用于纺织品的无卤阻燃水性涂料组合物制造技术

本发明专利技术涉及一种阻燃水性涂料组合物，所述涂料组合物包含：a)水分散型羟基封端的聚氨酯颗粒，和b)异氰酸酯交联剂，其中(i)所述羟基封端的聚氨酯含有相对于其的量为3‑75重量份的膦酸酯低聚物作为结构单元，其中所述膦酸酯低聚物含有根据以下结构式的单元，

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于纺织品的无卤阻燃水性涂料组合物本专利技术涉及阻燃水性(waterborne)聚氨酯涂料组合物，更具体地，本专利技术涉及用于纺织品上的阻燃水性聚氨酯涂料组合物。具体而言，本专利技术涉及含有无卤阻燃剂的阻燃聚氨酯涂料组合物，其制备方法以及所述无卤涂料组合物用于涂布纺织物的用途。聚氨酯(PU)涂料被涂覆到纺织品上以提供耐流体静压性(hydrostaticresistance)、耐久性、透气性和/或阻燃性。历史上主要使用溶剂基PU涂料。但是，由于溶剂基PU可能会释放有毒物质，因此开发了水性PU。溶剂是挥发性有机化合物，会促成空气污染。水性涂料本身对环境更安全。本专利技术旨在开发一种使用非卤化阻燃剂的环保型阻燃纺织物。本专利技术为各种纺织物基材提供了一种含水、无卤、有效地阻燃的末道漆(finish)。纺织品是日常生活中不可或缺的一部分，例如，可以在布料、服装、家具和车辆垫衬物、玩具、包装材料以及许多其它应用中找到纺织品。因此，纺织品的易燃性受到关注。迄今为止，将聚氨酯涂料涂覆到各种纺织品已广泛实施，例如涂覆到聚酰胺和聚酯纺织品。但是，那些经涂布的织物极其易燃，因此有必要使其具有阻燃性。因为聚氨酯也具有差的阻燃性并且因此也容易点燃，所以已经进行了许多尝试以获得阻燃聚氨酯涂料组合物。就其本身而言，阻燃水性聚氨酯涂料组合物是已知的。溴化阻燃添加剂和氯化阻燃添加剂被广泛用于为涂层提供阻燃性。氧化锑也常与其他阻燃添加剂一起用作增效剂。环境和健康问题已导致卤化阻燃涂料不合需要，并且它们受到越来越多的监管。例如，美国环境保护局(EPA)最近禁止了十溴二苯醚，其是一种常用的溴化阻燃添加剂。含有氯、溴或重金属的产品在使用寿命结束被处理时需要特别谨慎。本专利技术的主要目标是提供一种无卤阻燃水性聚氨酯涂料组合物，其具有优异的阻燃性，当涂覆到纺织品时尤为如此。本专利技术的另一个目标是提供一种经改进的阻燃剂涂布的织物。出乎意料地发现：通过一种阻燃水性涂料组合物能够实现该目标，所述涂料组合物包含：a)水分散型羟基封端的聚氨酯颗粒，和b)异氰酸酯交联剂，其中(i)所述羟基封端的聚氨酯含有相对于其的量为3-75重量份的膦酸酯低聚物作为结构单元，其中所述膦酸酯低聚物含有根据以下结构式的单元，其中n为1-20的整数，R是C1-20烷基、C2-20烯烃、C2-20炔烃、C5-20环烷基或C6-20芳基，且R2是脂族或芳族基团，(ii)所述羟基封端的聚氨酯的羟值为5-180mgKOH/g聚氨酯，(iii)所述羟基封端的聚氨酯中存在的羟基与所述交联剂的异氰酸酯基团的摩尔比为0.2-2.0。出乎意料地发现：当用根据本专利技术的涂料组合物涂布纺织品时，可使该纺织品具有优异的阻燃性。还出乎意料地发现：在本专利技术中，将经涂布的织物浸在水中时，阻燃剂不会被浸出；在水中洗涤经涂布的织物时，阻燃剂也不会被洗掉。本专利技术的阻燃聚氨酯涂料源自至少含有根据上文所给式的单元的膦酸酯二醇与异氰酸酯的反应，该反应导致阻燃物质引入聚合物的骨架中。US-A-20100152374公开了阻燃水性聚氨酯分散体，其中聚磷酸酯被引入聚氨酯骨架中。对比实验B中尝试了与US-A-20100152374中公开的磷酸酯相似的磷酸酯(ExolitOP550)，其阻燃性能劣于本专利技术的膦酸酯二醇。本专利技术中使用的膦酸酯二醇可从FRXPolymers,Inc.商购获得，其组成和制备描述于美国专利US8,530,044、US8,563,638和US8,779,041和US2014/0000751中。膦酸酯低聚物结构单元含有根据以下结构式的单元，其中n、R和R2如上所述。优选地，R2是芳族基团；更优选地，-O-R2-O-衍生自间苯二酚、对苯二酚或双酚。最优选地，-O-R2-O-衍生自双酚-A。优选地，n为1-10的整数。优选地，R是甲基。用于制备羟基封端的聚氨酯的膦酸酯低聚物是膦酸酯二醇，优选地选自无规共-低聚(膦酸酯碳酸酯)、嵌段共-低聚(膦酸酯碳酸酯)、无规共-低聚(膦酸酯)、嵌段共-低聚(膦酸酯)或其任何混合物。更优选地，膦酸酯低聚物结构单元具有根据下式之一的结构：其中R1和R2是脂族烃或芳族烃，且n为1-20、优选1-10的整数。甚至更优选地，用于制备羟基封端的聚氨酯的膦酸酯低聚物是双酚-A和二苯基甲基膦酸酯(diphenylmethylphosphonate)的共聚物。这样的化合物可以具有的结构例如但不限于以上所示羟值的三种结构。优选地，用于制备羟基封端的聚氨酯的膦酸酯低聚物的羟值为10-200mgKOH/g膦酸酯低聚物，更优选20-200mgKOH/g膦酸酯低聚物，甚至更优选40-120mgKOH/g膦酸酯低聚物。在本文中使用时，根据ASTMD4272-11确定膦酸酯低聚物的羟值。优选地，用于制备羟基封端的聚氨酯的膦酸酯低聚物的OH当量重量(equivalentweight)为280-5610，更优选280-2805，甚至更优选450-1400。通过将56100除以OH数来确定OH当量重量。羟基封端的聚氨酯的羟值为5-180mgKOH/g聚氨酯，优选10-130mgKOH/g聚氨酯，更优选10-50mgKOH/g聚氨酯。在本文中使用时，根据ASTMD4274-11确定羟基封端的聚氨酯的羟值。本专利技术中使用的异氰酸酯交联剂是水分散性多异氰酸酯。可以使用任何已知的水分散性多异氰酸酯，但优选使用水分散性脂族或脂环族多异氰酸酯，更优选水分散性脂族或脂环族二官能或三官能多异氰酸酯，其优选由异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)或4,4'-亚甲基-二环己基二异氰酸酯(H12MDI)或这些二异氰酸酯中至少两种的共混物制成。在本专利技术中，基于OH官能聚氨酯分散体的重量，异氰酸酯交联剂的量优选为0.5-20％；基于羟基封端的聚氨酯的重量，异氰酸酯交联剂的量更优选2-10％。在本专利技术的一个实施方式中，阻燃水性涂料组合物是单组分(1K)体系。在该实施方式中，异氰酸酯交联剂是封闭型多异氰酸酯。在本专利技术中，阻燃水性涂料组合物优选通过在即将应用之前混合包含至少两种包装的多包装体系来获得。一种包装包含如上所述的水分散聚氨酯，另一种包装包含异氰酸酯。优选地，应用双包装体系(双组分(2K)体系)。第二包装异氰酸酯交联剂的非限制性实例有302、303、304、VPLS2306，所有这些均可从BayerMaterialScience(现称为Covestro)获得。可以使用许多不同的第二包装异氰酸酯交联剂，包括衍生自以下的那些：六亚甲基二异氰酸酯(HDI)三聚体、HDI缩二脲、HDI脲基甲酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯三聚体、异氰酸酯与三羟甲基丙烷的加合物以及已被亲水改性(hydrophically)以使其与水相容的异氰酸酯加合物。可以使用的异氰酸酯交联剂的实例包括但不限于以下：DesmodurN3300、DesmodurN3400、DesmodurN100、DesmodurN3200，所有这些均可从BayerMaterialScience(现称为Covestro)获得；和TolonateHDT-LV、TolonateHDT、TolonateHDB，这些都可以从Vencorex获得。可以使用的经亲水改性的异氰酸酯交联剂的实例包括但不限于：Ba本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阻燃水性涂料组合物，所述涂料组合物包含：a)水分散型羟基封端的聚氨酯颗粒，和b)异氰酸酯交联剂，其中(i)所述羟基封端的聚氨酯含有相对于其的量为3‑75重量份的膦酸酯低聚物作为结构单元，其中所述膦酸酯低聚物含有根据以下结构式的单元，

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.23 EP 15191263.1;2015.10.01 US 62/235,7651.一种阻燃水性涂料组合物，所述涂料组合物包含：a)水分散型羟基封端的聚氨酯颗粒，和b)异氰酸酯交联剂，其中(i)所述羟基封端的聚氨酯含有相对于其的量为3-75重量份的膦酸酯低聚物作为结构单元，其中所述膦酸酯低聚物含有根据以下结构式的单元，其中n为1-20的整数，R是C1-20烷基、C2-20烯烃、C2-20炔烃、C5-20环烷基或C6-20芳基，且R2是脂族或芳族基团，(ii)所述羟基封端的聚氨酯的羟值为5-180mgKOH/g聚氨酯，(iii)所述羟基封端的聚氨酯中存在的羟基与所述交联剂的异氰酸酯基团的摩尔比为0.2-2.0。2.根据权利要求1所述的阻燃水性涂料组合物，其中n为1-10，R2为芳族基团且优选地衍生自双酚-A。3.根据权利要求1或2所述的阻燃水性组合物，其中R是甲基。4.根据前述权利要求中任一项所述的阻燃水性涂料组合物，其中用于制备所述羟基封端的聚氨酯的所述膦酸酯低聚物为选自无规共-低聚(膦酸酯碳酸酯)、嵌段共-低聚(膦酸酯碳酸酯)、无规共-低聚(膦酸酯)、嵌段共-低聚(膦酸酯)或其任何混合物的膦酸酯二醇。5.根据权利要求1-3中任一项所述的阻燃水性涂料组合物，其中所述膦酸酯低聚物结构单元具有根据下式之一的结构：其中R1和R2是脂族烃或芳族烃，且n为1-20、优选1-10的整数。6.根据前述权利要求中任一项所述的阻燃水性涂料组合物，其中用于制备所述羟基封端的聚氨酯的所述膦酸酯低聚物的羟值为10-200mgKOH/g膦酸酯低聚物，优选40-120mgKOH/g膦酸酯低聚物。7.根据前述权利要求中任一项所述的阻燃水性涂料组合物，其中用于制备所述羟基封端的聚氨酯的所述膦酸酯低聚物的OH当量重量为280-5610、优选450-1400。8.根据前述权利要求中任一项所述的阻燃水性涂料组合物，其中用于制备所述羟基封端的聚氨酯的所述膦酸酯低聚物是双酚-A和二苯基甲基膦酸酯的共聚物。9.根据前述权利要求中任一项所述的阻燃水性涂料组合物，其中所述羟基封端的聚氨酯的量为10-99重量％、优选20-97重量％、更优选25-75重量％(相对于总涂料组合物)。10.根据前述权利要求中任一项所述的阻燃水性涂料组合物，其中所述组合物不...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·赖施，理查德·柯顿，安妮·汉迪，米恩德勒·巴勒库恩，罗伯特·普恩布洛克，
申请(专利权)人：帝斯曼知识产权资产管理有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL