CN113621173B - 复合阻燃剂、添加型单组份阻燃水性聚氨酯及其制备方法 - Google Patents

复合阻燃剂、添加型单组份阻燃水性聚氨酯及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113621173B
CN113621173B CN202110960762.6A CN202110960762A CN113621173B CN 113621173 B CN113621173 B CN 113621173B CN 202110960762 A CN202110960762 A CN 202110960762A CN 113621173 B CN113621173 B CN 113621173B
Authority
CN
China
Prior art keywords
retardant
waterborne polyurethane
flame
component
flame retardant
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110960762.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113621173A (zh
Inventor
田志雄
祝世杰
陈婕敏
叶丹阳
金凤
孟喜
杨羽南
郑萍
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hubei Institute of Aerospace Chemical Technology
Original Assignee
Hubei Institute of Aerospace Chemical Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hubei Institute of Aerospace Chemical Technology filed Critical Hubei Institute of Aerospace Chemical Technology
Priority to CN202110960762.6A priority Critical patent/CN113621173B/zh
Publication of CN113621173A publication Critical patent/CN113621173A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113621173B publication Critical patent/CN113621173B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/32—Phosphorus-containing compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34—Silicon-containing compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/38—Boron-containing compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/16—Nitrogen-containing compounds
    • C08K5/34—Heterocyclic compounds having nitrogen in the ring
    • C08K5/3467—Heterocyclic compounds having nitrogen in the ring having more than two nitrogen atoms in the ring
    • C08K5/3477—Six-membered rings
    • C08K5/3492—Triazines
    • C08K5/34928—Salts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/49—Phosphorus-containing compounds
    • C08K5/51—Phosphorus bound to oxygen
    • C08K5/52—Phosphorus bound to oxygen only
    • C08K5/5205—Salts of P-acids with N-bases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/22—Expanded, porous or hollow particles
    • C08K7/24—Expanded, porous or hollow particles inorganic
    • C08K7/26—Silicon- containing compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L75/00—Compositions of polyureas or polyurethanes; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L75/04—Polyurethanes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2217—Oxides; Hydroxides of metals of magnesium
    • C08K2003/222—Magnesia, i.e. magnesium oxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2217—Oxides; Hydroxides of metals of magnesium
    • C08K2003/2224—Magnesium hydroxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2227—Oxides; Hydroxides of metals of aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2296—Oxides; Hydroxides of metals of zinc
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/32—Phosphorus-containing compounds
    • C08K2003/321—Phosphates
    • C08K2003/322—Ammonium phosphate
    • C08K2003/323—Ammonium polyphosphate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/38—Boron-containing compounds
    • C08K2003/387—Borates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2201/00—Properties
    • C08L2201/02—Flame or fire retardant/resistant
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开了一种复合阻燃剂、添加型单组份阻燃水性聚氨酯及其制备方法，使用复合阻燃剂与硅溶胶的搭配，对单组份水性聚氨酯进行阻燃改性研究，能改善对材料固有力学性能影响大、相容性差等缺点，同时赋予了水性聚氨酯良好的阻燃性能；制备方法具有实施简易、原料易得等优点，条件温和、步骤简单，适合实验室和工业生产应用。

Description

复合阻燃剂、添加型单组份阻燃水性聚氨酯及其制备方法
技术领域
本发明属于聚氨酯改性技术领域，特别是涉及一种复合阻燃剂、添加型单组份阻燃水性聚氨酯及其制备方法。
背景技术
水性聚氨酯以水作为分散剂代替传统聚氨酯涂料中的有机溶剂，其具有无毒、环保、易储存等一系列优点，所具有的优异力学强度和模量使其在涂料、胶粘剂、皮革加工等领域广泛使用。但不耐高温、易燃、燃烧烟量大等缺点，使水性聚氨酯在使用过程中存在安全隐患和限制。开发具有阻燃性能的水性聚氨酯是亟待解决的问题。
添加改性水性聚氨酯的方法又可以称为共混改性，是将阻燃剂物理分散在水性聚氨酯中，使聚氨酯乳液对阻燃剂进行吸附和包覆，从而给予水性聚氨酯阻燃的特性。添加型改性方法实施简单，可操作性强，适用于多种场合水性聚氨酯的改性。目前应用最为广泛的添加型阻燃剂为卤系阻燃剂，但卤系阻燃剂对环境危害大，在燃烧过程中会产生毒害性的烟雾和气体，不利于人体健康。欧盟规定自2021年3月1日起，禁止在所有的电子显示屏、显示器、电视机箱和机座中使用卤系阻燃剂，无卤阻燃剂已经成为市场的主流产品。
专利CN 108395513中使用磷酸酯作为阻燃剂能得到成膜性能良好的阻燃型水性聚氨酯树脂，但其中所使用的磷酸酯阻燃剂种类繁多、价格较高，且使用量较大(需要35％-50％)，在实际应用和工业生产中有一定的难度。专利CN110343413中仅需少量制备的氮磷膨胀型阻燃剂就能使水性聚氨酯涂料达到较好的阻燃效果，但该方法中制备氮磷膨胀型阻燃剂的过程复杂，要求较高，不易实现，很难做到在实际生产中应用。氮磷膨胀型阻燃剂具有阻燃效率高、低毒、无腐蚀性等特点，兼顾了氮、磷系阻燃剂的阻燃效果，受热时产生的酸、碳层、气体能协同形成膨胀隔热层，有效阻止燃烧继续发生。但大多数添加型阻燃剂对材料固有力学性能的影响较大，特别是单组份水性聚氨酯，直接添加可能造成乳液破乳和沉降，干燥过程中阻燃剂在也极易沉淀在底部。因此，开发一种对水性聚氨酯固有力学性能影响小、相容性好的高效膨胀型阻燃配方尤其重要。
发明内容
本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种复合阻燃剂、添加型单组份阻燃水性聚氨酯及其制备方法，使用复合阻燃剂与硅溶胶的搭配，对单组份水性聚氨酯进行阻燃改性研究，能改善对材料固有力学性能影响大、相容性差等缺点，同时赋予了水性聚氨酯良好的阻燃性能；制备方法具有实施简易、原料易得等优点，条件温和、步骤简单，适合实验室和工业生产应用。
为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：
一种复合阻燃剂，为次磷酸铝AHP，聚磷酸铵APP，三聚氰胺聚磷酸盐MPP，三聚氰胺氰尿酸盐MCA，氢氧化镁Mg(OH)2，氢氧化钙Ca(OH)2，氢氧化铝ATH，硼酸锌，氧化锌，气相法二氧化硅，或滑石粉中的两种或两种以上的混合物。
进一步的，一种复合阻燃剂，为聚磷酸铵APP，三聚氰胺聚磷酸盐MPP，氢氧化铝ATH和硼酸锌的混合物。
进一步的，所述复合阻燃剂中各组分的质量份数比为，聚磷酸铵APP：三聚氰胺聚磷酸盐MPP：氢氧化铝ATH：硼酸锌＝3～6：3～6：1～2：1～2。
进一步的，所述聚磷酸铵APP为II型结构，聚合度大于1000。
一种添加型单组份阻燃水性聚氨酯，采用如下质量份数的原料制备：
Figure BDA0003222245660000021
Figure BDA0003222245660000031
所述复合阻燃剂为上述一种复合阻燃剂。
进一步的，添加型单组份阻燃水性聚氨酯中，所述硅溶胶中SiO2的的质量分数为20％-40％；增稠剂为烷基铵盐，明胶或羧甲基纤维素钠中的一种；成膜助剂为丙二醇，丙二醇丁醚，十二碳醇酯或N,N-二甲基甲酰胺DMF中的一种。
进一步的，添加型单组份阻燃水性聚氨酯中，所述硅溶胶中SiO2的质量分数为20％±2％。
进一步的，添加型单组份阻燃水性聚氨酯中，所述成膜助剂为N,N-二甲基甲酰胺DMF；所述增稠剂为羧甲基纤维素钠。
上述一种添加型单组份阻燃水性聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：
(1)将复合阻燃剂分散至去离子水中；
(2)在步骤(1)所得产物中加入单组份水性聚氨酯，并混合均匀；
(3)在步骤(2)所得产物中依次加入硅溶胶，增稠剂溶液和成膜助剂，充分混合后得到单组份阻燃水性聚氨酯。
进一步的，一种添加型单组份阻燃水性聚氨酯的制备方法中，所述步骤(3)中，增稠剂溶液中，增稠剂与去离子水的质量份数比为1～2:10～30。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
(1)本发明首次设计了一种用于添加型单组份阻燃水性聚氨酯中的复合阻燃剂配方，优选的方案为使APP、MPP、ATH和硼酸锌混合形成复合阻燃剂，与水性聚氨酯的相容性较好，使用本发明中的复合阻燃剂对单组份水性聚氨酯进行阻燃改性后，水性聚氨酯的阻燃性能得到大幅度提升；
(2)本发明设计了一种添加型单组份阻燃水性聚氨酯的配方，使用复合阻燃剂与硅溶胶搭配对单组份水性聚氨酯进行阻燃改性研究，使水性聚氨酯的阻燃性能得到大幅度提升，产物达到垂直燃烧等级中的难燃级别，极限氧指数接近难燃等级，满足使用需求；同时，由于添加型阻燃剂，尤其是无机阻燃剂会影响聚氨酯分子链的堆积方式，因此必然会造成水性聚氨酯综合力学性能的下降，本发明中的复合阻燃剂与水性聚氨酯的相容性较好，与硅溶胶、增稠剂等配合使用能尽可能小的影响水性聚氨酯固有力学性能，使水性聚氨酯的拉伸强度和断裂伸长率保持较好，保障了阻燃水性聚氨酯的正常使用；
(3)本发明添加型单组份阻燃水性聚氨酯的配方中，使用的阻燃剂和其它材料均为市场大宗产品，价格低廉，更易获得；
(4)本发明添加型单组份阻燃水性聚氨酯的配方中，硅溶胶与阻燃配方搭配使用能起到稳定乳液的作用，使用该方法得到的阻燃水性聚氨酯在密闭容器中30天内基本不出现分层，制备的3mm样品板不出现龟裂、沉降等现象；
(5)本发明添加型单组份阻燃水性聚氨酯，在燃烧过程中能产生膨胀碳层覆盖在材料表面，阻燃性能优良，同时水性聚氨酯材料原有的力学性能也能得到较好的保障；阻燃水性聚氨酯阻燃效率高，力学性能好，绿色环保；
(6)本发明添加型单组份阻燃水性聚氨酯的制备方法简易，可直接在成品的水性聚氨酯中添加，也可在预聚体中添加，制备过程安全高效，无毒无污染，过程安全可控，复合绿色环保理念；条件温和、步骤简单，适合实验室和工业生产应用。
具体实施方式
下面通过对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
针对现有技术中阻燃剂添加量大、相容性差等问题，本发明公开了一种高效膨胀型阻燃配方的制备方法，该方法具有实施简易、原料易得等优点，将该阻燃配方应用于单组份水性聚氨酯的阻燃改性时，能改善对材料固有力学性能影响大、相容性差等缺点，同时赋予了水性聚氨酯良好的阻燃性能。
本发明一种添加型单组份阻燃水性聚氨酯，使用如下质量份数的原料制得：30-50份复合阻燃剂(优选的方案为，APP、MPP、ATH、硼酸锌按3-6：3-6：1-2：1-2的比例混合)、80-100份单组份水性聚氨酯、50-80份去离子水、5-10份硅溶胶、1-2份增稠剂、1-2份成膜助剂。
制备方法如下：
(1)将次磷酸铝AHP，聚磷酸铵APP，三聚氰胺聚磷酸盐MPP，三聚氰胺氰尿酸盐MCA，氢氧化镁Mg(OH)2，氢氧化钙Ca(OH)2，氢氧化铝ATH，硼酸锌，氧化锌，气相法二氧化硅，或滑石粉中的两种或两种以上化合物混合，优选的，将APP、MPP、ATH、硼酸锌按3-6：3-6：1-2：1-2的比例充分混合均匀即可得到复合膨胀型阻燃配方；
(2)将30-50份去离子水加入到30-50份的复合阻燃剂中，充分搅拌10-15min得到稀稠的膏状阻燃剂，此举是为了阻燃剂能充分分散在水性聚氨酯中，以免出现固体结团现象；
(3)随后在混合好的阻燃剂中加入80-100份的单组份水性聚氨酯，搅拌20-30min；
(4)再将5-10份硅溶胶加入上一步所得产物中，充分混合20-30min；将1-2份增稠剂完全溶解在20-30份去离子水中后，加入到上述溶液中，混合搅拌20-30min后将1-2份成膜助剂加入其中，充分混合均匀得到阻燃水性聚氨酯乳液，使用本方法得到的阻燃水性聚氨酯固含量为30％-50％。
本发明所介绍的添加型单组份阻燃水性聚氨酯制备方法对比与其它方法而言原料廉价易得、实施方便简易、过程安全可控，所制备的阻燃水性聚氨酯阻燃效率高、力学性能好、绿色环保。
以下实施例中，所使用的固体粉料阻燃剂粒径范围为5-60um，均为市场可得；所使用的单组份水性聚氨酯为深圳市吉田化工生产的1624型号产品，其固含量为(38±5)％，但不限于该水性聚氨酯；所使用的硅溶胶为实验室自制，其固含量为(20±2)％，为浅白色透明液体，以下实施例中添加物均是以固含量的质量份数计算。
实施例1
本实施例中，一种添加型单组份阻燃水性聚氨酯的制备方法如下：
(1)30份复合阻燃剂(APP、MPP、ATH、硼酸锌按3：6：2：1的比例)充分混合均匀后加入30份去离子水，搅拌10min；
(2)随后加入80份的水性聚氨酯，搅拌20min；
(3)将5份硅溶胶加入步骤(2)所得产物中，充分混合20min；将1份羧甲基纤维素钠完全溶解在20份去离子水中后，加入到上述溶液中，混合搅拌20min后将1份成膜助剂加入其中，充分混合均匀得到阻燃水性聚氨酯乳液。
实施例2
本实施例中，一种添加型单组份阻燃水性聚氨酯的制备方法如下：
(1)35份复合阻燃剂(APP、MPP、ATH、硼酸锌按4：6：1：2的比例)充分混合均匀后加入30份去离子水，搅拌12min；
(2)随后加入80份的水性聚氨酯，搅拌20min；
(3)再将7份硅溶胶加入步骤(2)所得产物中，充分混合20min；将1份羧甲基纤维素钠完全溶解在20份去离子水中后，加入到上述溶液中，混合搅拌20min后将1份成膜助剂加入其中，充分混合均匀得到阻燃水性聚氨酯乳液。
实施例3
本实施例中，一种添加型单组份阻燃水性聚氨酯的制备方法如下：
(1)40份复合阻燃剂(APP、MPP、ATH、硼酸锌按3：5：1：1的比例)充分混合均匀后加入40份去离子水，搅拌15min；
(2)随后加入90份的水性聚氨酯，搅拌20min；
(3)再将8份硅溶胶加入步骤(2)所得产物中，充分混合20min；将1.5份羧甲基纤维素钠完全溶解在20份去离子水中后，加入到上述溶液中，混合搅拌25min后将1.5份成膜助剂加入其中，充分混合均匀得到阻燃水性聚氨酯乳液。
实施例4
本实施例中，一种添加型单组份阻燃水性聚氨酯的制备方法如下：
(1)50份复合阻燃剂(APP、MPP、ATH、硼酸锌按5：6：2：1的比例)充分混合均匀后加入40份去离子水，搅拌15min；
(2)随后加入100份的水性聚氨酯，搅拌30min；
(3)再将10份硅溶胶加入步骤(2)所得产物中，充分混合20min；将2份羧甲基纤维素钠完全溶解在30份去离子水中后，加入到上述溶液中，混合搅拌30min后将2份成膜助剂加入其中，充分混合均匀得到阻燃水性聚氨酯乳液。
对比例1：
对比例为纯水性聚氨酯，无任何添加。
性能测试：
主要对样品的阻燃等级、极限氧指数、灼热丝温度、拉升强度、断裂伸长率进行测试。
将制备所得的聚氨酯放置于标准样品板中，干燥成型后按测试标准制备标准样条。使用水平/垂直燃烧测试仪(南京江宁分析仪器有限公司，CZF-5CD50W)，采用UL94(Underwriters Laboratories Inc)标准对阻燃等级进行评测，方法与GB/T2408-2008相同；使用极限氧指数测试仪(南京江宁分析仪器有限公司，JF-5)，采用GB/T2406.2-2009标准对极限氧指数进行测评；使用灼热丝测试仪(南京江宁分析仪器有限公司，ZRS-2)，采用GB/T 5169.10-2017标准对灼热丝温度进行评测；使用拉力测试仪器(东莞市威帮仪器设备有限公司，WB9000B)，采用GB/T1040-92标准对材料的拉伸强度和断裂伸长率进行测评。
测试结果如表1所示:
表1实施例1-4及对比例所得产物的测试结果表
Figure BDA0003222245660000071
Figure BDA0003222245660000081
单组份水性聚氨酯的固化方式为溶剂挥发固化，期间聚氨酯大分子链缠绕堆积、分子间产生相互作用力赋予水性聚氨酯力学特性。纯的水性聚氨酯样品基本不阻燃，燃烧过程中伴随着大量的融滴和烟雾。
由上表测试结果可知，使用本发明中的复合阻燃剂对单组份水性聚氨酯进行阻燃改性后，水性聚氨酯的阻燃性能得到大幅度提升，均能达到垂直燃烧等级中的难燃级别，极限氧指数接近难燃等级，基本满足使用需求。由于添加型阻燃剂，尤其是无机阻燃剂会影响聚氨酯分子链的堆积方式，因此必然会造成水性聚氨酯综合力学性能的下降，本发明中的复合阻燃剂与水性聚氨酯的相容性较好，与硅溶胶、增稠剂等配合使用能尽可能小的影响水性聚氨酯固有力学性能，使水性聚氨酯的拉伸强度和断裂伸长率保持较好，保障了阻燃水性聚氨酯的正常使用。
综上所述，本发明所介绍的复合膨胀型阻燃配方与硅溶胶等一起使用时能赋予水性聚氨酯良好的阻燃性能，同时保障了水性聚氨酯良好的力学性能，本发明的添加型单组份阻燃水性聚氨酯性能优异。
以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (4)

1.一种添加型单组份阻燃水性聚氨酯，其特征在于，采用如下质量份数的原料制备：
Figure FDA0004108272950000011
所述复合阻燃剂为聚磷酸铵APP，三聚氰胺聚磷酸盐MPP，氢氧化铝ATH和硼酸锌的混合物；
所述复合阻燃剂中各组分的质量份数比为，聚磷酸铵APP：三聚氰胺聚磷酸盐MPP：氢氧化铝ATH：硼酸锌＝3～6：3～6：1～2：1～2。
所述聚磷酸铵APP为II型结构，聚合度大于1000；
所述硅溶胶中SiO2的的质量分数为20％±2％；增稠剂为烷基铵盐，明胶或羧甲基纤维素钠中的一种；成膜助剂为丙二醇，丙二醇丁醚，十二碳醇酯或N,N-二甲基甲酰胺DMF中的一种。
2.根据权利要求1所述的一种添加型单组份阻燃水性聚氨酯，其特征在于，所述成膜助剂为N,N-二甲基甲酰胺DMF；所述增稠剂为羧甲基纤维素钠。
3.根据权利要求1或2所述的一种添加型单组份阻燃水性聚氨酯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将复合阻燃剂分散至去离子水中；
(2)在步骤(1)所得产物中加入单组份水性聚氨酯，并混合均匀；
(3)在步骤(2)所得产物中依次加入硅溶胶，增稠剂溶液和成膜助剂，充分混合后得到单组份阻燃水性聚氨酯。
4.根据权利要求3所述的一种添加型单组份阻燃水性聚氨酯的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，增稠剂溶液中，增稠剂与去离子水的质量份数比为1～2:10～30。
CN202110960762.6A 2021-08-20 2021-08-20 复合阻燃剂、添加型单组份阻燃水性聚氨酯及其制备方法 Active CN113621173B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110960762.6A CN113621173B (zh) 2021-08-20 2021-08-20 复合阻燃剂、添加型单组份阻燃水性聚氨酯及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110960762.6A CN113621173B (zh) 2021-08-20 2021-08-20 复合阻燃剂、添加型单组份阻燃水性聚氨酯及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113621173A CN113621173A (zh) 2021-11-09
CN113621173B true CN113621173B (zh) 2023-04-14

Family

ID=78386931

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110960762.6A Active CN113621173B (zh) 2021-08-20 2021-08-20 复合阻燃剂、添加型单组份阻燃水性聚氨酯及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113621173B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114381948A (zh) * 2022-01-18 2022-04-22 太仓维龙化工有限公司 一种无卤阻燃抗熔滴水性聚氨酯树脂及其制备方法、应用
CN115404035B (zh) * 2022-08-25 2023-11-28 常州烯奇新材料有限公司 一种汽车锂电池用高导热耐候性聚氨酯胶粘剂及其制备方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104532588A (zh) * 2014-12-24 2015-04-22 什邡市太丰新型阻燃剂有限责任公司 复合膨胀型阻燃剂及其制备方法
CN108485011B (zh) * 2018-03-09 2020-11-17 安徽中意胶带有限责任公司 一种绿色节能耐磨耐寒阻燃型热塑性橡胶及其制备方法
TW202124599A (zh) * 2019-12-26 2021-07-01 神盾建材有限公司 阻燃塗料及其製造方法
CN111732885B (zh) * 2020-08-24 2020-12-29 广东顺德德图新材料有限公司 一种水性弹性聚氨酯阻燃涂料及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113621173A (zh) 2021-11-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113621173B (zh) 复合阻燃剂、添加型单组份阻燃水性聚氨酯及其制备方法
CN102585347B (zh) 一种无卤膨胀型阻燃聚丙烯混合物及其制备方法
CN103073788B (zh) 一种耐候抗湿性无卤阻燃聚丙烯混合物及其制备方法
CN101058730B (zh) 磷氮型无卤离子阻燃剂及其制备方法和用其制备的阻燃聚乙烯醇材料
CN110483898B (zh) 一种高流动性耐析出无卤阻燃剂及其制备方法和应用
CN104844827A (zh) 一种协效改性聚磷酸铵及其制备方法和在阻燃聚丙烯中的应用
CN113354686B (zh) 三嗪基氮磷系阻燃剂及制备方法与水性丙烯酸涂料
CN101235180A (zh) 阻燃聚乙烯醇材料及其制备方法
CN111040293A (zh) 一种膨胀阻燃聚丙烯及其制备方法
Lavrenyuk et al. The effect of preparation technology and the complexing on the service properties of self-extinguishing copper (II) coordinated epoxy-amine composites for pouring polymer floores
CN114350230B (zh) 一种阻燃高硬度环氧树脂地坪漆的制备方法
CN109762393B (zh) 高效硅氮磷阻燃剂、耐水型透明防火涂料及其制备方法和应用
Zhang et al. Synthesis of a novel organic–inorganic hybrid flame retardant based on Ca (H2PO4) 2 and hexachlorocyclotriphosphazene and its performance in polyvinyl alcohol
CN113637229A (zh) 一种改性mca阻燃剂及其制备方法
CN113583239B (zh) 三嗪基氮磷系阻燃剂、阻燃水性丙烯酸涂料及其制备方法
CN110964364A (zh) 一种阻燃水性涂料及其制备方法
CN115785456A (zh) 一种超支化大分子无卤阻燃剂及阻燃聚合物复合材料的制备方法
CN105038243A (zh) 一种基于有机硅树脂的阻燃剂
CN113185873B (zh) 一种生物基阻燃及抗光老化pva复合材料的制备方法
CN104262930B (zh) 含硫和氮有机硅阻燃剂的聚碳酸酯组合物及制备方法
CN113061394A (zh) 一种阻燃天然生漆膜及其制备方法
CN111073666A (zh) 一种超细改性氢氧化镁阻燃剂及其制备方法
Ma et al. Effect of alkyl silicone oil on the compatibility of polypropylene/microencapsulated ammonium polyphosphate composites
CN114525013B (zh) 一种微胶囊化app复配溴锑阻燃剂及其制备方法
CN109467908A (zh) 一种有机-无机杂化高分子复合材料及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant