[发明专利]一种羟基硅油和硼酚醛对水性聚氨酯的改性方法

说明书

一种羟基硅油和硼酚醛对水性聚氨酯的改性方法，本发明涉及一种水性聚氨酯的改性方法。解决现有WPU无法同时具备良好的疏水性、耐水性、阻燃性和机械性能的问题。方法：一、预聚体的制备；二、改性乳液的制备。本发明用于羟基硅油和硼酚醛对水性聚氨酯的改性。

技术领域

本发明涉及一种水性聚氨酯的改性方法。

背景技术

水性聚氨酯(WPU)相比与传统的溶剂型聚氨酯具有绿色环保的特点，广泛应用于涂料、皮革以及纺织物的表面处理等方面。但是，普通的WPU膜一般体现为亲水性，往往不具有疏水性；另外普通的WPU耐热性和阻燃性不佳，容易发生燃烧，并且燃烧时还伴有浓烈的烟气生成。如果WPU具备一定的疏水性、耐水性、阻燃性和机械性能，就可以较为全面的拓展基材的应用领域，研究人员致力于研发性能更佳且更全面的WPU，多性能提升的WPU符合时代要求，是WPU材料功能化的发展方向之一，也是未来高分子材料集多种功能于一体的趋势。

目前WPU在耐水性和机械性能方面的改性多为硅系改性，但由于硅系改性剂多为线性结构，疏水性和耐水性有所提升，但阻燃性和机械性能还有待提高。传统高分子材料的阻燃处理常常使用含卤阻燃剂，由于含卤阻燃剂在燃烧过程中会放出使人窒息甚至死亡的有毒气体氯化氢、溴化氢等，故正逐步被环保型阻燃剂所取代。在考虑环保性、安全性及功能性等要求下，硼系阻燃剂作为环保型阻燃剂的重要选择之一，已经引起人们的关注和重视。但现有硼系改性剂对WPU的改性几乎为无机硼以物理掺杂的形式进行改性，该方式改性稳定性和耐热性较差，适用性范围有限。

发明内容

本发明要解决现有WPU无法同时具备良好的疏水性、耐水性、阻燃性和机械性能的问题，而提供一种羟基硅油和硼酚醛对水性聚氨酯的改性方法。

一种羟基硅油和硼酚醛对水性聚氨酯的改性方法，它是按以下步骤进行：

一、预聚体的制备：

将聚丙二醇和异佛尔酮二异氰酸酯混合，然后加入二月桂酸二丁基锡，得到反应体系，反应体系加热反应，反应后加入二羟甲基丙酸及1,4-丁二醇继续反应，反应后降温，得到预聚体；

二、改性乳液的制备：

向预聚体中加入改性剂反应，然后加入三乙胺中和反应，且中和反应过程中始终保持体系黏度，中和反应后降至室温，加入去离子水搅拌乳化，然后取出乳液，最后减压蒸馏脱去除有机溶剂，得到改性后的水性聚氨酯，即完成羟基硅油和硼酚醛对水性聚氨酯的改性方法；

所述的改性剂为羟基硅油与硼酚醛的混合；所述的羟基硅油为直链型的端双羟基硅氧烷和Y型结构的聚甲基硅氧烷中的一种或两种；所述的硼酚醛为具有网状联苯结构的硼酚醛；

所述的改性剂的质量占步骤一中聚丙二醇和异佛尔酮二异氰酸酯总质量的2％～6％。

本发明的有益效果是：

1、硅系改性剂多为线性结构，疏水性和耐水性有所提升，但阻燃性和机械性能还有待提高，为使特征元素改性的效能最大发挥，本发明用直链型和Y型结构的羟基硅油参与改性，直链型延长了软链段，兼具物理交联点的特性，利于受力传导和分散，Y型结构的Si—O更易于向材料表面迁移，从而提高材料的疏水性、耐水性。

2、本发明选用分子结构中含有硼元素的网状反应型阻燃剂硼酚醛(FB88)来制备阻燃水性聚氨酯。FB88是在酚醛树脂的分子结构中引入硼元素，形成含有硼的三维交联网状结构，与普通酚醛树脂相比，有更多的优良性能。硼酚醛中含有硼酯键，其键能远大于醚键，从而提高了WPU的耐热性，而且由于硼原子的存在，聚氨酯在裂解过程中可以形成具有致密结构的玻璃碳，这种玻璃碳能有效地阻止氧气进入，抑制材料的进一步燃烧，以提高阻燃性能。