专利名称：一种膨胀型阻燃剂配套使用的水性聚氨酯分散液制备方法
技术领域：
本发明属阻燃整理领域，特别是涉及一种膨胀型阻燃剂配套使用的水性聚氨酯分散 液制备方法。
背景技术：
膨胀型阻燃剂体系一般包括三个部分，即碳源(成炭剂，它是形成泡沫炭化层的基础， 主要是一些含碳量高的多羟基化合物以及三嗪类等，如季戊四醇、辛戊醇、淀粉、含羟基 有机树脂等)、酸源(脱水剂， 一般可以是无机酸或加热100 25(TC可生成无机酸的化合物， 如磷酸、硼酸、各种磷酸盐、磷酸酯等)、气源(发泡源，常用的发泡源一般是三聚氰胺，
双酚胺，聚磷酸等含氮化合物)。它们是通过下述相互作用而形成炭层的①在较低温度
(15(TC左右，具体温度取决于酸源和其他组分的性质)下，由酸源产生能酯化多元醇和 可作为脱水剂的酸；②在稍高于释放酸的温度下，酸与多羟基化合物(碳源)进行酯化反 应，而体系中的胺则作为此酯化反应的催化剂，加速反应进行；③体系在酯化反应前或酯 化反应过程中熔化；④反应过程中产生的水蒸气和由气源产生的不燃性气体使己处于熔 融状态的体系膨胀发泡。与此同时，多羟基化合物和酯脱水炭化，形成无机物及炭残余物， 且体系进一步膨胀发泡；⑤反应接近完成时，体系胶化和固化，最后形成多孔泡沫炭层。 必须指出，上述各步反应几乎同时发生，但又须按严格的顺序进行。即首先酸源分解产生 酸，其次必须与多羟基化合物反应，含氮化合物加速此反应。接着生成的酯必须开始脱水 成炭，并同时放出气体，如果其中任何一个反应不能适时进行就不能发泡。整个过程如图 2所示。
关于成炭反应，主要是由酸源受热分解生成具有强脱水性的磷酸和焦磷酸，它们与碳 源中的羟基或氨基发生脱水或脱氨反应而生成磷酸酯。生成的酯受热分解生成不饱和烯 烃，接着发生多分子环化聚合反应而生成稳定的聚芳香结构炭层。而非芳香结构中的垸基 支链则断裂为小分子而燃烧。
对于不同的高分子材料，有时不需要几个组分同时并存，只加入其中一种或几种，有 时高聚物材料本身也可以充当其中的某一组分。燃烧时，各组分间发生化学反应产生多孔 膨胀炭层，该炭层能起到隔热、隔氧、抑烟和防熔滴作用，从而达到阻燃目的。但膨胀型 阻燃剂必须与被阻燃的聚合物相匹配才能发挥好的阻燃效果。
膨胀型涂层胶是目前国内外使用最广泛的一种阻燃涂层胶，但普遍存在耐热性差、高 温易反粘、易粘尘。低温时易变脆，透气性差等缺点。为此，迫切需要开发能克服上述缺点的膨胀型涂层胶。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种膨胀型阻燃剂配套使用的水性聚氨酯分散液 制备方法，使用本发明的聚氨酯分散液制成的水性聚氨酯阻燃涂层胶具有不燃、污染小及 成本低的优点。
本发明的一种膨胀型阻燃剂配套使用的水性聚氨酯分散液制备方法，包括-
(1) 在反应容器中加入lmol-2mo1的聚乙二醇(PEG)，在100。C-150。C减压蒸馏(真 空度67mmHg柱)l h-2h，加入1.1 mol 1.3mo1的甲苯-2， 4-二异氰酸酯(TDI)，在氮气保 护下反应2-3h;降低温度并加入占反应体系(30 50)体积％的丙酮稀释制得预聚物稀释 液；
(2) 在预聚物中加入琥珀酸(2 6)体积％，在6(TC-80。C反应2h-3h;降低温度至 4(TC以下，缓慢加入(7 9)体积％的亲水扩链剂和占反应体系(30-40)体积％丙酮，保 持温度在4(TC下反应30min-60min，加入乙酸进行中和，然后在强烈的搅拌下缓慢加入占 整个体系(50 70)重量％去离子水，并快速分散均匀，调节体系pH值在6-7之间；然 后将其中的溶剂经减压蒸馏而脱除，即得稳定的水性聚氨酯分散液。合成过程如图1所示。
所述步骤(1)聚乙二醇为PEG800， PEG 1000或PEG 2000。
所述步骤(2)亲水扩链剂为甘油，三羟甲基丙垸，N-甲基二乙醇胺或二乙醇胺。
所述的水性聚氨酯分散液用于与膨胀型阻燃剂配制成水性聚氨酯阻燃涂层胶。
使用本发明的聚氨酯分散液制成的水性聚氨酯阻燃涂层胶具有不燃、污染小及成本低
的优点，同时对织物的粘附性强、成膜性好，强度大，成膜后可赋予织物耐久的阻燃性。
图1水性聚氨酯分散液合成示意图2多孔炭层形成过程示意图。
具体实施例方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而 不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人 员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定 的范围。
实施例1
在反应容器中加入lmol的PEG800，在100。C下减压蒸馏(真空度67mmHg)1 h,加入l.lmol的TDI (甲苯-2， 4-二异氰酸酯)，在氮气保护下反应2.5 h;降低温度并加入 占反应体系30%的体积丙酮稀释制得预聚物稀释液；在预聚体中加入入琥珀酸4%， 在6(TC下反应2h;降低温度至4(TC以下，缓慢加入一定量的亲水扩链剂N-甲基二乙 醇胺7%和(占反应体系30%的体积)丙酮，保持温度在40'C下反应30min;加入乙 酸进行中和，然后在强烈的搅拌下缓慢加入占整个体系50重量％去离子水，并快速分 散均匀，调节体系pH值在6-7之间。然后将其中的溶剂经减压蒸馏而脱除，即得稳定 的水性聚氨酯分散液，用于与膨胀型阻燃剂配制成水性聚氨酯阻燃涂层胶。
实施例2
在反应容器中加入lmol的PEGIOOO，在IOO'C下减压蒸馏(真空度67mmHg)1 h， 加入1.2mol的TDI (甲苯-2， 4-二异氰酸酯)加入，在氮气保护下反应3 h;降低温度 并加入占反应体系40%的体积丙酮稀释制得预聚物稀释液；在预聚体中加入入琥珀酸 5%，在6(TC下反应2h;降低温度至4(TC以下，缓慢加入一定量的亲水扩链剂二乙醇 胺7%和(占反应体系30%的体积)丙酮，保持温度在4(TC下反应30min;加入乙酸 进行中和，然后在强烈的搅拌下缓慢加入占整个体系60重量％去离子水，并快速分散 均匀，调节体系pH值在6-7之间。然后将其中的溶剂经减压蒸馏而脱除，即得稳定的 水性聚氨酯分散液，用于与膨胀型阻燃剂配制成水性聚氨酯阻燃涂层胶。
实施例3
在反应容器中加入lmol的PEG 2000，在IO(TC下减压蒸馏(真空度67mmHg)lh， 加入1.3mol的TDI (甲苯-2， 4-二异氰酸酯)加入，在氮气保护下反应3 h;降低温度 并加入占反应体系50%的体积丙酮稀释制得预聚物稀释液；在预聚体中加入入琥珀酸 6%，在60。C下反应2h;降低温度至40。C以下，缓慢加入一定量的亲水扩链剂三羟甲 基丙垸9%和(占反应体系30%的体积)丙酮，保持温度在40'C下反应30min;加入 乙酸进行中和，然后在强烈的搅拌下缓慢加入占整个体系70重量％去离子水，并快速 分散均匀，调节体系pH值在6-7之间。然后将其中的溶剂经减压蒸馏而脱除，即得稳 定的水性聚氨酯分散液，用于与膨胀型阻燃剂配制成水性聚氨酯阻燃涂层胶。
实施例4
在反应容器中加入lmol的PEG800，在IOO'C下减压蒸馏(真空度67mmHg)lh，加 入1.2mol的TDI (甲苯-2， 4-二异氰酸酯)加入，在氮气保护下反应2.5 h;降低温度 并加入占反应体系40%的体积丙酮稀释制得预聚物稀释液；在预聚体中加入入琥珀酸4%，在60'C下反应2h;降低温度至40'C以下，缓慢加入一定量的亲水扩链剂二乙醇 胺7%和(占反应体系30%的体积)丙酮，保持温度在4(TC下反应30min;加入乙酸 进行中和，然后在强烈的搅拌下缓慢加入占整个体系60重量％去离子水，并快速分散 均匀，调节体系pH值在6-7之间。然后将其中的溶剂经减压蒸馏而脱除，即得稳定的 水性聚氨酯分散液，用于与膨胀型阻燃剂配制成水性聚氮酯阻燃涂层胶。
权利要求
1. 一种膨胀型阻燃剂配套使用的水性聚氨酯分散液制备方法，包括(1)在反应容器中加入1mol-2mol的聚乙二醇PEG，在100℃-150℃减压蒸馏1h-2h，加入1.1mol～1.3mol的甲苯-2，4-二异氰酸酯TDI，在氮气保护下反应2-3h；降低温度并加入占反应体系体积百分比为30％～50％的丙酮稀释制得预聚物稀释液；(2)在预聚物中加入琥珀酸体积百分比为2％～6％，在60℃-80℃反应2h-3h；降低温度至40℃以下，缓慢加入体积百分比为7％～9％的亲水扩链剂和占反应体系体积百分比为30％-40％丙酮，保持温度在40℃下反应30min-60min，加入乙酸进行中和，然后在强烈的搅拌下缓慢加入占整个体系重量百分比为50％～70％去离子水，并快速分散均匀，调节体系pH值在6-7之间；然后将其中的溶剂经减压蒸馏而脱除，即得。
2. 根据权利要求1所述的一种膨胀型阻燃剂配套使用的水性聚氨酯分散液制备方法，其特 征在于所述步骤(1)聚乙二醇为PEG800， PEG 1000或PEG 2000。
3. 根据权利要求1所述的一种膨胀型阻燃剂配套使用的水性聚氨酯分散液制备方法，其特 征在于所述步骤(2)亲水扩链剂为甘油，三羟甲基丙烷，N-甲基二乙醇胺或二乙醇胺。
4. 根据权利要求1所述的一种膨胀型阻燃剂配套使用的水性聚氨酯分散液制备方法，其特征在于所述的水性聚氨酯分散液用于与膨胀型阻燃剂配制成水性聚氨酯阻燃涂层胶。
全文摘要
本发明涉及一种膨胀型阻燃剂配套使用的水性聚氨酯分散液制备方法，包括(1)在反应容器中加入1mol-2mol的聚乙二醇，减压蒸馏，加入甲苯-2，4-二异氰酸酯；降低温度丙酮稀释制得预聚物稀释液；(2)在预聚物中加入琥珀酸，在60℃-80℃反应2h-3h；缓慢加入亲水扩链剂和丙酮，保持温度在40℃下反应，加入乙酸进行中和，搅拌下加入去离子水，并分散均匀，调节体系pH值在6-7之间；然后将其中的溶剂经减压蒸馏而脱除，即得。使用本发明的聚氨酯分散液制成的水性聚氨酯阻燃涂层胶具有不燃、污染小及成本低的优点，同时对织物的粘附性强、成膜性好，强度大，成膜后可赋予织物耐久的阻燃性。
文档编号D06M15/568GK101440153SQ200810204198
公开日2009年5月27日 申请日期2008年12月9日 优先权日2008年12月9日
发明者丁佩佩, 姜仲苏, 瑜 张, 曾履平, 石川哲也, 葛凤燕, 蔡再生, 陈国伟 申请人:东华大学;上海申达川岛织物有限公司