一种磷硼杂链预聚物嵌段聚氨酯水性防潮阻燃纸箱覆膜剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及防火涂料技术领域，具体涉及一种磷硼杂链预聚物嵌段聚氨酯水性防潮阻燃纸箱覆膜剂及其制备方法与应用，所述覆膜剂的原料组成包括：3.0～7.0％微晶蜡、15.0～17.0％水溶性淀粉、10.0～15.0％填料、3.0

【技术实现步骤摘要】
一种磷硼杂链预聚物嵌段聚氨酯水性防潮阻燃纸箱覆膜剂及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及防火涂料
，具体涉及一种磷硼杂链预聚物嵌段聚氨酯水性防潮阻燃纸箱覆膜剂及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
[0003]用于纸质包装品的纸张材料属于天然有机高分子材料，其主要成分为植物纤维素[通式为(C6H
10
O5)n]，由此决定了纸质包装箱具有吸水受潮和遇火易燃的特性。吸水受潮使纸品包装箱体强度降低，抗压能力降低，使用功能削弱甚至丧失，研究人员长期致力于纸品包装的抗水防潮科学研究和技术开发，取得了有效成果，包括纸板表面塑料覆膜法、防潮油涂膜法等防水防潮技术得到了推广应用，其中防潮油涂膜防潮法应用便捷，效果较好，防潮油涂膜防潮法是在纸箱制造的印刷工段之后，在箱板纸表面满版涂布防潮油，防潮油干燥固化后，在箱板纸表面形成一层致密牢固的抗水防潮保护膜，赋予纸质包装箱抗水防潮的性能，防潮油因当初使用植物油醇酸树脂为成膜物质而得名，目前随着环保意识增强和合成树脂新品种的涌现，防潮油的成膜树脂已被新型的水性合成树脂所代替，组成体系已由原先的有机溶剂体系发展为水性体系，防潮油之称已无法涵盖此类产品的全部内涵，应该确切的称此类产品为纸箱防潮涂膜剂。
[0004]纸张的燃点在130℃左右，极限氧指数(LOI)仅为15左右，由此决定了纸质包装箱属于易燃物，遇火易燃，在使用过程中存在火灾隐患,阻燃防火已经受到国内外科技工作者和工程技术人员的高度重视。研究表明，卤素、磷、硼、氮、硅等元素在有机材料燃烧过程具有优异的阻燃效果，含卤阻燃剂因在燃烧过程中生成高毒性气体而限用，P、B、N、Si等元素阻燃剂具有无卤低烟、环保高效的阻燃功能。将P、B、N、Si等元素通过分子设计与合成，合成具有本征阻燃功能的聚合物，是制备无卤低烟、长效阻燃高分子材料的有效途径。
[0005]文献1公开了一种植物纤维新型阻燃粘合剂及其制备方法，该粘合剂包括：磷酸三钠14份，硫酸镁溶液3075份，氢氧化钙15份，乳化剂14份，淀粉胶2080份，酚醛树脂1030份，酒石酸24份，硼酸13份，氧化镁105118份，二氧化硅25份和着色剂13份。这种粘合剂具有持久优异的防火性能、耐水性能和环保性能。
[0006]文献2公开了磷硅氮三元协同阻燃剂及其制备方法与应用，其通过使用有机硼催化剂，利用二苯基氧化膦及其衍生物与含有碳碳双键的硅氮烷发生加成反应而制备一类新型含磷、硅和氮的化合物。
[0007]文献3公开了一种防潮阻燃瓦楞纸箱的制备方法，其在瓦楞纸箱外侧面和内壁面均覆盖有防潮阻燃涂层，所述防潮阻燃涂层由树脂混料、乙醇水溶液、油脂品、氯化石蜡、防潮剂、防火剂及复合稳定剂组成。
[0008]目前，现有的一些纸箱防火技术具有以下特点：
[0009]①
无机阻燃剂居多，有机阻燃剂较少。无机阻燃剂的优点在于价格低廉，品种较多，缺点在于比重大、用量多、耐水性差、迁移性大，导致纸质包装箱强度下降、抗压强度不高、耐水防潮性下降、使用安全性低等。有机物阻燃剂的优点在于阻燃效率高、比重小、耐水性好，不足之处在于品种少、价格较高、毒性大、含卤高烟、不耐有机质，因迁移造成包装物品和周围环境的污染，发生火灾时因含卤高烟会造成更大的环境污染。
[0010]②
添加型阻燃剂居多，本征型阻燃剂较少。添加型阻燃剂是以具有阻燃功能的低分子化合物，直接添加于非阻燃粘合剂基料，在应用过程中其优点在于品种多、使用方便，其缺点在于稳定性差、耐久性不高。本征型阻燃剂是通过分子设计和合成，将具有阻燃功能的元素通过化学键的方式键接到成膜树脂高分子链结构中，得到本征阻燃聚合物，或以合成本征阻燃聚合物与非阻燃基料高分子共混，制备共混型纸箱防潮防火水性涂膜剂，其优点在于提高了阻燃元素的存在稳定性，达到环保长效的阻燃效果，其不足之处在于品种少、价格高、技术难度大。
[0011]现有技术文献：
[0012]文献1：中国专利，申请号为201810561651.6，名称为一种植物纤维新型阻燃粘合剂及其制备方法。
[0013]文献2：中国专利，申请号为201210479147.4，名称为磷硅氮三元协同阻燃剂及其制备方法与应用。
[0014]文献3：中国专利，申请号为201710836186.8，名称为一种防潮阻燃瓦楞纸箱的制备方法。

技术实现思路

[0015]本专利技术的目的是制备具有防潮、防火功能，并适合纸箱表面辊涂或喷涂的涂膜剂，且经该涂膜剂处理的布料具有低毒环保、低烟无卤、长效阻燃、防潮防火、高光美化和减摩耐磨的协效复合功能。
[0016]为此，本专利技术公开一种磷硼杂链预聚物嵌段聚氨酯水性防潮阻燃纸箱覆膜剂及其制备方法与应用，其通过分子设计与合成将磷硼阻燃元素和亲水基团以化学键形式键接于聚合物分子结构之中，得到适用于纸箱表面辊涂或喷涂的涂膜剂。
[0017]为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下所示：
[0018]在本专利技术的第一方面，公开一种磷硼杂链预聚物嵌段聚氨酯水性共聚物，其结构式如式(1)所示：
[0019][0020]所述式(1)中，R包括
‑
HCH2CH2OH、
‑
(CH2CH2OH)2、
‑
HCH2CH3、
‑
(CH2CH3)2等中的任意一种。
[0021]在本专利技术的第二方面，公开所述磷硼杂链预聚物嵌段聚氨酯水性共聚物的制备方法，包括如下步骤：
[0022](1)将有机溶剂、磷硼杂链预聚物液体、二月桂酸二丁基锡混合后在保护气氛与加热条件下保温，待体系温度均匀后加入甲苯二异氰酸酯和二羟甲基丙酸，并将体系升温后保温，分离溶剂。
[0023](2)将体系降温后加入中和剂和水，搅拌后调整体系pH值，即得。
[0024]进一步地，步骤(1)中，所述有机溶剂包括二甲苯、甲苯、环己酮等中的任意一种，其添加量能够充分溶解各原料即可，本专利技术不做具体限定。
[0025]进一步地，步骤(1)中，所述磷硼杂链预聚物液体的粘度为2500～3000Cp(25℃)，可选地，采用水将所述磷硼杂链预聚物稀释成符合上述粘度要求的预聚物液体。
[0026]进一步地，所述共聚物的制备方法中，按质量百分数计，磷硼杂链预聚物(PDCP
‑
DGB)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、二羟甲基丙酸(DMPA)的添加比例依次序为：75～77％、15～18％、7～8％。
[0027]进一步地，步骤(1)中，所述二月桂酸二丁基锡与甲苯二异氰酸酯物质的量比为1:0.01～0.03。在本专利技术中，利用二月桂酸二丁基锡的催化作用，通过逐步加聚合成磷硼杂链预聚物聚氨酯嵌段共聚物。
[0028]进一步地，步骤(1)中，所述磷硼杂链预聚物的数均分子量为1500～本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磷硼杂链预聚物嵌段聚氨酯水性防潮阻燃纸箱覆膜剂，其特征在于，按质量百分数计，其原料组成包括：3.0～7.0％微晶蜡、15.0～17.0％水溶性淀粉、10.0～15.0％填料、3.0
‑
5.0％羧甲基纤维素、60.0～65.0％磷硼杂链预聚物嵌段聚氨酯水性共聚物；所述磷硼杂链预聚物嵌段聚氨酯水性共聚物的制备方法包括步骤：(1)将有机溶剂、磷硼杂链预聚物液体、二月桂酸二丁基锡混合后在保护气氛与加热条件下保温，待体系温度均匀后加入甲苯二异氰酸酯和二羟甲基丙酸，并将体系升温后保温，分离溶剂；(2)将体系降温后加入中和剂和水，搅拌后调整体系pH值，即得。2.根据权利要求1所述的覆膜剂，其特征在于，所述填料包括纳米碳酸钙、滑石粉、膨润土、纳米凹凸棒土中的至少一种；或者，所述水溶性淀粉包括变性淀粉，优选为氧化淀粉、醚化淀粉中的至少一种；或者，所述覆膜剂细度≤40μm。3.根据权利要求1所述的覆膜剂，其特征在于，所述覆膜剂的原料组成还包括助剂，优选地，所述助剂包括消泡剂，更优选为聚甲基硅油、磷酸三丁酯中的至少一种，其用量为覆膜剂配方总质量的1～3％。4.根据权利要求1所述的覆膜剂，其特征在于，所述覆膜剂的原料组成还包括水复合溶剂；优选地，所述水复合溶剂的添加量以调整覆膜剂粘度在80～120s之间为准；优选地，所述水复合溶剂为水、乙醇和乙二醇二甲醚的混合体系，优选为所述水、乙醇和乙二醇二丁醚的体积比为3:1:2；优选地，所述溶剂包括二甲苯、甲苯、环己酮中的任意一种。5.根据权利要求1述的覆膜剂，其特征在于，步骤(1)中，步骤(1)中，所述磷硼杂链预聚物液体的粘度为25℃下2500～3000Cp，优选为用水将所述磷硼杂链预聚物稀释成符合上述粘度要求的预聚物液体；或者，按质量百分数计，所述磷硼杂链预聚物、甲苯二异氰酸酯、二羟甲基丙酸的添加比...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭润兰，杜少辉，李婷，闫银鹏，郭军红，张建茂，崔锦峰，李虎林，周应萍，杨保平，田力，慕波，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：