[发明专利]一种无卤阻燃硅溶胶改性水性聚氨酯乳液

说明书

技术领域

本发明涉及一种无卤阻燃硅溶胶改性水性聚氨酯乳液，属化工领域。

技术背景        

水性聚氨酯以水为分散介质，具有气味小、不污染环境、节能等优点，随着环境保护法规的不断完善，水性聚氨酯的开发和应用越来越受到重视。阻燃水性聚氨酯是水性聚氨酯功能化的重要方向之一。水性聚氨酯主要应用于皮革加工、防止印染、造纸业、建筑涂料、胶黏剂等方面，所涉及的几乎都是易燃材料，这些材料在使用时如未经阻燃处理，必然成为引发火灾的安全隐患，而目前关于无卤阻燃水性聚氨酯的研究有限，特别是添加型阻燃聚氨酯，因为共混加入极易造成聚氨酯乳液的不稳定，导致破乳，或者是阻燃剂难于稳定分散在水性聚氨酯中，易产生沉淀。

硅系阻燃剂因有害性低而引起世人的重视。按组成结构可分为无机硅和有机硅阻燃剂。前者主要为二氧化硅，兼有补强和阻燃作用。有机硅阻燃剂主要有硅油、硅树脂、硅橡胶及有机硅烷醇酰胺等。硅溶胶是二氧化硅的胶体微粒分散于水中的白色或蓝色微带蓝色乳光的胶体溶液，又名硅酸溶胶，或二氧化硅水溶胶。它呈现出化学惰性，无臭、无味、无毒、无腐蚀。

发明内容

本发明的目的是提供一种无卤阻燃硅溶胶改性水性聚氨酯乳液，具有很好的热稳定性、硬度及阻燃性能。

为实现以上目的，本发明的一种无卤阻燃硅溶胶改性水性聚氨酯乳液，其制备方法具体为：

(1) 以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚醚二醇(N-210)、一缩二乙二醇(ED)、二羟甲基丙酸(DMPA)为原料制备预聚体，反应2h。

(2) 加入硅溶胶改性预聚体，反应50min。

(3) 降温至40℃，加入三乙胺进行中和反应生成盐，反应3-4min。

(4) 加入水进行乳化60min，得到无卤阻燃硅溶胶改性的水性聚氨酯乳液。

步骤(1)中预聚体原料的配比为：IPDI与N-210、ED、DMPA的摩尔比为1.2:1-1.3:1，ED占预聚体质量的2%-3%，DMPA占预聚体质量的5%-6%。

步骤(2)中硅溶胶占预聚体质量的20%-25%。

步骤(3)中三乙胺的物质的量与DMPA的物质的量相同。

步骤(4)中水的用量为预聚体总质量的2倍。

本发明产生的有益效果为，本专利采用纳米硅溶胶来改性水性聚氨酯乳液，将纳米硅溶胶以物理共混的方式加入到已合成出的水性聚氨酯乳液中，研究表明：硅溶胶的加入很大程度上提高了PU的阻燃性能，同时提高了PU的力学性能、硬度和热稳定性，在实际应用方有较大的研究意义。

实施例

实施例1：

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚醚二醇(N-210)、一缩二乙二醇(ED)、二羟甲基丙酸(DMPA)为原料制备预聚体，反应2h。IPDI与N-210、ED、DMPA的摩尔比为1.2:1，ED占预聚体质量的2%，DMPA占预聚体质量的5%。加入硅溶胶改性预聚体，反应50min。硅溶胶占预聚体质量的20%。降温至40℃，加入三乙胺进行中和反应生成盐，反应3min。三乙胺的物质的量与DMPA的物质的量相同。加入水进行乳化60min，水的用量为预聚体总质量的2倍，得到无卤阻燃硅溶胶改性的水性聚氨酯乳液。

实施例2：

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚醚二醇(N-210)、一缩二乙二醇(ED)、二羟甲基丙酸(DMPA)为原料制备预聚体，反应2h。IPDI与N-210、ED、DMPA的摩尔比为1.3:1，ED占预聚体质量的3%，DMPA占预聚体质量的6%。加入硅溶胶改性预聚体，反应50min。硅溶胶占预聚体质量的25%。降温至40℃，加入三乙胺进行中和反应生成盐，反应3min。三乙胺的物质的量与DMPA的物质的量相同。加入水进行乳化60min，水的用量为预聚体总质量的2倍，得到无卤阻燃硅溶胶改性的水性聚氨酯乳液。