一种高耐热阻燃的水性聚氨酯涂料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高耐热阻燃的水性聚氨酯涂料的制备方法，涉及聚氨酯涂料技术领域，是先以2‑甲基‑1,3‑丙二醇为原料，与环氧氯丙烷、磷酸二乙酯反应制备阻燃聚醚多元醇，将其用作聚氨酯的合成原料，与聚丙二醇2000、异氟尔酮二异氰酸酯、二羟甲基丙酸、3,3’‑二氯‑4,4’‑二苯基甲烷二胺、氨乙基七聚苯基POSS、复合填料、氯化石蜡等一起用来制备水性聚氨酯乳液。本发明专利技术通过合成阻燃聚醚多元醇，成功将氯、磷引入到聚氨酯分子链中，阻燃效果好，且成分中的氨乙基七聚苯基POSS能够提高聚氨酯材料的玻璃化转变温度，提高材料的热稳定性和耐氧化性，进一步提高聚氨酯涂料的阻燃性，制得的聚氨酯涂料无毒无污染，具有优异的阻燃性、耐水性、热稳定性和耐候性。

【技术实现步骤摘要】
一种高耐热阻燃的水性聚氨酯涂料的制备方法
本专利技术涉及聚氨酯涂料
，尤其涉及一种高耐热阻燃的水性聚氨酯涂料的制备方法。
技术介绍
聚氨酯具有较好的耐磨、耐水、耐溶剂和优异的机械性能，目前在弹性体、泡沫塑料、涂料、黏合剂及生物医用材料等方面获得了广泛应用。聚氨酯涂料通常被应用在皮革涂饰、纺织印染、造纸业、建筑涂料、胶粘剂、铸钢涂料等领域，在这些领域中所涉及的几乎都有易燃材料，这些材料在使用时如未经阻燃处理，必然成为引发火灾的安全隐患。聚氨酯涂料的阻燃化是聚氨酯功能化的重要方向之一。而我国目前市场上销售的阻燃聚氨酯存在成本较高、阻燃效果不理想的缺陷，再加上聚氨酯本身热稳定性差，其机械性能在80-90℃的环境中基本消失，并且在200℃上即发生热降解，因此限制了聚氨酯涂料的应用。
技术实现思路
基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了一种高耐热阻燃的水性聚氨酯涂料的制备方法，通过合成具有阻燃效果的阻燃聚醚多元醇，将其用作聚氨酯的合成原料，改善聚氨酯的阻燃性和热稳定性。本专利技术提出的一种高耐热阻燃的水性聚氨酯涂料的制备方法，包括以下步骤：S1、将2-甲基-1,3-丙二醇、三氯化硼乙醚加入到甲苯中，升温，滴加环氧氯丙烷，滴加完毕后搅拌反应，升温，继续搅拌反应，反应结束后向体系中滴加氢氧化钠水溶液，搅拌，静置分层，除去水层，用去离子水洗涤至中性，向其中加入磷酸二乙酯和三苯基磷，升温反应，反应结束后用水洗涤至中性，蒸馏除去甲苯，干燥，得阻燃聚醚二元醇；S2、将氧化石墨烯、二硫化钼、云母粉、高岭土、滑石粉混合，加入到水中，超声分散，再将含有硅烷偶联剂KH-792的无水乙醇加入，微波加热反应，过滤，洗涤，得复合填料；S3、在氮气保护下，将聚丙二醇2000和阻燃聚醚二元醇加入到容器中，再加入异佛尔酮二异氰酸酯，混合均匀，升温反应，降温，加入丙酮、二羟甲基丙酸、三乙烯二胺，搅拌反应，然后加入3,3’-二氯-4,4’-二苯基甲烷二胺、氨乙基七聚苯基POSS、复合填料、氯化石蜡，搅拌反应，降温至室温，加入三乙胺中和，加水乳化，然后加入异氟尔酮二胺进行后扩链，得到水性聚氨酯乳液，减压蒸馏脱去丙酮，即得。优选地，S1中，将2-甲基-1,3-丙二醇、三氯化硼乙醚加入到甲苯中，升温至65-70℃，滴加环氧氯丙烷，滴加完毕后搅拌反应30-60min，然后升温至125-130℃，继续搅拌反应2-3h，反应结束后向体系中滴加氢氧化钠水溶液，搅拌30-40min，静置分层，除去水层，用去离子水洗涤至中性，向其中加入磷酸二乙酯和三苯基磷，升温至80-85℃反应2-4h，反应结束后用水洗涤至中性，蒸馏除去甲苯，干燥，得阻燃聚醚二元醇。优选地，S1中，2-甲基-1,3-丙二醇、三氯化硼乙醚、甲苯、环氧氯丙烷、氢氧化钠、磷酸二乙酯、三苯基磷的重量比为75-85：0.3-0.7：400-500：330-350：28-33：160-180：0.2-0.5。优选地，S2中，微波加热温度为75-85℃，反应时间为3-5h。优选地，S2中，氧化石墨烯、二硫化钼、云母粉、高岭土、滑石粉、KH-792的重量比为7-10：10-14：13-18：19-25：6-10：77-86。优选地，在氮气保护下，将聚丙二醇2000和阻燃聚醚二元醇加入到容器中，再加入异佛尔酮二异氰酸酯，混合均匀，升温至85-90℃，反应1-1.5h，降温至65-70℃，加入丙酮、二羟甲基丙酸、三乙烯二胺，搅拌反应1-1.5h，然后加入3,3’-二氯-4,4’-二苯基甲烷二胺、氨乙基七聚苯基POSS、复合填料、氯化石蜡，反应1.5-2.5h，降温至室温，加入三乙胺中和，加水乳化，然后加入异氟尔酮二胺进行后扩链，得到水性聚氨酯乳液，减压蒸馏脱去丙酮，得到固含量为28-34％的水性聚氨酯乳液。优选地，S3中，异氟尔酮二异氰酸酯的二次加入量的重量比为3-4：1。优选地，S3中，聚丙二醇2000、阻燃聚醚二元醇、异氟尔酮二异氰酸酯、丙酮、二羟甲基丙酸、三乙烯二胺、3,3’-二氯-4,4’-二苯基甲烷二胺、氨乙基七聚苯基POSS、复合填料、氯化石蜡的重量比为27-33：80-88：48-55：19-27：3-5：0.3-0.7：7-10：3-5：45-55：1-2。有益效果：本专利技术中首先以2-甲基-1,3-丙二醇为原料制备了阻燃聚醚二元醇，其制备中先升温至一定温度，有利于环氧氯丙烷开环与二醇两端的羟基反应，反应一段时间后再提高温度，促进其进一步与环氧氯丙烷的聚合，避免副反应的发生，然后在碱性条件下闭环，再再三苯基磷的作用下，又与磷酸二乙酯上的羟基发生开环反应，得到一种含氯、磷元素的新型阻燃的聚醚二元醇，将其用作聚氨酯的合成原料时，成功的将氯、磷引入到聚氨酯分子链中，高温下聚氨酯分解过程中产生的氯原子，捕捉高分子材料降解反应生成的自由基，延缓或终止燃烧的链反应，释放出氯化氢气体，覆盖在材料的表面，起到阻隔表面可燃气体，且分解时过程中产生的焦磷酸、聚磷酸等物质也会覆盖在聚氨酯的表面，隔绝空气，起到了很好的阻燃效果；其中的氨乙基七聚苯基POSS中多个苯基基团，刚性高，不易变形，能够有效限制聚氨酯分子链段的移动，提高玻璃化转变温度，并且其还能与断裂的自由链产生物理或者化学交联，提高材料的热稳定性和耐氧化性，进一步提高聚氨酯涂料的阻燃性，且氨乙基七聚苯基POSS还能在聚氨酯表明形成一层保护膜，提高其耐水性、耐溶剂性和耐候性。本专利技术中各成分配合作用，制得的聚氨酯涂料无毒无污染，具有优异的阻燃性、耐水性、热稳定性和耐候性。相比较现有技术中聚氨酯涂料的初始分解温度，其温度提高了40℃以上。具体实施方式下面，通过具体实施例对本专利技术的技术方案进行详细说明。实施例1本专利技术提出的一种高耐热阻燃的水性聚氨酯涂料的制备方法，包括以下步骤：S1、将75份2-甲基-1,3-丙二醇、0.3份三氯化硼乙醚加入到400份甲苯中，升温至65℃，滴加330份环氧氯丙烷，滴加完毕后搅拌反应30min，然后升温至125℃，继续搅拌反应2h，反应结束后向体系中滴加含28份氢氧化钠的水溶液，搅拌30min，静置分层，除去水层，用去离子水洗涤至中性，向其中加入160份磷酸二乙酯和0.2份三苯基磷，升温至80℃反应2h，反应结束后用水洗涤至中性，蒸馏除去甲苯，干燥，得阻燃聚醚二元醇；S2、将7份氧化石墨烯、10份二硫化钼、13份云母粉、19份高岭土、6份滑石粉混合，加入到水中，超声分散，再将含有77份硅烷偶联剂KH-792的无水乙醇加入，微波加热至75℃反应3h，过滤，洗涤，得复合填料；S3、在氮气保护下，将27份聚丙二醇2000和80份阻燃聚醚二元醇加入到容器中，再加入36份异佛尔酮二异氰酸酯，混合均匀，升温至85℃，反应1h，降温至65℃，加入19份丙酮、3份二羟甲基丙酸、0.3份三乙烯二胺，搅拌反应1h，然后加入7份3,3’-二氯-4,4’-二苯基甲烷二胺、3份氨乙基七聚苯基POSS、45份复合填料、1份氯化石蜡，反应1.5h，降温至室温，加入三乙胺中和，加水乳化，然后加入12份异氟尔酮二胺进行后扩链，得到水性聚氨酯乳液，减压蒸馏脱去丙酮，得到固含量为28％的水性聚氨酯乳液。实施例2本专利技术提出的一种高耐热阻燃的水性聚氨酯涂料的制备方法，包括以下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高耐热阻燃的水性聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将2‑甲基‑1,3‑丙二醇、三氯化硼乙醚加入到甲苯中，升温，滴加环氧氯丙烷，滴加完毕后搅拌反应，升温，继续搅拌反应，反应结束后向体系中滴加氢氧化钠水溶液，搅拌，静置分层，除去水层，用去离子水洗涤至中性，向其中加入磷酸二乙酯和三苯基磷，升温反应，反应结束后用水洗涤至中性，蒸馏除去甲苯，干燥，得阻燃聚醚二元醇；S2、将氧化石墨烯、二硫化钼、云母粉、高岭土、滑石粉混合，加入到水中，超声分散，再将含有硅烷偶联剂KH‑792的无水乙醇加入，微波加热反应，过滤，洗涤，得复合填料；S3、在氮气保护下，将聚丙二醇2000和阻燃聚醚二元醇加入到容器中，再加入异佛尔酮二异氰酸酯，混合均匀，升温反应，降温，加入丙酮、二羟甲基丙酸、三乙烯二胺，搅拌反应，然后加入3,3’‑二氯‑4,4’‑二苯基甲烷二胺、氨乙基七聚苯基POSS、复合填料、氯化石蜡，搅拌反应，降温至室温，加入三乙胺中和，加水乳化，然后加入异氟尔酮二胺进行后扩链，得到水性聚氨酯乳液，减压蒸馏脱去丙酮，即得。

【技术特征摘要】
1.一种高耐热阻燃的水性聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将2-甲基-1,3-丙二醇、三氯化硼乙醚加入到甲苯中，升温，滴加环氧氯丙烷，滴加完毕后搅拌反应，升温，继续搅拌反应，反应结束后向体系中滴加氢氧化钠水溶液，搅拌，静置分层，除去水层，用去离子水洗涤至中性，向其中加入磷酸二乙酯和三苯基磷，升温反应，反应结束后用水洗涤至中性，蒸馏除去甲苯，干燥，得阻燃聚醚二元醇；S2、将氧化石墨烯、二硫化钼、云母粉、高岭土、滑石粉混合，加入到水中，超声分散，再将含有硅烷偶联剂KH-792的无水乙醇加入，微波加热反应，过滤，洗涤，得复合填料；S3、在氮气保护下，将聚丙二醇2000和阻燃聚醚二元醇加入到容器中，再加入异佛尔酮二异氰酸酯，混合均匀，升温反应，降温，加入丙酮、二羟甲基丙酸、三乙烯二胺，搅拌反应，然后加入3,3’-二氯-4,4’-二苯基甲烷二胺、氨乙基七聚苯基POSS、复合填料、氯化石蜡，搅拌反应，降温至室温，加入三乙胺中和，加水乳化，然后加入异氟尔酮二胺进行后扩链，得到水性聚氨酯乳液，减压蒸馏脱去丙酮，即得。2.根据权利要求1所述的高耐热阻燃的水性聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于，S1中，将2-甲基-1,3-丙二醇、三氯化硼乙醚加入到甲苯中，升温至65-70℃，滴加环氧氯丙烷，滴加完毕后搅拌反应30-60min，然后升温至125-130℃，继续搅拌反应2-3h，反应结束后向体系中滴加氢氧化钠水溶液，搅拌30-40min，静置分层，除去水层，用去离子水洗涤至中性，向其中加入磷酸二乙酯和三苯基磷，升温至80-85℃反应2-4h，反应结束后用水洗涤至中性，蒸馏除去甲苯，干燥，得阻燃聚醚二元醇。3.根据权利要求1或2所述的高耐热阻燃的水性聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于，S1中，2-甲基-1,3-丙二醇、三氯化硼乙醚、甲苯、环氧氯丙烷、氢氧化钠、磷...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱立芳，
申请(专利权)人：安徽大松树脂有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34