[發明專利]一種本質阻燃水性聚氨酯及其制備方法

有效

• 申請號: 202011242491.2
• 申請日: 2020-11-09
• 公開（公告）號: CN112279995B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 崔劍光;陳佳琦;劉樹駿;唐星三;鐘世強
• 申請（專利權）人: 山東省海洋化工科學研究院
• 主分類號: C08G18/66
• 分類號: C08G18/66;C08G18/48;C08G18/42;C08G18/32;C08G18/34;C08J3/03;C08L75/08;C08L75/06;C09D175/08;C09D175/06;C09D5/18
• 代理公司: 濰坊鳶都專利事務所 37215
• 代理人: 周帥

本發明公開了一種本質阻燃水性聚氨酯，由異氰酸酯、多元醇、雙羥基高磷氮含量阻燃功能單體和親水擴鏈劑聚合而成；所述雙羥基高磷氮含量阻燃功能單體通過以甘氨酸、多聚甲醛、亞磷酸二甲酯為原料制得的磷氮一體化功能化合物與雙環氧化合物進一步反應制得。本質阻燃水性聚氨酯可通過調整提高阻燃段的比例作為阻燃添加劑使用，阻燃效率高，效果持久，不存在易揮發、遷移、析出等方面的問題。

技術領域

本發明涉及一種本質阻燃水性聚氨酯及其制備方法。

背景技術

水性聚氨酯(WPU)是以水為分散介質，分散液中不含或含有極少量有機溶劑的聚氨酯。聚氨酯涂膜具有一系列優良的特性,如耐磨性、耐化學品性、良好的韌性、彈性和對基材的粘接性、能在室溫或低溫固化,廣泛應用于皮革加工、建筑涂料、膠粘劑等領域。但通常條件下，使用時大多是未經阻燃處理的易燃聚氨酯材料，這易成為引發火災的隱患，水性聚氨酯的阻燃是其功能化的重要方向之一。將阻燃后的水性阻燃涂層膠應用于可燃基材表面，具有隔熱、隔質、推遲著火時間、延緩燃燒發展等作用，安全性得到保證，應用前景廣闊。

本質阻燃水性聚氨酯又稱為反應型阻燃水性聚氨酯，指通過將阻燃單元參與水性聚氨酯的合成反應，直接引入聚氨酯基體中，成為其結構的一部分，使不添加外物的條件下達到阻燃效果，降低了阻燃劑和阻燃改性劑的使用率，阻燃元素含量相同的情況下，本質阻燃效率更高，效果更持久，且不存在易揮發、遷移、析出等方面的問題。本質阻燃從分子層面改性，從根本上克服了相關界面難題。

本質阻燃水性聚氨酯可分為有鹵阻燃和無鹵阻燃。鹵系阻燃水性聚氨酯雖然通常情況下有更好的阻燃效果，但熱分解時易產生鹵化氫等物質，且裂解過程中可能產生大量煙、腐蝕性和有毒氣體，日益受到環保等方面的壓力；無鹵本質阻燃聚氨酯在一定程度上解決了這些弊端，燃燒時不揮發、不產生腐蝕性氣體，且成炭率更高，燃燒性更低，因此有較好的應用價值。本發明水性聚氨酯無鹵阻燃，安全環保，且通過調整阻燃段的比例可以改變本質阻燃聚氨酯的結構，提高分散和阻燃性能，目標產物粒徑小，粘度低，乳液穩定性和阻燃性能好，在織物涂層、皮革涂飾、水性膠黏劑等領域具有應用價值。

發明內容

本發明的目的是提供一種本質阻燃水性聚氨酯；采用的技術方案為：

該本質阻燃水性聚氨酯由異氰酸酯、多元醇、雙羥基高磷氮含量阻燃功能單體和親水擴鏈劑聚合而成；所述雙羥基高磷氮含量阻燃功能單體通過以甘氨酸、多聚甲醛、亞磷酸二甲酯為原料制得的磷氮一體化功能化合物與雙環氧化合物進一步反應制得。

所述雙羥基高磷氮含量阻燃功能單體的制備步驟如下：

(1)將多聚甲醛、甘氨酸和四氫呋喃混合并升溫至60-70℃，然后滴加亞磷酸二甲酯，滴加完成后繼續保溫反應直至反應充分；反應完畢除去溶劑四氫呋喃，得到淡黃色粘稠液體即為磷氮一體化功能化合物；

(2)將磷氮一體化功能化合物和二氯乙烷混合，緩慢滴加雙環氧化合物，滴加過程中緩慢升溫至45-60℃，滴加完成后先在45-60℃下保溫反應，然后升溫至75-90℃，繼續保溫反應直至反應充分；反應完畢除去溶劑二氯乙烷，得到黃色粘稠液體即為雙羥基高磷氮含量阻燃功能單體。

所述步驟(1)，除去溶劑四氫呋喃后還需作如下處理：先加少量水洗滌、再經無水硫酸鈉干燥、最后進行固液分離，固液分離后得到淡黃色粘稠液體即為磷氮一體化功能化合物。水的用量一般為四氫呋喃體積用量的1/10至1/5。

所述步驟(2)，除去二氯乙烷后還需作如下處理：先加少量水洗滌、再經無水硫酸鈉干燥、最后進行固液分離，固液分離后得到黃色粘稠液體即為雙羥基高磷氮含量阻燃功能單體。水的用量一般為二氯乙烷體積用量的1/10至1/5。

所述步驟(1)中，滴加速度為1-2秒/滴，滴加完成后繼續保溫反應7-9h后結束反應；所述步驟(2)中，滴加速度為1-2秒/滴，45-60℃下反應的時間0.5-2h，75-90℃下的反應時間為3-6h。