一种耐水防火改性聚氨酯的制备方法与流程

本发明属于聚氨酯，尤其为一种耐水防火改性聚氨酯的制备方法。

背景技术：

1、聚氨酯是一种高性能的高分子材料，主要分为聚酯型聚氨酯、聚醚型聚氨酯等，具有很好的弹性、韧性、力学强度等性能，广泛应用在涂料、油墨、泡沫、纤维等领域。普通的聚氨酯耐热性能不佳，高温下聚氨酯容易发生热分解，力学等性能受到很大影响。同时聚氨酯容易燃烧，阻燃性能不佳，阻碍了聚氨酯在防火耐火材料中的应用。并且聚酯型聚氨酯含有大量的酯基，吸水容易发生水解，耐水性不佳。发展高性能的扩链剂，是提高聚氨酯耐水、防火等性能的有效方法。文献《阴离子型水性聚氨酯-酰亚胺的合成与性能》，报道了将均苯四甲酸酐和乙二醇进行反应，得到的二羟基均苯酰亚胺单体作为扩链剂，提高了聚氨酯的耐热性能和拉伸性能。但是该文献没有改善聚氨酯吸水率较大，耐水性不佳的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明解决了聚氨酯材料耐水性和阻燃防火性能不佳的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种耐水防火改性聚氨酯的制备方法，包括如下步骤：

3、步骤s1、向反应容器中加入干燥的聚酯多元醇、二异氰酸酯类化合物、通入氮气，进行聚合反应，得到聚氨酯预聚体。

4、步骤s2、将聚氨酯预聚体、多羟基酰亚胺扩链剂、二月桂酸二丁基锡搅拌混合，到达凝胶点时，迅速倒入预热的模具中，在平板硫化机中加压处理，脱模，再置于加热箱中，进行熟化处理，得到耐水防火改性聚氨酯。

5、多羟基酰亚胺扩链剂的反应式如下：

6、。

7、优选的，聚合反应的温度为60-80℃，反应的时间为2-4h。

8、优选的，聚酯多元醇、二异氰酸酯类化合物、多羟基酰亚胺扩链剂的摩尔比为1:（2-2.2）:（0.5-0.6）。

9、优选的，聚酯多元醇为聚己内酯二元醇或聚碳酸酯二元醇；二异氰酸酯类化合物为异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯-2,4-二异氰酸酯或二苯基甲烷-4,4'-二异氰酸酯。

10、优选的，加压处理时的压力为10-15mpa，温度为110-125℃，时间为30-60min。

11、优选的，熟化处理先在100-120℃中放置18-24h，然后在20-30℃中放置3-7天。

12、优选的，多羟基酰亚胺扩链剂的制备方法包括如下步骤：

13、步骤（1）、向反应容器中加入冰醋酸、摩尔比为1:（0.9-1.1）的4-羟基邻苯二甲酸酐、4-氨基苯甲酸，加热至100-110℃，反应3-4h，加入水稀释，然后加入氢氧化钠调节溶液ph至中性，加入二氯甲烷萃取，分离得到有机相，旋转蒸发，硅胶柱色谱分离，石油醚和乙酸乙酯的溶液作为洗脱剂，得到中间体。

14、步骤（2）、向反应容器中加入乙腈、中间体、摩尔比为（2.2-2.6）:1:（0.04-0.05）的2,2'-[1,4-亚苯基双(氧甲烯)]双环氧乙烷、催化剂四丁基溴化铵，加热至80-85℃，冷凝回流反应6-12h，旋转蒸发，硅胶柱色谱分离，石油醚和乙酸乙酯的溶液作为洗脱剂，得到多羟基酰亚胺扩链剂。

15、本发明具有如下技术效果：本发明利用聚己内酯二元醇或聚碳酸酯二元醇作为聚酯多元醇；与异佛尔酮二异氰酸酯等二异氰酸酯类化合物进行聚合反应，再与多羟基酰亚胺扩链剂进行超支化交联反应，得到改性聚氨酯。多羟基酰亚胺扩链剂含有的多个羟基，以及酰亚胺环，对聚氨酯的吸水率均有影响。其含有四个羟基，可以与聚氨酯预聚体发生超支化交联反应，有利于提高聚氨酯分子链的交联密度，形成紧密的分子链交联网络，抑制水分子进入基体内部，并且多羟基酰亚胺扩链剂含有多个酰亚胺环，结构刚性和内聚能大，分子间作用力强，可以提高聚氨酯分子链间的相互作用，进一步提高分子链间的紧密性，可以抑制水分子进入基体内部，从而显著降低了改性聚氨酯的吸水率，吸水率越低，可以抑制聚酯型聚氨酯发生吸水水解，有利于改善耐水性能。

16、本发明的多羟基酰亚胺扩链剂含有的多个羟基，以及酰亚胺环，对聚氨酯的防火阻燃性能和耐热性能均有影响。多羟基酰亚胺扩链剂与聚氨酯预聚体发生交联反应，形成超支化交联网络，使聚氨酯分子链运动受到限制，当聚氨酯发生热分解时，需要更高的能量，从而提高了改性聚氨酯的热分解温度，并且多羟基酰亚胺扩链剂含有耐高温性和阻燃性的酰亚胺环，引入到聚氨酯分子主链中，进一步提高了热分解温度，降低了燃烧热释放速率峰值和总热释放量，表现出更好的耐热和阻燃防火性能。

技术特征：

1.一种耐水防火改性聚氨酯的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的耐水防火改性聚氨酯的制备方法，其特征在于，所述聚合反应的温度为60-80℃，反应的时间为2-4h。

3.根据权利要求1所述的耐水防火改性聚氨酯的制备方法，其特征在于，所述聚酯多元醇、二异氰酸酯类化合物、多羟基酰亚胺扩链剂的摩尔比为1:（2-2.2）:（0.5-0.6）。

4.根据权利要求3所述的耐水防火改性聚氨酯的制备方法，其特征在于，所述聚酯多元醇为聚己内酯二元醇或聚碳酸酯二元醇；二异氰酸酯类化合物为异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯-2,4-二异氰酸酯或二苯基甲烷-4,4'-二异氰酸酯。

5.根据权利要求1所述的耐水防火改性聚氨酯的制备方法，其特征在于，所述加压处理时的压力为10-15mpa，温度为110-125℃，时间为30-60min。

6.根据权利要求1所述的耐水防火改性聚氨酯的制备方法，其特征在于，所述熟化处理先在100-120℃中放置18-24h，然后在20-30℃中放置3-7天。

7.根据权利要求1所述的耐水防火改性聚氨酯的制备方法，其特征在于，所述多羟基酰亚胺扩链剂的制备方法包括如下步骤：

8.根据权利要求1所述的耐水防火改性聚氨酯的制备方法，其特征在于，所述4-羟基邻苯二甲酸酐、4-氨基苯甲酸的摩尔比为1:（0.9-1.1）。

9.根据权利要求1所述的耐水防火改性聚氨酯的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中，中间体、2,2'-[1,4-亚苯基双(氧甲烯)]双环氧乙烷、四丁基溴化铵的摩尔比为（2.2-2.6）:1:（0.04-0.05）。

10.根据权利要求1所述的耐水防火改性聚氨酯的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中，反应的温度为80-85℃，反应时间为6-12h。

技术总结
本发明属于聚氨酯技术领域，公开了一种耐水防火改性聚氨酯的制备方法，利用聚己内酯二元醇或聚碳酸酯二元醇作为聚酯多元醇；与异佛尔酮二异氰酸酯等二异氰酸酯类化合物进行聚合反应，再与多羟基酰亚胺扩链剂进行超支化交联反应，得到改性聚氨酯。多羟基酰亚胺扩链剂含有的多个羟基，以及酰亚胺环，对聚氨酯的吸水率、防火阻燃和耐热性能均有影响。降低了改性聚氨酯的吸水率，可以抑制聚酯型聚氨酯发生水解，有利于改善耐水性能。同时提高了改性聚氨酯的热分解温度，降低了燃烧热释放速率峰值和总热释放量，表现出更好的耐热和阻燃防火性能。

技术研发人员：陈俊杰
受保护的技术使用者：上海皆利新材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/8/20