[发明专利]一种水性聚氨酯微胶囊化无卤阻燃剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于阻燃剂技术领域，特别涉及以金属离子交联型水性聚氨酯为囊材包覆无卤阻燃剂的微胶囊技术及其制备方法。

背景技术

随着化学工业的发展，人们对高分子制品提出了愈来愈严格的防火安全标准和环境保护法规，并要求对应用在电子电气、精密仪器、建材、运输、纺织和家电等领域的高分子制品必须进行无卤阻燃处理。但无卤阻燃剂存在着与聚合物相容性差、耐水抽离性差、易团聚的问题。微胶囊是具有核-壳结构且粒度约1至200微米的颗粒，通过选择具有功能性的壳材料可以赋予其核的材料所需的性能。故可以通过对阻燃剂的微胶囊化处理使其在发挥阻燃作用的同时，提高阻燃剂耐水性和与塑料的相容性，抑制阻燃剂在加工过程中发生的不良反应。美国专利US.4639331公开了一种以苯酚-甲醛或蜜胺-甲醛树脂为囊材、在水和醇的混合溶液中对聚磷酸铵进行包覆的方法，但该方法在生产过程中会释放出甲醛等有害气体而对环境和人体健康造成危害；欧洲专利EP.0542373A1描述了一种以氨基树脂为囊材、在水和有机溶剂的混合溶液中反应从而对聚磷酸铵进行包覆的方法，但所用的原料毒性大且不易得到；中国专利CN.1379078A公开了一种用不饱和聚酯树脂在惰性溶剂中引发聚合从而得到微胶囊化氮-磷无卤阻燃剂的方法，但需要使用大量有机溶剂。此外，由于此类方法所用的囊材均为热固性树脂，在加工过程中易被挤压而部分破裂，最终难于达到预期的包覆效果。随着人们对环境保护和身体健康的日益重视以及对生产成本的考虑，上述方法已不能满足现代化生产的要求。

《无卤阻燃聚合物基础与应用》(王建祺，科学出版社，2005，6)一书93-95页指出：聚氨酯作为一种具有成炭作用的聚合物，在很大程度上克服了传统炭源如季戊四醇、甘露醇和山梨醇等因水解易从基材表面迁出，以及与聚合物基材不相容等问题，使用无卤阻燃剂与PU协同阻燃高分子材料，可以获得相对较好力学性能和阻燃性能的阻燃材料，但耐水性差的问题仍然没有解决。荷兰杂志《反应性和功能性高分子》(《Reactive and Function Polymer》，2006，66：1118-1125)介绍了一种采用界面反应法制备聚氨酯包覆磷酸氢铵的方法，但该法不仅工艺复杂，需要使用大量有机溶剂，而且包覆层为多空状，不能有效改善其耐水性。《中国粘胶剂》(文志红，陈延娜，邬素华.水性聚氨酯胶粘剂，2003，12(4)：55-5)指出：水性聚氨酯是以水代替有机溶剂作为分散介质的新型聚氨酯体系，具有耐腐蚀、耐溶剂好、、耐水性无污染、成本低、机械性能优良、相容性好等优点，符合目前化工环保的要求。但目前还尚未见到国内外专利及文献有关采用水性聚氨酯微胶囊化无卤阻燃剂的报道。

发明内容

本发明的目的是提出一种金属离子交联型水性聚氨酯微胶囊化无卤阻燃剂及其制备方法，以在改善无卤阻燃剂耐水性的同时增强阻燃剂与高分子材料之间的相容性，提高其阻燃效率。

本发明的金属离子交联型水性聚氨酯微胶囊化无卤阻燃剂，特征在于其为以金属离子交联型水性聚氨酯为壳、以被表面活性剂修饰的无卤阻燃剂为核的微胶囊化无卤阻燃剂，其中无卤阻燃剂与金属离子交联型水性聚氨酯的重量比为0.5～20∶1。

本发明的金属离子交联型水性聚氨酯微胶囊化无卤阻燃剂的制备方法，其特征在于：将无卤阻燃剂加入按其重量1～6倍的水中，然后加入按无卤阻燃剂与金属离子交联型水性聚氨酯的重量比为0.5～20∶1的水性聚氨酯和按无卤阻燃剂重量0.5～10％的非离子型表面活性剂，室温搅拌5～20分钟，再加入金属离子重量为水性聚氨酯中聚氨酯重量0.1～10％的金属盐水溶液，室温搅拌10～30分钟，缓慢升温到30～90℃并保温0.5～4小时，然后降至室温，过滤，将滤饼在80～100℃干燥4～8小时，即得到水性聚氨酯微胶囊化无卤阻燃剂产物。

所述无卤阻燃剂选自无机阻燃剂、膨胀型阻燃剂或有机磷系阻燃剂，其中的无机阻燃剂包括三氧化二锑、氢氧化铝、氢氧化镁、草酸铝、铝酸钙、碳酸钙、氢氧化钙、硼酸锌、硼砂、膨胀石墨或红磷；所述膨胀型阻燃剂包括聚磷酸铵、三聚氰胺、氰脲酸三聚氰胺、焦磷酸三聚氰胺、硼酸三聚氰胺、正磷酸三聚氰胺、聚磷酸三聚氰胺、双氰胺、胍、磷酸胍、磷酸脲、磷腈或磷酸锌；所述有机磷系阻燃剂包括(RO)₃PO、RP(O)(OR)₂或R₂P(O)(OR)，其中R为烷基、芳基、烯基、氨基、环氧基、硫基或脲基；