專利名稱：：一種雙組分反應(yīng)型阻燃水性聚氨酯及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種雙組分反應(yīng)型阻燃水性聚氨酯及其制備方法。
背景技術(shù)：
：目前用于木器家具、木器結(jié)構(gòu)、木地板等木制品的表面防護多為溶劑型油漆涂料，而溶劑型油漆涂料在生產(chǎn)、施工和固化過程中需要加入大量的揮發(fā)性有機溶劑，對環(huán)境造成污染。近幾年來，世界各國都已經(jīng)逐漸重視有機廢氣中揮發(fā)性有機物(V0C)的危害性，關(guān)于控制V0C的法規(guī)日漸嚴厲，西方有些發(fā)達國家已經(jīng)明確規(guī)定了有機物的排放種類、排放量。水性聚氨酯以水為介質(zhì)，水不燃、不爆、無毒、無味，不會污染環(huán)境，且施工條件好，生產(chǎn)與應(yīng)用安全，不會危害施工與操作人員的身體健康；同時，水便宜，易得，故能顯著降低產(chǎn)品的成本，因而已越來越引起人們的重視。目前國內(nèi)外關(guān)于阻燃水性聚氨酯的制備主要在單組分水性聚氨酯方面。申請?zhí)枮?00510122057.X的中國專利申請，其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，得到自阻燃型水性聚氨酯。申請?zhí)枮?00410025154.2的中國專利申請，其采用結(jié)構(gòu)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。申請?zhí)枮?00510030113.7的中國專利申請，其采用磷銻氯三元磷酸酯類聚醚多元醇，或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(yīng)型阻燃水性聚氨酯。上述專利申請涉及的均為單組分水性聚氨酯。單組分水性聚氨酯施工方便，但是在許多性能如耐水性、耐溶劑性、耐化學(xué)品性、耐磨性、硬度等方面尚不能達到溶劑型聚氨酯的性能。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種雙組分反應(yīng)型的阻燃水性聚氨酯，其通過聚合反應(yīng)將阻燃成分接入到聚氨酯大分子中，不釋放甲醛，不產(chǎn)生大量揮發(fā)性有機溶劑，以滿足家具工業(yè)、造紙行業(yè)和建筑工業(yè)等對阻燃及環(huán)保要求的提高，并擴大水性聚氨酯的應(yīng)用范圍。為此，本發(fā)明采用以下的技術(shù)方案一種雙組分反應(yīng)型阻燃水性聚氨酯，其特征在于該阻燃水性聚氨酯由組分A和組分B組成，組分AB的質(zhì)量比為5-151，組分A由非阻燃多元醇、阻燃多元醇、二異氰酸酯、親水?dāng)U鏈劑和催化劑合成的預(yù)聚體分散在中和劑的水溶液得到，組分B為親水性多異氰酸酯固化交聯(lián)劑。上述的雙組分反應(yīng)型阻燃水性聚氨酯，阻燃多元醇為一種有機磷多元醇，或一種含鹵多元醇，或一種有機磷多元醇與一種含鹵多元醇的混合物。上述的雙組分反應(yīng)型阻燃水性聚氨酯，組分A的預(yù)聚體中各原料的質(zhì)量百分比如下二異氰酸酯10-40%，非阻燃多元醇30-60%，有機磷多元醇0%-20%，含鹵多元醇0%-40%，親水?dāng)U鏈劑4%-6%，催化劑0.01%-0.3%，中和劑占預(yù)聚體重量的3%-4.5%。3上述的雙組分反應(yīng)型阻燃水性聚氨酯，二異氰酸酯選用甲苯二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、萘-1，5-二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、2，6-二異氰酸酯己酸甲酯、4，4’-亞甲基-二環(huán)己基二異氰酸醋、苯二甲撐二異氰酸酯、1，12-十二烷基二異氰酸酯中的任一種或二種以上的混合物。上述的雙組分反應(yīng)型阻燃水性聚氨酯，非阻燃多元醇選用聚醚多元醇、聚酯多元醇中的一種或二種的混合物。聚醚多元醇包括聚氧化丙烯二醇、聚氧化丙烯三醇、聚四氫呋喃醚二醇、聚氧化丙烯_蓖麻油多元醇等；聚酯多元醇包括聚碳酸酯二醇、聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸一縮二乙二醇酯二醇、丙烯酸酯多元醇、聚己內(nèi)酯二醇等。上述的雙組分反應(yīng)型阻燃水性聚氨酯，親水?dāng)U鏈劑選用含羧基結(jié)構(gòu)的二元醇，或含磺酸結(jié)構(gòu)的二元醇，或前二者的混合物。上述的雙組分反應(yīng)型阻燃水性聚氨酯，中和劑選用三乙胺、三正丁胺、氫氧化鈉、氫氧化鉀中的任一種或二種以上的混合物。上述的雙組分反應(yīng)型阻燃水性聚氨酯，催化劑選用辛酸亞錫、二月桂酸二丁基錫、N-甲基嗎啉、1，4-二甲基哌嗪中的任一種或二種以上的混合物。上述雙組分反應(yīng)型阻燃水性聚氨酯的制備方法，其步驟如下1)將二異氰酸酯、非阻燃性多元醇、親水?dāng)U鏈劑和阻燃多元醇在催化劑作用下先進行預(yù)聚合，反應(yīng)至NCO完全消失，得到預(yù)聚體；在反應(yīng)中需攪拌并用N2保護，反應(yīng)溫度是60-900C；2)將上步得到的預(yù)聚體用適量溶劑調(diào)節(jié)其粘度，然后降溫至60°C或60°C以下；3)將中和劑配成水溶液，然后加入到預(yù)聚體中，立即進行乳化中和，得到預(yù)聚體的水分散體，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑，得到組分A；4)使用前將組分A與組分B混合，攪勻，即得雙組分反應(yīng)型阻燃水性聚氨酯。上述的雙組分反應(yīng)型阻燃水性聚氨酯，其應(yīng)用在家具木器漆的阻燃整理，阻燃效果顯著，不釋放甲醛等有害物質(zhì)，是環(huán)保型的阻燃清漆，具有廣闊的市場前景。本發(fā)明具有以下有益效果阻燃水性聚氨酯具有透明、不釋放甲醛、不產(chǎn)生大量揮發(fā)性有機溶劑的特點，采用該水性聚氨酯對家具等進行刮涂后，涂層具有較好的耐水性、耐磨性，同時按照國標(biāo)《飾面型防火涂料通用技術(shù)條件》測定，耐燃時間>20min，火焰?zhèn)鞑ケ戎?lt;30；通過使用多異氰酸酯作為交聯(lián)劑交聯(lián)固化，大大提高了水性聚氨酯的交連密度，性能可以和溶劑型聚氨酯涂料相媲美。下面通過具體實施方式對本發(fā)明作進一步說明。具體實施例方式實施例1組分A的配方如下原料質(zhì)量/g甲苯二異氰酸醋12.88(TDI)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>制備步驟如下(1)在裝有攪拌器，回流冷凝管，溫度計的四口燒瓶中順序加入PPG、TDI、DMPA及有機磷多元醇于N2保護下反應(yīng)至NC0完全消失(可用紅外光譜對其進行檢測)，得到預(yù)聚體；(2)降溫至40°C，用30g丁酮調(diào)節(jié)預(yù)聚體粘度；(3)將TEA溶解在402g去離子水中，加入到預(yù)聚體中，立即在高速乳化設(shè)備中進行乳化中和5-lOmin，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去丁酮，得到雙組分反應(yīng)型水性聚氨酯組分A；(4)在組分A中加入組分B親水性多異氰酸酯固化交聯(lián)劑(WT2102)34.33g，用水工或機械攪拌均勻，即為本發(fā)明所述的產(chǎn)品。按中國國家標(biāo)準，對實施例中的雙組分水性聚氨酯進行檢驗，結(jié)果為附著力1級(劃格法)；表干時間:7h；實干時間:24h；硬度:2H；耐沖擊性:50cm；柔韌性2級；光澤度53%；耐水性/48h略發(fā)白；耐燃時間:26min；火焰?zhèn)鞑ケ戎?8。實施例2組分A的配方如下<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>制備步驟如下(1)在裝有攪拌器，回流冷凝管，溫度計的四口燒瓶中順序加入PEA、IPDI、DMPA及含鹵多元醇，在N2保護下反應(yīng)至NCO完全消失(可用紅外光譜對其進行檢測)，得到預(yù)聚體；(2)降溫至40°C，用40g丁酮調(diào)節(jié)預(yù)聚體粘度；(3)將TEA溶解在484g去離子水中，加入到預(yù)聚體中，立即在高速乳化設(shè)備中進行乳化中和5-lOmin，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去丁酮，得到雙組分反應(yīng)型水性聚氨酯組分A；(4)在組分A中加入組分B親水性多異氰酸酯固化交聯(lián)劑(Byhydur2319)93.97g，用水工或機械攪拌均勻，即為本發(fā)明所述的產(chǎn)品。按中國國家標(biāo)準，對實施例中的雙組分水性聚氨酯進行檢驗，結(jié)果為附著力1級(劃格法)；表干時間:8h；實干時間:26h；硬度:2H；耐沖擊性:50cm；柔韌性1級；光澤度90%；耐水性/48h無變化；耐燃時間23min；火焰?zhèn)鞑ケ戎?0。實施例3組分A的配方如下<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>制備步驟如下(1)在裝有攪拌器，回流冷凝管，溫度計的四口燒瓶中順序加入PPG、TDI、DMPA及有機磷多元醇和含鹵多元醇，在Ν2保護下反應(yīng)至NCO完全消失(可用紅外光譜對其進行檢測)，得到預(yù)聚體；(2)降溫至40°C，用40g丁酮調(diào)節(jié)預(yù)聚體粘度；(3)將TEA溶解在467g去離子水中，加入到預(yù)聚體中，立即在高速乳化設(shè)備中進行乳化中和5-lOmin，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去丁酮，得到雙組分反應(yīng)型水性聚氨酯組分A；(4)在組分A中加入組分B親水性多異氰酸酯固化交聯(lián)劑(Byhydur3100)67.OOg,用水工或機械攪拌均勻，即為本發(fā)明所述的產(chǎn)品。按中國國家標(biāo)準，對實施例中的雙組分水性聚氨酯進行檢驗，結(jié)果為附著力1級(劃格法)；表干時間:6h；實干時間:20h；硬度:2H；耐沖擊性:50cm；柔韌性1級；光澤度73%；耐水性/48h無變化；耐燃時間35min；火焰?zhèn)鞑ケ戎?4。實施例4組分A的配方如下<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>制備步驟如下(1)在裝有攪拌器，回流冷凝管，溫度計的四口燒瓶中順序加入PPG、PEA、IPDI,TDI、DMPA及有機磷多元醇于N2保護下反應(yīng)至NCO完全消失(可用紅外光譜對其進行檢測)，得到預(yù)聚體；(2)降溫至40°C，用30g丁酮調(diào)節(jié)預(yù)聚體粘度；(3)將TEA溶解在405g去離子水中，加入到預(yù)聚體中，立即在高速乳化設(shè)備中進行乳化中和5-lOmin，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去丁酮，得到雙組分反應(yīng)型水性聚氨酯組分A；(4)在組分A中加入組分B親水性多異氰酸酯固化交聯(lián)劑(WT2102)34.33g，用水工或機械攪拌均勻，即為本發(fā)明所述的產(chǎn)品。按中國國家標(biāo)準，對實施例中的雙組分水性聚氨酯進行檢驗，結(jié)果為附著力1級(劃格法)；表干時間:8h；實干時間:28h；硬度:2H；耐沖擊性:50cm；柔韌性2級；光澤度53%；耐水性/48h略發(fā)白；耐燃時間:24min；火焰?zhèn)鞑ケ戎?7。實施例5組分A的配方如下<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>制備步驟如下(1)在裝有攪拌器，回流冷凝管，溫度計的四口燒瓶中順序加入PPG、TDI、DMPA及有機磷多元醇于N2保護下反應(yīng)至NCO完全消失(可用紅外光譜對其進行檢測)，得到預(yù)聚體；(4)降溫至40°C，用30g丁酮調(diào)節(jié)預(yù)聚體粘度；(5)將TEA溶解在402g去離子水中，加入到預(yù)聚體中，立即在高速乳化設(shè)備中進行乳化中和5-lOmin，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去丁酮，得到雙組分反應(yīng)型水性聚氨酯組分A；(4)在組分A中加入組分B親水性多異氰酸酯固化交聯(lián)劑(WT2102)34.33g，用水工或機械攪拌均勻，即為本發(fā)明所述的產(chǎn)品。按中國國家標(biāo)準，對實施例中的雙組分水性聚氨酯進行檢驗，結(jié)果為附著力1級(劃格法)；表干時間:7h；實干時間:24h；硬度:2H；耐沖擊性:50cm；柔韌性2級；光澤度45%；耐水性/48h略發(fā)白；耐燃時間:26min；火焰?zhèn)鞑ケ戎?8。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明的技術(shù)方案作任何形式上的限制。凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均落入本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。權(quán)利要求一種雙組分反應(yīng)型阻燃水性聚氨酯，其特征在于該阻燃水性聚氨酯由組分A和組分B組成，組分A∶B的質(zhì)量比為5-15∶1，組分A由非阻燃多元醇、阻燃多元醇、二異氰酸酯、親水?dāng)U鏈劑和催化劑合成的預(yù)聚體分散在中和劑的水溶液中得到，組分B為親水性多異氰酸酯固化交聯(lián)劑。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙組分反應(yīng)型阻燃水性聚氨酯，其特征在于所述的阻燃多元醇為一種有機磷多元醇，或一種含鹵多元醇，或一種有機磷多元醇與一種含鹵多元醇的混合物。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙組分反應(yīng)型阻燃水性聚氨酯，其特征在于組分A的預(yù)聚體中各原料的質(zhì)量百分比如下二異氰酸酯10-40%，非阻燃多元醇30-60%，有機磷多元醇0%-20%，含鹵多元醇0%-40%，親水?dāng)U鏈劑4%-6%，催化劑0.01%-0.3%，中和劑占預(yù)聚體重量的3%-4.5%。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙組分反應(yīng)型阻燃水性聚氨酯，其特征在于所述的二異氰酸酯選用甲苯二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、萘-1，5-二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、2，6_二異氰酸酯己酸甲酯、4，4’_亞甲基-二環(huán)己基二異氰酸醋、苯二甲撐二異氰酸酯、1，12-十二烷基二異氰酸酯中的任一種或二種以上的混合物。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙組分反應(yīng)型阻燃水性聚氨酯，其特征在于所述的非阻燃多元醇選用聚醚多元醇或聚酯多元醇中的一種或二種的混合物。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙組分反應(yīng)型阻燃水性聚氨酯，其特征在于所述的親水?dāng)U鏈劑選用含羧基結(jié)構(gòu)的二元醇，或含磺酸結(jié)構(gòu)的二元醇，或前二者的混合物。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙組分反應(yīng)型阻燃水性聚氨酯，其特征在于所述的中和劑選用三乙胺、三正丁胺、氫氧化鈉、氫氧化鉀中的任一種或二種以上的混合物。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙組分反應(yīng)型阻燃水性聚氨酯，其特征在于所述的催化劑選用辛酸亞錫、二月桂酸二丁基錫、N-甲基嗎啉、1，4_二甲基哌嗪中的任一種或二種以上的混合物。9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項所述的雙組分反應(yīng)型阻燃水性聚氨酯的制備方法，其包括如下步驟1)將二異氰酸酯、非阻燃性多元醇、親水?dāng)U鏈劑和阻燃多元醇在催化劑作用下先進行預(yù)聚合，反應(yīng)至NC0完全消失，得到預(yù)聚體；在反應(yīng)中需攪拌并用N2保護，反應(yīng)溫度是60-90°C；2)將上步得到的預(yù)聚體用溶劑調(diào)節(jié)其粘度，然后降溫至60°C或60°C以下；3)將中和劑配成水溶液，然后加入到預(yù)聚體中，立即進行乳化中和，得到預(yù)聚體的水分散體，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑，得到組分A；4)使用前將組分A與組分B混合，攪勻，即得雙組分反應(yīng)型阻燃水性聚氨酯。全文摘要本發(fā)明公開了一種雙組分反應(yīng)型阻燃水性聚氨酯及其制備方法。現(xiàn)有單組分水性聚氨酯施工方便，但是在許多性能如耐水性、耐溶劑性、耐化學(xué)品性、耐磨性、硬度等方面尚不能達到溶劑型聚氨酯的性能。本發(fā)明所述的雙組分反應(yīng)型阻燃水性聚氨酯由組分A和組分B組成，組分A∶B的質(zhì)量比為5-15∶1，組分A由非阻燃多元醇、阻燃多元醇、二異氰酸酯、親水?dāng)U鏈劑和催化劑合成的預(yù)聚體分散在中和劑的水溶液中得到，組分B為親水性多異氰酸酯固化交聯(lián)劑。本發(fā)明通過使用多異氰酸酯作為交聯(lián)劑交聯(lián)固化，大大提高了水性聚氨酯的交連密度，性能可以和溶劑型聚氨酯涂料相媲美。文檔編號C08G18/12GK101805436SQ200910095860公開日2010年8月18日申請日期2009年2月12日優(yōu)先權(quán)日2009年2月12日發(fā)明者于德海,王勝鵬,瞿少敏,羅運軍,陳鶴申請人:浙江傳化股份有限公司