一種耐靜水壓阻燃水性聚氨酯的制備方法及應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種耐靜水壓阻燃水性聚氨酯的制備方法及應(yīng)用，屬于紡織化工技術(shù) 領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 水性聚氨酯織物涂層劑是一種能夠均勻涂布于織物表面的高分子類化合物，可通 過粘合作用在織物表面形成一層或多層薄膜，它不僅能改善織物外觀和風(fēng)格，而且可以使 織物功能化，使其具有防水、透濕、阻燃等特殊功能。水性聚氨酯以水為分散劑，具有環(huán)境友 好、無毒、安全等優(yōu)點。然而，功能性單一的水性聚氨酯在紡織品的涂飾應(yīng)用上存在很多缺 點，如耐靜水壓能力差、易燃、耐候性差等，材料的綜合性能無法滿足人們的需求。因此，研 究水性聚氨酯的功能化改性，使水性聚氨酯同時具備耐靜水壓和阻燃等功能，既符合織物 涂層劑的發(fā)展趨勢，也能滿足人們對材料的需求，具有巨大的經(jīng)濟和社會效益前景。
[0003] 專利CN102418274B公布的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以外乳化法的形式制備而 成，該種方法因為需要外加乳化劑易使水性聚氨酯織物涂層劑貯存不穩(wěn)定，影響應(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。李海北等人發(fā)表的一篇文章中（李海北，張大倫，羅運軍等.高耐靜水 壓陰離子型水性聚氨酯織物涂層劑的研制[J].印染助劑，2004, 21(1) :45-47)，雖然采用 了內(nèi)交聯(lián)技術(shù)制備了具有高耐靜水壓的水性聚氨酯織物涂層劑，耐靜水壓值可達21600Pa， 但是該交聯(lián)劑的加入很容易導(dǎo)致預(yù)聚反應(yīng)粘度過大，使得反應(yīng)難以控制。羅運軍課題組的 陳鶴等采用一種含磷反應(yīng)型無鹵阻燃劑Exolit0P550合成了一系列的無鹵阻燃水性聚氨 酯，阻燃效果比較好，可以通過GB/T5455-1997紡織品燃燒性能垂直法測試中的Bl級，但 是，其耐靜水壓能力并不能夠滿足市場使用要求。
[0004] 目前，同時具備耐靜水壓性能和阻燃性能的聚氨酯還未見有人報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種耐靜水壓阻燃水性聚氨酯的 制備方法及應(yīng)用，所述方法制備的水性聚氨酯儲存穩(wěn)定性好，無毒環(huán)保，具備阻燃和耐靜水 壓雙重功能，可作為織物涂層劑應(yīng)用于紡織品涂飾領(lǐng)域。
[0006] 本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)的。
[0007] -種耐靜水壓阻燃水性聚氨酯織物涂層劑的制備方法，所述方法步驟如下：
[0008] 步驟一、將聚醚二元醇、親水性擴鏈劑與三羥基聚醚混合后，于100~120°C下真 空脫水〇. 5~I. 5h;
[0009] 步驟二、自然降溫至60~75°C，在氮氣保護下，加入溶劑稀釋，再加入芳香族的異 氰酸酯，撤去氮氣并把反應(yīng)體系溫度升至75~90°C進行反應(yīng)，用二正丁胺法測試_NCO含 量，反應(yīng)至-NCO含量接近理論值，得到預(yù)聚體A;
[0010] 步驟三、向預(yù)聚體A中加入反應(yīng)型含磷阻燃劑進行反應(yīng)，用二正丁胺法測試-NCO 含量，反應(yīng)至-NCO含量接近理論值，得到溶液B;
[0011] 步驟四、向溶液B中加入親油性擴鏈劑進行反應(yīng)，用二正丁胺法測試-NCO含量， 反應(yīng)至-NCO含量接近理論值，得到溶液C;
[0012] 步驟五、溶液C降至室溫后，加入三乙胺中和，反應(yīng)0. 5~5min后，于2000~ 3000r/min攪拌下加入0~KTC的去離子水進行乳化，靜置8~12h，然后除去溶劑，得到所 述水性聚氨酯。
[0013] 所述-NCO含量的理論值為對應(yīng)的反應(yīng)體系中，羥基完全反應(yīng)后，-NCO所剩余的 含量。
[0014] 以反應(yīng)原料總質(zhì)量為100%計，反應(yīng)中所需各組分質(zhì)量百分比為：聚醚二元醇 27. 8~43. 3 %，三羥基聚醚5. 4~11. 5 %，親水性擴鏈劑5. 54~6. 76 %，芳香族的異氰酸 酯23. 4~34. 8%，反應(yīng)型含磷阻燃劑10. 0~20. 0%，親油性擴鏈劑1. 2~1. 5%以及三乙 胺 4. 2 ~5. 2%。
[0015] 所述去尚子水與反應(yīng)原料總質(zhì)量比為1. 86~2. 33:1。
[0016] 所述聚醚二元醇為聚四氫呋喃二醇（PTMG)和/或者聚丙二醇（PPG)。
[0017] 所述親水性擴鏈劑為二羥甲基丙酸或者二羥甲基丁酸。
[0018] 所述溶劑為丙酮、丁酮或者四氫呋喃。
[0019] 所述芳香族的異氰酸酯為液化二苯基甲烷二異氰酸酯（液化MDI)、二苯基甲烷二 異氰酸酯（MDI)或者甲苯二異氰酸酯（TDI)。
[0020] 所述反應(yīng)型含磷阻燃劑優(yōu)選德國科萊恩ExoIit0P550。
[0021] 所述親油性擴鏈劑為1，4- 丁二醇、一縮二乙二醇、三羥甲基丙烷或者季戊四醇。
[0022] -種本發(fā)明所述的耐靜水壓阻燃水性聚氨酯的應(yīng)用，所制備的水性聚氨酯可作為 織物涂層劑應(yīng)用于紡織品涂飾領(lǐng)域。
[0023] 有益效果
[0024] 按照本發(fā)明所述方法制備的水性聚氨酯儲存穩(wěn)定性好、無毒環(huán)保且具備阻燃和耐 靜水壓雙重功能；應(yīng)用于織物整理后，具有涂層透明、手感好、粘結(jié)性好以及安全等優(yōu)點。尤 其是，當(dāng)其應(yīng)用于滌綸低彈絲涂布時，其耐靜水壓值可達到10~23KPa，滿足市場使用要 求；阻燃效果好，可通過GB/T5455-1997紡織品燃燒性能垂直法測試中的Bl級。
【具體實施方式】
[0025] 下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步闡述。
[0026] 以下實施例中：
[0027] 所用試劑以及儀器：
[0028]
[0029] 所用反應(yīng)容器為帶有四氟攪拌槳的四口燒瓶；
[0030] 二正丁胺法測定-NCO含量：準確稱取3g左右的樣品放入干凈錐形瓶中，加入 20mL無水甲苯，使樣品溶解，用移液管移取10.OOmL二正丁胺-甲苯溶液，搖晃使瓶內(nèi)液 體混合均勻，室溫放置25min，加入45mL異丙醇，加入幾滴溴甲酚綠為指示劑，用0. 5mol/L HCl標準溶液滴定，當(dāng)溶液由藍色變黃色為終點，并做空白試驗。其計算公式為：
[0032] 式中WNC。一反應(yīng)體系中-NCO的質(zhì)量分數(shù)；
[0033] V。一空白滴定消耗鹽酸標準溶液的體積，mL;
[0034] V1-樣品滴定消耗鹽酸標準溶液的體積，mL;
[0035] c一鹽酸標準溶液的濃度，mol/L;
[0036] m-樣品質(zhì)量，g;
[0037] 42一-NCO的摩爾質(zhì)量，g/mol。
[0038] 實施例1
[0039] 取21g分子量為2000的PTMG、4.05g三羥基聚醚N330以及4.6g二羥甲基丙酸 于四口燒瓶中，120 °C真空下脫水Ih后，自然降溫至60°C，通氮氣，安裝冷凝回流管，加入 40g的丁酮，待溫度穩(wěn)定后，恒壓滴液漏斗滴加26. 25g液化MDI，控制速度，0. 5h左右加完， 撤去氮氣，升溫至75 °C，反應(yīng)約2h，檢測顯示溶液中-NCO含量接近理論值，再加入15.Ig Exolit0P550,反應(yīng)約3h，檢測顯示溶液中-NCO含量接近理論值，再加入Ig1，4- 丁二醇， 反應(yīng)約lh，檢測顯示溶液中-NCO含量接近理論值，降至室溫，再加入3. 5g三乙胺中和30s 后，在2000r/min攪拌下加入140g溫度為0°C的去離子水進行乳化，靜置12h。用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā) 儀除去丁酮，得到水性聚氨酯。
[0040] 取得到的水性聚氨酯40g，然后再加入3滴氨水、1滴消泡劑K3以及Ig增稠劑 601H，攪拌均勻后，涂布在滌綸低彈絲上，涂布后使滌綸低彈絲增重30g/m2。用數(shù)字式滲水 性測定儀對涂布后的滌綸低彈絲進行測試，其耐靜水壓平均值為19886Pa。涂布后的滌綸低 彈絲可通過GB/T5455-1997紡織品燃燒性能垂直法測試中的Bl級。
[0041] 實施例2
[0042] 取33g分子量為2000的PTMG、