一种阻燃型导电聚吡咯-聚氨酯水性复合涂料及其制法制造技术

本发明专利技术涉及聚氨酯材料技术领域，且公开了一种阻燃型导电聚吡咯‑聚氨酯水性复合涂料，包括以下配方原料：水性聚氨酯、氮‑磷基阻燃剂、吡咯、FeCl

【技术实现步骤摘要】
一种阻燃型导电聚吡咯-聚氨酯水性复合涂料及其制法
本专利技术涉及聚氨酯材料
，具体为一种阻燃型导电聚吡咯-聚氨酯水性复合涂料及其制法。
技术介绍
聚氨酯是一种新兴的有机高分子材料，被誉为“第五大塑料”，聚氨酯分为聚酯型和聚醚型，具有耐低温，耐老化，硬度高，弹性好等优点，其产品主要包括泡沫塑料、弹性体、纤维、涂料、胶粘剂等，在化工、电子、建筑建材、航天航空等方面具有广泛的应用，其中聚氨酯涂料分为水性聚氨酯涂料、改性聚氨酯涂料和环保型聚氨酯涂料。水性聚氨酯涂料无需额外添加分散剂或乳化剂，不但具有良好的外观，同时干燥时间短，在木器涂料、塑料、车辆、工业以及防腐等相关领域中表现出了巨大的优势，但是目前的聚氨酯的燃点较低，涂料成膜后的阻燃性能较差，并且聚氨酯的电阻率较大，导电性能不高，限制了聚氨酯材料在金属防腐涂层、电磁屏蔽和电子电气元件方面的应用，大大降低了聚氨酯材料的实用性。(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阻燃型导电聚吡咯-聚氨酯水性复合涂料及其制法，解决了聚氨酯材料的燃点较低，阻燃性能较差的问题，同时解决了聚氨酯导电性能不高的问题。(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：一种阻燃型导电聚吡咯-聚氨酯水性复合涂料，包括以下按重量份数计的配方原料：44-62份水性聚氨酯、5-12份氮-磷基阻燃剂、6-8份吡咯、25-32份FeCl3、2-4份羟基化碳纳米管。优选的，所述聚氨酯预聚体制备方法包括以下步骤：(1)向反应瓶中加入乙醇和乙酸乙酯混合溶剂、两者体积比为1:1-1.5，再加入对苯二异氰酸酯、乙二醇，将反应瓶置于油浴锅中加热至75-85℃，匀速搅拌反应3-5h，将温度升至90-100℃，再加入3,5-二氨基苯甲酸钠进行扩链反应4-6h。(2)将溶液冷却至室温，减压浓缩除去溶剂，向浓缩产物中加入正己烷溶剂，搅拌均匀后将溶液通过高速离心机进行分离纯化，除去上层液体，以除去杂质，制备得到水性聚氨酯。优选的，所述对苯二异氰酸酯、乙二醇和3,5-二氨基苯甲酸钠，三者物质的量摩尔比为1.5-2:1:0.4-0.7。优选的，所述油浴锅包括底座，底座的正面安装有控制器，底座的顶部设置有油浴锅，油浴锅的内部放置有测温探头，油浴锅的侧面插接有石英管，石英管的右侧固定连接有真空泵接口，石英管的左侧固定连接进气管，真空泵接口与进气管的外侧安装有气阀。优选的，所述氮-磷基燃剂制备方法包括以下步骤：(1)向干燥的反应瓶中通入N2排出空气，加入无水1,2-二氯甲烷溶剂和无水1,2-二氯丙烷混合溶剂，两者体积比为1:1.5-2，再加入季戊四醇和三氯氧磷，在80-100℃下匀速搅拌反应10-15h，将溶液冷却至室温，减压浓缩除去溶剂，使用蒸馏水和乙醚洗涤固体产物并充分干燥，制备得到季戊四醇磷酸酯。(2)向反应瓶中加入1,4-二氧六环和乙醇混合溶剂，两者体积比为2-3:1，滴加盐酸调节溶液pH为3-4，再加入季戊四醇磷酸酯、氧嗪酸钾和催化剂对甲基苯磺酸，将反应瓶置于油浴锅中，加热至120-130℃，匀速搅拌反应20-30h，将溶液减压浓缩除去溶剂，使用的蒸馏水和乙醚洗涤固体产物直至中性，并充分干燥，制备得到氮-磷基阻燃剂。优选的，所述季戊四醇和三氯氧磷的物质的量摩尔比为1:1.2-1.5。优选的，所述季戊四醇磷酸酯、氧嗪酸钾和对甲基苯磺酸，物质的量摩尔比为1:1.5-2:0.08-0.12。优选的，所述阻燃型导电聚吡咯-聚氨酯水性复合涂料，制备方法包括以下步骤：(1)向反应瓶中加入pH为1-2的盐酸溶液，再加入2-4份羟基化碳纳米管和6-8份吡咯，将反应瓶置于超声处理仪中，超声频率为20-28KHz，进行超声处理1-2h，将反应瓶置于低温反应仪中，在-5-0℃下加入25-32份FeCl3，匀速搅拌反应5-7h，再加入44-62份水性聚氨酯和5-12份氮-磷基阻燃剂，将反应瓶置于置于超声处理仪中，超声频率为25-35KHz，进行超声处理2-4h。(2)向溶液中加入蒸馏水，通过高速离心机进行分离纯化，直至上层液体为无色且为中性，将下层油状物置于体积比为3-5:1的蒸馏水与乙醇混合溶剂中，控制固液比为25-40％，搅拌均匀后制备得到阻燃型导电聚吡咯-聚氨酯水性复合涂料。(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：该一种阻燃型导电聚吡咯-聚氨酯水性复合涂料，使用对苯二异氰酸酯和乙二醇作为单体，3,5-二氨基苯甲酸钠作扩链剂，制备出的聚氨酯具有良好的亲水性能，通过吡咯在羟基化碳纳米管上原位聚合，聚吡咯中的亚氨基与碳纳米管的羟基形成氢键，使生成的聚吡咯分散均匀，避免形成无规则颗粒物，均匀分散的聚吡咯与聚氨酯很好的交联形成共聚物，聚吡咯具有很好的导电性，大幅增加了聚氨酯的电导率，赋予了聚吡咯-聚氨酯共聚物良好的导电性能，并且碳纳米管也具有很高的电导率，增强了复合涂料固化膜的导电性能，拓展了聚氨酯涂料在金属防腐涂层、电磁屏蔽和电子电气元件等方面的应用。该一种阻燃型导电聚吡咯-聚氨酯水性复合涂料，使用氮-磷基阻燃剂作为添加剂，其结构中含有多个氨基和醚键，表现出良好的亲水性，与水性聚氨酯涂料具有良好的分散性和相容性，并且氮-磷基阻燃剂在高温下热分解，产生NH3、N2等阻燃气体，降低了周围的O2浓度，并且氮-磷基阻燃剂热分解是吸收过程，吸收了材料的表面的热量，减缓了燃烧过程，同时氮-磷基阻燃剂热分解生成磷酸和亚磷酸结构具有脱水性能，可以使涂料固化膜失去水分，形成致密的炭质泡沫层，炭层阻碍了高温的传导，减少了材料与O2的接触面积，抑制了材料的进一步燃烧，使复合涂料在固化成膜后具有优异的阻燃性能。附图说明图1为本专利技术连接结构主视图；图2为本专利技术连接结构俯视图。图中：1-底座、2-控制器、3-油浴锅、4-测温探头、5-石英管、6-密封法兰、7-真空泵接口，8-进气管，9-气阀。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：一种阻燃型导电聚吡咯-聚氨酯水性复合涂料，包括以下按重量份数计的配方原料：44-62份水性聚氨酯、5-12份氮-磷基阻燃剂、6-8份吡咯、25-32份FeCl3、2-4份羟基化碳纳米管。聚氨酯预聚体制备方法包括以下步骤：(1)向反应瓶中加入乙醇和乙酸乙酯混合溶剂、两者体积比为1:1-1.5，再加入对苯二异氰酸酯、乙二醇，将反应瓶置于油浴锅中加热至75-85℃，油浴锅包括底座，底座的正面安装有控制器，底座的顶部设置有油浴锅，油浴锅的内部放置有测温探头，油浴锅的侧面插接有石英管，石英管的右侧固定连接有真空泵接口，石英管的左侧固定连接进气管，真空泵接口与进气管的外侧安装有气阀，匀速搅拌反应3-5h，将温度升至90-100℃，再加入3,5-二氨基苯甲酸钠进行扩链反应4-6h，其中对苯二异氰酸酯、乙二醇和3,5-二氨基苯甲酸钠，三者物质的量摩尔比为1.5-2:1:0.4-0.本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种阻燃型导电聚吡咯-聚氨酯水性复合涂料，包括以下按重量份数计的配方原料，其特征在于：44-62份水性聚氨酯、5-12份氮-磷基阻燃剂、6-8份吡咯、25-32份FeCl

【技术特征摘要】
1.一种阻燃型导电聚吡咯-聚氨酯水性复合涂料，包括以下按重量份数计的配方原料，其特征在于：44-62份水性聚氨酯、5-12份氮-磷基阻燃剂、6-8份吡咯、25-32份FeCl3、2-4份羟基化碳纳米管。


2.根据权利要求1所述的一种阻燃型导电聚吡咯-聚氨酯水性复合涂料，其特征在于：所述聚氨酯预聚体制备方法包括以下步骤：
(1)向两者体积比为1:1-1.5的乙醇和乙酸乙酯混合溶剂中，加入对苯二异氰酸酯、乙二醇，将溶液置于油浴锅中加热至75-85℃，反应3-5h，将温度升至90-100℃，加入3,5-二氨基苯甲酸钠进行扩链反应4-6h。
(2)将溶液除去溶剂，向浓缩产物中加入正己烷溶剂，搅拌均匀后将溶液通过高速离心机进行分离纯化，除去上层液体和杂质，制备得到水性聚氨酯。


3.根据权利要求2所述的一种阻燃型导电聚吡咯-聚氨酯水性复合涂料，其特征在于：所述对苯二异氰酸酯、乙二醇和3,5-二氨基苯甲酸钠，三者物质的量摩尔比为1.5-2:1:0.4-0.7。


4.根据权利要求2所述的一种阻燃型导电聚吡咯-聚氨酯水性复合涂料，其特征在于：所述油浴锅包括底座(1)，底座(1)的正面安装有控制器(2)，所述底座(1)的顶部设置有油浴锅(3)，所述油浴锅(3)的内部放置有测温探头(4)，所述油浴锅(3)的侧面插接有石英管(5)，所述石英管(5)的右侧固定连接有真空泵接口(7)，所述石英管(5)的左侧固定连接进气管(8)，所述真空泵接口(7)与进气管(8)的外侧安装有气阀(9)。


5.根据权利要求1所述的一种阻燃型导电聚吡咯-聚氨酯水性复合涂料，其特征在于：所述氮-磷基燃剂制备方法包括以下步骤：
(1)向干燥的反应瓶中通...

【专利技术属性】
技术研发人员：许东，
申请(专利权)人：新昌县品宏科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33