一种耐静水压阻燃水性聚氨酯的制备方法及应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种耐静水压阻燃水性聚氨酯的制备方法及应用，属于纺织化工技术 领域。
【背景技术】
[0002] 水性聚氨酯织物涂层剂是一种能够均匀涂布于织物表面的高分子类化合物，可通 过粘合作用在织物表面形成一层或多层薄膜，它不仅能改善织物外观和风格，而且可以使 织物功能化，使其具有防水、透湿、阻燃等特殊功能。水性聚氨酯以水为分散剂，具有环境友 好、无毒、安全等优点。然而，功能性单一的水性聚氨酯在纺织品的涂饰应用上存在很多缺 点，如耐静水压能力差、易燃、耐候性差等，材料的综合性能无法满足人们的需求。因此，研 究水性聚氨酯的功能化改性，使水性聚氨酯同时具备耐静水压和阻燃等功能，既符合织物 涂层剂的发展趋势，也能满足人们对材料的需求，具有巨大的经济和社会效益前景。
[0003] 专利CN102418274B公布的高耐静水压阴离子水性聚氨酯织物涂层剂的制备方 法，该聚氨酯织物涂层剂是在乳化剂十二烷基苯磺酸钠的作用下以外乳化法的形式制备而 成，该种方法因为需要外加乳化剂易使水性聚氨酯织物涂层剂贮存不稳定，影响应用性能 (如手感、力学性能等），且因为该聚氨酯织物涂层剂为线性结构，其耐静水压性的持久保 持也存在较大问题。李海北等人发表的一篇文章中（李海北，张大伦，罗运军等.高耐静水 压阴离子型水性聚氨酯织物涂层剂的研制[J].印染助剂，2004, 21(1) :45-47)，虽然采用 了内交联技术制备了具有高耐静水压的水性聚氨酯织物涂层剂，耐静水压值可达21600Pa， 但是该交联剂的加入很容易导致预聚反应粘度过大，使得反应难以控制。罗运军课题组的 陈鹤等采用一种含磷反应型无卤阻燃剂Exolit0P550合成了一系列的无卤阻燃水性聚氨 酯，阻燃效果比较好，可以通过GB/T5455-1997纺织品燃烧性能垂直法测试中的Bl级，但 是，其耐静水压能力并不能够满足市场使用要求。
[0004] 目前，同时具备耐静水压性能和阻燃性能的聚氨酯还未见有人报道。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术中的缺陷，本发明的目的在于提供一种耐静水压阻燃水性聚氨酯的 制备方法及应用，所述方法制备的水性聚氨酯储存稳定性好，无毒环保，具备阻燃和耐静水 压双重功能，可作为织物涂层剂应用于纺织品涂饰领域。
[0006] 本发明的目的是通过下述技术方案实现的。
[0007] -种耐静水压阻燃水性聚氨酯织物涂层剂的制备方法，所述方法步骤如下：
[0008] 步骤一、将聚醚二元醇、亲水性扩链剂与三羟基聚醚混合后，于100~120°C下真 空脱水〇. 5~I. 5h;
[0009] 步骤二、自然降温至60~75°C，在氮气保护下，加入溶剂稀释，再加入芳香族的异 氰酸酯，撤去氮气并把反应体系温度升至75~90°C进行反应，用二正丁胺法测试_NCO含 量，反应至-NCO含量接近理论值，得到预聚体A;
[0010] 步骤三、向预聚体A中加入反应型含磷阻燃剂进行反应，用二正丁胺法测试-NCO 含量，反应至-NCO含量接近理论值，得到溶液B;
[0011] 步骤四、向溶液B中加入亲油性扩链剂进行反应，用二正丁胺法测试-NCO含量， 反应至-NCO含量接近理论值，得到溶液C;
[0012] 步骤五、溶液C降至室温后，加入三乙胺中和，反应0. 5~5min后，于2000~ 3000r/min搅拌下加入0~KTC的去离子水进行乳化，静置8~12h，然后除去溶剂，得到所 述水性聚氨酯。
[0013] 所述-NCO含量的理论值为对应的反应体系中，羟基完全反应后，-NCO所剩余的 含量。
[0014] 以反应原料总质量为100%计，反应中所需各组分质量百分比为：聚醚二元醇 27. 8~43. 3 %，三羟基聚醚5. 4~11. 5 %，亲水性扩链剂5. 54~6. 76 %，芳香族的异氰酸 酯23. 4~34. 8%，反应型含磷阻燃剂10. 0~20. 0%，亲油性扩链剂1. 2~1. 5%以及三乙 胺 4. 2 ~5. 2%。
[0015] 所述去尚子水与反应原料总质量比为1. 86~2. 33:1。
[0016] 所述聚醚二元醇为聚四氢呋喃二醇（PTMG)和/或者聚丙二醇（PPG)。
[0017] 所述亲水性扩链剂为二羟甲基丙酸或者二羟甲基丁酸。
[0018] 所述溶剂为丙酮、丁酮或者四氢呋喃。
[0019] 所述芳香族的异氰酸酯为液化二苯基甲烷二异氰酸酯（液化MDI)、二苯基甲烷二 异氰酸酯（MDI)或者甲苯二异氰酸酯（TDI)。
[0020] 所述反应型含磷阻燃剂优选德国科莱恩ExoIit0P550。
[0021] 所述亲油性扩链剂为1，4- 丁二醇、一缩二乙二醇、三羟甲基丙烷或者季戊四醇。
[0022] -种本发明所述的耐静水压阻燃水性聚氨酯的应用，所制备的水性聚氨酯可作为 织物涂层剂应用于纺织品涂饰领域。
[0023] 有益效果
[0024] 按照本发明所述方法制备的水性聚氨酯储存稳定性好、无毒环保且具备阻燃和耐 静水压双重功能；应用于织物整理后，具有涂层透明、手感好、粘结性好以及安全等优点。尤 其是，当其应用于涤纶低弹丝涂布时，其耐静水压值可达到10~23KPa，满足市场使用要 求；阻燃效果好，可通过GB/T5455-1997纺织品燃烧性能垂直法测试中的Bl级。
【具体实施方式】
[0025] 下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述。
[0026] 以下实施例中：
[0027] 所用试剂以及仪器：
[0028]
[0029] 所用反应容器为带有四氟搅拌桨的四口烧瓶；
[0030] 二正丁胺法测定-NCO含量：准确称取3g左右的样品放入干净锥形瓶中，加入 20mL无水甲苯，使样品溶解，用移液管移取10.OOmL二正丁胺-甲苯溶液，摇晃使瓶内液 体混合均匀，室温放置25min，加入45mL异丙醇，加入几滴溴甲酚绿为指示剂，用0. 5mol/L HCl标准溶液滴定，当溶液由蓝色变黄色为终点，并做空白试验。其计算公式为：
[0032] 式中WNC。一反应体系中-NCO的质量分数；
[0033] V。一空白滴定消耗盐酸标准溶液的体积，mL;
[0034] V1-样品滴定消耗盐酸标准溶液的体积，mL;
[0035] c一盐酸标准溶液的浓度，mol/L;
[0036] m-样品质量，g;
[0037] 42一-NCO的摩尔质量，g/mol。
[0038] 实施例1
[0039] 取21g分子量为2000的PTMG、4.05g三羟基聚醚N330以及4.6g二羟甲基丙酸 于四口烧瓶中，120 °C真空下脱水Ih后，自然降温至60°C，通氮气，安装冷凝回流管，加入 40g的丁酮，待温度稳定后，恒压滴液漏斗滴加26. 25g液化MDI，控制速度，0. 5h左右加完， 撤去氮气，升温至75 °C，反应约2h，检测显示溶液中-NCO含量接近理论值，再加入15.Ig Exolit0P550,反应约3h，检测显示溶液中-NCO含量接近理论值，再加入Ig1，4- 丁二醇， 反应约lh，检测显示溶液中-NCO含量接近理论值，降至室温，再加入3. 5g三乙胺中和30s 后，在2000r/min搅拌下加入140g温度为0°C的去离子水进行乳化，静置12h。用旋转蒸发 仪除去丁酮，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滴消泡剂K3以及Ig增稠剂 601H，搅拌均匀后，涂布在涤纶低弹丝上，涂布后使涤纶低弹丝增重30g/m2。用数字式渗水 性测定仪对涂布后的涤纶低弹丝进行测试，其耐静水压平均值为19886Pa。涂布后的涤纶低 弹丝可通过GB/T5455-1997纺织品燃烧性能垂直法测试中的Bl级。
[0041] 实施例2
[0042] 取33g分子量为2000的PTMG、