一种阻燃聚氨酯涂料的制备方法

技术领域

本发明涉及一种聚氨酯涂料。

背景技术

目前使用的聚氨酯材料大部分为易燃材料，在火灾频发的今天，开发阻燃型聚氨酯材料成为时代的热点。通过物理添加阻燃剂的方式虽然能够赋予材料一定的阻燃性能，但阻燃剂与聚合物相容性差，容易迁移或者析出到材料表面，破坏材料力学性能。因此，在合成聚氨酯材料的结构骨架中引入阻燃成分，赋予材料本政阻燃性能，成为近年来研究的热点。

水性聚氨酯由于环保是近年来研究的热点。水性聚氨酯是一种在聚氨酯的分子链中含有亲水性基团的聚氨酯树脂，与水具有很强的亲和性，采用特定的工艺能使其在水中分散并形成稳定的体系。水性聚氨酯的阻燃化，是水性聚氨酯功能化的重要方向之一。

阻燃剂主要包括卤系阻燃剂、磷系阻燃剂、无机阻燃剂等数百个品种。卤系阻燃剂具有性价比高的优势，但在燃烧过程中释放大量有毒或者腐蚀性强的气体，还有可能对人体致癌作用。

现有方法制备的阻燃型聚氨酯涂料的阻燃性差，且不具有水溶性，限制了聚氨酯涂料的应用。

发明内容

本发明的目的是要解决现有方法制备的聚氨酯涂料的阻燃性差，且不具有水溶性，限制了聚氨酯涂料应用的问题，而提供一种阻燃聚氨酯涂料的制备方法。

一种阻燃聚氨酯涂料的制备方法，是按以下步骤完成的：

一、称取原料：

按照重量份数称取聚酯多元醇10份～80份、无机阻燃剂10份～30份、聚碳硅烷2份～5份、溶剂30份～70份、亲水扩链剂5份～20份、中和剂10份～20份、催化剂0.5份～2份；

二、将步骤一中称取的聚酯多元醇、无机阻燃剂、溶剂、亲水扩链剂和中和剂在40℃～50℃的条件下混合均匀，再滴加多异氰酸酯和催化剂，最后在温度为70℃～90℃和氮气气氛保护下搅拌反应4h～10h，得到混合物；

三、向步骤二中得到的混合物中加入聚碳硅烷，再在温度为80℃～90℃和氮气气氛保护下搅拌反应2h～3h，得到预聚体；

四、将预聚体的温度降至0℃～5℃，再滴加水，再在搅拌的条件下对预聚体进行乳化，然后抽真空去除溶剂，得到一种阻燃聚氨酯涂料。

本发明的优点：

一、本发明制备的阻燃聚氨酯涂料燃烧时相比传统的阻燃聚氨酯释放的烟雾大幅度降低，极限氧指数均在28以上(ASTM D2863标准测试结果)，达到Vo级别(UL94标准测定结果)，具有良好的阻燃效果；

二、本发明使用聚碳硅烷，协同无机阻燃剂，可获得致密的炭层；

三、本发明制备的阻燃聚氨酯涂料表面平整光滑，韧性好；

四、本发明制备的阻燃聚氨酯涂料为水性聚氨酯涂料。

本发明可获得一种阻燃聚氨酯涂料。

具体实施方式

以下实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改和替换，均属于本发明的范围。

具体实施方式一：本实施方式一种阻燃聚氨酯涂料的制备方法是按以下步骤完成的：

一、称取原料：

按照重量份数称取聚酯多元醇10份～80份、无机阻燃剂10份～30份、聚碳硅烷2份～5份、溶剂30份～70份、亲水扩链剂5份～20份、中和剂10份～20份、催化剂0.5份～2份；

二、将步骤一中称取的聚酯多元醇、无机阻燃剂、溶剂、亲水扩链剂和中和剂在40℃～50℃的条件下混合均匀，再滴加多异氰酸酯和催化剂，最后在温度为70℃～90℃和氮气气氛保护下搅拌反应4h～10h，得到混合物；

三、向步骤二中得到的混合物中加入聚碳硅烷，再在温度为80℃～90℃和氮气气氛保护下搅拌反应2h～3h，得到预聚体；

四、将预聚体的温度降至0℃～5℃，再滴加水，再在搅拌的条件下对预聚体进行乳化，然后抽真空去除溶剂，得到一种阻燃聚氨酯涂料。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同点是：步骤一中按照重量份数称取聚酯多元醇60份、无机阻燃剂20份、聚碳硅烷5份、溶剂60份、亲水扩链剂10份、中和剂15份、催化剂1份。其它步骤与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同点是：步骤一中所述的无机阻燃剂为硼酸锌、氢氧化镁或氢氧化铝。其它步骤与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是：步骤一中所述的聚碳硅烷的分子量为2000～3000。其它步骤与具体实施方式一至三相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同点是：步骤一中所述的溶剂为丙酮。其它步骤与具体实施方式一至四相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同点是：所述的亲水扩链剂为二羟甲基丙酸或二氨基苯甲酸。其它步骤与具体实施方式一至五相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同点是：所述的中和剂为三乙烯二胺或醋酸。其它步骤与具体实施方式一至六相同。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同点是：所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡。其它步骤与具体实施方式一至七相同。

具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同点是：步骤二中所述的多异氰酸酯中的异氰酸酯基与聚酯多元醇中的羟基的摩尔比为(1.5～3):1。其它步骤与具体实施方式一至八相同。

具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同点是：步骤四中所述的水的质量用量为使阻燃聚氨酯涂料的固含量为30wt％～50wt％。其它步骤与具体实施方式一至九相同。

采用以下实施例验证本发明的有益效果：

实施例一：一种阻燃聚氨酯涂料的制备方法，是按以下步骤完成的：

一、称取原料：

按照重量份数称取聚酯多元醇60份、氢氧化镁20份、聚碳硅烷5份、丙酮60份、二羟甲基丙酸10份、三乙烯二胺15份、二月桂酸二丁基锡1份；

步骤一中所述的聚碳硅烷的分子量为2000～3000；

二、将步骤一中称取的聚酯多元醇、氢氧化镁、丙酮、二羟甲基丙酸和三乙烯二胺在40℃～50℃的条件下混合均匀，再滴加多异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡，最后在温度为80℃和氮气气氛保护下搅拌反应6h，得到混合物；

步骤二中所述的多异氰酸酯中的异氰酸酯基与聚酯多元醇中的羟基的摩尔比为(1.5～3):1；

三、向步骤二中得到的混合物中加入聚碳硅烷，再在温度为90℃和氮气气氛保护下搅拌反应2h，得到预聚体；

四、将预聚体的温度降至3℃，再滴加水，再在搅拌的条件下对预聚体进行乳化，然后抽真空去除溶剂，得到一种阻燃聚氨酯涂料；

步骤四中所述的水的质量用量为使阻燃聚氨酯涂料的固含量为40wt％。

实施例一制备的阻燃聚氨酯涂料燃烧时相比传统的阻燃聚氨酯释放的烟雾大幅度降低，极限氧指数为29，达到Vo级别，具有良好的阻燃效果，且表面平整光滑，韧性好，为水性聚氨酯涂料。