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专利号: 2020115985834
申请人: 江南大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种耐热阻燃型UV固化水性聚氨酯的制备方法,其特征在于步骤如下:(1)六羟基耐热阻燃单体的合成:

a、称取三(2‑羟乙基)异氰脲酸酯THEIC用二甲基甲酰胺DMF溶解;将二异氰酸酯与催化剂加入到反应容器中,通入氮气升温,滴加溶解好的三(2‑羟乙基)异氰尿酸酯THEIC进行反应,当‑NCO达到理论值时结束,得到中间产物,备用;

b、将二乙醇胺添加到反应容器中,通入氮气,待温度升高,将上述中间产物缓慢滴加到反应容器中进行反应,待当‑NCO达到理论值时结束,得到六羟基耐热阻燃单体;

(2)含氟含磷二元醇的合成:

c、将二异氰酸酯和十三氟辛醇TEOH‑6加入反应容器中,用丙酮溶解,继续加入催化剂,室温下搅拌均匀,逐步升温;在N2氛围下反应,滴定体系中游离的‑NCO含量,达到理论值;

d、升温,加入丙酮溶解的三羟甲基氧化磷THPO反应,滴定体系中游离的‑NCO含量,直至达到理论值,制得含氟含磷二元醇;

(3)水性聚氨酯乳液的制备:

e、将二异氰酸酯加入到反应容器中,滴加催化剂升温反应;称取聚碳酸酯二元醇PCDL和步骤(2)d所得含氟含磷二元醇混合物,用丙酮稀释,滴加到反应容器中进行反应;利用滴定法检测体系中游离的‑NCO的含量,达到理论值后,升温;

f、再称取用二甲基甲酰胺DMF溶解的2,2‑二羟甲基丁酸DMBA或:2,2‑二羟甲基丙酸DMPA加入到体系中反应;达到理论值后,接着滴加阻聚剂和活性封端剂继续反应;达到理论值后,滴加步骤(1)制备的六羟基耐热阻燃单体反应,达到理论值时降温;

g、常温下加入与DMBA或DMPA相同物质的量的三乙醇胺TEA高速搅拌,加入去离子水,继续高速搅拌,即得水性聚氨酯乳液;

(4)UV固化:取聚氨酯乳液,加入光引发剂,室温下避光搅拌均匀后,倒入四氟乙烯槽中,烘干后,紫外光固化,即得耐热阻燃型UV固化水性聚氨酯。

2.根据权利要求1所述耐热阻燃型UV固化水性聚氨酯的制备方法,其特征在于:所述催化剂为二月桂酸二丁基锡和/或辛酸亚锡。

3.根据权利要求1所述耐热阻燃型UV固化水性聚氨酯的制备方法,其特征在于:所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯TDI、4,4'‑二苯基甲烷二异氰酸酯MDI及异佛尔酮二异氰酸酯IPDI中的至少一种。

4.根据权利要求1所述耐热阻燃型UV固化水性聚氨酯的制备方法,其特征在于:步骤(3)所述活性封端剂为丙烯酸羟乙酯HEA、甲基丙烯酸羟乙酯HEMA及季戊四醇三丙烯酸酯PETA中的至少一种。

5.根据权利要求1所述耐热阻燃型UV固化水性聚氨酯的制备方法,其特征在于:所述光引发剂为光引发剂1173和/或光引发剂184。

6.根据权利要求1所述耐热阻燃型UV固化水性聚氨酯的制备方法,其特征在于步骤(1)具体为:

a、称取0.01‑0.03mol的THEIC在30‑50℃的条件下用5‑10g DMF溶解;将0.03‑0.06mol的二异氰酸酯与0.001‑0.002mol的催化剂加入到装有搅拌棒、冷凝管、氮气管及恒压滴液漏斗的干燥四口烧瓶中;通入氮气,待温度升高至50‑70℃的时候,用恒压滴液漏斗以2‑3d/s的速度滴加溶解好的THEIC,反应时长4‑8h,当‑NCO达到理论值时结束,得到中间产物;反应完成后的中间产物置于干净的恒压滴液漏斗中备用;

b、将0.03‑0.06mol的二乙醇胺添加到装有搅拌棒、冷凝管、氮气管及恒压滴液漏斗的干燥四口烧瓶中,通入氮气,待温度升高至60‑80℃的时候将步骤a滴液漏斗中的中间产物缓慢滴加到四口烧瓶中,反应3‑5h,待当‑NCO达到理论值时结束,得到六羟基耐热阻燃单体。

7.根据权利要求1所述耐热阻燃型UV固化水性聚氨酯的制备方法,其特征在于步骤(1)b中,当反应物粘度过大发生爬杆时,滴加丙酮来调节粘度。

8.根据权利要求1所述耐热阻燃型UV固化水性聚氨酯的制备方法,其特征在于步骤(2)具体为:

c、在装有搅拌器、冷凝管、N2导管和滴液漏斗的四口烧瓶中加入0.04‑0.06mol的二异氰酸和0.04‑0.06mol的十三氟辛醇TEOH‑6,用6‑10g丙酮溶解,然后加入0.001‑0.002mol的催化剂,通入N2保护,室温下搅拌均匀,逐步升温至45‑55℃,反应3‑5h;滴定体系中游离的‑NCO含量,达到理论值;

d、升温至65‑75℃,加入8‑10g丙酮溶解的与二异氰酸酯相同物质的量的THPO,反应5‑

7h,滴定体系中游离的‑NCO含量,直至达到理论值,制得含氟含磷二元醇。

9.根据权利要求1所述耐热阻燃型UV固化水性聚氨酯的制备方法,其特征在于步骤(3)具体为:

e、将0.04‑0.06mol的二异氰酸酯加入到装有搅拌棒、冷凝管、氮气管及恒压滴液漏斗的干燥四口烧瓶中,滴加二异氰酸酯质量0.1‑0.15wt%的催化剂,温度升高至45‑55℃;称取

14‑16g的PCDL和2‑3g含氟含磷二元醇,用16‑20g的丙酮稀释,用恒压滴液漏斗以2s/d的速度滴加到四口烧瓶中,反应2.5‑3h;利用滴定法检测体系中游离的‑NCO含量,达到理论值;

f、升高温度至65‑75℃,再称取0.01‑0.015mol DMBA,用3.5‑5g DMF溶解,以2s/d的速度加入到体系中,反应3‑4h;达到理论值后,接着滴加1‑2滴阻聚剂4‑甲氧基苯酚和0.01‑

0.015mol的活性封端剂,反应3‑4h;达到理论值后,滴加3‑4g的步骤(1)制备的六羟基耐热‑1

阻燃单体反应,反应3.5‑5h;利用傅立叶红外光谱仪检测树脂2270cm  处‑NCO 的特征吸收峰完全消失,停止加热;

g、常温下加入1‑2g的三乙醇胺TEA,200‑300r/min搅拌反应0.5‑1.5h;继续加入占整个体系质量分数为75%的去离子水,900‑1100r/min搅拌0.5‑1h;静置消泡后旋蒸除去溶剂丙酮,即得水性聚氨酯乳液。

10.根据权利要求1所述耐热阻燃型UV固化水性聚氨酯的制备方法,其特征在于步骤(4)具体为:称取5‑10g聚氨酯乳液于平底离心管中,加入聚氨酯乳液质量分数为3%‑5%的光引发剂,室温下避光搅拌均匀后,倒入四氟乙烯槽中,然后放置在50‑70℃的烘箱中60‑

90min,最后用紫外光固化机固化30‑60s,即得耐热阻燃型UV固化水性聚氨酯。