[发明专利]一种磷阻燃水性聚氨酯的制备方法

说明书

本发明公开了一种磷阻燃水性聚氨酯的制备方法，该方法通过采用9,10‑二氢‑9‑氧杂‑10‑磷杂菲‑10‑氧化物开环环氧大豆油制备含磷大豆油基多元醇；再以该多元醇为原料与二异氰酸酯、2,2‑二羟甲基丙酸、N,N‑双(2‑羟乙基)氨基亚甲基膦酸二乙酯、中和剂、水和扩链剂等反应，得到具有阻燃性能好的水性聚氨酯。该方法反应时间短、生产效率高，且得到的水性聚氨酯颜色浅，有效降低颜填料对有色水性聚氨酯成膜后光泽度的影响。

技术领域

本发明属于水性聚氨酯技术领域，具体涉及一种磷阻燃水性聚氨酯的制备方法。

背景技术

大豆油的来源非常广泛，它及它的衍生物都具有良好的环保性和资源可再生性。它含有活性位点，对其进行化学改性引入活性官能团，使其成为合成各种聚合物的理想单体，赋予了它更广的应用范围，在材料领域受到了很多科学研究者的青睐。

水性聚氨酯(WPU)作为一种有前途的环保型聚合物，具有优异的加工性，因此引起了人们的广泛关注。但是，由于其固有的可燃性，WPU在涂料，皮革，纺织品，薄膜和粘合剂中的应用受到很大的限制。因此，迫切需要改善WPU不良的阻燃性以增加其应用。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种磷阻燃水性聚氨酯的制备方法，该方法通过含磷试剂开环环氧大豆油，得到具有较好的阻燃性能的阻燃单体，再以该单体为原料制备得到水性聚氨酯；该方法制备的水性聚氨酯颜色浅，阻燃性能好。

为了实现上述目的，本发明的技术方案具体如下：

一种磷阻燃水性聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：

S1、将环氧大豆油、9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物和催化剂混合，在搅拌情况下，升温至180℃-190℃后，保温反应，每间隔一段时间取样测定环氧值，直至环氧值接近理论值，停止反应，得到含磷大豆油基多元醇(DESO)；所述环氧大豆油与9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物的摩尔比为1:2-2.2，所述催化剂含量为环氧大豆油和9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物总质量的0.5％-3％；

S2、在反应容器中依次加入含磷大豆油基多元醇、二异氰酸酯，升温至70-90℃，保温1-2h，加入2，2-二羟甲基丙酸(DMPA)保温1-2h，降温至50℃-70℃，加入N,N-双(2-羟乙基)氨基亚甲基膦酸二乙酯(FEC-6)，保温1-2h，降温至40℃以下，加入中和剂中和，得到聚氨酯预聚物，加入去离子水乳化，加扩链剂反应0.5-2h，得到磷阻燃水性聚氨酯；

所述二异氰酸酯、含磷大豆油基多元醇、2,2-二羟甲基丙酸、N,N-双(2-羟乙基)氨基亚甲基膦酸二乙酯、扩链剂的摩尔比是100:25-35:20-30:15-35:10-20；

所述中和剂与2,2-二羟甲基丙酸的摩尔比为0.8-1.2:1；

所述去离子水与所述聚氨酯预聚物的质量比为2-4:1。

优选的，步骤S1中所述环氧大豆油平均每分子含有2.2-4个环氧基。

优选的，步骤S1中所述催化剂为三苯基膦、四丁基溴化铵、N,N-二甲基苄胺或三乙胺中的一种。

优选的，步骤S2中所述中和剂为氨水、氢氧化钠、三乙胺、三乙醇胺、二乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇中的一种，所述中和的反应时间为10-30min；

优选的，步骤S2中所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯或赖氨酸二异氰酸酯中的一种。

优选的，步骤S2中所述扩链剂为乙二胺、二亚乙基三胺、异佛尔酮二胺中的一种。

本发明的有益效果为：