一种阻燃型聚氨酯微胶囊及其制备方法和使用方法技术

本发明专利技术公开了一种阻燃型聚氨酯微胶囊及其制备方法和使用方法，阻燃型聚氨酯微胶囊是由囊壁和囊芯物质组成，包括质量分数10％～40％的多元醇、40％～55％的异氰酸酯、2％～10％的乳化剂、2％～10％分散剂、10％～25％扩链剂、0.3％～0.7％的催化剂和20％～30％的阻燃剂。该阻燃型聚氨酯微胶囊呈现规则球状，粒径在0.5μm～3μm，尺寸均一、粒径小。将该阻燃型胶囊应用于在聚氨酯弹性体中，微胶囊分散性好且保持基材良好的机械性能，并增强其阻燃性能。所述阻燃型聚氨酯胶囊在弹性体原料中添加量为多元醇组分质量的1％～3％。

【技术实现步骤摘要】
一种阻燃型聚氨酯微胶囊及其制备方法和使用方法
本专利技术涉及阻燃聚氨酯材料
，具体涉及阻燃型聚氨酯微胶囊及其制备方法和应用。
技术介绍
聚氨酯广泛应用于运输、建筑、航空航天等领域，但其极易燃烧，属于易燃材料。目前，国内外用于改善聚氨酯阻燃性能的方法中，最普遍的是添加阻燃剂。阻燃剂的绿色环保、易储存是目前对其在应用中最大的要求。而微胶囊技术是指通过天然或合成的高分子材料，将芯材包覆，形成纳米级别的皮芯结构，以达到改变芯材的物理化学性质，或控制芯材缓慢释放等目的的加工技术。微胶囊的主要作用是控制物质的传输行为。微胶囊的壳材须具备控制物质扩散到微胶囊内或者扩散到外面的能力。这种技术已经被广泛地应用在农业、食品、医药等领域中，以达到缓释和特殊整理等通过平常的技术手段无法达到的效果。如今，微胶囊在阻燃方向也得到了应用，通过微胶囊技术将有毒、不易储存等类型阻燃剂进行包裹，用于涂料、纺织等领域，达到缓释，增强阻燃及与基材相容性的效果。专利文献CN103951774B“聚氨酯胶囊的制备方法”中，将油溶性物质、聚氨酯丙烯酸酯齐聚物和光引发剂等溶解在有机溶剂中得到油相，然后将油相加入到计量的乳化剂水溶液中，剪切得到水包油型乳液，通过紫外光照射的条件下得到的悬浮液经洗涤干燥得到聚氨酯胶囊粉末。该制备过程中使用有机试剂作为油相溶剂，存在污染。且球状胶囊粒径范围在10nm～10mm，粒径范围广，尺寸较大。专利文献CN1936170A“聚氨酯芳香微胶囊的制备方法”中，将多异氰酸酯、香精和环己烷组成油相，向油相中加入聚乙二醇和丙酮，混合后滴加至由氢氧化钠、海藻酸钠、去离子水组成的水相中，50-70℃下反应1-1.5h，得到胶囊乳液。该专利涉及的制备方法使用环己烷和丙酮两种溶剂，存在环境污染问题，且粒径为20-40μm，胶囊尺寸大。胡剑青，郑智贤，涂伟萍等人于2009年11期《新型建筑材料》中第24-28页发表的“磷酸氢二铵/聚氨酯阻燃微胶囊界面聚合法合成研究及表征”中，采用界面聚合法，以乙二醇为亲水单体，以DesmodurN-3390为油溶性单体制备的磷酸氢二胺聚氨酯防火阻燃型微胶囊，制备过程使用甲苯为溶剂，工艺污染环境，且该胶囊平均粒径40μm，胶囊尺寸大。
技术实现思路
本专利技术要解决的第一个技术问题是提供一种阻燃型聚氨酯微胶囊。该微胶囊呈现规则球状，且尺寸均一，粒径小。本专利技术要解决的第二个技术问题是提供一种该阻燃型聚氨酯微胶囊的制备方法，该制备方法无溶剂，绿色环保，工艺简单。本专利技术要解决的第三个技术问题是提供该阻燃型微胶囊的应用。在阻燃剂有效含量较低的情况下具有更好的阻燃效果。为解决第一个技术问题，本专利技术提供了一种阻燃型聚氨酯微胶囊，由囊壁和囊芯物质组成，包括质量分数10％～40％的多元醇、40％～55％的异氰酸酯、2％～10％的乳化剂、2％～10％分散剂、10％～25％扩链剂、0.3％～0.7％的催化剂和20％～30％的阻燃剂。所述多元醇为大分子多元醇，主要有聚乙二醇(PEG)、聚四氢呋喃(PTMG)、聚己内酯(PCL)或聚碳酸酯(PC)等，数均分子量一般为200-2000，优选数均分子量为400-1000。异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯(TDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)等其中的一种，优选甲苯二异氰酸酯(TDI)。本专利技术所用的乳化剂为十二烷基硫酸钠、吐温-80，司盘-80，NP-10，OP-10，PVA，平平加O-20等中的至少一种。分散剂为海藻酸钠或聚乙烯等中的至少一种。阻燃剂为Doher-6208、聚磷酸铵，磷酸三苯酯，甲基膦酸二甲酯，磷酸三(2，3-二氯丙基)酯，磷酸三(1-氯-2-丙基)酯等中的至少一种。扩链剂为小分子醇类，如1，4-丁二醇，乙二醇，丙三醇，二羟甲基丙酸或二羟甲基丁酸等其中的至少一种。催化剂为三亚乙基二胺、辛酸亚锡、十二月桂酸二丁基锡或33％的三乙烯二胺等中的至少一种。该阻燃型聚氨酯微胶囊呈现规则球状，粒径在0.5μm～3μm，尺寸均一、粒径小。将该阻燃型胶囊应用于在聚氨酯弹性体中，微胶囊分散性好且保持基材良好的机械性能，并增强其阻燃性能。为解决第二个技术问题，本专利技术提供一种制备阻燃型聚氨酯胶囊的方法，包括以下步骤：(1)将多元醇和异氰酸酯在80～85℃下反应2h得预聚体，备用；(2)将乳化剂、分散剂加入至90℃去离子水中，搅拌使其溶解后，放置至室温；(3)加入阻燃剂，在3000rpm～3500rpm转速下搅拌分散10～30min；(4)加入扩链剂和催化剂，在3000～3500rpm继续搅拌分散5～15min；(5)将步骤(1)预聚体加入，保持搅拌速率3000rpm～3500rpm，常温反应2h，干燥，得到阻燃型聚氨酯微胶囊粉末。该制备方法无溶剂，且工艺简单，绿色环保。为解决第三个技术问题，本专利技术提供一种使用该阻燃型微胶囊制备聚氨酯弹性体的方法，在弹性体原料多元醇组分中添加质量分数为1％～3％的阻燃型微胶囊即可。进一步地，采用两步法制备，包括以下步骤：(1)将阻燃型聚氨酯微胶囊粉末以质量分数1％～3％的含量加入到多元醇组分中，脱水备用。(2)加入计量的异氰酸酯制得含有阻燃型微胶囊的弹性体。本方法所研制的阻燃型弹性体机械性能优异，易于加工，且在低有效阻燃含量的条件下具有良好的阻燃性能。附图说明图1为本专利技术制备的聚氨酯微胶囊的SEM电镜图。具体实施方式以下结合实施例对本专利技术做进一步详细说明，不限于本专利技术。实施例1微胶囊的制备：(1)将100gPEG1000与210gT-80在80～85℃下反应2h备用；(2)将1.23g的乳化剂：十二烷基硫酸钠和1.23g的分散剂：海藻酸钠加入至90℃去离子水中，搅拌使其溶解后，放置至室温；(3)将10g阻燃剂加入至(2)溶液中，在3000rpm转速下搅拌分散20min；(4)向(2)中加入5.26gBDO和0.15gT12，保持3000rpm转速下分散10min；(5)向(2)中加入备用预聚体(1)17.6g，提高转速至3500rpm，继续搅拌反应2h，经过干燥，得到阻燃型聚氨酯微胶囊粉末。SEM电镜图如图1所示。弹性体的制备：(1)将制备的1.26g阻燃型聚氨酯微胶囊粉末与100g多元醇混合，加热搅拌，料温升至90～120℃，真空脱水1～3h降至室温备用；(2)将(1)中脱水的多元醇加热至60～90℃，加入26.2g的PM200，混合搅拌、脱气，浇注于100～110℃的模具中；脱模后的制品放置在90～120℃烘箱中熟化16～24小时。制得含有1％微胶囊含量(其中阻燃剂有效含量为0.067g)的阻燃型弹性体样品。实施例2微胶囊的制备：(1)将100gPEG1000与150gT-80在80～8本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种阻燃型聚氨酯微胶囊，其特征是由囊壁和囊芯物质组成，包括质量分数10％～40％的多元醇、40％～55％的异氰酸酯、2％～10％的乳化剂、2％～10％分散剂、10％～25％扩链剂、0.3％～0.7％的催化剂和20％～30％的阻燃剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种阻燃型聚氨酯微胶囊，其特征是由囊壁和囊芯物质组成，包括质量分数10％～40％的多元醇、40％～55％的异氰酸酯、2％～10％的乳化剂、2％～10％分散剂、10％～25％扩链剂、0.3％～0.7％的催化剂和20％～30％的阻燃剂。


2.根据权利要求1所述的阻燃型聚氨酯微胶囊，其特征是所述多元醇是指聚乙二醇(PEG)、聚四氢呋喃(PTMG)、聚己内酯(PCL)或聚碳酸酯(PC)。


3.根据权利要求2所述的阻燃型聚氨酯微胶囊，其特征是所述多元醇的数均分子量为200-2000。


4.根据权利要求1所述的阻燃型聚氨酯微胶囊，其特征是所述异氰酸酯是指甲苯二异氰酸酯(TDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)其中的一种。


5.根据权利要求1所述的阻燃型聚氨酯微胶囊，其特征是所述乳化剂是指十二烷基硫酸钠、吐温-80，司盘-80，NP-10，OP-10，PVA，平平加O-20中的至少一种。


6.根据权利要求1所述的阻燃型聚氨酯微胶囊，其特征是所述分散剂为海藻酸钠或聚乙烯中的至少一种；阻燃剂为Doher-6208、聚磷酸铵，磷酸三苯酯，甲基膦酸二甲酯，磷酸三(2，3-二氯丙基)酯，磷酸三(1-氯-2-丙基)酯中的至少一种；扩链剂为小分子醇类，如1，4-丁二...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹璐，石雅琳，苏丽丽，
申请(专利权)人：黎明化工研究设计院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：河南;41