一种高阻燃性的改性木质素基聚氨酯涂层及其制法制造技术

本发明专利技术涉及聚氨酯材料技术领域，且公开了一种高阻燃性的改性木质素基聚氨酯涂层，包括以下配方原料及组分：反应型阻燃剂改性木质素、聚酯多元醇、二月桂酸二丁基锡，1,4‑丁二醇、2,2‑二羟甲基丙酸、异佛尔酮二异氰酸酯。该一种高阻燃性的改性木质素基聚氨酯涂层，通过化学键键合反应将有机磷化物引入木质素的基体中，生成反应型阻燃剂改性木质素，木质素含有大量的醇羟基，与二异氰酸酯反应，制备得到木质素基聚氨酯涂层材料，避免使用添加型阻燃剂对影响聚氨酯材料的机械性能，改性木质素在燃烧高温下会产生磷酸衍生物具有很强的吸水性，提高了聚氨酯材料的成炭率和氧指数，赋予了涂层材料优异阻燃性能。

【技术实现步骤摘要】
一种高阻燃性的改性木质素基聚氨酯涂层及其制法
本专利技术涉及聚氨酯材料
，具体为一种高阻燃性的改性木质素基聚氨酯涂层及其制法。
技术介绍
阻燃材料是能够抑制，而本身的难燃烧的材料，可以分为添加型阻燃剂和反应型阻燃剂，主要有无氢氧化镁、氢氧化铝、三氧化二锑等无机阻燃剂，溴系、氮系和有机磷化物等有机阻燃剂，广泛应用于服装业、石油化工业、消防业和国防安全等领域具有广泛的应用，有机磷化物在高温下生成磷酸衍生物和磷氧化物，会吸收大量的热能，降低材料内部的温度，磷酸衍生物和磷氧化物具有很强的吸水性和脱水性，可以促进材料的成炭率，形成致密的炭化层，抑制氧气的渗透，并且炭化层的导热性能良好，可以引导热量均匀分散，避免局部温度过热引发燃烧，木质素是一种可降解可再生的高分子化合物，在自然界中储量丰富，具有很强的高炭化能力，可以作为碳源应用于聚合物阻燃领域中。聚氨酯是一种高分子化合物，弹性高，力学性能好，具有耐化学性、隔音、抗震等性能，产品主要有聚氨酯泡沫、聚氨酯弹性体、聚氨酯涂料和胶黏剂等，在建筑行业、制鞋制革行业、交通运输行业和体育行业具有非常广泛的应用，但是聚氨酯的熔点较低，阻燃性能很差，容易燃烧，生烟量很大，并且燃烧过程中会释放大量有毒气体，大大影响了聚氨酯材料的推广应用，通常可以加入添加型阻燃剂来增强聚氨酯材料的阻燃性能，但是添加型阻燃剂与聚氨酯很难相容，会影响材料的韧性和断裂强度等机械性能。(一)解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种高阻燃性的改性木质素基聚氨酯涂层及其制法，通过加入反应型阻燃剂改性木质素，聚合反应生成聚氨酯，增强了聚氨酯材料的阻燃性能，避免添加型阻燃剂会影响聚氨酯的机械性能。(二)技术方案为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种高阻燃性的改性木质素基聚氨酯涂层，包括以下按重量份数计的配方原料及组分：6-27份反应型阻燃剂改性木质素、38-46份聚酯多元醇、0.5-1份二月桂酸二丁基锡，3.5-7份1,4-丁二醇、3-6份2,2-二羟甲基丙酸、28-34份异佛尔酮二异氰酸酯。优选的，所述改性木质素制备方法如下：(1)向反应瓶中加入1,4-二氧六环溶剂和碱木质素，超声分散均匀后加入催化剂4-二甲氨基吡啶，并使用自动注射器缓慢滴加二苯基次膦酰氯，将反应瓶置于油浴锅中，加热至80-100℃，匀速搅拌反应15-20h，将溶液真减压蒸馏除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到磷化木质素。(2)向反应瓶中加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂和磷化木质素，超声分散均匀后加入1,5-二异氰酸萘和四氯三氧化二磷，搅拌溶解后加入催化剂吡啶，将反应瓶置于油浴锅中，加热至100-120℃，匀速搅拌反应12-18h，将溶液置于冰水浴中冷却，加入蒸馏水直至有大量沉淀析出，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到异氰酸酯接枝的多磷化改性木质素。优选的，所述改性碱木质素、4-二甲氨基吡啶和二苯基次膦酰氯的质量比为1.5-3:0.2-0.4:1。优选的，所述磷化木质素、1,5-二异氰酸萘、四氯三氧化二磷和吡啶的质量比为1:3-4:12-15:0.8-1.2。优选的，所述自动注射器包括气压泵、气压泵上方活动连接有通气管、通气管与压力调节器活动连接，通气管活动连接有气压阀、气压阀下方活动连接有进样器、进样器的两侧固定连接有固定杆、固定杆的下方固定连接有底座、底座的上表面固定连接有升降装置、升降装置内设置有插孔、插孔与插销活动连接，插销固定连接有升降台、升降台上方与滑轨固定连接，滑轨与滑轮固定连接有，滑轮活动连接有卡板、升降台的上方放置有反应瓶。优选的，所述高阻燃性的改性木质素基聚氨酯涂层制备方法包括以下步骤：(1)向反应瓶中加入38-46份聚酯多元醇、28-34份异佛尔酮二异氰酸酯和6-27份反应型阻燃剂改性木质素，进行高速乳化过程，置于油浴锅中，加热至80-100℃，匀速搅拌反应30-60min，再加入0.5-1份二月桂酸二丁基锡，进行反应2-4h，将温度降至60-70℃，加入丙酮溶剂调节体系粘度，3.5-7份1,4-丁二醇，匀速搅拌反应1-2h，再加入3-6份2,2-二羟甲基丙酸反应1-2h，将溶液倒入成膜模具中流延成膜，并热固化和干燥溶剂，制备得到高阻燃性的改性木质素基聚氨酯涂层。(三)有益的技术效果与现有技术相比，本专利技术具备以下有益的技术效果：该一种高阻燃性的改性木质素基聚氨酯涂层，以4-二甲氨基吡啶为亲核催化剂，使二苯基次膦酰氯与碱木质素中的羟基反应，生成磷化碱木质素，有机磷化物引入木质素的基体中，木质素再和1,5-二异氰酸萘分别与四氯三氧化二磷的两个磷酰氯基团反应，制备得到异氰酸酯接枝的多磷化改性木质素，通过化学键键合的方式，进一步将有机磷引入木质素的基体中，异氰酸酯接枝的多磷化改性木质素与异佛尔酮二异氰酸酯具有很好的相似相容性，并且木质素含有大量的醇羟基，可以代替部分的聚酯多元醇，与异佛尔酮二异氰酸酯反应，制备得到木质素基聚氨酯涂层材料，将反应型阻燃剂改性木质素成功引入聚氨酯分子链中，避免使用添加型阻燃剂对聚氨酯材料的韧性和断裂强度等机械性能造成影响。该一种高阻燃性的改性木质素基聚氨酯涂层，反应型阻燃剂改性木质素含有丰富的有机磷基团，在聚氨酯涂层燃烧高温下会产生磷酸衍生物，会吸收大量的热量，降低聚氨酯涂层内部的温度，并且磷酸衍生物具有很强的吸水性和脱水性，大幅提高聚氨酯材料的成炭率和氧指数，赋予了聚氨酯涂层材料优异阻燃性能，通过对聚氨酯涂层材料进行极限氧指数测试和UL94水平垂直燃烧试验，氧指数可以高达28.1-29.4％，UL94水平垂直燃烧等级均为V-0高等级。附图说明图1是自动进样器正面示意图；图2是升降装置放大示意图；图3是升降装置调节示意图。1、气压泵；2、通气管；3、压力调节器；4、气压阀；5、进样器；6、固定杆；7、底座；8、升降装置；9、插孔；10、插销；11、升降台；12、滑轨；13、滑轮；14、卡板；15、反应瓶。具体实施方式为实现上述目的，本专利技术提供如下具体实施方式和实施例：一种高阻燃性的改性木质素基聚氨酯涂层，包括以下按重量份数计的配方原料及组分：6-27份反应型阻燃剂改性木质素、38-46份聚酯多元醇、0.5-1份二月桂酸二丁基锡，3.5-7份1,4-丁二醇、3-6份2,2-二羟甲基丙酸、28-34份异佛尔酮二异氰酸酯。改性木质素制备方法如下：(1)向反应瓶中加入1,4-二氧六环溶剂和碱木质素，超声分散均匀后加入催化剂4-二甲氨基吡啶，并使用自动注射器缓慢滴加二苯基次膦酰氯，三者质量比为1.5-3:0.2-0.4:1，自动注射器包括气压泵、气压泵上方活动连接有通气管、通气管与压力调节器活动连接，通气管活动连接有气压阀、气压阀下方活动连接有进样器、进样器的两侧固定连接有固定杆、固定杆的下方固定连接有底座、底座的上表面固定连接有升降装置、升降装置内设置有插孔、插本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高阻燃性的改性木质素基聚氨酯涂层，包括以下按重量份数计的配方原料及组分，其特征在于：6-27份反应型阻燃剂改性木质素、38-46份聚酯多元醇、0.5-1份二月桂酸二丁基锡，3.5-7份1,4-丁二醇、3-6份2,2-二羟甲基丙酸、28-34份异佛尔酮二异氰酸酯。/n

【技术特征摘要】
1.一种高阻燃性的改性木质素基聚氨酯涂层，包括以下按重量份数计的配方原料及组分，其特征在于：6-27份反应型阻燃剂改性木质素、38-46份聚酯多元醇、0.5-1份二月桂酸二丁基锡，3.5-7份1,4-丁二醇、3-6份2,2-二羟甲基丙酸、28-34份异佛尔酮二异氰酸酯。


2.根据权利要求1所述的一种高阻燃性的改性木质素基聚氨酯涂层，其特征在于：所述改性木质素制备方法如下：
(1)向1,4-二氧六环溶剂中加入碱木质素，超声分散均匀后加入催化剂4-二甲氨基吡啶，使用自动注射器缓慢滴加二苯基次膦酰氯，加热至80-100℃，反应15-20h，除去溶剂，洗涤并干燥，制备得到磷化木质素；
(2)向N,N-二甲基甲酰胺溶剂中加入磷化木质素，超声分散均匀后加入1,5-二异氰酸萘、四氯三氧化二磷和催化剂吡啶，加热至100-120℃，反应12-18h，过滤、洗涤并干燥，制备得到异氰酸酯接枝的多磷化改性木质素。


3.根据权利要求2所述的一种高阻燃性的改性木质素基聚氨酯涂层，其特征在于：所述改性碱木质素、4-二甲氨基吡啶和二苯基次膦酰氯的质量比为1.5-3:0.2-0.4:1。


4.根据权利要求2所述的一种高阻燃性的改性木质素基聚氨酯涂层，其特征在于：所述磷化木质素、1,5-二异氰酸萘、四氯三氧化二...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱建程，
申请(专利权)人：朱建程，
类型：发明
国别省市：浙江;33