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专利号: 2021115253760
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:

1.一种超支化耐磨阻燃UV固化水性聚氨酯的制备方法,其特征是步骤如下:(1)六元醇的制备:以三(2‑羟乙基)异氰尿酸酯THEIC、二异氰酸酯、和三羟甲基氧化膦THPO三种原料通过催化剂经两步反应合成含N、P的六元醇NP‑6OH;

(2)超支化水性聚氨酯乳液的制备:以步骤(1)制备所得NP‑6OH和二异氰酸酯为基体、以聚碳酸酯二醇PCDL为聚酯多元醇软段,加入扩链剂扩链,采用活性封端剂进行碳碳双键封端,再加入三乙胺TEA中和,加入去离子水乳化,制备得到超支化水性聚氨酯乳液;

(3)改性纳米Al2O3浆液的制备:以纳米氧化铝Al2O3为原料,利用硅烷偶联剂对其进行表面改性后制备成分散液,得到改性纳米Al2O3浆液;

(4)耐磨阻燃涂层的制备:在步骤(2)制备的超支化水性聚氨酯乳液中加入引发剂和助剂,再加入步骤(3)制备的改性纳米Al2O3浆液,搅拌均匀,在载体上常温放置成膜,干燥,最终UV固化得到超支化耐磨阻燃UV固化水性聚氨酯。

2.如权利要求1所述超支化耐磨阻燃UV固化水性聚氨酯的制备方法,其特征是:所述催化剂具体为二月桂酸二丁基锡和/或辛酸亚;

所述扩链剂具体为亲水扩链剂二羟甲基丙酸DMPA;

所述活性封端剂为丙烯酸羟乙酯HEA、甲基丙烯酸羟乙酯HEMA和季戊四醇三丙烯酸酯PETA中的一种或几种;

所述引发剂为光引发剂1173;

所述助剂具体包括流平剂KMT‑5502和消泡剂EFKA‑2550。

3.如权利要求1所述超支化耐磨阻燃UV固化水性聚氨酯的制备方法,其特征是: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和异佛尔酮二异氰酸酯IPDI中的一种或几种。

4.如权利要求1所述超支化耐磨阻燃UV固化水性聚氨酯的制备方法,其特征是:步骤(1)具体为:

a、分别称取THEIC用DMF溶解;加入二异氰酸酯与催化剂,通入氮气并升温,滴加溶解好的THEIC反应;当NCO达到理论值时结束,得到中间产物;

b、升温,将溶于DMF中的THPO滴加到步骤a所得反应液中进行反应,收集产物记为NP‑

6OH。

5.如权利要求4所述超支化耐磨阻燃UV固化水性聚氨酯的制备方法,其特征是步骤(1)具体为:

a、称取2.61‑2.65g的THEIC在35‑45℃油浴搅拌下溶解于15‑20mL DMF中;取6.65‑

6.70g的二异氰酸酯于反应容器中,滴加1‑2滴催化剂,搅拌升温至45℃向反应容器中缓慢滴加溶于DMF的THEIC,反应10‑14h;

b、升温至65℃,取4.18‑4.23g THPO溶解于4‑6g DMF中,向步骤(1)反应体系中以4‑5s/‑1

滴的速度缓慢滴加THPO并观察体系黏度;反应2‑4h取出少量样品测红外,观察到2270cm 处的峰消失后收集产物并保存,记为NP‑6OH。

6.如权利要求1所述超支化耐磨阻燃UV固化水性聚氨酯的制备方法,其特征是步骤(2)为:

c、将二异氰酸酯和催化剂加入反应容器中,搅拌升温,滴加计量的PCDL进行反应;升温,滴加溶解溶于DMF中的扩链剂进行反应;保温滴加活性封端剂继续反应;缓慢滴加步骤(1)制备所得的NP‑6OH,继续反应,得到UV固化超支化水性聚氨酯预聚体;

d、在常温下对体系进行高速搅拌,并加入TEA中和,缓慢地加入去离子水,乳化后静置消泡,即获得了超支化水性聚氨酯乳液。

7.如权利要求6所述超支化耐磨阻燃UV固化水性聚氨酯的制备方法,其特征是步骤(2)具体为:

c、取13.32‑13.36g二异氰酸酯于反应容器中,滴加1‑2d催化剂,搅拌升温至45℃后,以

1‑2d/s的速度滴加23.8‑24.2gPCDL,反应10‑14h.升温至65℃后,滴加经超声溶解溶于5‑

5.5gDMF中的2.01‑2.05g扩链剂,反应2‑4h;取少量产物滴定NCO含量,达到理论值后,加入

1‑2d扩链剂,随后将4.55‑4.60g活性封端剂加入体系中继续反应2‑4h;以2‑3d/s的速度缓慢滴加5.15‑5.35g NP‑6OH,观察体系粘度并滴加适量DMF,继续反应10‑14h,经红外光谱仪‑1

检测发现2270cm 处的‑NCO特征峰已经完全消失,将产物冷却至室温即得UV固化超支化水性聚氨酯预聚体;

d、在常温下对体系进行高速搅拌,并加入1.70‑1.75g的TEA,中和0.5h,缓慢地加入去离子水80‑85g,乳化1‑2h后静置消泡,即得到超支化水性聚氨酯乳液。

8.如权利要求1所述超支化耐磨阻燃UV固化水性聚氨酯的制备方法,其特征是步骤(3)为:

e、称取纳米Al2O3,加入硅烷偶联剂和溶剂,升温反应;抽滤后烘干,即得表面改性的纳米Al2O3;

f、取表面改性纳米Al2O3加入DMF,超声分散即获得改性纳米Al2O3浆液。

9.如权利要求8所述超支化耐磨阻燃UV固化水性聚氨酯的制备方法,其特征是步骤(3)为:

e、将10‑15g的纳米Al2O3加入反应容器中,随后加入0.15‑0.23g硅烷偶联剂和45‑67.5g溶剂,油浴升温至115‑125℃,反应5‑7h;将反应过后的溶液进行抽滤,得到白色糊状物,将其放入马弗炉中加热到1100‑1300℃烘干,即得表面改性的纳米Al2O3;

f、取改性的纳米Al2O3,加入其1‑3倍质量的DMF,超声分散即获得改性纳米Al2O3浆液。

10.如权利要求1所述超支化耐磨阻燃UV固化水性聚氨酯的制备方法,其特征是步骤(4)为:称取8‑12g超支化水性聚氨酯乳液,加入0.04‑0.06g的光引发剂,并加入助剂0.04‑

0.06g,加入0.04‑0.06g的纳米Al2O3浆液,常温下避光搅拌均匀,将溶液置于四氟乙烯槽中,常温放置46‑52h后,于48‑52℃下干燥7‑9h,再将涂膜放入光固化机中固化30‑40s,即得到超支化耐磨阻燃UV固化水性聚氨酯。