CN109320758A - 一种高阻燃防水聚氨酯涂布液及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于高分子材料和化工技术领域，涉及一种聚氨酯涂布液，具体涉及一种高阻燃防水聚氨酯涂布液及其制备方法和应用。一种高阻燃防水聚氨酯涂布液，各组分按质量百分数计包括：脂肪族水性聚氨酯50‑65%，流平剂1‑5%，消泡剂3‑5%，增稠剂1‑3%，交联剂5‑8%，防粘剂3‑5%，炭黑色浆5‑8%，阻燃剂5‑8%，去离子水余量。本发明制备的聚氨酯涂布液流动性好、干燥速度快、无毒无污染；制备方法简单高效、绿色环保，用于海绵表面涂布工艺，制备的海绵表面结膜具有较好的阻燃阻隔性，提高海绵表面的防水性。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料和化工技术领域，涉及一种聚氨酯涂布液，具体涉及一种高阻燃防水聚氨酯涂布液及其制备方法和应用。
背景技术
随着我国经济发展，人民生活水平不断的提高，聚酯薄膜行业的发展面临更多的机遇和挑战，聚酯薄膜厂家需要在扩展薄膜功能性方面进行技术改进，满足市场需求。在线涂布技术就是在聚酯薄膜生产过程中，增加在线涂布工序，使用涂布机将化学涂布液涂覆于薄膜表面，赋予聚酯薄膜产品特定的表面功能的一种工艺，能够大幅扩展聚酯薄膜的使用领域。
聚氨酯 (PU) 是由多异氰酸酯 ( 以二异氰酸酯为主 ) 和低聚物多元醇通过缩聚反应聚合而成的一类高聚物。由于其分子链中含有异氰基（-NCO）和氨基甲酸酯基（-NH-COO-），故聚氨酯表现出高度的活性与极性。与含有活泼氢的基材，如泡沫、皮革、织物、纸张、陶瓷等多孔材料，以及金属、玻璃、橡胶等表面光洁的材料都有优良的化学粘接力。此外，通过改变多羟基化合物的分子量、结构等，还可以在大范围内调节聚氨酯材料的性能，使其广泛应用于工农业和日常生活的各个领域，其中包括涂料、包装、皮革等，是一种多功能聚合物材料。近年来，随着社会发展和人们环保意识的提高，有机溶剂型聚氨酯由于其污染与毒性，在使用中日益受到限制。而水性聚氨酯材料由于使用水代替了有机溶剂，具有安全、无毒、无污染的特点，克服了有机溶剂型聚氨酯的缺陷，具有广阔的发展前景。
目前，很多内饰件、箱包、制鞋等领域均涉及表层与多孔泡沫材料（如海绵）的粘结。将聚氨酯涂布液涂覆在多孔泡沫材料表面（如海绵）时，由于粘度过小，需多次涂覆，且聚氨酯涂布液会渗入材料导致粘结性能不佳，还会引起材料发硬，失去弹性，这就限制了水性聚氨酯涂布液的应用。提高聚氨酯涂布液的粘度以扩大其应用领域，有重大的现实意义。聚氨酯涂布液在生产和生活中的作用非常大，广泛应用与各个领域，涂布液形成的涂膜可对物体起到装饰、保护和标致作用，目前市面上的大部分涂布液虽然制作简单、售价便宜但同时功能比较单一，只能简单的作为装饰之用，而在一些特殊的作业环境中，简单的涂布液的并不能满足人们的所需。现有水基聚氨酯涂布液并非100%无溶剂，可能含有有限的挥发性有机化合物作为其水性介质的助剂，以便控制粘度或流动性。优点主要是无毒害、无污染、使用安全、易实现清洁生产工艺等，缺点包括干燥速度慢、耐水性差、阻燃性差等。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种高阻燃防水聚氨酯涂布液及其制备方法和应用。制备的聚氨酯涂布液流动性好、干燥速度快、无毒无污染，制备方法简单高效、绿色环保，用于海绵表面涂布工艺，制备的海绵表面结膜具有较好的阻燃阻隔性，提高海绵表面的防水性。
一种高阻燃防水聚氨酯涂布液，各组分按质量百分数计包括：脂肪族水性聚氨酯50-65%，流平剂1-5%，消泡剂3-5%，增稠剂1-3%，交联剂5-8%，防粘剂3-5%，炭黑色浆5-8%，阻燃剂5-8%，去离子水余量；
所述脂肪族水性聚氨酯pH值为 7.5-9.0，所述脂肪族水性聚氨酯分散体的粘度≤1500mpa.s；
所述的流平剂为聚氨酯流平剂，优选冠志OS-6020、消泡剂为矿物油及硬脂酸酯混合物，优选冠志OS-5201、增稠剂为缔合型聚氨酯类，优选冠志OS-6040、交联剂为氮丙啶、三乙烯四胺、乙二胺中的一种或几种，优选氮丙啶XR-100、防粘剂为水性石蜡乳液，冠志GZ-720。
所述的炭黑色浆由15-25份炭黑，5-10份聚乙二醇，3-5份六偏磷酸钠，5-8份聚乙烯醇和20-30份去离子水在高速分散机内高速分散后，接着进一步在三辊机上研磨，过滤后得到炭黑色浆。
进一步，上述所述的阻燃剂为磷酸二甲苯酯与三氧化二锑的混合物，质量比为 1:5-5:1。
进一步，一种高阻燃防水聚氨酯涂布液的制备方法，制备所述高阻燃防水聚氨酯涂布液的方法包括以下步骤：
（1）按质量百分比准确称取所需各原料；
（2）将脂肪族水性聚氨酯、防粘剂、炭黑色浆、阻燃剂和去离子水一起放入搅拌机混合均匀；
（3）将上述步骤（2）混合均匀的原料放在砂磨机中研磨分散；
（4）将步骤（3）研磨分散后的原料放入搅拌釜内，加入消泡剂、流平剂、增稠剂、交联剂在转速1000-1200r/min下充分搅拌均匀后，进行过滤，除去机械杂质，即制成高阻燃防水聚氨酯涂布液，包装待用。
进一步，上述所述的高阻燃防水聚氨酯涂布液应用于海绵表面印刷工艺中。
进一步，将所述的高阻燃防水聚氨酯涂布液应用于海绵表面印刷工艺，包括如下步骤：
第一步、在海绵表面预涂一层附着力促进剂，在 70-80℃下烘干3-5min ；
第二步、使用涂布设备，将高阻燃防水聚氨酯涂布液均匀涂覆在附着力促进剂层表面；
第三步、将涂过所述高阻燃防水聚氨酯涂布液的海绵材料固化烘干；
第四步、将固化烘干后的表面结膜的海绵材料按要求裁剪包装即可。
进一步，上述所述的附着力促进剂为硅烷化合物，选自南京能德新材料技术有限公司ADP-W450。
进一步，上述所述的涂布液的厚度为50-80um，固化温度为100-120℃。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
（1）本发明的一种高阻燃防水聚氨酯涂布液，其以水为介质，使用时无毒、无污染、不燃烧、价廉、流动性好等优点，炭黑色浆和阻燃剂在聚氨酯体系中分散效果好，而且在性能上仍具有高光泽、高耐磨性、高弹性、高粘结性、耐水、高阻燃等优异的性能。
（2）本发明的一种高阻燃防水聚氨酯涂布液的制备方法，工艺简单，易于操作，原料和能耗成本低，环保无污染，适合规模化生产和做业。
（3）本发明的一种高阻燃防水聚氨酯涂布液的应用，用于海绵表面涂布工艺，涂布液干燥速度快，施工周期短，形成的海绵表面结膜具有较好的阻燃阻隔性，提高海绵表面的防水性。
具体实施方式
现在结合实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
一种高阻燃防水聚氨酯涂布液，各组分按质量百分数计包括：
pH值为8.0，粘度≤ 1500mpa.s的脂肪族水性聚氨酯60%，聚氨酯流平剂3%，冠志OS-6020，矿物油及硬脂酸酯混合物的消泡剂5%，冠志OS-5201，缔合型聚氨酯类增稠剂3%，选自冠志OS-6040，氮丙啶XR-1005%，水性石蜡乳液5%，冠志GZ-720，炭黑色浆5%，磷酸二甲苯酯与三氧化二锑按质量比为 1:5的阻燃剂8%，去离子水余量；
所述的炭黑色浆由20份炭黑，10份聚乙二醇，5份六偏磷酸钠，8份聚乙烯醇和30份去离子水在高速分散机内高速分散后，接着进一步在三辊机上研磨，过滤后得到炭黑色浆。
一种高阻燃防水聚氨酯涂布液的制备方法，制备所述高阻燃防水聚氨酯涂布液的方法包括以下步骤：
（1）按质量百分比准确称取所需各原料；
（2）将脂肪族水性聚氨酯、防粘剂、炭黑色浆、阻燃剂和去离子水一起放入搅拌机混合均匀；
（3）将上述步骤（2）混合均匀的原料放在砂磨机中研磨分散；
（4）将步骤（3）研磨分散后的原料放入搅拌釜内，加入消泡剂、流平剂、增稠剂、交联剂在转速1200r/min下充分搅拌均匀后，进行过滤，除去机械杂质，即制成高阻燃防水聚氨酯涂布液，包装待用。
将所述的高阻燃防水聚氨酯涂布液应用于海绵表面印刷工艺，包括如下步骤：
第一步、在海绵表面预涂一层硅烷化合物ADP-W450，在80℃下烘干3min ；
第二步、使用涂布设备，将高阻燃防水聚氨酯涂布液均匀涂覆在附着力促进剂层表面，厚度为80um；
第三步、将涂过所述高阻燃防水聚氨酯涂布液的海绵材料在温度为120℃下固化烘干；
第四步、将固化烘干后的表面结膜的海绵材料按要求裁剪包装即可。
实施例2
一种高阻燃防水聚氨酯涂布液，各组分按质量百分数计包括：
pH值为7.5，粘度≤ 1500mpa.s的脂肪族水性聚氨酯65%，聚氨酯流平剂1%，冠志OS-6020，矿物油及硬脂酸酯混合物的消泡剂3%，冠志OS-5201，缔合型聚氨酯类增稠剂1%，选自冠志OS-6040，氮丙啶XR-1008%，水性石蜡乳液3%，冠志GZ-720，炭黑色浆8%，磷酸二甲苯酯与三氧化二锑按质量比为3:1的阻燃剂5%，去离子水余量；
所述的炭黑色浆由15份炭黑，8份聚乙二醇，4份六偏磷酸钠，7份聚乙烯醇和20份去离子水在高速分散机内高速分散后，接着进一步在三辊机上研磨，过滤后得到炭黑色浆。
一种高阻燃防水聚氨酯涂布液的制备方法，制备所述高阻燃防水聚氨酯涂布液的方法包括以下步骤：
（1）按质量百分比准确称取所需各原料；
（2）将脂肪族水性聚氨酯、防粘剂、炭黑色浆、阻燃剂和去离子水一起放入搅拌机混合均匀；
（3）将上述步骤（2）混合均匀的原料放在砂磨机中研磨分散；
（4）将步骤（3）研磨分散后的原料放入搅拌釜内，加入消泡剂、流平剂、增稠剂、交联剂在转速1100r/min下充分搅拌均匀后，进行过滤，除去机械杂质，即制成高阻燃防水聚氨酯涂布液，包装待用。
将所述的高阻燃防水聚氨酯涂布液应用于海绵表面印刷工艺，包括如下步骤：
第一步、在海绵表面预涂一层硅烷化合物ADP-W450，在70℃下烘干4min ；
第二步、使用涂布设备，将高阻燃防水聚氨酯涂布液均匀涂覆在附着力促进剂层表面，厚度为80um；
第三步、将涂过所述高阻燃防水聚氨酯涂布液的海绵材料在温度为110℃下固化烘干；
第四步、将固化烘干后的表面结膜的海绵材料按要求裁剪包装即可。
实施例3
一种高阻燃防水聚氨酯涂布液，各组分按质量百分数计包括：
pH值为9.0，粘度≤ 1500mpa.s的脂肪族水性聚氨酯50%，聚氨酯流平剂5%，冠志OS-6020，矿物油及硬脂酸酯混合物的消泡剂4%，冠志OS-5201，缔合型聚氨酯类增稠剂2%，选自冠志OS-6040，三乙烯四胺 6%，水性石蜡乳液4%，冠志GZ-720，炭黑色浆6%，磷酸二甲苯酯与三氧化二锑按质量比为5:3的阻燃剂7%，去离子水余量；
所述的炭黑色浆由25份炭黑，5份聚乙二醇，3份六偏磷酸钠，6份聚乙烯醇和25份去离子水在高速分散机内高速分散后，接着进一步在三辊机上研磨，过滤后得到炭黑色浆。
一种高阻燃防水聚氨酯涂布液的制备方法，制备所述高阻燃防水聚氨酯涂布液的方法包括以下步骤：
（1）按质量百分比准确称取所需各原料；
（2）将脂肪族水性聚氨酯、防粘剂、炭黑色浆、阻燃剂和去离子水一起放入搅拌机混合均匀；
（3）将上述步骤（2）混合均匀的原料放在砂磨机中研磨分散；
（4）将步骤（3）研磨分散后的原料放入搅拌釜内，加入消泡剂、流平剂、增稠剂、交联剂在转速1000r/min下充分搅拌均匀后，进行过滤，除去机械杂质，即制成高阻燃防水聚氨酯涂布液，包装待用。
将所述的高阻燃防水聚氨酯涂布液应用于海绵表面印刷工艺，包括如下步骤：
第一步、在海绵表面预涂一层硅烷化合物ADP-W450，在75℃下烘干3min ；
第二步、使用涂布设备，将高阻燃防水聚氨酯涂布液均匀涂覆在附着力促进剂层表面，厚度为50um；
第三步、将涂过所述高阻燃防水聚氨酯涂布液的海绵材料在温度为100℃下固化烘干；
第四步、将固化烘干后的表面结膜的海绵材料按要求裁剪包装即可。
实施例3
一种高阻燃防水聚氨酯涂布液，各组分按质量百分数计包括：
pH值为8.5，粘度≤ 1500mpa.s的脂肪族水性聚氨酯55%，聚氨酯流平剂2%，冠志OS-6020，矿物油及硬脂酸酯混合物的消泡剂5%，冠志OS-5201，缔合型聚氨酯类增稠剂3%，选自冠志OS-6040，乙二胺7%，水性石蜡乳液5%，冠志GZ-720，炭黑色浆7%，磷酸二甲苯酯与三氧化二锑按质量比为3:5的阻燃剂6%，去离子水余量；
所述的炭黑色浆由22份炭黑，9份聚乙二醇，5份六偏磷酸钠，5份聚乙烯醇和28份去离子水在高速分散机内高速分散后，接着进一步在三辊机上研磨，过滤后得到炭黑色浆。
一种高阻燃防水聚氨酯涂布液的制备方法，制备所述高阻燃防水聚氨酯涂布液的方法包括以下步骤：
（1）按质量百分比准确称取所需各原料；
（2）将脂肪族水性聚氨酯、防粘剂、炭黑色浆、阻燃剂和去离子水一起放入搅拌机混合均匀；
（3）将上述步骤（2）混合均匀的原料放在砂磨机中研磨分散；
（4）将步骤（3）研磨分散后的原料放入搅拌釜内，加入消泡剂、流平剂、增稠剂、交联剂在转速1150r/min下充分搅拌均匀后，进行过滤，除去机械杂质，即制成高阻燃防水聚氨酯涂布液，包装待用。
将所述的高阻燃防水聚氨酯涂布液应用于海绵表面印刷工艺，包括如下步骤：
第一步、在海绵表面预涂一层硅烷化合物ADP-W450，在78℃下烘干3min ；
第二步、使用涂布设备，将高阻燃防水聚氨酯涂布液均匀涂覆在附着力促进剂层表面，厚度为60um；
第三步、将涂过所述高阻燃防水聚氨酯涂布液的海绵材料在温度为110℃下固化烘干；
第四步、将固化烘干后的表面结膜的海绵材料按要求裁剪包装即可。
以上述依据本发明的实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (8)
1.一种高阻燃防水聚氨酯涂布液，其特征在于：各组分按质量百分数计包括：脂肪族水性聚氨酯50-65%，流平剂1-5%，消泡剂3-5%，增稠剂1-3%，交联剂5-8%，防粘剂3-5%，炭黑色浆5-8%，阻燃剂5-8%，去离子水余量；
所述脂肪族水性聚氨酯pH值为7.5-9.0，所述脂肪族水性聚氨酯分散体的粘度≤1500mpa.s；
所述的流平剂为聚氨酯流平剂、消泡剂为矿物油及硬脂酸酯混合物、增稠剂为缔合型聚氨酯类、交联剂为氮丙啶、三乙烯四胺、乙二胺中的一种或几种、防粘剂为水性石蜡乳液。
2.所述的炭黑色浆由15-25份炭黑，5-10份聚乙二醇，3-5份六偏磷酸钠，5-8份聚乙烯醇和20-30份去离子水在高速分散机内高速分散后，接着进一步在三辊机上研磨，过滤后得到炭黑色浆。
3.如权利要求1所述的一种高阻燃防水聚氨酯涂布液，其特征在于：所述的阻燃剂为磷酸二甲苯酯与三氧化二锑的混合物，质量比为 1:5-5:1。
4.一种如权利要求1所述的高阻燃防水聚氨酯涂布液的制备方法，其特征在于：制备所述高阻燃防水聚氨酯涂布液的方法包括以下步骤：
（1）按质量百分比准确称取所需各原料；
（2）将脂肪族水性聚氨酯、防粘剂、炭黑色浆、阻燃剂和去离子水一起放入搅拌机混合均匀；
（3）将上述步骤（2）混合均匀的原料放在砂磨机中研磨分散；
（4）将步骤（3）研磨分散后的原料放入搅拌釜内，加入消泡剂、流平剂、增稠剂、交联剂在转速1000-1200r/min下充分搅拌均匀后，进行过滤，除去机械杂质，即制成高阻燃防水聚氨酯涂布液，包装待用。
5.一种如权利要求1所述的高阻燃防水聚氨酯涂布液的应用，其特征在于：所述的高阻燃防水聚氨酯涂布液应用于海绵表面印刷工艺中。
6.如权利要求4所述的一种高阻燃防水聚氨酯涂布液的应用，其特征在于：将所述的高阻燃防水聚氨酯涂布液应用于海绵表面印刷工艺，包括如下步骤：
第一步、在海绵表面预涂一层附着力促进剂，在 70-80℃下烘干3-5min ；
第二步、使用涂布设备，将高阻燃防水聚氨酯涂布液均匀涂覆在附着力促进剂层表面；
第三步、将涂过所述高阻燃防水聚氨酯涂布液的海绵材料固化烘干；
第四步、将固化烘干后的表面结膜的海绵材料按要求裁剪包装即可。
7.如权利要求5所述的一种高阻燃防水聚氨酯涂布液的应用，其特征在于：所述的附着力促进剂为硅烷化合物。
8.如权利要求5所述的一种高阻燃防水聚氨酯涂布液的应用，其特征在于：所述的涂布液的厚度为50-80um，固化温度为100-120℃。
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