[发明专利]一种防腐阻燃水性聚氨酯及其制备方法与应用

说明书

本发明属于涂料技术领域，具体公开了一种防腐阻燃水性聚氨酯及其制备方法与应用。该制备方法，包括以下步骤：将聚碳酸亚丙酯型多元醇、脂肪族二异氰酸酯、含磷二元醇P‑polyol和前扩链剂溶液混合，加热，在氮气保护下进行聚合反应；降温后加入中和剂进行中和反应；然后加入水，进行分散乳化；再加入乙二胺进行后扩链反应，过滤后，得阻燃水性聚氨酯；将硅烷偶联剂改性的防腐填料在水中分散后，加入阻燃水性聚氨酯中，混合，制得。本发明制备的防腐阻燃水性聚氨酯，不仅具有优异的防腐性能和阻燃性能，同时兼具耐水性和热稳定性。

技术领域

本发明属于涂料技术领域，尤其涉及一种功能涂料，具体涉及一种防腐阻燃水性聚氨酯及其制备方法与应用。

背景技术

随着社会的发展和生活水平的提高，人们对于涂料的要求越来越高，当前涂料正朝着绿色和环保的方向发展。其中，水性聚氨酯涂料是以水为分散剂的聚氨酯体系，是一种低毒和低害的涂料。然而，它与溶剂型聚氨酯涂料的性能差异较大，通常表现出相对较差的耐水性、防腐性和耐化学品性等，在一定程度上限制了其在生活和工业中的应用。

为解决水性聚氨酯的缺点，科研人员对水性聚氨酯进行了众多的改性研究，包括物理改性、化学改性或复合改性等，通过在体系中引入其他物质，从而提升水性聚氨酯的基本性能和防腐性能。目前，对水性聚氨酯的防腐改性还包括树脂改性、防腐蚀颜料改性、纳米颗粒改性等方法。

同时，水性聚氨酯涂料属于易燃高分子材料，缺乏一定的阻燃性能，所以在阻燃功能化领域中的发展和应用受到了限制。对此，在不影响涂料固有性能的前提下，对水性聚氨酯涂料进行有效的阻燃改性是亟需解决的问题。阻燃水性聚氨酯的制备可分为物理添加型和化学反应型两种。物理添加型不涉及化学反应，只需将阻燃剂与基体进行物理共混即可。但是添加量往往需要较大时才能达到阻燃改性，此时容易造成乳液破乳、沉淀和成模性差等情况，进而导致水性聚氨酯性能的降低。化学反应型则是通过化学反应将阻燃元素或者基团引入聚氨酯分子链中，从而获得良好及持久的阻燃效果，并对基体性能影响较小。但该改性工艺较为复杂，工业化生产较少。

对于防腐阻燃改性水性聚氨酯，目前大部分研究所采用的改性方法仅针对单一的物理共混或者化学反应，而单一改性方法的改性效果往往不能满足使用环境所要求的性能。另外，在提升基材防腐阻燃性能的同时有可能会降低涂料的基本性能。在不影响原有性能的基础上，高效地提高水性聚氨酯涂料的防腐和阻燃性能，这仍需要更多的探索研究与实践。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出了一种防腐阻燃水性聚氨酯及其制备方法与应用。本发明以聚碳酸亚丙酯型多元醇为反应原料，利用其分子链中同时存在的碳酸酯键和醚键，以提高水性聚氨酯的综合性能；采用含磷二元醇P-polyol作为阻燃多元醇，利用其分子结构中同时含有磷元素和苯环基团，可产生磷-苯环协同阻燃效果，提高了聚氨酯树脂的阻燃性能；同时引入硅烷偶联剂改性的防腐填料，利用其优异的化学稳定性和耐腐蚀性，通过物理共混以增强基体树脂的防腐性能。

为克服上述技术问题，本发明的第一方面提供了一种防腐阻燃水性聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：

(1)将聚碳酸亚丙酯型多元醇、脂肪族二异氰酸酯、含磷二元醇P-polyol和前扩链剂溶液混合，加热，在氮气保护下进行聚合反应；降温后加入中和剂进行中和反应；然后加入水，进行分散乳化；再加入乙二胺进行后扩链反应，过滤后，得阻燃水性聚氨酯；

(2)将硅烷偶联剂改性的防腐填料在水中分散后，加入步骤(1)制得的阻燃水性聚氨酯中，混合，得所述防腐阻燃水性聚氨酯。