一种耐黄变性能优良的水性聚氨酯涂层剂及其制备方法技术领域
本发明涉及水性聚氨酯阻燃涂层剂及其制备方法，特别涉及一种耐黄变性能优良
的水性聚氨酯涂层剂及其制备方法。
技术背景
海绵遇到明火容易燃烧，如在海绵表面经过特殊的聚氨酯材料处理以后，海绵表
面可以良好的阻燃效果。传统用于机械防震、隔热阻燃的海绵表面涂层处理大多是油性聚
氨酯，众所周知，油性聚胺酯中的VOC有损于人类身体健康，随着人类环保意识的增强，寻求
绿色环保的海绵表面涂层已势在必然。
阻燃整理剂，又称阻燃剂，难燃剂，耐火剂或防火剂，是一种能够赋予织物、海绵等
易燃物难燃性的功能性助剂；依其应用方式分为添加型阻燃剂和反应型阻燃剂。相对填料
阻燃技术而言，反应型阻燃技术更能达到高效高阻燃低发烟低毒性的目标。反应型阻燃技
术通过将阻燃元素（卤素、磷、锑、硅、氮）引入易燃物表面涂层中从而达到阻燃目的。
于丹琦、陈国强等人在其《新型磷系阻燃剂的合成及对真丝的微波接枝》一文中，
使用三氯氧磷与甲基丙烯酸羟乙酯、无水甲醇分两步反应合成具有双键的含磷丙烯酸酯有
机磷系阻燃剂，之后采用微波辐照的方法对真丝进行接枝共聚处理，获得较好的阻燃性能，
且水洗30次后织物仍具有较好的阻燃性，说明该种阻燃整理的耐久性较好。
本发明在含磷丙烯酸酯链上引入端羟基，部分取代多元醇与异氰酸酯反应，在聚
氨酯的大分子链中引入膦酸酯阻燃中间体，形成了无卤、低毒阻燃大分子，应用涂层剂后的
海绵、织物等具有较高的阻燃性能，同时将氟元素引入水性聚氨酯分子中，降低水性聚氨酯
的表面能，提高水性聚氨酯涂层剂的耐水性。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种耐黄变性能优良的水性聚氨酯涂层剂及其
制备方法。
一种耐黄变性能优良的水性聚氨酯涂层剂，由以下重量份的原料组成：甲苯二异
氰酸酯40-60份，聚醚二元醇15-30份，三氯氧磷7-12份，甲基丙烯酸羟乙酯5-10份，无水乙
醚20-40份，三乙胺20-35份，二乙醇胺7-14份，甲醇适量，1,4-二丁醇3-7份，二羟甲基丙酸
2-6份，全氟烷基乙基醇5-12份，丙酮适量，乙醇适量，季戊四醇2-5份，纳米氧化锌2-5份，十
二烷基苯磺酸钠0.5-1份，紫外线吸收剂UV-327 1-2份，蒸馏水适量。
具体步骤如下：
（1）端羟基含磷阻燃剂的制备：
①、将三口烧瓶置于低温反应浴中，加入三氯氧磷和无水乙醚，当温度降至0-5℃，开始
滴加甲基丙烯酸羟乙酯和1/7份三乙胺的混合液，边滴加边搅拌，当滴加完毕后继续搅拌1-
2小时，之后滴加甲醇与1/7份三乙胺混合液，继续搅拌反应5-7小时，将其静置过夜，抽滤直
至得到澄清的透明溶液，浓缩得到甲基丙烯酰氧乙基二甲基磷酸酯；
②、在三口瓶加入上述产物和二乙醇胺、甲醇，通氮气保护，在室温条件下低速搅拌50-
70分钟，之后升温至40-50℃反应4-5小时，蒸馏去除溶剂，得到端羟基含磷阻燃单体；
（2）含磷阻燃型的端-NCO聚氨酯预聚体的制备：
在装有搅拌器、冷凝回流管和温度计的四口烧瓶中加入甲苯二异氰酸酯、聚醚二元醇
以及步骤（1）端羟基含磷阻燃单体，70-80℃下反应1-3小时，降温至65-70℃下逐步与1,4-
二丁醇、二羟甲基丙酸反应2-4小时，制得含磷阻燃型的端-NCO基聚氨酯预聚体；
（3）含磷阻燃型的有机氟封端水性聚氨酯乳液的制备：
向上述聚氨酯预聚体反应液中加入全氟烷基乙基醇，在水浴温度65-80℃下反应25-40
分钟，加入丙酮调节体系粘度，并降温至室温，加入余下三乙胺中和搅拌15-25分钟，得到含
磷阻燃型的有机氟封端水性聚氨酯乳液；
（4）将十二烷基苯磺酸钠置于干燥的容器中，加入蒸馏水使其完全溶解，加入纳米氧化
锌，于超声波细胞粉碎机中，400-600w下超声20-40分钟，得到纳米氧化锌分散液；
（5）常温下，向步骤（3）乳液中加入乙醇、季戊四醇混合均匀后，升温至40-60℃，加入紫
外线吸收剂UV-327以及步骤（4）纳米氧化锌分散液，在7000-8000rpm强剪切下搅拌0.5-1.5
小时，即得一种耐黄变性能优良的水性聚氨酯涂层剂。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
（1）本发明使用三氯氧磷与甲基丙烯酸羟乙酯、无水甲醇反应合成具有双键的含磷丙
烯酸酯，之后利用双键与二乙醇胺反应在含磷丙烯酸酯链上引入端羟基，部分取代多元醇
与异氰酸酯反应，在聚氨酯的大分子链中引入膦酸酯阻燃中间体，形成了无卤、低毒阻燃大
分子，应用涂层剂后的海绵、织物等具有较高的阻燃性能，高温下无卤素释放，无毒，低烟。
（2）同时有机氟化合物中的-CF3的表面能低，使含有C-F键的聚合物物分子间的作
用力较弱，因而含氟的聚合物具有较低的表面自由能，具有较好的拒水、拒油性，因此将全
氟烷基乙基醇对水性聚氨酯分子进行封端，含氟的碳链处在水性聚氨酯分子的两端，可以
降低水性聚氨酯的表面能，提高水性聚氨酯胶膜的耐水、抗污性。
（3）本发明中加入一定量的纳米氧化锌，增强聚氨酯涂层剂的抗紫外线的作用，可
有效提高其耐黄变性能，同时加入紫外线吸收剂UV-327，进一步增强了所得树脂的耐黄变
性，可广泛应用于纺织、服装、皮革领域，市场前景广阔。
具体实施方式
一种耐黄变性能优良的水性聚氨酯涂层剂，由以下重量份的原料组成：甲苯二异
氰酸酯55，聚醚二元醇25，三氯氧磷10，甲基丙烯酸羟乙酯8，无水乙醚36，三乙胺30，二乙醇
胺12，甲醇适量，1,4-二丁醇6，二羟甲基丙酸4，全氟烷基乙基醇10，丙酮适量，乙醇适量，季
戊四醇4，纳米氧化锌4，十二烷基苯磺酸钠0.8，紫外线吸收剂UV-327 1.5，蒸馏水适量。
具体步骤如下：
（1）端羟基含磷阻燃剂的制备：
①、将三口烧瓶置于低温反应浴中，加入三氯氧磷和无水乙醚，当温度降至0℃，开始滴
加甲基丙烯酸羟乙酯和1/7份三乙胺的混合液，边滴加边搅拌，当滴加完毕后继续搅拌1小
时，之后滴加甲醇与1/7份三乙胺混合液，继续搅拌反应6小时，将其静置过夜，抽滤直至得
到澄清的透明溶液，浓缩得到甲基丙烯酰氧乙基二甲基磷酸酯；
②、在三口瓶加入上述产物和二乙醇胺、甲醇，通氮气保护，在室温条件下低速搅拌60
分钟，之后升温至45℃反应5小时，蒸馏去除溶剂，得到端羟基含磷阻燃单体；
（2）含磷阻燃型的端-NCO聚氨酯预聚体的制备：
在装有搅拌器、冷凝回流管和温度计的四口烧瓶中加入甲苯二异氰酸酯、聚醚二元醇
以及步骤（1）端羟基含磷阻燃单体，75℃下反应2小时，降温至67℃下逐步与1,4-二丁醇、二
羟甲基丙酸反应3小时，制得含磷阻燃型的端-NCO基聚氨酯预聚体；
（3）含磷阻燃型的有机氟封端水性聚氨酯乳液的制备：
向上述聚氨酯预聚体反应液中加入全氟烷基乙基醇，在水浴温度75℃下反应30分钟，
加入丙酮调节体系粘度，并降温至室温，加入余下三乙胺中和搅拌20分钟，得到含磷阻燃型
的有机氟封端水性聚氨酯乳液；
（4）将十二烷基苯磺酸钠置于干燥的容器中，加入蒸馏水使其完全溶解，加入纳米氧化
锌，于超声波细胞粉碎机中，400-600w下超声20-40分钟，得到纳米氧化锌分散液；
（5）常温下，向步骤（3）乳液中加入乙醇、季戊四醇混合均匀后，升温至50℃，加入紫外
线吸收剂UV-327以及步骤（4）纳米氧化锌分散液，在8000rpm强剪切下搅拌1小时，即得一种
耐黄变性能优良的水性聚氨酯涂层剂。
阻燃性能测试：以涤纶牛津帐篷布为处理和测试织物，采用GB/T5455-1997垂直燃
烧法实验检测，须燃时间0s，阴燃时间0s；损毁炭长10.5cm。
织物的涂胶面日晒测试，变色等级大于 4 级 。