專利名稱：：一種環(huán)保無鹵反應型阻燃水性聚氨酯及其制備方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種環(huán)保無鹵反應型阻燃水性聚氨酯及其制備方法，屬于化工
技術領域：
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背景技術：
：聚氨酯是一類在分子鏈中含有氨基甲酸酯基團的大分子化合物。用它制得聚氨酯泡沫塑料、橡膠、涂料、粘合劑、合成纖維、合成皮革、防水灌漿材料等一系列產品，廣泛應用于工業(yè)及日常生活中，幾乎滲透到國民經濟各個部門。在以聚氨酯為主要成分的產品中，尤其是在聚氨酯涂料和聚氨酯粘結劑中，往往需要加入大量的有機溶劑，以降低其粘度，便于施工使用。水性聚氨酯以水為介質，水不燃、不爆、無毒、無味，不會污染環(huán)境，且施工條件好，生產與應用安全，不會危害施工與操作人員身體健康，同時，水便宜，易得，故能顯著降低產品的成本，因而已越來越引起人們的重視。水性聚氨酯主要應用于織物，皮革，建筑材料等等，這些材料都為易燃材料，一般均要求進行阻燃處理。鹵素具有優(yōu)良的阻燃效果，但是其在燃燒時會放出大量有毒氣體，發(fā)煙量大。隨著環(huán)保的要求越來越高，無鹵阻燃顯示出越來越重要的地位，因此開發(fā)環(huán)保無鹵阻燃水性聚氨酯是有關行業(yè)所十分期望的。中國專利申請?zhí)枮?00510122057.X的專利，采用二溴新戊二醇為阻燃成分，將其作為擴鏈劑引入到水性聚氨酯分子中，得到了自阻燃型水性聚氨酯。其阻燃成分為鹵素，不可避免在燃燒過程中會對環(huán)境和人體造成危害。專利申請?zhí)枮?00410025154.2的專利，采用結構中同時含有磷與溴原子的多元醇為阻燃成分，將其合成到水性聚氨酯中，制成封閉型的阻燃水性聚氨酯，但其仍含有一定量的鹵素。專利號為ZL200510030113.7的專利，采用磷銻氯三元磷酸酯類聚醚多元醇，或是磷酸酯類聚醚多元醇與二溴新戊二醇，氯代聚醚多元醇的混合物為阻燃成分，制成反應型阻燃水性聚氨酯，仍未達到無鹵的水平。硅阻燃具有環(huán)保、無毒、低煙的特點，但其單獨作為阻燃劑，阻燃效果并不好，需與其它阻燃劑協(xié)效。磷、硅同屬于凝聚相阻燃機理，具有環(huán)保、無毒、低煙的特點，且兩者具有良好的協(xié)效作用。
發(fā)明內容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術中制備阻燃水性聚氨酯需加入鹵素阻燃,而伴隨有毒氣體、發(fā)煙量大的問題，提供一種環(huán)保無鹵反應型阻燃水性聚氨酯及其制備方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的本發(fā)明的一種環(huán)保無鹵反應型阻燃水性聚氨酯，其中組分質量百分比如下二異氰酸酯24%~40%非阻燃多元醇40%63%有機磷多元醇5%30%有機硅多元醇09^30%親水擴鏈劑4°/^6%中和劑2.7%~4.5%催化劑0.05%~0.3%。本發(fā)明的一種環(huán)保無鹵反應型阻燃水性聚氨酯的制備方法，其具體制備步驟如下步驟一、在6(TC—9(TC下依次將二異氰酸酯、非阻燃性多元醇、親水擴鏈劑、有機磷多元醇和有機硅多元醇加入到反應釜中，在催化劑的作用下，經攪拌、N2保護下反應至異氰酸酯基含量接近理論值(用二正丁胺法測定)，得到預聚物；步驟二、將第一步制得的預聚物降溫到6(TC或6(TC以下，然后將濃度為0.48%-2%的中和劑水溶液加入到該預聚物中，再在高速乳化設備中進行乳化中和3分鐘以上，即得目標產物。其中在第一步生成的預聚物后，加入溶劑可降低預聚物的粘度，在乳化結束后用旋轉蒸發(fā)儀可除去溶劑。所述的二異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯TDI、異佛爾酮二異氰酸酯IPDI、二苯基甲烷二異氰酸酯MDI、萘-1，5-二異氰酸酯NDI、六亞甲基二異氰酸酯HDI、2,6-二異氰酸酯己酸甲酯LDI、4,4，-亞甲基一二環(huán)己基二異氰酸醋HJDI、苯二甲撐二異氰酸酯XDI或1，12-十二垸基二異氰酸酯C12DDI中的任意一種或一種以上的混合物。所述的非阻燃多元醇為聚醚多元醇，聚酯二元醇、聚碳酸酯二醇、聚丁二烯二醇、聚丁烯二醇、丙烯酸酯多元醇、聚己內酯二醇或聚四氫呋喃醚二醇中的一種或一種以上的混合物。所述親水擴鏈劑為含羧基結構的二元醇或含磺酸結構的二元醇中的任意一種或兩者混合物。所述中和劑為三乙胺、三正丁胺、氫氧化鈉、氫氧化鉀中的任意一種或一種以上的混合物。所述的催化劑為辛酸亞錫、二月桂酸二丁基錫、N-甲基嗎啉、1，4-二甲基哌嗪中的任意一種或一種以上的混合物。所述的溶劑為丁酮、丙酮、乙酸乙酯、四氫呋喃、甲苯中的任意一種或一種以上的混合物。有益效果本發(fā)明的環(huán)保無鹵反應型阻燃水性聚氨酯具有無鹵，低釋放揮發(fā)性溶劑的特點，采用該水性聚氨酯對織物進行后整理后，涂層透明，且不粘手，不影響織物手感，同時可通過GB/T5455-1997紡織品燃燒性能試驗垂直法中的Bl級。具體實施例方式下面通過實施例進一步說明本發(fā)明的實施方案，但本發(fā)明的實施方案不限于此。環(huán)保無鹵阻燃水性聚氨酯配方1.<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>辛酸亞錫0.32(1)在裝有攪拌器，回流冷凝管，溫度計的容器中依次加入羥值為115mgK0H/g的聚醚多元醇、二羥甲基丙酸、甲苯二異氰酸酯、羥值170mgK0H/g的有機磷多元醇和辛酸亞錫，于85t:在N2保護下反應8小時，得到預聚物。(2)將預聚物降溫至4(TC，加入30g丁酮調節(jié)預聚物粘度。(3)將三乙胺溶解在370g去離子水中，配成濃度為1.38%的中和劑水溶液，加入到預聚物中，立即用高速乳化設備對其中進行乳化中和，時間為7分鐘，然后用旋轉蒸發(fā)儀除去丁酮，得到有機磷阻燃改性的無鹵水性聚氨酯。阻燃性能測試以牛津滌綸帳篷布為測試織物，增重25/g*nf2，采用GB/T5455-1997垂直燃燒法試驗檢測，續(xù)燃時間是0s，陰燃時間是0s，損毀長度是11.0cm。按AATCC標準皂洗5次后取出布樣，烘干，按GB/T-5455-1997垂直燃燒法試驗檢測，續(xù)燃時間是0s，陰燃時間是0s，損毀長度是11.2cm。實施例2環(huán)保無I^阻燃水性聚氨酯配方2<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>(1)在裝有攪拌器，回流冷凝管，溫度計的容器中依次加入羥值為115mgK0H/g的聚醚多元醇、二羥甲基丙酸、二苯基甲垸二異氰酸酯、羥值為400mgK0H/g的有機磷多元醇和辛酸亞錫，于85'C在&保護下反應5小時，得到預聚物。(2)將預聚物降溫至4(TC，加入30g丁酮調節(jié)預聚物粘度。(3)將三乙胺溶解在483g去離子水中，配成濃度為1.38%的中和劑水溶液，加入到預聚體中，立即用高速乳化設備對其中進行乳化中和，時間為7分鐘，然后用旋轉蒸發(fā)儀除去丁酮，得到有機磷阻燃改性的無鹵水性聚氨酯。阻燃性能測試以牛津滌綸帳篷布為測試織物，增重25/g*m-2，采用GB/T5455-1997垂直燃燒法試驗檢測，續(xù)燃時間是0s，陰燃時間是0s，損毀長度是12.2cm。按AATCC標準皂洗5次后取出布樣，烘干，按GB/T-5455-1997垂直燃燒法試驗檢測，續(xù)燃時間是0s，陰燃時間是0s，損毀長度是14.2cm。實施例3環(huán)保無鹵阻燃水性聚氨酯配方3<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>(1)在裝有攪拌器，回流冷凝管，溫度計的容器中依次加入羥值為115mgK0H/g的聚醚多元醇、二羥甲基丙酸、甲苯二異氰酸酯、羥值為170mgK0H/g的有機磷多元醇、羥值為53.2mgK0H/g的有機硅多元醇和辛酸亞錫，于85。C在N2保護下反應10小時，得到預聚物。(2)將預聚物降溫至4(TC，加入40g丁酮調節(jié)預聚物粘度。(3)將三乙胺溶解在350g去離子水中，配成1.44%的中和劑水溶液，加入到預聚物中，立即用高速乳化設備對其中進行乳化中和，時間為7分鐘，然后用旋轉蒸發(fā)儀除去丁酮，得到有機磷、有機硅協(xié)效阻燃改性的無鹵水性聚氨酯。阻燃性能測試以牛津滌綸帳篷布為測試織物，增重22/g，m-2，采用GB/T5455-1997垂直燃燒法試驗檢測，續(xù)燃時間是0s,陰燃時間是0s，損毀長度是11.5cm。按AATCC標準皂洗5次后取出布樣，烘干，按GB/T-5455-1997垂直燃燒法試驗檢測，續(xù)燃時間是0s，陰燃時間是0s，損毀長度是11.7cm。實施例4環(huán)保無鹵阻燃水性聚氨酯配方4<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>(1)在裝有攪拌器，回流冷凝管，溫度計的容器中依次加入羥值為109-115mgK0H/g的聚醚多元醇、二羥甲基丙酸、異佛爾酮二異氰酸酯、羥值為170mgK0H/g的有機磷多元醇、羥值為53.2mgK0H/g的有機硅多元醇和辛酸亞錫，于85'C在N2保護下反應ll小時，得到預聚物。(2)將預聚物降溫至4(TC，加入40g丁酮調節(jié)預聚物粘度。(3)將三乙胺溶解在467g去離子水中，配成1.18%的中和劑水溶液，加入到預聚物中，立即用高速乳化設備對其中進行乳化中和，時間為7分鐘，然后用旋轉蒸發(fā)儀除去丁酮，得到有機磷、有機硅協(xié)效阻燃改性的無鹵水性聚氨酯。阻燃性能測試以牛津滌綸帳篷布為測試織物，增重22/g，n^，采用GB/T5455-1997垂直燃燒法試驗檢測，續(xù)燃時間是0s，陰燃時間是0s，損毀長度是13.lcm。按AATCC標準皂洗5次后取出布樣，烘干，按GB/T-5455-1997垂直燃燒法試驗檢測，續(xù)燃時間是0s,陰燃時間是0s，損毀長度是14.2cm。權利要求1.一種環(huán)保無鹵反應型阻燃水性聚氨酯，其特征在于，其中組分質量百分比如下二異氰酸酯24％～40％非阻燃多元醇40％～63％有機磷多元醇5％～30％有機硅多元醇0％～30％親水擴鏈劑4％～6％中和劑2.7％～4.5％催化劑0.05％～0.3％。2.—種環(huán)保無鹵反應型阻燃水性聚氨酯的制備方法，其特征在于具體制備步驟如下步驟一、在6(TC—9(TC下依次將二異氰酸酯、非阻燃性多元醇、親水擴鏈劑、有機磷多元醇和有機硅多元醇加入到反應釜中，在催化劑的作用下，經攪拌、N2保護下反應至異氰酸酯基含量接近理論值，得到預聚物；步驟二、第一步制得的預聚物降溫到6(TC或6CTC以下，然后將濃度為0.48%-2%的中和劑水溶液加入到該預聚物中，再在高速乳化設備中進行乳化中和3分鐘以上，即得目標產物。3.如權利要求2所述的一種環(huán)保無鹵反應型阻燃水性聚氨酯的制備方法，其特征在于第一步生成的預聚物后，加入溶劑可降低預聚物的粘度，在乳化結束后用旋轉蒸發(fā)儀可除去溶劑。4.如權利要求2所述的一種環(huán)保無鹵反應型阻燃水性聚氨酯的制備方法，其特征在于所述的二異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯TDI、異佛爾酮二異氰酸酯IPDI、二苯基甲烷二異氰酸酯MDI、萘一1,5—二異氰酸酯NDI、六亞甲基二異氰酸酯HDI、2,6—二異氰酸酯己酸甲酯LDI、4,4，一亞甲基一二環(huán)己基二異氰酸醋H^MDI、苯二甲撐二異氰酸酯XDI或1,12—十二烷基二異氰酸酯C12DDI中的任意一種或一種以上的混合物。5.如權利要求2所述的一種環(huán)保無鹵反應型阻燃水性聚氨酯的制備方法，其特征在于所述的非阻燃多元醇為聚醚多元醇，聚酯二元醇、聚碳酸酯二醇、聚丁二烯二醇、聚丁烯二醇、丙烯酸酯多元醇、聚己內酯二醇或聚四氫呋喃醚二醇中的一種或一種以上的混合物。6.如權利要求2所述的一種環(huán)保無鹵反應型阻燃水性聚氨酯的制備方法，其特征在于所述可親水擴鏈劑為含羧基結構的二元醇或含磺酸結構的二元醇中的一種或一種以上的混合物。7.如權利要求2所述的一種環(huán)保無鹵反應型阻燃水性聚氨酯的制備方法，其特征在于所述中和劑為三乙胺、三正丁胺、氫氧化鈉、氫氧化鉀中的一種或一種以上的混合物。8.如權利要求2所述的一種環(huán)保無鹵反應型阻燃水性聚氨酯的制備方法，其特征在于所述的催化劑為辛酸亞錫、二月桂酸二丁基錫、N-甲基嗎啉、1，4-二甲基哌嗪中的一種或一種以上的混合物。9.如權利要求2所述的一種環(huán)保無鹵反應型阻燃水性聚氨酯的制備方法，其特征在于所述的溶劑為丁酮、丙酮、乙酸乙酯、四氫呋喃、甲苯中的任意一種或一種以上的混合物。全文摘要本發(fā)明為一種環(huán)保無鹵反應型阻燃水性聚氨酯及其制備方法，屬于化工
技術領域：
。所述的阻燃水性聚氨酯由二異氰酸酯、非阻燃多元醇、有機磷多元醇、有機硅多元醇、親水擴鏈劑、中和劑和催化劑組成。本發(fā)明的阻燃水性聚氨酯的制備方法為先在一定溫度下依次將二異氰酸酯、非阻燃性多元醇、親水擴鏈劑、有機磷多元醇和有機硅多元醇加入到反應釜中，在催化劑的作用下，經攪拌、N₂保護下進行預聚合；再將預聚物降溫，加入中和劑水溶液后，放入高速乳化設備中進行乳化中和，即得目標產物。本發(fā)明的產品具有無鹵，低釋放揮發(fā)性溶劑的特點，采用該水性聚氨酯對織物進行后整理后，涂層透明，且不粘手，不影響織物手感，阻燃效果顯著。文檔編號C08G18/38GK101381445SQ200810172239公開日2009年3月11日申請日期2008年10月31日優(yōu)先權日2008年10月31日發(fā)明者杰李,李曉萌,羅運軍,振葛,鶴陳申請人:北京理工大學