含磷水性聚氨酯樹脂透明防火涂料及制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及含磷水性聚氨酯樹脂透明防火涂料的制備方法，屬于高分子化學及聚合物涂料及其組合物技術領域。
【背景技術】
[0002]聚氨酯樹脂具有高強度、抗撕裂、耐磨等特性，在塑料、橡膠、纖維、涂料、黏結劑等高分子材料領域應用非常廣泛，水性聚氨酯透明涂料應用于木器漆在起到很好的保護作用的同時又不會遮蓋木質天然紋理，因其不含有機溶劑可減少資源消耗，同時降低在制備及施工過程中對操作人員和環境的侵害。但其成膜物質固化成型后，因聚氨酯樹脂為有機高分子材料，其極限氧指數小于19，在空氣中很容易燃燒，在火災條件下會引起更大火災。
[0003]發明CN201410402204公開了耐光與防水性水性阻燃聚氨酯涂料與膠黏劑的制備方法，在所制富勒烯催化劑存在的條件下，將聚四氫呋喃醚二醇與異佛爾酮二異氰酸酯混合，于60~85°C下反應l~2h，加入香豆磷和溴丙胺肽林，反應時間3h，反應溫度70°C，得到聚氨酯預聚體A ；向聚氨酯預聚體A加入擴鏈劑、丁酮和核黃素磷酸鈉，于60~85°C條件下反應2.5-3.5h，加入阻燃劑，反應溫度75~85°C，反應時間l~2h，再加1，4-二羥基蒽醌、聚丙烯酰胺和增粘劑，反應溫度75°C，反應時間l~2h，再加入三乙胺進行中和反應30~50min，加水乳化30min，得耐光與防水性水性阻燃聚氨酯涂料與膠黏劑，所制備的具有阻燃、耐光、防水的三重性能，且聚氨酯環保、價格低廉，廣泛應用于墻體、家具、金屬器具表面，作為塑料、玻璃、造紙、紡織、皮革的粘合劑。
[0004]對于水性聚氨酯透明涂料來說，常用添加大量阻燃劑的方法會導致涂料透明性下降，無法用于需透明涂飾場所，因而透明聚氨酯涂料的阻燃改性要從樹脂阻燃入手，將阻燃元素引入高分子鏈中合成本征阻燃聚氨酯樹脂，提高材料阻燃氧指數，使得在火災條件下起不到阻燃防火作用。
【發明內容】
[0005]本發明目的是提供含磷水性聚氨酯樹脂透明防火涂料及制備方法。
[0006]本發明是含磷水性聚氨酯樹脂透明防火涂料及制備方法，含磷水性聚氨酯樹脂透明防火涂料，按重量百分比計，其所用原料及配比為::
含磷聚酯多元醇12~18%，TDI 8~12%，二月桂酸二丁基錫0.24~0.36%，2，2-二羥甲基丁酸 1.68~2.52%，三乙胺 1.68~2.52%，去離子水 70% ；
基于制備含磷聚酯多元醇總質量，按重量百分比計，其組分為:
己二酸14-22%, 6-氧-6H- 二苯并(c, e) (I, 2)氧磷雜己環_6_酮-丁二酸41-61%,乙二醇11~16%，1，2-丙二醇5~7%，二甲苯8~12%，對甲苯磺酸1-2%?
[0007]含磷水性聚氨酯樹脂透明防火涂料的制備方法，按權利要求1所述組分及其配比進行配料，其步驟為:
(I)含磷聚酯多元醇的制備步驟為: 在裝有攪拌器、溫度計、冷凝管、分水器的容器中加入己二酸、6-氧-6H-二苯并(c，e)(I, 2)氧磷雜己環-6-酮-丁二酸、乙二醇、1，2-丙二醇、二甲苯、對甲苯磺酸，緩慢升溫；固體全部熔融后，開動攪拌，繼續緩慢升溫至140°C ~150°C反應lh，然后繼續升溫至150~160°C反應lh，最后升溫，控制最高溫度不得超過210°C，直至酸值〈10mgK0H/g時停止反應;
(2)含磷水性聚氨酯樹脂透明防火涂料的制備步驟為:
將配方量的含磷聚酯多元醇轉入到裝有攪拌器、冷凝器、溫度計的容器中，加熱升溫至45°C，緩慢滴加配方量的TDI，攪拌30min后升溫至65°C，同時，滴加配方量的二月桂酸二丁基錫反應2 h;升溫至70°C，加入配方量的2，2-二羥甲基丁酸進行親水擴鏈反應2 h，反應至異氰酸酯基含量30min內穩定不變；降溫至35°C，加入配方量的三乙胺、去離子水高速攪拌乳化，得到固含量為30%左右的含磷水性聚氨酯樹脂透明防火涂料。
[0008]本發明通過分子設計采用含磷單體合成在聚氨酯樹脂分子鏈上含有阻燃元素磷的聚氨酯樹脂，并將含磷聚氨酯樹脂水性化，制備得到含磷水性聚氨酯樹脂透明防火涂料。因此對聚氨酯樹脂材料進行阻燃改性，提高其阻燃性能，減少火災時因聚氨酯樹脂易燃而造成的人、財、物損失，可有效提高對涂飾基體的阻燃保護。
【具體實施方式】
[0009]本發明由以下技術方案完成，以6-氧-6H-二苯并(c，e)(l，2)氧磷雜己環-6-酮-丁二酸(DOPOMA)為含磷單體合成聚酯多元醇，再與TDI反應合成含磷聚氨酯樹月旨，以2，2- 二羥甲基丁酸封端，三乙胺中和得到含磷水性聚氨酯樹脂透明防火涂料。
[0010]含磷水性聚氨酯樹脂透明防火涂料合成工藝步驟如下:
(I)含磷聚酯多元醇的制備步驟為:
在裝有攪拌器、溫度計、冷凝器、分水器的容器中加入己二酸、6-氧-6H-二苯并(c，e)(I, 2)氧磷雜己環-6-酮-丁二酸(DOPOMA)、乙二醇、1，2-丙二醇、二甲苯、對甲苯磺酸，緩慢升溫；固體全部熔融后，開動攪拌，繼續緩慢升溫至140°C ~150°C反應lh，然后繼續升溫至150~160°C反應lh，最后升溫，控制最高溫度不得超過210°C，直至酸值〈10mgK0H/g時停止反應，得到含磷聚酯多元醇。
[0011](3)含磷水性聚氨酯樹脂透明防火涂料的制備步驟為:
將配方量的含磷聚酯多元醇轉入到裝有攪拌器、冷凝器、溫度計的容器中，加熱升溫至45°C，緩慢滴加計配方量的TDI，攪拌30min后升溫至65°C，同時，滴加配方量的二月桂酸二丁基錫反應2 h;升溫至70°C，加入配方量的2，2-二羥甲基丁酸進行親水擴鏈反應2h，反應至異氰酸酯基含量30min內穩定不變；降溫至35°C，加入配方量的三乙胺、去離子水高速攪拌乳化，得到固含量為30%左右的含磷水性聚氨酯樹脂透明防火涂料。
[0012]含磷水性聚氨酯樹脂透明防火涂料，按重量百分比計，其組分為:
含磷聚酯多元醇12~18%，TDI 8~12%，二月桂酸二丁基錫0.24~0.36%，2，2-二羥甲基丁酸 1.68~2.52%，三乙胺 1.68~2.52%，去離子水 70% ；
基于制備含磷聚酯多元醇總質量，按重量百分比計，其組分為:
己二酸 14~22%，6_ 氧-6H- 二苯并(c，e) (I, 2)氧磷雜己環 _6_ 酮-丁二酸(DOPOMA)41~61%，乙二醇 11~16%，1，2_ 丙二醇 5~7%，二甲苯 8~12%，對甲苯磺酸 1-2%?
[0013]其中二甲苯為帶水劑、對甲苯磺酸為催化劑，TDI為2，4-甲苯二異氰酸酯占80%，2,6-甲苯二異氰酸酯占20%。
[0014]以下是本發明的實施例，但本發明不局限于下列實施例中。
[0015]實施例1.在裝有攪拌器、溫度計、冷凝器、分水器的容器中加入15.0Og己二酸、52.0OgDOPOMA、15.0Og乙二醇、6.50gl, 2-丙二醇、10.0Og 二甲苯、1.50g對甲苯磺酸，緩慢升溫；固體全部熔融后，開動攪拌，繼續緩慢升溫至140°C ~150°C反應lh，然后繼續升溫至150~160°C反應lh，最后升溫，控制最高溫度不得超過210°C，直至酸值〈10mgK0H/g時停止反應，得到含磷聚酯多元醇。
[0016]實施例2.將15.0Og含磷聚酯多元醇轉入到裝有攪拌器、冷凝器、溫度計的容器中，加熱升溫至45°C，緩慢滴加10.0Og TDI，攪拌30min后升溫至65°C，同時，滴加0.30g 二月桂酸二丁基錫反應2 h;升溫至70°C，加入2.30g2，2-二羥甲基丁酸進行親水擴鏈反應2 h，反應至異氰酸酯基含量30min內穩定不變；降溫至35°C，加入2.40g三乙胺、70.0Og去離子水高速攪拌乳化，得到固含量為30%左右的含磷水性聚氨酯樹脂透明防火涂料。
【主權項】
1.含磷水性聚氨酯樹脂透明防火涂料，按重量百分比計，其所用原料及配比為:: 含磷聚酯多元醇12~18%，TDI 8~12%，二月桂酸二丁基錫0.24~0.36%，2，2-二羥甲基丁酸 1.68~2.52%，三乙胺 1.68~2.52%，去離子水 70% ； 基于制備含磷聚酯多元醇總質量，按重量百分比計，其組分為: 己二酸14-22%, 6-氧-6H- 二苯并(c, e) (I, 2)氧磷雜己環_6_酮-丁二酸41-61%,乙二醇11~16%，1，2-丙二醇5~7%，二甲苯8~12%，對甲苯磺酸1-2%?
2.根據權利要求書I所述含磷水性聚氨酯樹脂透明防火涂料，其特征在于二甲苯為帶水劑、對甲苯磺酸為催化劑。
3.根據權利要求1所述的含磷水性聚氨酯樹脂透明防火涂料，其特征在于TDI為2，4-甲苯二異氰酸酯占80%，2，6-甲苯二異氰酸酯占20%。
4.含磷水性聚氨酯樹脂透明防火涂料的制備方法，按權利要求1所述組分及其配比進行配料，其步驟為: (1)含磷聚酯多元醇的制備步驟為: 在裝有攪拌器、溫度計、冷凝管、分水器的容器中加入己二酸、6-氧-6H-二苯并(c，e)(I, 2)氧磷雜己環-6-酮-丁二酸、乙二醇、1，2-丙二醇、二甲苯、對甲苯磺酸，緩慢升溫；固體全部熔融后，開動攪拌，繼續緩慢升溫至140°C ~150°C反應lh，然后繼續升溫至150~160°C反應lh，最后升溫，控制最高溫度不得超過210°C，直至酸值〈10mgK0H/g時停止反應; (2)含磷水性聚氨酯樹脂透明防火涂料的制備步驟為: 將配方量的含磷聚酯多元醇轉入到裝有攪拌器、冷凝器、溫度計的容器中，加熱升溫至45°C，緩慢滴加配方量的TDI，攪拌30min后升溫至65°C，同時，滴加配方量的二月桂酸二丁基錫反應2 h;升溫至70°C，加入配方量的2，2-二羥甲基丁酸進行親水擴鏈反應2 h，反應至異氰酸酯基含量30min內穩定不變；降溫至35°C，加入配方量的三乙胺、去離子水高速攪拌乳化，得到固含量為30%左右的含磷水性聚氨酯樹脂透明防火涂料。
【專利摘要】含磷水性聚氨酯樹脂透明防火涂料的制備方法，按質量百分數計，含磷水性聚氨酯樹脂配方為：含磷聚酯多元醇12~18%，TDI8~12%，二月桂酸二丁基錫0.24~0.36%，2,2-二羥甲基丁酸1.68~2.52%，三乙胺1.68~2.52%，去離子水70%；其制備步驟為：將含磷聚酯多元醇加入到裝有攪拌器、冷凝管、溫度計的容器中，置于45℃的水浴鍋中，用恒壓漏斗緩慢滴加計量的TDI，攪拌30min后升溫至65℃，同時，滴加二月桂酸二丁基錫反應2 h；升溫至70℃，加入定量的2,2-二羥甲基丁酸進行親水擴鏈反應2 h，反應至異氰酸酯基含量達到預定理論值；降溫至35℃，加入三乙胺、去離子水高速攪拌乳化，得到水性聚氨酯樹脂透明防火涂料。
【IPC分類】C08G18-46, C09D175-06, C08G18-34, C08G18-32, C09D5-18, C08G63-692, C08G18-66
【公開號】CN104530952
【申請號】CN201410804817
【發明人】郭軍紅, 謝吉仁, 崔錦峰, 楊保平, 包雪梅, 周應萍, 郭永亮, 趙秋萍, 慕波, 李敏睿, 張鵬中, 王心遠
【申請人】蘭州理工大學
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年12月23日