酯，所述水性聚氨酯是由如下方法制備得到的：

將大分子多元醇在110℃～140℃脫水1h～3h，于40℃～80℃加入親水性擴鏈劑，再加入二異氰酸酯，升溫至80℃～85℃，反應至-NCO含量不再變化，加入含磷多元醇大分子繼續反應，直至-NCO含量不再變化，降溫至20℃～40℃，加入成鹽劑A進行中和反應10min～30min，得到預聚體；向預聚體中加入0℃～10℃的水進行乳化，加水完畢后立即加入含磷二胺擴鏈劑的丙酮/丁酮/N-甲基吡咯烷酮溶液，在乳化的同時進行后擴鏈，乳化10min～15min得到乳液；將用成鹽劑B中和的乙酰基封閉型超支化水性聚氨酯(AWHBPU)水溶液加入到乳液中，繼續乳化5min～10min以混合均勻，最后旋蒸除去丙酮/丁酮/N-甲基吡咯烷酮，得到乳液，即為本發明所述的一種超支化共混軟段改性后擴鏈阻燃水性聚氨酯。

其中，所述大分子多元醇為分子量大于500的聚醚或聚酯多元醇，包括聚丙二醇(PPG)、聚丙三醇、聚四氫呋喃醚二醇(PTMG)和聚己內脂二醇(PCL)中的一種以上。

所述親水擴鏈劑包括二羥甲基丙酸(DMPA)、2,2-二羥甲基丁酸和2,3-二羥基丁二酸中的一種以上。

所述二異氰酸酯為異氟爾酮二異氰酸酯(IPDI)、甲苯二異氰酸酯(TDI)、1,6-己基二異氰酸酯(HDI)、二環己基甲烷二異氰酸酯(H₁₂MDI)和四甲基環己基二異氰酸酯(TMXDI)中的一種以上。

所述含磷多元醇大分子為分子量大于500的具有阻燃效果的含磷多元醇大分子，包括有機磷二元醇(OP550)、苯基膦酸二元醇(PPhDH)和磷氯銻三元磷酸酯類聚醚二元醇中的一種以上。

所述成鹽劑A和成鹽劑B分別獨立地包括三乙胺(TEA)或三正丁胺。

所述含磷二胺擴鏈劑包括雙(氨基苯基)苯基氧化磷(BPPO)、2,4,8,10-四氧雜-3,9-二磷雜螺環-3,9-二氧-3,9-二(3-氨基苯基)(BPPA)、雙(3-氨基苯基)苯基氧化磷(BAPPO)和氨基苯基氧化磷(BAPO)中的一種以上。

所述乙酰基封閉型超支化水性聚氨酯(AWHBPU)為專利申請CN 102851987 A所述的采用乙酸酐作為封端劑的超支化水性聚氨酯(AWHBPU)。

所述用成鹽劑B中和的AWHBPU水溶液是通過將AWHBPU用水配置成質量濃度為10％～40％的水溶液后加入成鹽劑B，混合均勻得到。