专利名称：架桥型水性聚氨酯阻燃整理剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种架桥型水性聚氨酯阻燃整理剂及其合成方法，更具体地，本发明 涉及使用环乙亚胺类化合物改性聚磷腈化合物及其产物，以及该产物与阴离子水性聚氨酯 的共混产物形成的一种架桥型水性聚氨酯阻燃整理剂及其制备方法。
背景技术：
阻燃科学技术是为了适应社会安全生产和生活的需要，预防火灾发生，保护人民 生命财产安全而发展起来的一门科学。阻燃整理剂是用以提高材料阻燃性，即阻止材料被 引燃及抑制火焰传播的助剂，广泛应用于各类高分子材料的阻燃加工中。经过阻燃剂加工 或整理后的织物，在受到外界火源攻击时，能够有效阻止、延缓或终止火焰的传播，从而达 到阻燃的作用。传统用于棉、麻、粘胶等纤维素纤维以及涤纶织物的耐久阻燃整理剂，主要是含 磷、氮、卤素类化合物，如常见的Proban、Pyrovatex, Fyrol-76等，此类阻燃整理剂对于纤 维素具有良好的阻燃效果，但为了提高织物阻燃的耐久性，需要在整理的过程中加入大量 2D树脂，从而导致织物上游离甲醛含量提高，且织物手感会发硬。因此这些阻燃整理剂不符 合生态纺织品的要求，而且经过处理后的织物手感也不柔软。近年来，新的环保要求和法规不断被各国执行，传统的加工方式受到挑战。因此， 针对纤维素纤维织物，开发一种符合生态纺织品要求的耐久性阻燃整理剂，是解决当前问 题的关键。一种既具有良好的阻燃效果，又兼顾优异的耐水洗牢度，而且能保持纤维素纤维 织物优良手感的环保型阻燃整理剂，对于产品的推广和应用将具有很好的前景。水性聚氨酯是以水作为介质的聚氨酯分散体，具有难燃、无毒、不污染环境、节能 及易加工等特点。同时，聚氨酯自身具有优异的耐磨损性、耐油性和耐化学药品性，在很低 温度(例如_5°C)下，能顺利地与含羟基组分或其它含活泼氢组分进行反应，很好地交联固 化成膜，并且具有良好的附着能力，它不仅与金属附着力强，而且对非金属类材料也有出色 的附着粘结能力，其附着能力与环氧树脂相当。聚氨酯薄膜还兼顾优良的保光保色性以及 弹性和柔韧性。其发展前景极为广阔，广泛应用于纺织品、皮革等材料，而开发研究新型功 能性水性聚氨酯及其制备方法也已成为众多企业功能产品开发的一个重要方向。
发明内容
本发明的架桥型水性聚氨酯阻燃整理剂，包括环乙亚胺类化合物改性聚磷腈化合 物的产物和异氰酸酯、二羟甲基丙酸和三乙胺合成的阴离子水性聚氨酯的化学共混物，二 者的质量比为2-4. 5 1，还包括水，化学共混物和水的质量比为1 2.5-6.5。在本发明的架桥型水性聚氨酯阻燃整理剂中，所述的环乙亚胺类化合物改性聚磷 腈化合物的产物，其结构式(I )如下
其中=R1, R2, R3和R4各自独立的为氢或烷基；X为氟，氯或溴；η = 3或4。在本发明的架桥型阻燃水性聚氨酯中，所述的异氰酸酯、聚醚类多元醇和二羟甲 基丙酸合成的阴离子水性聚氨酯，其结构式(IV )如下
权利要求
一种架桥型水性聚氨酯阻燃整理剂，其特征在于包括环乙亚胺类化合物改性聚磷腈化合物的产物和异氰酸酯、二羟甲基丙酸和三乙胺合成的阴离子水性聚氨酯的化学共混物，二者的质量比为2 4.5∶1，还包括水，化学共混物和水的质量比为1∶2.5 6.5。
2.根据权利要求1所述的架桥型水性聚氨酯阻燃整理剂，其特征在于所述的环乙亚胺 类化合物改性聚磷腈化合物的产物，其结构如下
3.根据权利要求2所述的架桥型水性聚氨酯阻燃整理剂，其特征在于所述的环乙亚胺 类化合物改性聚磷腈化合物的产物是通过环乙亚胺类化合物与聚磷腈化合物通过亲核取代反应得到的，所述的环乙亚胺类化合物(II )和聚磷腈化合物(III)结构式如下
4.根据权利要求1所述的架桥型水性聚氨酯阻燃整理剂，其特征在于所述的阴离子水 性聚氨酯，其结构如下
5.根据权利要求2所述的架桥型水性聚氨酯阻燃整理剂，其特征在于所述的阴离子水 性聚氨酯是通过异氰酸酯、聚醚类多元醇和二羟甲基丙酸聚合得到的，所述的异氰酸酯化 合物包括芳香族异氰酸酯或脂肪族异氰酸酯；所述的聚醚类多元醇为四氢呋喃、环氧乙烷、 环氧丙烷、环氧丁烷、丙三醇的聚合产物或接枝共聚物。
6.根据权利要求5所述的架桥型水性聚氨酯阻燃整理剂，其特征在于甲苯二异氰酸 酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、1，6_己二异氰酸酯(HDI)、异佛二酮二异氰酸酯 (IPDI)、苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)等中的一种或一种以上；所述的聚醚类多元醇为聚 环氧丙烷二醇，其结构通式(V )如下
7.—种权利要求1所述的架桥型水性聚氨酯阻燃整理剂的制备方法，其特征在于将 环乙亚胺类化合物改性聚磷腈化合物的产物和异氰酸酯、聚醚类多元醇和二羟甲基丙酸 合成的阴离子水性聚氨酯分别放入容器中，常温下，加入去离子水，均勻搅拌，搅拌速度为 100-500r/min,并用氨水将pH调至8_9，即得两种产物的共混物。
8.根据权利要求7所述的架桥型水性聚氨酯阻燃整理剂的制备方法，其特征在于所述 的环乙亚胺类化合物改性聚磷腈化合物的制备方法为将聚磷腈化合物溶解于溶剂甲苯， 然后滴加入环乙亚胺类化合物和三乙胺的甲苯溶液中，接着在温度为0°C -60°C搅拌反应 时间18-24h，过滤去除反应生成的不溶性盐，将滤液在50°C -70°C下进行减压蒸馏去除溶 剂甲苯，得到的白色固体即为产物。
9.权利要求7所述的架桥型水性聚氨酯阻燃整理剂的制备方法，其特征在于所述的 阴离子水性聚氨酯的制备方法为将异氰酸酯、聚醚类多元醇和二羟甲基丙酸置于容器中， 在60°C -90°C温度时，搅拌反应4-6h，然后加入15-30mL丙酮调节体系粘度，再加入三乙 胺中和5-lOmin得到反应预聚体，最后加入去离子水强力搅拌分散5-lOmin，搅拌速度为 500-1000r/min。
10.一种织物，其采用根据权利要求1所述的架桥型水性聚氨酯阻燃整理剂整理，其特 征在于整理后的织物表面存在网络架桥结构，其结构为其中1 . 1 表示为(VI)羡示为
全文摘要
本发明公开了一种架桥型水性聚氨酯阻燃整理剂及其制备方法和应用，包括环乙亚胺类化合物改性聚磷腈化合物的产物和异氰酸酯、二羟甲基丙酸和三乙胺合成的阴离子水性聚氨酯的化学共混物，二者的质量比为2-4.5∶1，还包括水，化学共混物和水的质量比为1∶2.5-6.5。本发明的产品能有效改善织物整理后的手感，而且整理后的织物具备良好的水洗牢度和持久的阻燃性能，无游离甲醛的释放，是一种绿色生态型助剂，具有广阔的市场前景。
文档编号C07F9/564GK101949096SQ20101025270
公开日2011年1月19日 申请日期2010年8月11日 优先权日2010年8月11日
发明者刘今强, 胡毅, 陈文杰 申请人:浙江理工大学