CN1317447C

CN1317447C - 一种阻燃性聚氨酯合成革及其制备方法

Info

Publication number: CN1317447C
Application number: CNB2005100435023A
Authority: CN
Inventors: 徐德胜; 杨卫宁; 孙军廷; 曹培利; 李革
Original assignee: YANTAI WANHUA SUPER-FIBRE Co Ltd
Current assignee: Quanzhou Wanhua Shiwang Microfiber Co., Ltd.
Priority date: 2005-05-09
Filing date: 2005-05-09
Publication date: 2007-05-23
Anticipated expiration: 2025-05-09
Also published as: CN1693577A

Abstract

本发明涉及一种将添加型阻燃剂和/或反应型阻燃剂分散于和/或反应共聚于溶剂型聚氨酯体系中的制备技术及将其应用于聚氨酯合成革的生产，属于制备阻燃性合成革的技术领域。一种阻燃性聚氨酯合成革，原料组分包含有阻燃剂、溶剂型聚氨酯，阻燃剂为添加型阻燃剂或反应型阻燃剂或添加型阻燃剂与反应型阻燃剂，其特征在于所述添加型阻燃剂分散体系原料组分按照重量份配方如下：聚氨酯树脂溶液100份，配添加型阻燃剂10-150份，助剂包含有助分散剂2-30份，改性剂1-15份，溶剂30-90份。本发明成功制成了具有较高阻燃特性的聚氨酯合成革，克服了传统聚氨酯革不具有阻燃特性存在普通高分子材料易于燃烧的缺点，彻底消除了聚氨酯合成革安全隐患。

Description

一种阻燃性聚氨酯合成革及其制备方法

一、所属技术领域

本发明涉及一种将添加型阻燃剂和/或反应型阻燃剂分散子和/或反应共聚于溶剂型聚氨酯体系中的制备技术及将其应用于聚氨酯合成革的生产，属于制备阻燃性合成革的技术领域。该技术可应用于聚氨酯合成革、聚氨酯人造革和超细纤维聚氨酯合成革的制备生产中，可以获得良好的阻燃效果。采用该技术制备的聚氨酯革具有与常规聚氨酯革相同或相近的物理性能、外观和手感，并具有较强的阻燃功能，在车辆座椅、内装饰、家具以及其他有较高安全阻燃要求的领域，具有广阔的推广和应用前景。

二、背景技术

聚氨酯(PU)合成革经过多年的发展以其良好的外观手感和透气透湿性具佳、耐磨耐溶剂、高强度、应用方便广泛等难能可贵的优点，在工业、民用、军用等各领域得到了广泛的应用，与人们的生产、生活息息相关。聚氨酯革主要采用聚氨酯溶液与无纺布、起毛布、纺织布等布基进行干、湿法加工而成，此类传统聚氨酯革不具有阻燃特性，存在普通高分子材料易于燃烧的缺点，在给人们的生产、生活带来舒适和方便的同时，也潜伏了很大的安全隐患。

三、发明内容

鉴于上述现有技术现状，本发明的发明人经过长期研究，最终采用一种特殊的制备工艺将添加型阻燃剂和/或反应型阻燃剂研磨分散于和/或反应共聚于溶剂型聚氨酯体系中，并利用上述技术成功地制成了具有较高阻燃特性的聚氨酯合成革。

本发明的技术解决方案如下：

(一)本发明的一种阻燃性聚氨酯合成革，其特殊之处在于该聚氨酯合成革的原料组分包含有阻燃剂、溶剂型聚氨酯；

该聚氨酯合成革的原料组分阻燃剂为添加型阻燃剂或反应型阻燃剂或添加型阻燃剂与反应型阻燃剂；

(二)所述添加型阻燃剂分散体系(阻燃分散体系)原料组分配方如下：

聚氨酯树脂溶液 100 份(重量份)

添加型阻燃剂 10-150 份

助分散剂 2-30 份

改性剂 1-15 份

溶剂 30-90 份；

采用的主要设备如下：

高速分散机、干燥设备、高压匀质机、砂磨机等；

上述添加型阻燃剂包括下述中的一种或几种：氢氧化镁、氢氧化铝、硼酸锌、聚磷酸铵、氧化铁红、氧化铁黄、三聚氰胺、磷酸三聚氰胺、赤磷、氧化锑、氧化锌、氧化镁、膨胀石墨、磷酸铝、磷酸镁、磷酸锌、TCEP、TCBP、TBC、十溴二苯醚、十溴联苯、磷酸酯类衍生物以及其他添加型阻燃剂材料；

助剂包含有溶剂、改性剂、助分散剂，其中溶剂包括下述中的一种或几种：丙酮、丁酮、环己酮、乙酸乙酯、二甲基甲酰氨、四氢呋喃等；改性剂包括磷酸酯系改性剂、硅系改性剂、钛酸酯系改性剂等；助分散剂包括下述中的一种或几种：丙烯酸系分散剂、硅系分散剂、氟系分散剂等；

(三)制备添加型阻燃剂分散体系工艺过程如下：

1.对添加型阻燃剂材料进行干燥除水；

2.按溶剂、改性剂、助分散剂、添加型阻燃剂的次序加入高速分散机，

根据不同配方的物料粘度和性能选择加工温度和时间；

3.将聚氨酯树脂溶液加入上述混合体系，进行充分混合分散；

4.通过高压匀质机和/或砂磨机进行充分研磨，此过程可循环进行；

5.分散研磨效果达到标准后计量包装。

(四)所述反应型阻燃剂共聚聚氨酯体系(阻燃共聚体系)原料组分配方如下：

溶剂(DMF) 100 份(重量份)配

反应型阻燃剂 10-25 份

异氰酸酯 5-20 份

多元醇 5-25 份

催化剂 0.001-0.03份；

所述反应型阻燃剂包括下述中的一种或几种：羟甲基三聚氰胺、羟乙基磷酸酯及其衍生物、二溴新戊二醇及其酯类衍生物、三溴新戊醇、二溴丁二醇及其酯类衍生物、四溴双酚A、四溴双酚A双(羟乙基醚)、含磷多元醇等，同时本技术也适合于其他含活泼氢的反应型阻燃剂材料；

催化剂包括下述中的一种或几种：：磷酸、亚磷酸三苯酯、辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡或其复配物；

(五)制备反应型阻燃剂共聚聚氨酯体系工艺过程如下：

1.反应型阻燃剂材料进行干燥除水，含水率小于0.3％；

2.按溶剂、催化剂、多元醇、反应型阻燃剂的次序加入反应釜，进行充分搅拌并控制一定温度40～60℃；

3.将异氰酸酯分批加入反应釜，严格控制反应体系的温度≤90℃，根据反应体系的粘度情况确定总投料量；

4.反应完全后冷却、计量、包装。

采用的主要设备如下：

干燥除水设备、反应釜、烘箱(烘房)等。

(六)一种阻燃性聚氨酯合成革制备方法，其特殊之处在于添加型阻燃剂和/或反应型阻燃剂研磨分散于和/或反应共聚于溶剂型聚氨酯体系中，制成具有较高阻燃特性的聚氨酯合成革；

用于本发明中的聚氨酯树脂可以为任何类型的可溶性聚氨酯树脂，按多元醇分类包括聚酯型、聚醚型、聚碳型及共聚型等，聚碳型是指聚碳酸酯型，共聚型是指聚酯、聚醚、聚碳共聚型；按异氰酸酯分类包括甲苯二异氰酸酯(TDI型)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI型)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI型)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI型)、氢化二苯基甲烷二异氰酸酯(H₁₂MDI型)及其共聚型等；按扩链剂分类包括醇类扩链剂和胺类扩链剂等。

阻燃性聚氨酯合成革的制备工艺

基本工艺过程：

阻燃剂制备→无纺布→含浸→凝固→抽出→水洗→染色上油→磨平起绒→造面

根据产品的不同品种和用途经过上述工艺过程制备阻燃性聚氨酯合成革，阻燃性的获得主要靠在“含浸”和“造面”两道工序将“阻燃分散体系”和/或“阻燃共聚体系”通过高搅分散加入到含浸用和造面用聚氨酯料液中实现，其加入量根据不同阻燃性要求调整，从而得到不同阻燃性产品。

本发明采用特殊的制备工艺将添加型阻燃剂和/或反应型阻燃剂研磨分散于和/或反应共聚于溶剂型聚氨酯体系中，成功制成了具有较高阻燃特性的聚氨酯合成革，克服了传统聚氨酯革不具有阻燃特性存在普通高分子材料易于燃烧的缺点，彻底消除了聚氨酯合成革安全隐患。

四、具体实施方式

实施例1：

一种阻燃性聚氨酯合成革，其原料组分包含有添加型阻燃剂、溶剂型聚氨酯，添加型阻燃剂分散体系(阻燃分散体系)原料组分配方为：聚氨酯树脂溶液100份(按照重量份)配添加型阻燃剂氢氧化镁10份，丙烯酸系助分散剂2份，磷酸酯系改性剂1份，溶剂丙酮30份；

添加型阻燃剂制备工艺为：

a.对添加型阻燃剂材料用干燥设备进行干燥除水；

b.按溶剂、改性剂、助分散剂、添加型阻燃剂的次序加入高速分散机，根据不同配方的物料粘度和性能选择加工温度和时间；

c.将聚氨酯树脂溶液加入上述混合体系，进行充分混合分散；

d.通过高压匀质机和/或砂磨机进行充分研磨，此过程可循环进行；

e.分散研磨效果达到标准后计量包装。

阻燃性聚氨酯合成革制备方法基本工艺过程为：阻燃剂制备→无纺布→含浸→凝固→抽出→水洗→染色上油→磨平起绒→造面，在“含浸”和“造面”两道工序将“阻燃分散体系”通过高搅分散加入到含浸用和造面用聚氨酯料液中实现。

实施例2：

一种阻燃性聚氨酯合成革，其原料组分包含有反应型阻燃剂、溶剂型聚氨酯，反应型阻燃剂共聚聚氨酯体系(阻燃共聚体系)原料组份配方如下：溶剂(DMF)100份(按照重量份)配反应型阻燃剂羟甲基三聚氰胺10份，异氰酸酯5份，多元醇5份，磷酸催化剂0.001份；

反应型阻燃剂制备工艺为：

a.反应型阻燃剂材料用干燥除水设备进行干燥除水；

b.按溶剂、催化剂、多元醇、反应型阻燃剂的次序加入反应釜，进行充分搅拌并控制一定温度40℃；

c.将异氰酸酯分批加入反应釜，严格控制反应体系的温度70～85℃，根据反应体系的粘度情况确定总投料量；

d.反应完全后计量包装。

阻燃性聚氨酯合成革制备方法基本工艺过程为：阻燃剂制备→无纺布→含浸→凝固→抽出→水洗→染色上油→磨平起绒→造面，在“含浸”和“造面”两道工序将“阻燃共聚体系”通过高搅分散加入到含浸用和造面用聚氨酯料液中实现。

实施例3：

一种阻燃性聚氨酯合成革，其原料组分包含有添加型阻燃剂和反应型阻燃剂、溶剂型聚氨酯，添加型阻燃剂分散体系(阻燃分散体系)原料组分配方为：聚氨酯树脂溶液100份(按照重量份)配添加型阻燃剂聚磷酸铵150份，硅系分散剂30份，硅系改性剂15份，溶剂(DMF)90份；反应型阻燃剂共聚聚氨酯体系(阻燃共聚体系)原料组分配方如下：溶剂(DMF)100份(按照重量份)配反应型阻燃剂三溴新戊醇25份，异氰酸酯20份，多元醇25份，亚磷酸三苯酯催化剂0.03份；

添加型阻燃剂和反应型阻燃剂以及阻燃性聚氨酯合成革制备方法与

实施例1、2相同。

实施例4：

一种阻燃性聚氨酯合成革，其原料组分包含有添加型阻燃剂和反应型阻燃剂、溶剂型聚氨酯，添加型阻燃剂分散体系(阻燃分散体系)原料组分配方为：聚氨酯树脂溶液100份(按照重量份)配添加型阻燃剂磷酸三聚氰胺80份，氟系分散剂15份，钛酸酯系改性剂8份，溶剂四氢呋喃60份；反应型阻燃剂共聚聚氨酯体系(阻燃共聚体系)原料组分配方如下：溶剂(DMF)100份(按照重量份)配反应型阻燃剂含磷多元醇17份，异氰酸酯13份，多元醇16份，辛酸亚锡催化剂0.01份；

实施例1、2相同。

本发明实施例1、2、3、4制备的阻燃性聚氨酯合成革具有较高阻燃特性，克服了传统聚氨酯革不具有阻燃特性存在普通高分子材料易于燃烧的缺点，彻底消除了聚氨酯合成革安全隐患。

下表是不同阻燃剂组合及用量所得产品的阻燃特性(氧指数)举例，目的是进一步说明不同阻燃剂组合及用量对产品阻燃特性(氧指数)的影响，并不代表本专利只适用于表中所列阻燃剂范围。

产品实验样品阻燃特性(氧指数)与阻燃剂用量(重量百分比)表

注：1、表中阻燃剂用量是指各阻燃剂在样品中所占的重量百分比。

2、各字母所代表的阻燃剂种类名称：

A：氢氧化镁 B：氢氧化铝 C：氧化铁红

D：氧化锑 E：磷酸铝 F：十溴二苯醚

G：赤磷 H：四溴双酚A I：二溴新戊二醇

J：三聚氰胺 K：羟乙基磷酸酯 L：膨胀石墨

M：聚磷酸铵 N：硼酸锌

Claims

1、一种阻燃性聚氨酯合成革，该聚氨酯合成革的原料组分包含有阻燃剂、溶剂型聚氨酯，阻燃剂为添加型阻燃剂或反应型阻燃剂或添加型阻燃剂与反应型阻燃剂，其特征在于所述添加型阻燃剂分散体系原料组分按照重量份配方如下：聚氨酯树脂溶液100份，配添加型阻燃剂10-150份，助剂包含有助分散剂2-30份，改性剂1-15份，溶剂30-90份。

2、按照权利要求1所述的一种阻燃性聚氨酯合成革，其特征在于所述添加型阻燃剂包括下述中的一种或几种：氢氧化镁、氢氧化铝、硼酸锌、聚磷酸铵、氧化铁红、氧化铁黄、三聚氰胺、磷酸三聚氰胺、赤磷、氧化锑、氧化锌、氧化镁、膨胀石墨、磷酸铝、磷酸镁、磷酸锌、TCEP、TCBP、TBC、十溴二苯醚、十溴联苯、磷酸酯类衍生物；助剂包括溶剂、改性剂、助分散剂，其中溶剂包括下述中的一种或几种：丙酮、丁酮、环己酮、乙酸乙酯、二甲基甲酰氨、四氢呋喃；改性剂包括下述中的一种或几种：磷酸酯系改性剂、硅系改性剂、钛酸酯系改性剂；助分散剂包括下述中的一种或几种：丙烯酸系分散剂、硅系分散剂、氟系分散剂。

3、按照权利要求1所述的一种阻燃性聚氨酯合成革，其特征在于所述反应型阻燃剂共聚聚氨酯体系原料组分按照重量份配方如下：溶剂100份，反应型阻燃剂10-25份，异氰酸酯5-20份，多元醇5-25份，催化剂0.001-0.03份。

4、按照权利要求3所述的一种阻燃性聚氨酯合成革，其特征在于所述反应型阻燃剂包括下述中的一种或几种：羟甲基三聚氰胺、羟乙基磷酸酯及其衍生物、二溴新戊二醇及其酯类衍生物、三溴新戊醇、二溴丁二醇及其酯类衍生物、四溴双酚A、四溴双酚A双、含磷多元醇；催化剂为下述中的一种或几种：磷酸、亚磷酸三苯酯、辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡或其复配物。

5、一种如权利要求1-4中任一权利要求所述的阻燃性聚氨酯合成革的制备方法，

将添加型阻燃剂和/或反应型阻燃剂研磨分散于和/或反应共聚于溶剂型聚氨酯体系中，制成具有较高阻燃特性的聚氨酯合成革，

基本工艺过程为：阻燃剂制备→无纺布→含浸→凝固→抽出→水洗→染色上油→磨平起绒→造面，在“含浸”和“造面”两道工序将“阻燃分散体系”和/或“阻燃共聚体系”通过高搅分散加入到含浸用和造面用聚氨酯料液中实现，

其特征在于所述添加型阻燃剂制备工艺为：

a.对添加型阻燃剂材料用干燥设备进行干燥除水；

e.分散研磨效果达到标准后计量包装。

6、按照权利要求5所述的一种阻燃性聚氨酯合成革制备方法，其特征在于所述反应型阻燃剂制备工艺为：

a.反应型阻燃剂材料用干燥除水设备进行干燥除水；

b.按溶剂、催化剂、多元醇、反应型阻燃剂的次序加入反应釜，进行充分搅拌并控制一定温度40～60℃；

c.将异氰酸酯分批加入反应釜，严格控制反应体系的温度≤90℃，根据反应体系的粘度情况确定总投料量；

d.反应完全后计量包装。