[发明专利]阻燃交联型聚乙烯醇粘结剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚乙烯醇粘结剂及其制备方法，特别是一种阻燃交联型聚乙烯醇粘结剂及其制备方法。 

背景技术

聚乙烯醇(PVA)是一种性能优良的水溶性高分子聚合物,其物理性质无味、无色、无毒、无腐蚀性、具有易被生物分解，性能介于塑料和橡胶之间,用途相当广泛。由于其具有独特的强力粘接性、皮膜柔韧性、平滑性、耐油性、耐溶剂性、保护胶体性、气体阻隔性、耐磨性,除了作维纶纤维外,还被大量用于生产涂料、粘合剂、纸品加工剂、乳化剂、分散剂、感光树脂、造纸用涂饰剂、工业浆料、化妆品、太阳能电池背板组件组分和薄膜等产品,应用范围遍及纺织、食品、医药、建筑、木材加工、造纸工业、印刷、农业、建筑、钢铁、高分子化工等行业,具有十分广阔的应用前景。PVA中有较多的羟基基团,导致其具有较强的亲水性、较差的耐水性和稳定性,这些弱点大大限制了其在工业中的进一步推广应用。聚乙烯醇亲水性的内在原因是分子链上存在大量羟基，它是一个强吸水基团，要想改善其耐水性, 必须把 PVA 分子中的羟基掩蔽起来, 或者使羟基与其它物质结合生成难溶于水的物质。聚乙烯醇分子上的这个羟基也是一个非常活泼的化学基团，它能与许多化学物质发生化学反应,如能与醛类、HDI 或TDI、硼酸、尿素、有机硅基团、环氧树脂、聚醋酸乙烯、丙烯酸乳液和胺类等众多化合物起反应。通过这些反应，不仅掩蔽了羟基基团，提高聚乙烯醇的耐水性，还可以获得性能多样的改性聚乙烯醇，增强其应用范围。 

聚乙烯醇作为粘结剂、成膜剂、增韧剂以及增强剂在建筑、交通运输、船舶鉆井平台、车库仓库、钢结构工程方面有广泛的潜在应用，但其很强的亲水性限制了它在这些领域推广。对聚乙烯醇进行改性，提高其耐水性，可大大推进其在这些领域的应用。 

另一方面，用在建筑工程上的材料最忌讳的问题是燃烧性。对高分子材料而言，材料的成炭率高，其氧指数也会较高。成炭率达到40-50%的高分子，其氧指数可高于30%，而成炭率较低的高分子，其氧指数不超过20%。聚乙烯醇是高分子材料，和其它大多数高分子材料一样，是成炭率较低的材料，其极限氧指数(LOI)低于20%，易于燃烧，阻燃性能差是其最大的缺点，严重影响其应用。要在建筑领域推广聚乙烯醇的应用，首先要使其成为阻燃性的材料。迄今为止，对PVA材料的阻燃研究已经有很多的报道，其主要有以下三种方法: 1.共混阻燃改性，2.共聚阻燃改性，3.溶胶凝胶法制备PVA/Si0₂杂化材料，其中共混阻燃改性的工艺最简单，相对价格也较低。本专利选用共混阻燃改性方法。 

 根据组成，添加型阻燃剂主要包括无机阻燃剂（氢氧化铝、氢氧化镁等）、卤系阻燃剂(有机氯化物和有机溴化物)、磷系阻燃剂(赤磷、磷酸酯及卤代磷酸酯等)和氮系阻燃剂等， 

而无卤、低烟、低毒的环保型阻燃剂一直是人们追求的目标。磷系阻燃剂在高分子材料中有三种阻燃的作用，作为脱水剂，促进高分子成炭，炭的生成降低了从火焰到凝聚相的热传导；磷酸可吸热，因为它阻止了CO氧化为CO₂，降低了加热过程；对凝聚相形成一层薄薄的玻璃状的或液态的保护层，因此降低了氧气扩散以及气相与固相之间的热量和质量传递，抑制了炭氧化过程，降低了含磷阻燃剂受热分解发生如下变化：磷系阻燃剂→偏磷酸→磷酸→聚偏磷酸。聚偏磷酸是不易挥发的稳定化合物，具有强脱水性，在聚合物表合物与空气隔绝;脱出的水气吸收大量的热，使聚合物表面阻燃剂受热分解释放出挥发性磷化物。

氮系阻燃剂是一种新型高效的阻燃剂，通常认为氮系阻燃剂受热分解后，易放出氨气、氮气、深度氮氧化物、水蒸汽等不燃性气体，不燃性气体的生成和阻燃剂分解吸热(包括一部分阻燃剂的升华吸热)带走大部分热量，极大地降低聚合物的表面温度。不燃气体，如氮气，不仅起到了稀释空气中的氧气和高聚物受热分解产生可燃性气体的浓度的作用，还能与空气中氧气反应生成氮气、水及深度的氧化物，在消耗材料表面氧气的同时，达到良好的阻燃效果。氮系阻燃剂主要包括3大类:三聚氰胺、双氰胺、肌盐(碳酸肌、磷酸肌、缩合磷酸肌和氨基磺酸肌)及它们的衍生物，特别是磷酸盐类衍生物。 

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种适合建筑工程领域应用的阻燃交联型聚乙烯醇粘结剂。 

本发明的目的之二在于提供该粘结剂的制备方法。