[发明专利]无卤膦酸酯阻燃改性水性聚氨酯涂层剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及水性聚氨酯阻燃涂层剂及其制备方法，特别涉及一种无卤膦酸酯阻燃改性水性聚氨酯涂层剂及其制备方法。

背景技术

阻燃整理剂，又称阻燃剂，难燃剂，耐火剂或防火剂，是一种能够赋予易燃织物难燃性的功能性助剂；依其应用方式分为添加型阻燃剂和反应型阻燃剂。相对填料阻燃技术而言，反应型阻燃技术更能达到高效高阻燃低发烟低毒性的目标。反应型阻燃技术通过将阻燃元素（卤素、磷、锑、硅、氮）引入织物从而达到阻燃目的。目前使用较多的阻燃剂中普遍含有卤素，申请号为200480043181.0，名称为“阻燃性聚氨酯及其添加剂”的发明专利申请公开了一种包含有氯、溴等卤素的反应型阻燃剂。申请号为200980109739.3，名称为“卤素阻燃热塑性聚氨酯”的发明专利申请公开了一种包括卤代阻燃剂和氧化锑以及滑石的组合物。上述阻燃剂虽然阻燃效果良好，但是该种类型的阻燃剂在高温下容易发生裂解并产生剧毒的多卤二苯并呋喃、卤化二苯二噁英等物质，影响了阻燃剂的应用范围。

发明内容

本发明针对现有阻燃剂普遍含有卤素的缺点，提供了一种不含游离阻燃剂、无甲醛释放，在保持织物的力学性能的基础上为织物增添优良阻燃性能的新型水性聚氨酯阻燃涂层剂及其制备方法。

为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：

无卤膦酸酯阻燃改性水性聚氨酯涂层剂，所述无卤膦酸酯阻燃改性水性聚氨酯涂层剂为通过膦酸酯改性阻燃多元醇部分取代二异氰酸酯、多元醇，并用亲水性扩链剂扩链，经成盐剂中和后得到，其中，二异氰酸酯20-45％wt、多元醇15-40％wt、膦酸酯改性阻燃多元醇15-40％wt、亲水性扩链剂2-9％wt、成盐剂1-4％wt；

所述膦酸酯改性阻燃多元醇的通式如下：

其中，R₁、R₂或者R₃为烷基、环烷基或者芳香族基团。

作为优选，所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯TDI、二苯基甲烷二异氰酸酯MDI、1，6-己二异氰酸酯HDI、异佛二酮二异氰酸酯IPDI、苯二亚甲基二异氰酸酯XDI、多亚甲基多苯基二异氰酸酯PAPI中的任一种或者任意几种的混合物。

作为优选，所述多元醇为聚酯多元醇和/或聚醚多元醇。

作为优选，所述亲水性扩链剂为含羧基的扩链剂、含磺酸盐的扩链剂、阳离子型扩链剂中的任一种或者任意几种的混合物。

作为优选，所述亲水性扩链剂为含羧基的扩链剂、含磺酸盐的扩链剂，所述成盐剂为氢氧化钠、氨水、三乙胺中的任一种或者任意几种的混合物。

作为优选，所述亲水性扩链剂为阳离子型扩链剂，所述成盐剂为盐酸、醋酸、碘甲烷、硫酸二甲酯、环氧氯丙烷中的任一种或者任意几种的混合物。

制备无卤膦酸酯阻燃改性水性聚氨酯涂层剂乳液的方法，包括以下具体步骤：

a.在氮气保护氛围、搅拌条件下，将所述膦酸脂改性阻燃多元醇、多元醇、二异氰酸酯置于烧瓶中，在60-90℃温度下，搅拌反应1-2h；

b.将所述扩链剂加入烧瓶，在60-70℃温度下反应2.5-4h；

c.将烧瓶中的反应物降温至40℃以下，加入成盐剂中和10min；

d.将去离子水加入烧瓶，在搅拌速度500-1000r/min的条件下，强力搅拌30-40min，得到所述无卤膦酸酯阻燃改性水性聚氨酯涂层剂乳液。

作为优选，所述步骤b中，还加入有机溶剂以降低反应产物的粘度，其中，所述有机溶剂为丙酮、甲乙酮、二氧六环、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的任一种。

作为优选，所述步骤d中，在所述强力搅拌后，进行减压蒸馏脱除所述有机溶剂。

作为优选，在步骤d中，加入去离子水直至所得无卤膦酸酯阻燃改性水性聚氨酯涂层剂乳液的固形物含量为20-30％wt。

本发明所述无卤膦酸酯阻燃改性水性聚氨酯涂层剂中，其中的膦酸酯改性多元醇两端含有活泼性氢的羟基，可以部分取代多元醇与异氰酸酯反应生成氨基甲酸酯。在该聚氨酯的大分子链中引入膦酸酯阻燃中间体，形成了无卤、低毒阻燃大分子。

本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：

将本发明所述无卤膦酸酯阻燃改性水性聚氨酯涂层剂乳液与各种织物结合良好，应用于织物上，对织物的服用性能影响较小，对织物裁剪成衣后的舒适性影响较低。应用涂层剂后的织物具有较高的阻燃性能，涂层不含游离阻燃剂，高温下无卤素释放，无甲醛释放，无毒，低烟。阻燃高效、环保、对基材的影响较小。

具体实施方式