[发明专利]一种阻燃型紫外光固化水性聚氨酯涂料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型阻燃型紫外光固化水性聚氨酯涂料及其制备方法，属于紫外光固化涂料技术领域。

背景技术

近年来,紫外光（UV）固化水性涂料因其具有综合性能好、高效、环保等优点而日益为人们所关注。其中，UV水性聚氨酯（PU）涂料更是因为其结合了传统UV固化技术和水性PU涂料技术两者的许多优点点，成为了极具开发和应用前景的新型涂料。由于PU涂料广泛应用于木材，塑料以及建筑材料等基材表面的保护与修饰,如果这些基材在使用时未经阻燃处理,将可能成为引发火灾的潜在隐患，因此阻燃化技术的开发一直都是涂料功能化的重要方向之一。

       经过对现有文献的检索发现，中国专利申请号为200810039199.3的专利，采用以多元硫醇和烯分别为端基通过化学键接的方法引入到聚酯多元醇或者异氰酸酯封端的聚氨酯预聚体中的方法，制备了含多元硫醇和多元烯的水性聚氨酯分散体。并且在此基础上进一步制得了一种高官能团转化率、无氧气阻碍和高力学性能的UV固化水性PU涂料，但是其并未提出有关阻燃的问题。事实上，目前国际上已有关于水性聚氨酯涂料阻燃化的报道。例如，Tamkang大学的Shao C. H.课题组用氮丙啶与POCl3反应,合成出了一系列含磷、氮的阻燃剂( PDA, PHA-0, PHA-2, PEGA-0, PEGA-2, TAP,DDP)。再将该阻燃剂作为固化剂,通过水性聚氨酯中的羧基与氮丙啶三元环开环反应,使水性聚氨酯链间产生交联,从而将磷、氮引入到聚氨酯中。该系列的阻燃剂同时将磷、氮引入到水性聚氨酯的分子链中,使得聚氨酯具有更高的成炭率和更低的燃烧性,且形成了热稳定的P-N和C=O键,具有较好的阻燃效果 [Shao C. H.., Huang J. J., Chen G. N., Thermal and combustion behaviors of aqueous-based polyurethane system with phosphorus and nitrogen containing curing agent [J]. Polym. Degrad. Stab., 1999, 65: 359-371]。Thomas L. 等制备了膨胀型阻燃水性聚氨酯涂层,该阻燃涂层利用聚氨酯本身为碳源,以聚磷酸铵为酸源,三聚氰胺为气源,组成膨胀体系,主要用于织物涂层。由于聚氨酯本身具有成碳性,不需另外添加碳源,大大减少了固体添加量,从而可以制得透明的阻燃涂层[Thomas L., Munchberg D. E., Hanners O., Intumescent textile, useful for the production of curtains, sun screens, tents and clothing, is coated with a polyurethane or polacrylate containing aqueous dispersion, an isocyanate or melamineformaldehyde and a flame retardant: US, 20060057915A1 [P]. 2006.]。然而，这些阻燃技术从未被用于UV光固化水性PU涂料中。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种阻燃型紫外光固化水性聚氨酯涂料及其制备方法。使其通过分子设计，对聚氨酯软段进行阻燃改性，同时引入光活性单体，赋予水性聚氨酯分散体内阻燃性及可辐射固化的双重特性，大大拓展水性聚氨酯的应用范围。

       根据本发明的第一个实施方案，提供含(甲基)丙烯酰氧基的含磷聚氨酯的制备方法，它包括如下步骤：

a) 将二元羧酸、二元醇、膦酸基多元羧酸按照0.80-1.2 : 1(优选0.90-1.1 : 1，更优选0.93-1.005 : 1，再更优选0.95-1.0 : 1，优选0.96-0.98 : 1）的羧酸官能团：羟基官能团的摩尔比且二元羧酸、二元醇、膦酸基多元羧酸的摩尔比为1.7 – 2 ： 4.5 – 5.5 ： 1进行混合，搅拌(优选，通氮气在氮气氛下于200-230℃(例如220 ^oC)搅拌9-20小时(例如12h))，得到含磷聚酯多元醇；