一种高阻燃型的水性聚氨酯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，且公开了一种高阻燃型的水性聚氨酯涂料，包括以下配方原料及组分：La‑MOFs负载石墨烯、1,5‑二异氰酸萘、聚己二酸1,4‑丁二醇酯二醇、聚醚多元醇、亲水扩链剂、2,2‑二羟甲基丙酸、催化剂。该一种高阻燃型的水性聚氨酯涂料，以氧化石墨烯为基体，制备得到镧基金属有机骨架La‑MOFs负载石墨烯作为阻燃剂，改善聚氨酯涂料的热传导和热稳定性能，La‑MOFs在高温下会热分解产生稀土金属镧氧化物，具有催化氧化和促进成炭反应的催化性能，生成致密的石墨化炭层，配体2,4,6‑三[(对羧基苯基)氨基]‑1,3,5‑三嗪在热分解释放出不可燃烧性气体氮气和氨气，稀释了周围氧气的浓度，抑制燃烧过程，赋予了水性聚氨酯材料优异的阻燃性能。

【技术实现步骤摘要】
一种高阻燃型的水性聚氨酯涂料及其制法
本专利技术涉及聚氨酯材料
，具体为一种高阻燃型的水性聚氨酯涂料及其制法。
技术介绍
聚氨酯材料主要包聚氨酯泡沫塑料、聚氨酯弹性体、聚氨酯纤维塑料、聚氨酯涂料、聚氨酯胶粘剂等，聚氨酯泡沫塑料分为硬泡和软泡聚氨酯，具有良好的弹性、拉伸强度和柔软性，以及良好的化学稳定性、粘合性和加工性等性能；聚氨酯弹性体由于其结构具有软链段和硬链段，具有强度高、韧性好、耐磨、耐油等优异性能，具备橡胶的高弹性和塑料的刚性的优点；聚氨酯涂料在汽车加工、家具制造、石油化工、航空航天设备等领域具有广泛的应用，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。但是目前的水性聚氨酯涂料的阻燃性能较差，在燃烧过程中也会释放出大量的浓黑烟雾和热量，卤素阻燃剂如四溴双酚A、六氯环三磷腈等，具有优异的阻燃性能，可以赋予聚氨酯材料良好的阻燃性，但是卤素阻燃剂在燃烧中会释放出大量的有毒和腐蚀性气体，造成严重的二次危害和污染，因此开发出无卤阻燃剂，来增强水性聚氨酯涂料的阻燃性能和热稳定性能，成为一项研究热点，在研究和制备聚氨酯材料时，通常会用到水浴锅或中油浴锅等加热装置，促进聚氨酯反应的进行，会使用铁架台将反应瓶固定在油浴锅中，操作很繁琐，并且铁架台容易出现松动，会使反应瓶倾斜和滑落，导致反应物料泄露，导致实验失败，甚至引发安全事故。(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高阻燃型的水性聚氨酯涂料及其制法，解决了水性聚氨酯涂料的热稳定性和阻燃性较差的问题。(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：一种高阻燃型的水性聚氨酯涂料，包括以下按重量份数计的配方原料及组分：5-26份La-MOFs负载石墨烯、18-22份1,5-二异氰酸萘、26-31份聚己二酸1,4-丁二醇酯二醇、20-25份聚醚多元醇、6-10份亲水扩链剂、4-7份2,2-二羟甲基丙酸、0.2-0.5份催化剂。优选的，所述亲水扩链剂为对苯二酚二羟乙基醚。优选的，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡。优选的，所述La-MOFs负载石墨烯制备方法包括以下步骤：(1)向反应瓶中加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂、氧化石墨烯，有机配体2,4,6-三[(对羧基苯基)氨基]-1,3,5-三嗪和La(NO3)3，将反应瓶置于超声分散仪中，在50-80℃下进行超声分散处理30-60min超声频率为，搅拌均匀后加入醋酸钠溶液，将溶液转移进高压水热反应釜，并置烘箱中，加热至140-180℃，匀速搅拌反应20-30h，将溶液冷却至室温，过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到镧基金属有机骨架La-MOFs负载石墨烯。优选的，所述2,4,6-三[(对羧基苯基)氨基]-1,3,5-三嗪、La(NO3)3和醋酸钠溶液中的CH3COONa物质的量比为1:1-1.4:1.2-1.5。优选的，所述高阻燃型的水性聚氨酯涂料制备方法包括以下步骤：(1)向反应瓶中加入5-22份La-MOFs负载石墨烯、18-22份1,5-二异氰酸萘、26-31份聚己二酸1,4-丁二醇酯二醇和20-25份聚醚多元醇，将反应瓶置于调节式油浴锅中加热至80-90℃，匀速搅拌反应3-5h，将温度降至55-65℃，加入6-10份亲水扩链剂、4-7份2,2-二羟甲基丙酸、搅拌均匀后加入丙酮溶剂，控制固液比为35-45％，将温度升至75-85℃，匀速搅拌反应1-3h，再加入0.2-0.5份催化剂二月桂酸二丁基锡，匀速搅拌反应3-8h，将溶液冷却至室温，加入三乙胺调节溶液pH至中性，制备得到高阻燃型的水性聚氨酯涂料。优选的，所述调节式油浴锅包括油浴锅锅体，油浴锅锅体内设置有加热圈，油浴锅锅体上方活动连接有油浴锅锅盖，油浴锅锅盖表面设置有调节器，调节器一侧固定连接有螺杆，螺杆固定连接有调节扇片。(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：综上所述，该一种高阻燃型的水性聚氨酯涂料，以2,4,6-三[(对羧基苯基)氨基]-1,3,5-三嗪为有机配体，氧化石墨烯为基体，制备得到镧基金属有机骨架La-MOFs负载石墨烯作为阻燃剂，与水性聚氨酯形成复合材料，La-MOFs金属有机骨架具有多孔的晶体结构，可以促进热量的传导，并且氧化石墨烯的导热性能优异，并且La-MOFs中的配体2,4,6-三[(对羧基苯基)氨基]-1,3,5-三嗪含有大量的亚氨基基团，与水性聚氨酯具有良好的相容性，可以改善La-MOFs负载石墨烯材料在聚氨酯中的相容性，在分散均匀的La-MOFs负载石墨烯材料、聚氨酯单体1,5-二异氰酸萘的萘基刚性结构、亲水扩链剂对苯二酚二羟乙基醚的苯环刚性结构的共同作用下，大幅改善聚氨酯涂料的热传导和热稳定性能。该一种高阻燃型的水性聚氨酯涂料，La-MOFs金属有机骨架在高温下会热分解产生稀土金属镧氧化物，镧氧化物具有催化氧化和促进成炭反应的催化性能，可以通过聚氨酯燃烧时的成炭率，并且氧化石墨烯在燃烧时，会形成一层致密的炭层，在两者共同作用下，聚氨酯材料燃烧时表面生成的致密的石墨化炭层，会阻碍热量和氧气的传导，抑制燃烧过程，并且La-MOFs中的配体2,4,6-三[(对羧基苯基)氨基]-1,3,5-三嗪含有丰富的亚氨基，在热分解过程中会释放大量的不可燃烧性气体氮气和氨气，稀释了周围氧气的浓度，进一步抑制燃烧过程，从而赋予了水性聚氨酯材料优异的阻燃性能。该一种高阻燃型的水性聚氨酯涂料，在制备水性聚氨酯时，在加热过程中会用到调节式油浴锅，油浴锅锅盖表面设置有调节器，调节器一侧固定连接有螺杆，螺杆固定连接有调节扇片，当逆时针旋转油浴锅锅盖上的调节器时，与调节器固定连接的螺杆旋转，带动调节扇片收缩，当顺时的调节器时，螺杆带动调节扇片伸出，从而调节孔径的尺寸，适用于大小不同的反应瓶，无需用到多余的铁架台，就可以牢牢的固定住反应瓶，避免反应瓶滑落和倾斜。附图说明图1是本专利技术油浴锅结构正面示意图；图2是本专利技术油浴锅俯视示意图；图3是本专利技术油浴锅孔径调节俯视示意图。1、油浴锅锅体；2、油浴锅锅盖；3、加热圈；4、调节器；5、螺杆；6调节扇片。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：一种高阻燃型的水性聚氨酯涂料，包括以下按重量份数计的配方原料及组分：5-26份La-MOFs负载石墨烯、18-22份1,5-二异氰酸萘、26-31份聚己二酸1,4-丁二醇酯二醇、20-25份聚醚多元醇、6-10份亲水扩链剂、4-7份2,2-二羟甲基丙酸、0.2-0.5份催化剂，亲水扩链剂为对苯二酚二羟乙基醚，催化剂为二月桂酸二丁基锡。La-MOFs负载石墨烯制备方法包括以下步骤：(1)向反应瓶中加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂、氧化石墨烯，有机配体2,4,6-三[(对羧基苯基)氨基]-1,3,5-三嗪和La(NO3)3，将反应瓶置于超声分散仪中，在50-80℃下进行超声分散处理30-60min超声频率为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高阻燃型的水性聚氨酯涂料，包括以下按重量份数计的配方原料及组分，其特征在于：5-26份La-MOFs负载石墨烯、18-22份1,5-二异氰酸萘、26-31份聚己二酸1,4-丁二醇酯二醇、20-25份聚醚多元醇、6-10份亲水扩链剂、4-7份2,2-二羟甲基丙酸、0.2-0.5份催化剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种高阻燃型的水性聚氨酯涂料，包括以下按重量份数计的配方原料及组分，其特征在于：5-26份La-MOFs负载石墨烯、18-22份1,5-二异氰酸萘、26-31份聚己二酸1,4-丁二醇酯二醇、20-25份聚醚多元醇、6-10份亲水扩链剂、4-7份2,2-二羟甲基丙酸、0.2-0.5份催化剂。


2.根据权利要求1所述的一种高阻燃型的水性聚氨酯涂料，其特征在于：所述亲水扩链剂为对苯二酚二羟乙基醚。


3.根据权利要求1所述的一种高阻燃型的水性聚氨酯涂料，其特征在于：所述催化剂为二月桂酸二丁基锡。


4.根据权利要求1所述的一种高阻燃型的水性聚氨酯涂料，其特征在于：所述La-MOFs负载石墨烯制备方法包括以下步骤：
(1)向反应瓶中加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂、氧化石墨烯，有机配体2,4,6-三[(对羧基苯基)氨基]-1,3,5-三嗪和La(NO3)3，将反应瓶置于超声分散仪中，在50-80℃下进行超声分散处理30-60min超声频率为，搅拌均匀后加入醋酸钠溶液，将溶液转移进高压水热反应釜，并置烘箱中，加热至140-180℃，匀速搅拌反应20-30h，将溶液冷却至室温，过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到镧基金属有机骨架La-MOFs负载石墨烯。


5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎哲华，
申请(专利权)人：黎哲华，
类型：发明
国别省市：浙江;33