[發(fā)明專(zhuān)利]一種阻燃疏水的生物質(zhì)基水性聚氨酯涂料及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210422718.4
• 申請(qǐng)日: 2022-04-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114836993A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周建華;盧凱;劉晨
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 陜西科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): D06N3/14
• 分類(lèi)號(hào): D06N3/14;D06N3/00;C08G18/12;C08G18/61;C08G18/42;C08G18/34;C08G18/32;C08G18/66;C08G18/48;C08G18/67;C09D175/04;C09D175/14;C09D5/18;C09D7/62
• 代理公司: 西安眾和至成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61249
• 代理人: 申玲紅

本發(fā)明公開(kāi)了一種阻燃疏水的生物質(zhì)基水性聚氨酯涂料及其制備方法，其制備方法為：(1)制備端異氰酸酯基聚氨酯預(yù)聚體；(2)制備生物質(zhì)功能化石墨烯；(3)水性聚氨酯乳液的制備；(4)向步驟(3)制備的水性聚氨酯乳液中加入增稠劑、流平劑和消泡劑，高速攪拌得到阻燃疏水的生物質(zhì)基水性聚氨酯涂料。本發(fā)明還提供由上述方法制備的阻燃疏水的生物質(zhì)基水性聚氨酯涂料，采用本發(fā)明所述方法制備的阻燃疏水的生物質(zhì)基水性聚氨酯涂料，具有較好的疏水性、阻燃性和力學(xué)性能；應(yīng)用于織物整理后，織物的水接觸角可達(dá)到140°以上，阻燃等級(jí)可達(dá)到B2級(jí)及以上。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及功能材料，具體涉及一種阻燃疏水的生物質(zhì)基水性聚氨酯涂料及其制備方法。

背景技術(shù)

聚氨酯(PU)作為重要的六大合成材料之一，近年來(lái)在全球范圍內(nèi)獲得了長(zhǎng)足的發(fā)展。對(duì)于包括中國(guó)在內(nèi)的許多新興國(guó)家而言，由于這些國(guó)家的財(cái)富正在逐漸積累，綜合實(shí)力逐步增強(qiáng)，對(duì)聚氨酯的需求也在日益增加。而且PU材料的綜合性能優(yōu)良，應(yīng)用于諸多領(lǐng)域，尤其是在家具、汽車(chē)工業(yè)、建筑、交通運(yùn)輸和隔熱材料中用途廣泛。但由于PU的氧指數(shù)(OI)僅為18％左右，是一種結(jié)構(gòu)特殊的易燃材料，燃燒速度極快且火焰溫度高，燃燒時(shí)能釋放出大量的使人窒息死亡的有毒氣體和煙塵，給人們的生命財(cái)產(chǎn)及環(huán)境帶來(lái)很大的危害。因此，必須對(duì)PU材料進(jìn)行阻燃改性處理，才能保障其使用的安全性。PU的阻燃改性，就是要克服材料本身的易燃性以減少和避免火災(zāi)的危害。

磷系添加型阻燃劑主要有紅磷(RP)和聚磷酸銨(APP)等，阻燃機(jī)理為在燃燒過(guò)程中，RP與APP一方面會(huì)形成PO·等自由基，其在氣相中發(fā)揮抑制火焰的作用；另一方面，它們的凝聚相受熱分解為磷酸類(lèi)物質(zhì)，這些物質(zhì)會(huì)促進(jìn)基體脫水炭化，形成保護(hù)性炭層。含氮阻燃劑如三聚氰胺及其衍生物受熱分解形成難燃或不可燃?xì)怏w，具有稀釋氣相中氧氣和可燃性碳?xì)浠衔锏淖饔?，從而達(dá)到阻燃的目的。目前，磷-氮協(xié)同阻燃體系主要是將含磷化合物與含氮化合物通過(guò)化學(xué)反應(yīng)或者物理吸附作用生成單組分磷-氮阻燃劑，使其同時(shí)具備磷系和氮系阻燃劑的阻燃作用，從而在聚氨酯基體中發(fā)揮氣固雙相協(xié)同阻燃效果。

9，10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物(DOPO)是由Sanko化學(xué)公司在1972年合成的，他們利用熱-冷凝法，將鄰苯基苯酚衍生物在催化劑作用下與三氯氧磷反應(yīng)制得DOPO。由于DOPO含有聯(lián)苯環(huán)結(jié)構(gòu)，比一般未成環(huán)的有機(jī)磷酸酯的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性高，在RPUF中顯示出良好的氣相自由基火焰抑制和凝聚相催化脫水成炭的阻燃行為。此外，DOPO結(jié)構(gòu)中含有P-H鍵，對(duì)烯烴、環(huán)氧鍵和羰基極具活性，可反應(yīng)生成許多衍生阻燃劑。

作為新型的二維層狀納米材料，石墨烯在聚合物阻燃的方面也受到了越來(lái)越多科研人員的重視。石墨烯作為阻燃添加劑是最近幾年阻燃材料研究的一個(gè)新方向。石墨烯類(lèi)材料具有優(yōu)異的導(dǎo)熱性(熱導(dǎo)率為5.3×103W/(m·K))、導(dǎo)電性以及良好的氣體阻隔性能。因此，這種獨(dú)特的二維碳原子片層結(jié)構(gòu)可以作為一種良好的阻燃劑來(lái)改善聚合物材料的阻燃性能。當(dāng)添加有石墨烯基的聚合物阻燃材料遇到高溫或者明火時(shí)候，從微觀角度看，石墨烯片層結(jié)構(gòu)整體上是密集且連續(xù)的，它能夠阻止氧氣進(jìn)入材料的深處。

有機(jī)硅中Si-O鍵的鍵能高，硅氧烷的體積大，內(nèi)聚能密度低，因此，含硅的聚合物具有良好的疏水性能。含硅的聚氨酯可以通過(guò)聚硅氧烷與聚氨酯簡(jiǎn)單的物理共混獲得，但由于兩者之間溶解度參數(shù)相差較大，分別為和相分離嚴(yán)重，力學(xué)性能差，因此，通過(guò)物理改性獲得含硅聚氨酯的研究不多見(jiàn)。常見(jiàn)的還是通過(guò)化學(xué)改性獲得，化學(xué)改性可以利用聚氨酯中的活性基團(tuán)和聚硅氧烷中的羥基，或硅烷偶聯(lián)劑中的氨基反應(yīng)得到含硅的聚氨酯，由于硅在聚氨酯的表面有富集現(xiàn)象，因此，含硅聚氨酯均具有良好的疏水性能。聚二甲基硅氧烷(PDMS)是一種重要的有機(jī)硅材料，主鏈由Si-O鍵構(gòu)成，以甲基為側(cè)基，具有低表面能、高熱穩(wěn)定性和可見(jiàn)光區(qū)域高透明度等特性。

然而現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)聚氨酯的阻燃改性仍存在缺陷，無(wú)法滿(mǎn)足人們的需求。

發(fā)明內(nèi)容