[发明专利]一种耐水解阻燃透气透湿聚氨酯多孔涂层的制备方法

说明书

本发明涉及复合涂层材料领域，具体涉及一种耐水解阻燃透气透湿聚氨酯多孔涂层的制备方法。首先对硅烷偶联剂进行水解处理，再加入聚磷酸铵和填料进行反应，最后将填料改性的聚磷酸铵作为阻燃填料，通过非溶剂(水)致相分离法制备多孔聚氨酯涂层。该法制备的聚氨酯涂层耐水解、阻燃，且具有明显层次变化的微孔结构，涂层的透气、透湿性良好，卫生性能佳，可作为防水透气织物、分离膜、药物填充材料或组织工程用支架材料等的关键涂膜材料。

技术领域

本发明涉及复合涂层材料领域，具体涉及一种耐水解阻燃透气透湿聚氨酯多孔涂层的制备方法。

背景技术

近年来聚氨酯（PU）材料由于具有优异的力学性能、良好的生物学性能及较好的化学稳定性，在诸多领域获得了越来越广泛的应用。聚氨酯制品的形式很多，包括海绵、橡胶、薄膜、胶黏剂等，其中具有微孔结构的聚氨酯薄膜在防水透气织物、分离膜、药物填充材料、组织工程用支架材料等方面具有很高的应用价值，而利用合适的方法制备出具有理想孔结构的PU涂膜材料是上述应用的关键。

考虑到基材中的聚氨酯涂层材料如果全部采用聚氨酯树脂，虽然能保证优良的力学性能，但成本太高，故在PU中还添加有填料助剂。目前聚氨酯树脂涂料所用填料以木质粉应用最为普遍，其次是碳酸钙、硫酸钙、硅灰石、白炭黑等。这些常规填料的加入使聚氨酯涂层材料的成本大为降低，然而生产木质粉需要消耗森林资源，使用碳酸钙等无机填料则需要大量开采矿山资源，不利于环境的可持续发展。

进一步讲，PU材料是以碳-碳键为基本结构的有机高分子聚合物，属于易燃物质。用PU材料制备的各类产品，在人们的社会活动中随处可见。由于它们处在各种各样的环境之中，引发火灾的几率较高。因各种引火源引发PU材料的燃烧以及伴随燃烧产生的烟雾毒性，已成为消防安全密切关注的重点之一，国家对有关PU产品及生产制定了日益严格的阻燃标准和法规。

另一方面，粉煤灰是一种类似火山灰质的混合材料，其成分与高岭土相似，它是火力发电和城市集中供暖锅炉产生的燃煤固体废弃物，粉煤灰的氧化物组成主要有SiO₂、Al₂O₃、FeO、Fe₂O₃、CaO、TiO₂等。我国火力发电产生的粉煤灰将近4亿吨，并且产量逐年递增，目前已有近20亿吨的堆存量，这些粉煤灰的堆积占用了大量的可耕种土地、污染空气及水体。虽然政府鼓励推进粉煤灰的资源化利用，但实际利用率不足60%，且主要集中在建筑行业、农业等方面，产品附加值较低，不能经济有效地利用粉煤灰资源。在此背景下，近年来粉煤灰的研究利用领域逐渐扩展，在塑料、土壤磁性复合肥、保温材料、环境保护等方面也取得了一定进展。其中利用粉煤灰改性聚氨酯的研究也见诸报道，但大多集中于共混掺杂以降低树脂成本或者共价接枝以在获得低成本填充的同时达到良好的分散效果。一些研究也从其它角度考虑通过添加粉煤灰来改善聚氨酯的阻燃性能，然而这些研究显示单一粉煤灰的阻燃效果并不理论，且改性的PU制品，基本以聚氨酯泡沫、聚氨酯弹性体为主，而对粉煤灰在涂层，特别是多孔涂层的阻燃应用鲜有报道。

此外，在阻燃方面，聚磷酸铵（APP）作为一种重要的磷系阻燃剂，备受青睐。其在高温分解时会产生大量的氨气和水蒸气，可以充当材料阻燃所需的气源和酸源。研究显示，聚磷酸铵作为单一的阻燃剂加入到高分子材料内部，能起到良好的抑烟和阻燃效果，然而聚磷酸铵作为阻燃剂直接加入到聚氨酯体系中却存在着诸多不足，特别是聚磷酸铵的吸湿性较强，在PU涂层水洗或者表面溅水时容易溶出损失，产品不耐水洗。另外，聚磷酸铵作为一种无机物，与聚氨酯的相容性并不理想，在经过一段时间后由其组成的阻燃涂层中的APP会产生迁移而导致“霜化”现象的产生。

发明内容