[发明专利]无卤磷-氮协效阻燃水性聚氨酯织物涂层剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及无卤磷-氮协效阻燃水性聚氨酯织物涂层剂及其制备方法，属于轻工技术领域。

背景技术

水性聚氨酯以水为介质，具有无毒、环保、施工条件好、生产与应用安全、成本低的优点，有利于有色涂层产品的生产，涂层亲水性好。水性聚氨酯主要应用于织物、皮革、建筑材料等等，这些材料都为易燃材料，一般均要求进行阻燃处理。在聚氨酯中应用的阻燃剂主要是卤系阻燃剂、有机磷系阻燃剂和磷-氮系阻燃剂。卤系阻燃剂虽然具有阻燃效率高，阻燃剂品种多，适用范围广的优点。但卤系阻燃剂在燃烧时生成较多的烟、腐蚀性气体和有毒气体，随着环保的要求越来越高，阻燃剂的无卤化显示出越来越重要的地位。因此开发环保无卤阻燃水性聚氨酯是有关行业所十分期望的。中国专利申请号为200510122057.X的专利，将用量为15％的阻燃单体二溴新戊二醇在聚合前加入体系，使所生成的聚氨酯大分子链中带有阻燃卤素原子溴，制备出具有自阻燃性能的水性聚氨酯。专利申请号为200410025154.2的专利，采用结构中同时含有磷、氯、溴原子的多元醇为阻燃成分，将其合成到水性聚氨酯中，制成封闭型的阻燃水性聚氨酯。专利号为200510030113.7的专利，采用磷锑氯三元磷酸酯类聚醚二元醇，或磷酸酯类聚醚二元醇与二溴新戊二醇的混合物，或磷酸酯类聚醚二元醇与氯代聚醚多元醇的混合物为阻燃成分，制成反应型阻燃水性聚氨酯。这些专利所用的阻燃成分均为卤素或含有卤素，在燃烧过程中会对环境和人体造成危害，未达到无卤的环保要求。

专利申请号为200810172238.7的专利，采用有机磷多元醇和羟基型二氮己环混合物制备无卤反应型磷-氮协效阻燃水性聚氨酯；专利申请号为200810172239.1的专利，采用有机磷多元醇和有机硅多元醇混合物制备反应型阻燃水性聚氨酯，具有无卤环保的特点；以上二个专利均采用二种含有阻燃元素的单体来合成无卤阻燃水性聚氨酯。专利申请号为200810204199.4的专利，采用水性聚氨酯分散液与含磷含氮的阻燃剂以复配的方式制备出阻燃涂层浆涂覆在涤纶织物上达到阻燃效果。专利申请号为200810204199.4的专利虽然其燃烧性能达到国家B1级，但它的阻燃剂是与水性聚氨酯分散液以复配的方式涂覆在涤纶织物上的，具有不耐水洗，阻燃剂用量大、易迁移的缺点。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中制备阻燃水性聚氨酯需加入卤素阻燃，而伴随有毒气体，发烟量大的问题，提供无卤磷-氮协效阻燃水性聚氨酯织物涂层剂及其制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明的无卤磷-氮协效阻燃水性聚氨酯织物涂层剂，以聚氨酯织物涂层剂的总质量计，其组成质量百分比为：

二异氰酸酯                  15％～55％

非阻燃多元醇                20％～60％

反应型磷-氮系阻燃多元醇     3％～30％

亲水扩链剂                  2％～8％

中和剂                      1.5％～5.5％。

所述的二异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯MDI、异佛尔酮二异氰酸酯IPDI、甲苯二异氰酸酯TDI、2，6-二异氰酸酯己酸甲酯LDI、萘-1，5-二异氰酸酯NDI、六亚甲基二异氰酸酯HDI、4，4’-亚甲基-二环己基二异氰酸酯H₁₂MDI、苯二甲撑二异氰酸酯XDI或1，12-十二烷基二异氰酸酯C₁₂DDI中的任意一种或几种的混合物。

所述的非阻燃多元醇为聚酯二元醇、聚醚多元醇、聚碳酸酯二醇、聚丁烯二醇、聚丁二烯二醇、丙烯酸酯多元醇、聚己内酯二醇或聚四氢呋喃醚二醇中的任意一种或几种的混合物。

所述的反应型磷-氮系阻燃多元醇具有如下结构式：

式中R₁、R₂为相同或不同的C1～C4的亚烷基、烯烃基或芳基；R₃为C1～C5的亚烷基或芳基；R₄、R₅为相同或不同的C1～C4的亚烷基或烯烃基。

所述的亲水扩链剂为含羟基结构的二元醇或含磺酸结构的二元醇中的任意一种或几种的混合物。

所述中和剂为三乙胺、三正丁胺、氢氧化钠、氢氧化钾中的任意一种或几种的混合物。

本发明的无卤磷-氮协效阻燃水性聚氨酯织物涂层剂的制备方法，其具体步骤为：