具有半互穿网络结构的含磷聚氨酯-丙烯酸树脂阻燃涂料及其制法和应用制造技术

本发明专利技术公开了一种具有半互穿网络结构的含磷聚氨酯

【技术实现步骤摘要】
具有半互穿网络结构的含磷聚氨酯
‑
丙烯酸树脂阻燃涂料及其制法和应用


[0001]本专利技术属于涂料领域，具体涉及一种具有半互穿网络结构的含磷聚氨酯
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丙烯酸树脂阻燃涂料及其无溶剂制备方法和应用。

技术介绍

[0002]聚氨酯水性涂料和丙烯酸树脂水性涂料都是具有绿色环保特点的涂料产品，在建筑、家具、皮革、纺织、印刷等生产领域有着广泛的应用，具备广阔的市场前景。聚氨酯水性涂料成膜后具有附着性好、柔韧性好等优点，但是也具有耐pH性差、原料成本高等缺点；丙烯酸树脂水性涂料成膜后具有硬度高、耐腐蚀性好、具有良好光泽度、原料价格便宜等优点，但是也具有拉伸性能较差、柔韧性差以及附着力低等缺点。制备复合型乳液可以综合两种材料的优点性能，能够有效解决单一材料在使用过程中面临的性能不足的问题。但是，制备复合型乳液需要解决不同材料之间的相容性问题，否则将会对最后成膜的力学性能有一定程度的影响。
[0003]半互穿网络结构是一种由交联型聚合物和线型聚合物通过物理缠结作用而形成的一种材料内部结构。不同聚合物之间的相互穿插和相互缠结作用可以有效提高组分之间的相容性，使材料具备宏观均相和微观分相的特点。逐步法是构建半互穿聚合物网络结构的方法之一，该方法是首先在溶液中制备线型聚合物，接着加入交联型聚合物所需的单体，进一步交联聚合后形成半互穿网络结构。因此，可以利用逐步法构建具有半互穿网络结构的复合型乳液。同时，对逐步法进行一定程度的改良，可以实现无溶剂化制备过程。
[0004]目前通过无溶剂法制备具有半互穿网络结构的含磷阻燃聚氨酯
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丙烯酸树脂阻燃涂料的方法尚未有公开报道。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术的缺点和不足之处，本专利技术的首要目的在于提供一种具有半互穿网络结构的含磷聚氨酯
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丙烯酸树脂阻燃涂料。
[0006]本专利技术的另一目的在于提供上述具有半互穿网络结构的含磷聚氨酯
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丙烯酸树脂阻燃涂料的制备方法。本专利技术以水性聚氨酯和丙烯酸树脂为原材料，以含磷化合物为阻燃剂，通过无溶剂法制备具有半互穿网络结构的阻燃涂料具有一定的现实应用价值。
[0007]本专利技术的再一目的在于提供上述具有半互穿网络结构的含磷聚氨酯
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丙烯酸树脂阻燃涂料的应用。
[0008]本专利技术目的通过以下技术方案实现：
[0009]一种具有半互穿网络结构的含磷聚氨酯
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丙烯酸树脂阻燃涂料，该阻燃涂料是通过：首先以丙烯酸酯类单体作为分散剂制备水性聚氨酯，接着加入具有阻燃性的含磷化合物后通过高速搅拌分散得到预乳液，然后通过自由基聚合制备得到。
[0010]所述具有半互穿网络结构的含磷聚氨酯
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丙烯酸树脂阻燃涂料的无溶剂制备方
法，包括下述步骤：
[0011](1)将二异氰酸酯、2,2
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二羟甲基丙酸、多元醇、二月桂酸二丁基锡和丙烯酸酯类单体混合，在搅拌条件下，反应一段时间后得到聚氨酯预聚体分散液；
[0012](2)在加热的条件下，将三乙胺和含磷化合物加入到聚氨酯预聚体分散液中搅拌均匀，再搅拌分散得到预乳液，然后加入二胺类单体搅拌反应一段时间；
[0013](3)加入引发剂，在70～90℃条件下搅拌反应，得到具有半互穿网络结构的含磷聚氨酯
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丙烯酸树脂阻燃涂料。
[0014]步骤(1)中，二异氰酸酯为1～20质量份，2,2
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二羟甲基丙酸为1～10质量份，多元醇为1～10质量份，二月桂酸二丁基锡为0.001～0.01质量份，丙烯酸酯类单体为1～30质量份。
[0015]步骤(1)中，所述的二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯。
[0016]步骤(1)中，所述的多元醇为PCDL
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1000、PPG
‑
1000、PPG
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2000中的至少一种。
[0017]步骤(1)中，所述的丙烯酸酯类单体为丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸烯丙酯中的至少一种。
[0018]步骤(1)中，所述反应的温度为70～80℃，反应时间为4～6h。
[0019]步骤(2)中，三乙胺为1～10质量份，含磷化合物为1～20质量份。
[0020]步骤(2)中，含磷化合物为多聚磷酸铵、黑磷、红磷、DOPO、DOPO衍生物、磷酸三甲苯酯、磷酸三苯酚、磷酸二甲苯酯和甲基丙烯酸
‑2‑
羟乙基酯磷酸酯中的至少一种。
[0021]步骤(2)中，所述的二胺类单体为乙二胺、1,6
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己二胺、1,12
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二氨基十二烷、月桂胺二亚丙基二胺中的至少一种，二胺类单体加入量为1～15质量份。
[0022]步骤(2)中，反应的温度为30～70℃，优选为30～40℃；反应的时间为1～3h。
[0023]步骤(3)中，所述的引发剂为偶氮二异丁腈或过硫酸盐(如过硫酸钾等)，加入量是0.01～1质量份。
[0024]步骤(3)中，所述反应的温度为70～80℃，反应时间为4～6h。
[0025]上述具有半互穿网络结构的含磷聚氨酯
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丙烯酸树脂阻燃涂料可以应用于阻燃材料领域。
[0026]与现有技术相比，本专利技术具有如下优点及有益效果：
[0027](1)本专利技术制备了具有半互穿网络结构的含磷聚氨酯
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丙烯酸树脂阻燃涂料，聚氨酯和丙烯酸树脂具有良好的结构相容性，利用聚氨酯的自乳化性能制备得到稳定的乳液；聚氨酯、丙烯酸树脂和含磷化合物在这种水性涂料的固体颗粒中形成均匀分布，有利于提高成膜后的力学性能和阻燃性能；
[0028](2)本专利技术的制备方法不使用任何有机溶剂，丙烯酸树脂单体在制备聚氨酯的过程中充当分散剂的作用，接着在自由基聚合的过程中充当反应单体，无需使用丙酮、乙酸乙酯等有机挥发性溶剂，有效降低了VOC排放，提高了原子利用效率，同时在反应完成后不需要经历除去有机溶剂的步骤，符合环保理念，生产成本低；
[0029](3)本专利技术制备得到的含磷聚氨酯
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丙烯酸树脂阻燃涂料能够有效提升高分子基材的防火性能。通过本专利技术方法制备出的阻燃涂料具有优异的阻燃性能，极限氧指数大于21.0％，UL
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94测试中能够达到V0级别。
附图说明
[0030]图1
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实施例1所得到的涂料成膜后的FTIR
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ATR表征。
[0031]图2为实施例1所得到的涂料成膜后得到的DSC表征。测试时，所用温度范围为
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75℃～100℃，升温速率为20℃/min。
具体实施方式
[0032]下面结合实施例和附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。本专利技术涉及的原料均可从市场上直接购买。对于未特别注明的工艺参数，可参照常规技术进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有半互穿网络结构的含磷聚氨酯
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丙烯酸树脂阻燃涂料的制备方法，其特征在于包括下述步骤：(1)将二异氰酸酯、2,2
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二羟甲基丙酸、多元醇、二月桂酸二丁基锡和丙烯酸酯类单体混合，在搅拌条件下，反应一段时间后得到聚氨酯预聚体分散液；(2)在加热的条件下，将三乙胺和含磷化合物加入到聚氨酯预聚体分散液中搅拌均匀，再搅拌分散得到预乳液，然后加入二胺类单体搅拌反应一段时间；(3)加入引发剂，在70～90℃条件下搅拌反应，得到具有半互穿网络结构的含磷聚氨酯
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丙烯酸树脂阻燃涂料。2.根据权利要求1所述具有半互穿网络结构的含磷聚氨酯
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丙烯酸树脂阻燃涂料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，二异氰酸酯为1～20质量份，2,2
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二羟甲基丙酸为1～10质量份，多元醇为1～10质量份，二月桂酸二丁基锡为0.001～0.01质量份，丙烯酸酯类单体为1～30质量份。3.根据权利要求1所述具有半互穿网络结构的含磷聚氨酯
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丙烯酸树脂阻燃涂料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯；步骤(1)中，所述的多元醇为PCDL
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1000、PPG
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1000、PPG
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2000中的至少一种；步骤(1)中，所述的丙烯酸酯类单体为丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸烯丙酯中的至少一种。4.根据权利要求1所述具有半互穿网络结构的含磷聚氨酯
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丙烯酸树脂阻燃涂料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述反应的温度为70～80℃，反应时间...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴昆，李悦，史珺，吕满庚，
申请(专利权)人：中科院广州化学所韶关技术创新与育成中心南雄中科院孵化器运营有限公司国科广化南雄新材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：