一種后擴(kuò)鏈阻燃高耐靜水壓水性聚氨酯織物涂層劑的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種后擴(kuò)鏈阻燃高耐靜水壓水性聚氨酯織物涂層劑，屬于紡織化工技 術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 水性聚氨酯是指聚氨酯溶解在水里或分散于水中而形成的一種聚氨酯乳液。它以 水為分散介質(zhì)，具有揮發(fā)性有機(jī)物含量低、成膜溫度低、耐磨性好、附著力強(qiáng)、生產(chǎn)成本低、 無污染等優(yōu)點(diǎn)，因此它的研制和生產(chǎn)受到了世界各國的廣泛重視，目前已經(jīng)在皮革涂飾劑、 膠粘劑、涂料、印染等領(lǐng)域得以大量應(yīng)用，具有很好的發(fā)展前景。然而，由水性聚氨酯制備的 織物涂層劑在性能方面還存在一些缺陷，如耐靜水壓能力差、阻燃效果不佳、耐溶劑性差、 不耐濕擦等，不能滿足人類日益增長的應(yīng)用要求。因此，克服這些缺陷，是近年來各國研究 者努力的方向。
[0003] 為了克服上述水性聚氨酯的不足，可通過后擴(kuò)鏈技術(shù)進(jìn)行改善。在水性聚氨酯的 生產(chǎn)工藝過程中，一般乳化后引入胺類進(jìn)行擴(kuò)鏈即為后擴(kuò)鏈。利用后擴(kuò)鏈技術(shù)一方面對于 線性結(jié)構(gòu)的水性聚氨酯可提高其平均相對分子質(zhì)量，而對于交聯(lián)體系的水性聚氨酯可以有 效地提高其交聯(lián)密度，另一方面會引入強(qiáng)極性的脲鍵結(jié)構(gòu)，進(jìn)而會使其性能得以提高。選擇 的含磷二胺類阻燃劑不僅將作為酸源的磷氧雙鍵、作為炭源的季戊四醇結(jié)構(gòu)單元和作為氣 源的氨基納入同一分子，使其具有更加有效的"本質(zhì)阻燃"作用效果;而且其具有反應(yīng)性基 團(tuán)-氨基，能夠參與到后擴(kuò)鏈反應(yīng)中，作為后擴(kuò)鏈劑可以有效地提高交聯(lián)體系水性聚氨酯的 交聯(lián)密度等，進(jìn)而改善水性聚氨酯的耐靜水壓等性能。
[0004] 目前，為了改善水性聚氨酯的耐靜水壓性能，科研人員投入了一定的實驗研究。如 田濤等采用自乳化法合成了織物用水性聚氨酯，當(dāng)R值為1.4時乳液性能穩(wěn)定，耐靜水壓值 達(dá)6kPa。公開號為CN102418274A的專利公布了一種高耐靜水壓陰離子水性聚氨酯織物涂層 劑的制備方法，該聚氨酯織物涂層劑是在乳化劑十二烷基苯磺酸鈉的作用下采用外乳化法 制備而成。該種方法需外加乳化劑易導(dǎo)致水性聚氨酯織物涂層劑貯存不穩(wěn)定，影響其應(yīng)用 性能(如手感、力學(xué)性能等）；且因為該聚氨酯織物涂層劑為線性結(jié)構(gòu)，其耐靜水壓性的持久 保持也存在較大問題。李海北等人公布的高耐靜水壓陰離子型水性聚氨酯織物涂層劑研 究，雖然采用了內(nèi)交聯(lián)技術(shù)制備得到了具有高耐靜水壓陰離子型水性聚氨酯織物涂層劑， 耐靜水壓最高為21.6kPa。
[0005] 近年來，阻燃水性聚氨酯因其可以顯著提高織物的阻燃性能，也越來越多地應(yīng)用 于織物涂層中。專利申請?zhí)枮?00810172239.1的專利，采用有機(jī)磷多元醇和有機(jī)硅多元醇 混合物制備反應(yīng)型阻燃水性聚氨酯。專利申請?zhí)枮?00810204199.4的專利，采用水性聚氨 酯分散液與含磷含氮的阻燃劑以復(fù)配的方式制備出阻燃涂層劑以復(fù)配的方式制備出阻燃 涂層劑涂覆在滌纟侖織物上達(dá)到阻燃效果。Funda Celebi等人首先通過合成二胺類有機(jī)磷無 鹵阻燃劑(BPPO)，然后通過氨基與異氰酸酯基反應(yīng)制備出本質(zhì)阻燃的后擴(kuò)鏈阻燃水性聚氨 酯。
[0006] 申請?zhí)枮?01510586967.7的專利通過引入大分子交聯(lián)劑以及阻燃劑制備了一種 高耐靜水壓阻燃水性聚氨酯織物涂層劑。其涂覆于滌綸織物上時，可通過GB/T5455-1997紡 織品燃燒性能試驗垂直法中的Bl級，同時具有一定的耐靜水壓效果，耐靜水壓值在10~ 23kPa范圍內(nèi)，具備了良好的阻燃和耐靜水壓雙重作用效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是提供一種后擴(kuò)鏈阻燃高耐靜水壓水性聚氨酯織物涂層劑，使水性 聚氨酯同時具備耐靜水壓和阻燃兩種功能，研究水性聚氨酯的功能化改性，以滿足紡織品 的發(fā)展和人們?nèi)找嬖鲩L的生活需要。
[0008] 本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)的。
[0009] 一種后擴(kuò)鏈阻燃高耐靜水壓水性聚氨酯織物涂層劑，具體的制備步驟如下：
[0010] 步驟一、將聚醚二元醇或聚酯二元醇與聚醚三元醇在100~120°c脫水;所述的聚 醚二元醇(或聚酯二元醇)與聚醚三元醇的質(zhì)量比為4:1~9:1;
[0011] 步驟二、降溫至50~90°C，在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下，加入溶劑稀釋，稀釋后加入芳香族異 氰酸酯;直至羥基反應(yīng)完全，得到預(yù)聚體;所述芳香族異氰酸酯的異氰酸根與羥基的物質(zhì)的 量比例為1.2~3.0;
[0012]步驟三、向步驟二所得的預(yù)聚體中加入親油性擴(kuò)鏈劑，直至親油性擴(kuò)鏈劑中的羥 基反應(yīng)完全，得到溶液A;親油性擴(kuò)鏈劑的加入量為體系總質(zhì)量的1~2% ;所述體系總質(zhì)量 是指單體聚醚二元醇(或聚酯二元醇）、聚醚三元醇、芳香族異氰酸酯、親油性擴(kuò)鏈劑、親水 性擴(kuò)鏈劑以及三乙胺的質(zhì)量的總和。
[0013] 步驟四、向步驟三所得的溶液A中加入親水性擴(kuò)鏈劑，直至親水性擴(kuò)鏈劑中的羥基 反應(yīng)完全，得到溶液B;親水性擴(kuò)鏈劑的加入量為體系總質(zhì)量的3~6% ;
[0014] 步驟五、降至室溫，向步驟四所得的溶液B中加入三乙胺中和，反應(yīng)完全后得到溶 液C;
[0015] 步驟六、攪拌步驟五所得的溶液C，并加入0~10°C的去離子水乳化，再加入含磷二 胺類阻燃劑進(jìn)行后擴(kuò)鏈反應(yīng)，反應(yīng)完全后除去溶劑得到水性聚氨酯乳液;所述含磷二胺類 阻燃劑氨基與溶液C中剩余異氰酸根的物質(zhì)的量比為0.2~1.0。
[0016] 步驟一所述聚醚二元醇包括:聚四氫呋喃二醇(PTMG)、聚丙二醇(PPG)或二者的混 合物;所述聚酯二元醇包括:聚己內(nèi)酯二醇(PCL)、聚己二酸丁二醇酯二醇(PBA)或二者的混 合物；
[0017] 步驟一所述聚醚三元醇包括N330和N303
[0018] 步驟二所述溶劑包括:丁酮、丙酮或四氫呋喃；
[0019] 步驟二所述芳香族異氰酸酯包括:液化MDI、MDI或TDI;
[0020] 步驟三所述親油性擴(kuò)鏈劑包括:1，4-丁二醇、一縮二乙二醇、TMP或季戊四醇；
[0021 ]步驟四所述親水性擴(kuò)鏈劑包括:二羥甲基丙酸或羥基磺酸鹽；
[0022]步驟五中所述三乙胺與親水性擴(kuò)鏈劑的物質(zhì)的量比例為1:1;
[0023]步驟六所述加入含磷二胺類阻燃劑的時間為開始乳化1~3min后；
[0024]步驟六所述含磷二胺類阻燃劑為3，9-二(3-氨基苯基)-2，4，8，10-四氧-3，9-二磷 螺環(huán)[5.5] ^烷-3，9_ 二氧；
[0025] 有益效果
[0026] 與傳統(tǒng)的水性聚氨酯織物涂層劑相比，本發(fā)明提供的一種后擴(kuò)鏈阻燃高耐靜水壓 水性聚氨酯織物涂層劑，當(dāng)應(yīng)用于滌綸低彈絲布時，不僅具有高耐靜水壓的性能(耐靜水壓 值在20~IOOkPa范圍內(nèi)），還具有一定的阻燃效果(可通過GB/T5455-1997紡織品燃燒性能 試驗垂直法中的Bl級）。并且其乳液的貯存穩(wěn)定性好，膠膜的綜合性能優(yōu)異，織物整理后，涂 層透明、手感好、粘結(jié)性好、無毒環(huán)保。
【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明的范圍并不受限于該具體實 施方式。
[0028] 實施例1
[0029] 取聚醚二元醇PTMG (48g)，聚醚三元醇N330 (12g)于帶有四氟攪拌槳的容器中，120 °〇真空脫水Ih，降溫至70°C，通氮?dú)?，安裝冷凝回流管，加入40g的丁酮，待溫度穩(wěn)定，滴加 26.25g液化MDI，控制速度，0.5h左右加完，撤去氮?dú)猓郎刂?5°C，反應(yīng)2h。加入0.97gl，4-丁二醇(BDO)，反應(yīng)lh。再加入4.59g二羥甲基丙酸(DMPA)反應(yīng)2h。降至室溫，加入3.46g三乙 胺(TEA)中和30s得到預(yù)聚體;將預(yù)聚體在2300r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌，加入176g溫度為0~10 °C的去離子水，Imin后加入7. Ig含磷二胺類阻燃劑，再攪拌19min得到乳液，加入3滴消泡 劑，放置一夜。蒸發(fā)除去有機(jī)溶劑，水性聚氨酯乳液形成。取乳液40g，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%左右 的601H增稠劑，攪拌均勻，涂布整理。測試其耐靜水壓平均值為36872Pa，通過GB/T5455-1997紡織品燃燒性能試驗垂直法測試，其為Bl級。
[0030] 含磷二