一种阻燃耐热聚氨酯树脂及其水乳液制备方法技术

本发明专利技术属于高分子材料领域。一种阻燃耐热聚氨酯树脂，树脂结构中含杂环多元醇A和阻燃多元醇与多异氰酸酯反应后的残基结构，或者在聚氨酯合成后期加入杂环多元醇B作为交联剂得到的树脂。本发明专利技术通过将杂环多元醇、聚醚或聚酯多元醇、阻燃多元醇和多异氰酸酯等进行反应，制备阻燃耐热聚氨酯树脂及其水乳液。在聚氨酯分子链引入芳杂环结构，使其具有普通聚氨酯漆膜特点，同时具有优良耐热性、耐腐蚀性，机械强度高力学性能，是一类高档阻燃聚氨酯水性树脂。本发明专利技术制备的阻燃耐热聚氨酯水性树脂，克服了现有聚氨酯涂层耐热性和机械性能不足，具有本征阻燃、耐热性高、硬度大、机械性能优异，并可低温干燥，使用方便，性价比高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于高分子材料
，涉及水性聚氨酯树脂，另外还涉及聚氨酯树脂水乳液及其制备方法。
技术介绍
聚氨酯对金属、塑料、橡胶、木质等具有很高粘结性，和优异耐磨、耐温、耐擦伤、耐溶剂、耐辐射、低温弹性，具有优异力学性能和分子设计性，广泛应用于泡沫塑料、橡胶、纤维、涂料、油墨、粘合剂、皮革等领域。大部分聚氨酯都为易燃材料，为保护人们生命财产安全，近年来开发阻燃聚氨酯成为热点。目前主要通过添加阻燃剂达到阻燃目的，而小分子阻燃剂存在易迁移、阻燃效果不持久等缺点，甚至会破坏聚氨酯树脂本身物理性能。近年来，在聚氨酯制备时，加入部分带阻燃元素单体，可以制备本征阻燃聚氨酯，可克服添加型阻燃聚氨酯的缺点，同时赋予聚氨酯树脂优异的综合性能。水性聚氨酯涂料以水为介质，具有无毒、环保、施工条件好、成本低优点，在国外发达国家已得到广泛应用。同时，为提高人们生活水平，满足行业需求，急需开发水性阻燃聚氨酯涂料，例如许多高档厨房家具表面、化工设备表面涂层等。专利申请号为201010581676.6的专利，利用多羟基化合物和四溴苯酐二醇合成了阻燃型多元醇。专利号为20051010122057.X的专利，将用量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含有阻燃卤素原子溴，制备出具有自阻燃性能的水性聚氨酯。这些专利所用的阻燃成分均为卤素或含有卤素，在燃烧时生成较多的烟、腐蚀性气体和有毒气体，会对环境和人体造成危害。随着世界各国环保要求越来越高，阻燃剂无卤化显得越来越重要。专利号为201110110067.7，合成了反应型软硬段共改性阻燃水性聚氨酯织物涂层剂，具有无卤环保的特点。
技术实现思路
: 本专利技术目的在于，克服现有技术中水性聚氨酯树脂耐热性不高，机械性能如漆膜硬度较低缺点，同时现有阻燃水性聚氨酯存在需加入卤素阻燃剂，生成有毒气体，发烟量大的问题，本专利技术提供一种阻燃耐热聚氨酯树脂，高性能环保无卤阻燃；另外本专利技术还提供阻燃耐热聚氨酯树脂水乳液的制备方法，工艺简单，易于操作。本专利技术目的是通过以下技术方案实现:一种阻燃耐热聚氨酯树脂，树脂结构中含杂环多元醇A和阻燃多元醇与多异氰酸酯反应后的残基结构，或者在聚氨酯合成后期加入杂环多元醇B作为交联剂得到的树脂；即聚氨酯树脂结构中包含以下结构单元:权利要求1.一种阻燃耐热聚氨酯树脂，其特征在于，树脂结构中含杂环多元醇A和阻燃多元醇与多异氰酸酯反应后的残基结构，或者在聚氨酯合成后期加入杂环多元醇B作为交联剂得到的树脂。2.权利要求1所述一种阻燃耐热聚氨酯树脂水乳液制备方法，其特征在于，如下: 首先，将5-80份杂环多元醇A、10-200份溶剂、按照-NCO/-OH摩尔比为1-2.5加入多异氰酸酯至带搅拌的反应釜，通N2或其它惰性气体保护，在20 150°C反应I 20h，降温至30-100°C，加入0.05-5份催化剂、100份聚醚或聚酯多元醇、5_60份阻燃多元醇和5_60份亲水扩链剂，继续反应0.5 20h，得到聚氨酯树脂预聚体； 然后，将上述预聚体降温至15-60°C，加入少量溶剂调节粘度，加入中和剂和水乳化，蒸发除去溶剂，即得到固含量20-60%的阻燃杂环聚氨酯水乳液； 或者采用以下方法制备: 首先，将100份聚醚或聚酯多元醇、5-60份阻燃多元醇、0.05-5份催化剂、5_60份亲水扩链剂，10-200份溶剂，加入带搅拌的反应釜，加入多异氰酸酯，通N2保护，在20 120°C反应I 20h，加入5-40份杂环多元醇B，在20-100°C下继续反应0.5 30h，得到聚氨酯树脂预聚体； 然后，将上述预聚体降温至15-60°C，加入溶剂和中和剂，然后加水乳化，蒸发除去溶齐U，得到固含量20-60%的阻燃聚氨酯水乳液； 以上用量均为质量份数。3.根据权利要求2所述一种阻燃耐热聚氨酯树脂水乳液制备方法，其特征在于，所述杂环多元醇结构如下:4.根据权利要求2所述一种阻燃耐热聚氨酯树脂水乳液制备方法，其特征在于，阻燃多元醇是含磷、氮或硅的磷酸酯或亚磷酸酯多元醇，包括(Fyrol-6)或磷酸二乙酯(FRC-6)等。5.根据权利要求2所述一种阻燃耐热聚氨酯树脂水乳液制备方法，其特征在于，所述多异氰酸酯选自下述化合物中的一种或多种:异佛尔酮二异氰酸酯IPD1、六亚甲基二异氰酸酯HD1、2，6- 二异氰酸酯己酸甲酯LD1、甲苯二异氰酸酯TD1、二苯基甲烷二异氰酸酯MDI及其改性物、多亚甲基多苯基异氰酸酯PAP1、萘-1，5- 二异氰酸酯ND1、间苯二甲撑二异氰酸酯XD1、4，4’-亚甲基-二环己基二异氰酸酯H12MDI或1，12-十二烷基二异氰酸酯C12DDI。6.根据权利要求2所述，其特征在于，所述聚醚或聚酯多元醇采用分子量200-3000且重均官能度为2-4的聚醚多元醇或聚酯多元醇，其中聚醚多元醇选自聚环氧乙烷多元醇、聚环氧丙烷多元醇、聚四氢呋喃醚多元醇，或者上述单体的均聚或共聚二醇或多元醇；聚酯多元醇选自下述物质中一种或多种:聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇、聚己二酸己二醇酯二醇、聚己内酯二醇、聚碳酸酯多元醇。7.根据权利要求2所述一种阻燃耐热聚氨酯树脂水乳液制备方法，其特征在于，所述亲水扩链剂采用含羧基二元醇，包括二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸、磺酸基结构二元醇、含叔胺基二元醇如N-甲基二乙醇胺中一种或多种；中和剂选自三正丁胺、三乙胺、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或多种；所述溶剂采用丙酮、丁酮、环己酮、二氯乙烷、乙酸乙酯、苯、四氢呋喃、N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种；催化剂采用水性聚氨酯涂料领域常规催化剂，包括二月桂酸二异丁基锡、辛酸锡等中一种或多种。8.根据权利要求2所述一种阻燃耐热聚氨酯树脂水乳液制备方法，其特征在于，所述水性乳液作为涂料、胶黏 剂、油墨等领域的应用。全文摘要本专利技术属于高分子材料领域。一种阻燃耐热聚氨酯树脂，树脂结构中含杂环多元醇A和阻燃多元醇与多异氰酸酯反应后的残基结构，或者在聚氨酯合成后期加入杂环多元醇B作为交联剂得到的树脂。本专利技术通过将杂环多元醇、聚醚或聚酯多元醇、阻燃多元醇和多异氰酸酯等进行反应，制备阻燃耐热聚氨酯树脂及其水乳液。在聚氨酯分子链引入芳杂环结构，使其具有普通聚氨酯漆膜特点，同时具有优良耐热性、耐腐蚀性，机械强度高力学性能，是一类高档阻燃聚氨酯水性树脂。本专利技术制备的阻燃耐热聚氨酯水性树脂，克服了现有聚氨酯涂层耐热性和机械性能不足，具有本征阻燃、耐热性高、硬度大、机械性能优异，并可低温干燥，使用方便，性价比高。文档编号C08G18/42GK103242504SQ20131015224公开日2013年8月14日 申请日期2013年4月27日 优先权日2013年4月27日专利技术者朱秀玲, 吴红菊 申请人:大连理工大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阻燃耐热聚氨酯树脂，其特征在于，树脂结构中含杂环多元醇A和阻燃多元醇与多异氰酸酯反应后的残基结构，或者在聚氨酯合成后期加入杂环多元醇B作为交联剂得到的树脂。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱秀玲，吴红菊，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：