[发明专利]一种超支化共混软段改性后扩链阻燃水性聚氨酯

说明书

技术领域

本发明涉及一种超支化共混软段改性后扩链阻燃水性聚氨酯，属于阻燃材料领域。

技术背景

水性聚氨酯具有无毒无污染，性能可设计性强等，但也存在阻燃性能差、力学性能不足、乳液稳定性较差等缺点。

对于水性聚氨酯阻燃性能的改性，主要有物理共混改性和本征阻燃改性这两种方式，后者具有较好的耐久性以及阻燃成分不易迁出等优点，又可以进一步分为软段阻燃改性、硬段阻燃改性和软硬段共改性。软段阻燃改性通过向聚氨酯软段中引入具有阻燃性能的聚醚多元醇或聚酯多元醇来实现，具有阻燃效果好，对胶膜性能影响小等优点。

针对水性聚氨酯阻燃性能不足、力学性能较差等缺点，可以通过后扩链技术来改善。后扩链是指在聚氨酯乳化后或乳化过程中进行的扩链，其操作简单，易于大规模生产。专利CN10534 8472A公布了一种软段改性后扩链阻燃水性聚氨酯及其制备方法，提升了阻燃性能，但乳液的稳定性以及胶膜的力学性能仍有不足。

超支化水性聚氨酯是一类具有高度支化结构的大分子，其独特的结构和性能使其能够改善水性聚氨酯的乳液稳定性和力学性能。专利CN104047176A公布了一种超支化水性聚氨酯/复配阻燃水性聚氨酯共混乳液的制备方法，通过端羟基封闭的超支化水性聚氨酯与阻燃水性聚氨酯共混，改善了水性聚氨酯涂层的力学性能；但在超支化水性聚氨酯含量较多时其阻燃性能下降明显，限制该产品的实际应用。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种超支化共混软段改性后扩链阻燃水性聚氨酯。

本发明的目的是通过以下技术方式实现的。

一种超支化共混软段改性后扩链阻燃水性聚氨酯，所述水性聚氨酯是由如下方法制备得到的：

将大分子多元醇在110℃～140℃脱水1h～3h，于40℃～80℃加入亲水性扩链剂，再加入二异氰酸酯，升温至80℃～85℃，反应至-NCO含量不再变化，加入含磷多元醇大分子继续反应，直至-NCO含量不再变化，降温至20℃～40℃，加入成盐剂A进行中和反应10min～30min，得到预聚体；向预聚体中加入0℃～10℃的水进行乳化，加水完毕后立即加入含磷二胺扩链剂的丙酮/丁酮/N-甲基吡咯烷酮溶液，在乳化的同时进行后扩链，乳化10min～15min得到乳液；将用成盐剂B中和的乙酰基封闭型超支化水性聚氨酯(AWHBPU)水溶液加入到乳液中，继续乳化5min～10min以混合均匀，最后旋蒸除去丙酮/丁酮/N-甲基吡咯烷酮，得到乳液，即为本发明所述的一种超支化共混软段改性后扩链阻燃水性聚氨酯。

其中，所述大分子多元醇为分子量大于500的聚醚或聚酯多元醇，包括聚丙二醇(PPG)、聚丙三醇、聚四氢呋喃醚二醇(PTMG)和聚己内脂二醇(PCL)中的一种以上。

所述亲水扩链剂包括二羟甲基丙酸(DMPA)、2,2-二羟甲基丁酸和2,3-二羟基丁二酸中的一种以上。

所述二异氰酸酯为异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、1,6-己基二异氰酸酯(HDI)、二环己基甲烷二异氰酸酯(H₁₂MDI)和四甲基环己基二异氰酸酯(TMXDI)中的一种以上。

所述含磷多元醇大分子为分子量大于500的具有阻燃效果的含磷多元醇大分子，包括有机磷二元醇(OP550)、苯基膦酸二元醇(PPhDH)和磷氯锑三元磷酸酯类聚醚二元醇中的一种以上。

所述成盐剂A和成盐剂B分别独立地包括三乙胺(TEA)或三正丁胺。

所述含磷二胺扩链剂包括双(氨基苯基)苯基氧化磷(BPPO)、2,4,8,10-四氧杂-3,9-二磷杂螺环-3,9-二氧-3,9-二(3-氨基苯基)(BPPA)、双(3-氨基苯基)苯基氧化磷(BAPPO)和氨基苯基氧化磷(BAPO)中的一种以上。

所述乙酰基封闭型超支化水性聚氨酯(AWHBPU)为专利申请CN 102851987 A所述的采用乙酸酐作为封端剂的超支化水性聚氨酯(AWHBPU)。

所述用成盐剂B中和的AWHBPU水溶液是通过将AWHBPU用水配置成质量浓度为10％～40％的水溶液后加入成盐剂B，混合均匀得到。