[发明专利]二氧化碳基阻燃型水性聚氨酯、制备方法及其涂料

说明书

本发明提供一种二氧化碳基阻燃型水性聚氨酯、制备方法及其涂料，属于涂料技术领域，解决了现有二氧化碳基水性聚氨酯阻燃性差的问题。该二氧化碳基阻燃型水性聚氨酯的结构式如式(Ⅰ)所示。本发明还提供式(Ⅰ)结构的新型二氧化碳基水性聚氨酯的制备方法。本发明还提供上述二氧化碳基阻燃型水性聚氨酯制备得到的涂料。本发明的制备方法简单、原料易得，该阻燃型水性聚氨酯是以二氧化碳二元醇为原料，该类型二元醇以二氧化碳为合成原料，在有效降低二氧化碳排放的同时，也降低了对传统化石资源的依赖。同时，所述的阻燃扩链剂为环保型的氮‑磷阻燃剂，能够通过与异氰酸酯反应接到聚氨酯主链，具有更好的阻燃性能。

技术领域

本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种二氧化碳基阻燃型水性聚氨酯、制备方法及其涂料。

背景技术

聚氨酯材料因其优异的性能被广泛应用于交通运输、建筑、机械、电子设备、家具、食品加工、服装、纺织、合成皮革、印刷、矿冶、石油化工、水利、国防、体育、休闲娱乐、医疗等领域。而市面上占大多数的溶剂型聚氨酯因其较高易挥发溶剂含量的缺点限制了它的使用。而水性聚氨酯以无毒无污染的水为分散介质，具有毒性小、不易燃烧、低污染性、节能、安全等优点的同时，还将聚氨酯涂料机械性能好、附着力强、耐磨性好等特性与水性涂料低易挥发溶剂的优点相结合，由此引发了人们的普遍关注。

然而，普通水性聚氨酯所用的低聚物多元醇主要为聚酯型和聚醚型，聚酯型低聚物多元醇具有耐水解性差的缺点，聚醚型具有耐氧化及机械性能差的缺点，而二氧化碳基聚(碳酸酯-醚)型水性聚氨酯兼具耐水解、耐氧化及较好的机械性能，具有替代传统聚氨酯的潜质。

与普通聚氨酯相似，因为人们对聚氨酯材料提出阻燃的要求，可燃性的二氧化碳基水性聚氨酯涂膜正面临同样的课题。而现有技术中还没有关于二氧化碳基水性聚氨酯涂膜的阻燃性能方面的报道。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的二氧化碳基水性聚氨酯阻燃性差的问题，而提供一种二氧化碳基阻燃型水性聚氨酯、制备方法及其涂料。

本发明首先提供一种二氧化碳基阻燃型水性聚氨酯，该水性聚氨酯的结构式如式(Ⅰ)所示：

式(Ⅰ)中，R为

R₁为其中，m₁和n₁均为聚合度，6≤m₁≤40，10≤n₁≤100；

R₂为-CH₂-或-CH₂CH₂-；

R₃为NH₄或Na；

R₄为

本发明还提供了式(Ⅰ)结构的新型二氧化碳基水性聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：氮气保护下，将二氧化碳基二元醇与二异氰酸酯反应，得到末端带有NCO基团的聚氨酯预聚物；

步骤二：将步骤一得到的聚氨酯预聚物和亲水扩链剂反应，得到预聚物1；

步骤三：将步骤二得到的预聚物1与阻燃扩链剂反应，得到预聚物2；

步骤四：将步骤三得到的预聚物2和二元醇扩链剂反应，得到大分子聚氨酯；

步骤五：将步骤四得到的大分子聚氨酯和碱性中和剂反应，得到二氧化碳基阻燃型水性聚氨酯。

优选的是，所述的二氧化碳基二元醇的数均分子量在1500～7000道尔顿，碳酸酯基团含量在30％～75％。