[发明专利]一种磷硼杂链预聚物嵌段聚氨酯水性共聚物纸张阻燃施胶剂的制备方法

说明书

本发明涉及一种磷硼杂链预聚物嵌段聚氨酯水性共聚物纸张阻燃施胶剂的制备方法；所述共聚物的结构式如式(1)所示：本发明通过分子设计与合成将磷硼阻燃元素和亲水基团以化学键形式键接于聚合物分子结构之中，得到水性磷硼杂链嵌段共聚物，并用该聚合物制备适合纸张浆内施胶和表面施胶的施胶剂。采用本发明的施胶剂对纸张进行表面辊涂施胶后，纸张阻燃性能达到GB/T14656‑2009标准规定的阻燃级别，同时施胶纸张的强度、抗水性均得到了增强。

技术领域

本发明涉及纸张阻燃施胶剂技术领域，具体涉及一种磷硼杂链预聚物嵌段聚氨酯水性共聚物纸张阻燃施胶剂的制备方法。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

纸张材料属于天然有机高分子材料，其主要成分为植物纤维素[通式为(C₆H₁₀O₅)n]。纸张的燃点在130℃左右，极限氧指数(LOI)仅为15左右，属于易燃物，遇火易燃，在使用过程中存在火灾隐患，纸品阻燃防火一直受到国内外科技工作者和工程技术人员的高度重视。纸张阻燃改性的有效方法是在纸张抄纸过程中使用添加阻燃剂，赋予纸张阻燃防火的功能，阻燃剂使用方式和其他造纸化学品一样，可采取纸浆内添加，也可以采取表面施胶。

研究表明，卤素(X)、磷(P)、硼(B)、氮(N)、硅(Si)等元素在有机材料燃烧过程具有优异的阻燃效果，含X阻燃剂因在燃烧过程中生成高毒性气体而限用，P、B、N、Si等元素阻燃剂具有无卤低烟、环保高效的阻燃功能。将P、B、N、Si等元素通过分子设计与合成，合成具有本征阻燃功能的聚合物，是制备无卤低烟、长效阻燃高分子材料的有效途径。P、B、N、Si等元素具有不同的阻燃机理和机制，在燃烧过程中，磷元素通过促进碳化成焦的凝聚相阻断隔离机制和猝灭自由基的气相失活钝化机制发挥阻燃效应，硼、硅元素在燃烧过程中生成高稳定性的玻璃层(硼化玻璃、硅化玻璃)，通过玻璃层凝聚相隔离阻断机制发挥阻燃效应，氮元素在燃烧过程中主要通过降低燃区氧浓度的气相稀释机制发挥阻燃功能；在技术应用中，通过分子设计与合成，将两种或两种以上不同阻燃机制的元素进行组合，可以达到多种阻燃机制的协同效应。

例如，文献1公开了一种防潮阻燃瓦楞纸箱的制备方法，在瓦楞纸箱外侧面和内壁面均覆盖有防潮阻燃涂层，所述防潮阻燃涂层由树脂混料、乙醇水溶液、油脂品、氯化石蜡、防潮剂、防火剂及复合稳定剂组成。

再例如，文献2以二氯磷酸苯酯(PDCP)、硼酸双甘油酯(DGB)为原料，通过逐步聚合得到磷～硼杂化聚合物(PDCPDGB)，PDCP～DGB与环氧树脂共混体系经交联固化制备磷硼元素共杂化环氧树脂基(PDCP～DGB/EP)阻燃复合材料，结果表明：PDCP～DGB/EP复合材料的残炭表面得到很好的改善，致密、连续且平整。

本发明人发现：目前的纸张阻燃的现有技术具有如下特点：

①阻燃剂品种方面：无机物居多，有机物较少，前者如硼砂、硼酸、硼酸锌、氧化锑、磷酸铵等，在纸或纸板阻燃中得到了大量应用。无机阻燃剂的优点是价格低廉，品种较多，其缺点是比重大、用量多、耐水性差、迁移性大，浆内施胶对纸或纸板抄造工艺造成不良影响，导致纸或纸板强度下降、松厚度变差、可塑性变差、印刷适性变劣、耐水性下降、使用安全性不高等。有机阻燃剂如氯化石蜡、四溴双酚A等，其优点是阻燃效率高、比重小、耐水性好，不足之处是品种少、价格较高、毒性大、含卤高烟、不耐有机质，因迁移造成包装物品和周围环境的污染，发生火灾时因含卤高烟会造成更大的环境污染。