[发明专利]一种耐静水压阻燃水性聚氨酯的制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种耐静水压阻燃水性聚氨酯的制备方法及应用，属于纺织化工技术领域。

背景技术

水性聚氨酯织物涂层剂是一种能够均匀涂布于织物表面的高分子类化合物，可通过粘合作用在织物表面形成一层或多层薄膜，它不仅能改善织物外观和风格，而且可以使织物功能化，使其具有防水、透湿、阻燃等特殊功能。水性聚氨酯以水为分散剂，具有环境友好、无毒、安全等优点。然而，功能性单一的水性聚氨酯在纺织品的涂饰应用上存在很多缺点，如耐静水压能力差、易燃、耐候性差等，材料的综合性能无法满足人们的需求。因此，研究水性聚氨酯的功能化改性，使水性聚氨酯同时具备耐静水压和阻燃等功能，既符合织物涂层剂的发展趋势，也能满足人们对材料的需求，具有巨大的经济和社会效益前景。

专利CN102418274B公布的高耐静水压阴离子水性聚氨酯织物涂层剂的制备方法，该聚氨酯织物涂层剂是在乳化剂十二烷基苯磺酸钠的作用下以外乳化法的形式制备而成，该种方法因为需要外加乳化剂易使水性聚氨酯织物涂层剂贮存不稳定，影响应用性能(如手感、力学性能等)，且因为该聚氨酯织物涂层剂为线性结构，其耐静水压性的持久保持也存在较大问题。李海北等人发表的一篇文章中(李海北,张大伦,罗运军等.高耐静水压阴离子型水性聚氨酯织物涂层剂的研制[J].印染助剂，2004,21(1)：45-47)，虽然采用了内交联技术制备了具有高耐静水压的水性聚氨酯织物涂层剂，耐静水压值可达21600Pa，但是该交联剂的加入很容易导致预聚反应粘度过大，使得反应难以控制。罗运军课题组的陈鹤等采用一种含磷反应型无卤阻燃剂ExolitOP550合成了一系列的无卤阻燃水性聚氨酯，阻燃效果比较好，可以通过GB/T5455-1997纺织品燃烧性能垂直法测试中的B1级，但是，其耐静水压能力并不能够满足市场使用要求。

目前，同时具备耐静水压性能和阻燃性能的聚氨酯还未见有人报道。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的在于提供一种耐静水压阻燃水性聚氨酯的制备方法及应用，所述方法制备的水性聚氨酯储存稳定性好，无毒环保，具备阻燃和耐静水压双重功能，可作为织物涂层剂应用于纺织品涂饰领域。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

一种耐静水压阻燃水性聚氨酯织物涂层剂的制备方法，所述方法步骤如下：

步骤一、将聚醚二元醇、亲水性扩链剂与三羟基聚醚混合后，于100～120℃下真空脱水0.5～1.5h；

步骤二、自然降温至60～75℃，在氮气保护下，加入溶剂稀释，再加入芳香族的异氰酸酯，撤去氮气并把反应体系温度升至75～90℃进行反应，用二正丁胺法测试–NCO含量，反应至–NCO含量接近理论值，得到预聚体A；

步骤三、向预聚体A中加入反应型含磷阻燃剂进行反应，用二正丁胺法测试–NCO含量，反应至–NCO含量接近理论值，得到溶液B；

步骤四、向溶液B中加入亲油性扩链剂进行反应，用二正丁胺法测试–NCO含量，反应至–NCO含量接近理论值，得到溶液C；

步骤五、溶液C降至室温后，加入三乙胺中和，反应0.5～5min后，于2000～3000r/min搅拌下加入0～10℃的去离子水进行乳化，静置8～12h，然后除去溶剂，得到所述水性聚氨酯。

所述–NCO含量的理论值为对应的反应体系中，羟基完全反应后，–NCO所剩余的含量。

以反应原料总质量为100％计，反应中所需各组分质量百分比为：聚醚二元醇27.8～43.3％，三羟基聚醚5.4～11.5％，亲水性扩链剂5.54～6.76％，芳香族的异氰酸酯23.4～34.8％，反应型含磷阻燃剂10.0～20.0％，亲油性扩链剂1.2～1.5％以及三乙胺4.2～5.2％。

所述去离子水与反应原料总质量比为1.86～2.33:1。

所述聚醚二元醇为聚四氢呋喃二醇(PTMG)和/或者聚丙二醇(PPG)。

所述亲水性扩链剂为二羟甲基丙酸或者二羟甲基丁酸。

所述溶剂为丙酮、丁酮或者四氢呋喃。

所述芳香族的异氰酸酯为液化二苯基甲烷二异氰酸酯(液化MDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)或者甲苯二异氰酸酯(TDI)。

所述反应型含磷阻燃剂优选德国科莱恩ExolitOP550。

所述亲油性扩链剂为1,4-丁二醇、一缩二乙二醇、三羟甲基丙烷或者季戊四醇。

一种本发明所述的耐静水压阻燃水性聚氨酯的应用，所制备的水性聚氨酯可作为织物涂层剂应用于纺织品涂饰领域。