[发明专利]阻燃热塑性聚氨酯树脂及其制备方法及其应用和防护服

说明书

本发明提供了一种阻燃热塑性聚氨酯树脂，其中，该聚氨酯树脂至少包括以下结构单元：其中，R₁为多元醇，R₂为异氰酸酯。本发明提供的聚氨酯树脂含有大量的具有阻燃性能的异氰脲酸酯结构，其阻燃等级大于或等于UL‑94 VTM‑1，具有良好的透明性能；不含卤素，对环境友好；不含磷元素，长期放置后，不会因为容易吸水使阻燃等级下降，材料性能不会明显衰减。本发明提供的制备聚氨酯树脂的方法，首先加入脂肪族二异氰酸酯和苯酐聚酯多元醇之间形成氨基甲酸酯结构；然后再添加催化剂，在氮气保护下，过量的异氰酸酯结构发生三聚反应形成异氰脲酸酯结构，最后在扩链剂的作用下扩链形成大分子聚氨酯树脂。在该方法中，增塑剂作为反应的溶剂，同时调整聚氨酯树脂的柔软度。

技术领域

本发明涉及一种阻燃热塑性聚氨酯树脂，该阻燃热塑性聚氨酯树脂的制备方法，所述阻燃热塑性聚氨酯树脂在制备正压式防护服中的应用，以及正压式防护服。

背景技术

现有的核电一次性用正压式防护服产品采用PVC材质作为阻燃面料，PVC材质本身含有卤素，在废物处理(深埋和燃烧)时都产生较大的环境污染，尤其是燃烧时释放的含氯酸性物质以及二噁英具有较强的腐蚀性和致癌性，引起环境污染、设备破坏和人类安全问题。目前市场上的无卤阻燃聚氨酯树脂(TPU)多采用含磷类的阻燃剂与TPU树脂粒子共混后进行压延成膜。要达到产品阻燃等级需求UL-94VTM-0级，阻燃剂的添加比例就需要超过20％的比例，在达到阻燃等级的添加比例下，压延膜通常透明性较差或放置后透明度下降的问题。另外，含磷类阻燃剂具有吸湿性，长期放置会存在阻燃等级下降，材料性能明显衰减。

发明专利内容

本发明为了克服现有技术的缺陷，提供了一种本身具有阻燃性能的聚氨酯树脂，该阻燃热塑性聚氨酯树脂不含磷元素，并且长时间放置后，透明度基本不变。

一方面，本发明提供了一种阻燃热塑性聚氨酯树脂，其特征在于，该透明阻燃热塑性聚氨酯树脂至少包括以下结构单元：

其中，R₁为多元醇，R₂为异氰酸酯。

另一方面，本发明还提供了一种制备阻燃热塑性聚氨酯树脂的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

a.在搅拌以及氮气保护条件下，将脂肪族二异氰酸酯、苯酐聚酯多元醇和增塑剂混合，获得混合物1；其中，脂肪族二异氰酸酯的摩尔数大于苯酐聚酯多元醇的摩尔数；将混合物1升温至60-100℃，并在该温度下反应10-60分钟，获得反应混合物1；

b.在搅拌以及氮气保护条件下，向反应混合物1中添加催化剂，获得混合物2，将混合物2升温到100-140℃，并在该温度下反应10-60分钟，获得带有NCO封端的异氰脲酸酯结构聚氨酯预聚体的混合物；

c.在搅拌以及氮气保护条件下，在100-140℃下，向带有NCO封端的异氰脲酸酯结构聚氨酯预聚体的混合物中添加扩链剂，与获得混合物3，并在100-140℃下反应40-80分钟，获得阻燃热塑性聚氨酯树脂。

本发明提供的阻燃热塑性聚氨酯树脂含有大量的具有阻燃性能的异氰脲酸酯结构，其阻燃等级大于或等于UL-94VTM-1，具有良好的透明性能；不含卤素，对环境友好；不含磷元素，长期放置后，不会因为容易吸水使阻燃等级下降，材料性能不会明显衰减。

本发明提供的制备阻燃热塑性聚氨酯树脂的方法，制备的聚氨酯树脂的阻燃性能良好，性能在产品保质期内保持稳定无衰减。本发明制备阻燃热塑性聚氨酯树脂的方法，首先加入脂肪族二异氰酸酯和苯酐聚酯多元醇之间形成氨基甲酸酯结构即聚氨酯树脂主体结构；然后再添加催化剂，在氮气保护和温度作用下，过量的异氰酸酯结构发生三聚反应形成异氰脲酸酯结构，最后在扩链剂的作用下扩链形成大分子聚氨酯树脂。并且，在该制备方法中，采用增塑剂作为反应的溶剂，简化制备过程并调整制备的聚氨酯树脂的韧性，对环境友好。

附图说明