一种膨胀阻燃型双组份水性聚氨酯木器漆.pdf

《一种膨胀阻燃型双组份水性聚氨酯木器漆.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一种膨胀阻燃型双组份水性聚氨酯木器漆.pdf（7页完整版）》请在专利查询网上搜索。

1、(10)申请公布号 CN 104004394 A (43)申请公布日 2014.08.27 CN 104004394 A (21)申请号 201410266095.1 (22)申请日 2014.06.14 C09D 4/02(2006.01) C09D 4/06(2006.01) C09D 5/18(2006.01) C09D 7/12(2006.01) C08G 18/66(2006.01) C08G 18/65(2006.01) (71)申请人 福州大学 地址 350108 福建省福州市闽侯县上街镇大 学城学园路 2 号福州大学新区 (72)发明人 郑玉婴 周珺 (74)专利代理机构 福州。

2、元创专利商标代理有限 公司 35100 代理人 蔡学俊 (54) 发明名称 一种膨胀阻燃型双组份水性聚氨酯木器漆 (57) 摘要 本发明公开了一种膨胀阻燃型双组份水性聚 氨酯木器漆， 按重量份数计包括以下组分 ： 二异 氰酸酯与二元醇混合物 40-60 份、 催化剂 0.5-3 份、 小分子扩链剂 0.5-3 份、 亲水扩链剂 0.5-2 份、 三聚氰胺 2-6 份、 聚磷酸铵 2-6 份、 分散剂 0.1-0.5 份、 丙 烯 酸 酯 10-30 份、 增 稠 剂 0.3-2 份、 固化剂 0.1-10 份、 去离子水 10-30 份、 消泡剂 0.1-1 份。本发明用三聚氰胺、 聚磷酸铵以。

3、及聚氨 酯组成膨胀型阻燃体系， 绿色环保， 少量添加即具 有优良阻燃性能。 创新性加入丙烯酸酯， 解决了单 组份聚氨酯水性木器漆成本高、 售价昂贵的缺点， 同时提高了漆膜的耐水性、 耐候性。 本发明原料低 廉、 工艺简单， 适合大规模工业生产， 成品漆可广 泛运用于各种木制家具建材的涂装。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 5 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书5页 (10)申请公布号 CN 104004394 A CN 104004394 A 1/1 页 2 1. 一种膨胀阻燃型双组份水性聚氨酯木器漆， 其特征在于， 按重。

4、量份数计包括以下组 分 ： 二异氰酸酯与二元醇混合物 ： 40-60 份， 其中， 异氰酸酯指数 n(NCO)/n(OH) 为 0.9 - 1.1 ； 催化剂 ： 0.5-3 份 ； 小分子扩链剂 ： 0.5-3 份 ； 亲水扩链剂 ： 0.5-2 份 ； 三聚氰胺 ： 2-6 份 ； 聚磷酸铵 ： 2-6 份 ； 分散剂 ： 0.1-0.5 份 ； 丙烯酸酯 ： 10-30 份 ； 增稠剂 ： 0.3-2 份 ； 固化剂 ： 0.1-10 份 ； 去离子水 ： 10-30 份 ； 消泡剂 ： 0.1-1 份。 2. 根据权利要求 1 所述的膨胀阻燃型双组份水性聚氨酯木器漆， 其特征在于， 所。

5、述的 二异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯、 异佛尔酮二异氰酸酯、 4,4 - 二环己基甲烷二异氰酸 酯、 四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯、 甲苯二异氰酸酯、 4,4 - 二苯基甲烷二异氰酸酯中的一 种或多种。 3. 根据权利要求 1 所述的膨胀阻燃型双组份水性聚氨酯木器漆， 其特征在于， 所述二 元醇为聚乙二醇、 聚丙二醇、 聚四氢呋喃二醇、 聚环氧丙烷二醇、 聚环氧乙烷二醇、 聚碳酸酯 二醇、 聚丁二烯二醇中的一种或多种。 4. 根据权利要求 1 所述的膨胀阻燃型双组份水性聚氨酯木器漆， 其特征在于， 所述催 化剂为二月桂酸二丁基锡、 三乙醇胺的一种或两种。 5. 根据权利要求 1 所述的膨胀阻燃型。

6、双组份水性聚氨酯木器漆， 其特征在于， 所述的 小分子扩链剂为 1,4- 丁二醇、 乙二醇、 乙二胺的一种或多种。 6. 根据权利要求 1 所述的膨胀阻燃型双组份水性聚氨酯木器漆， 其特征在于， 所述的 亲水扩链剂为二羟甲基丙酸。 7. 根据权利要求 1 所述的膨胀阻燃型双组份水性聚氨酯木器漆， 其特征在于， 所述的 分散剂为聚丙烯酸铵盐分散剂。 8. 根据权利要求 1 所述的膨胀阻燃型双组份水性聚氨酯木器漆， 其特征在于， 所述的 增稠剂为聚丙烯酰胺、 聚丙烯酸、 聚丙烯酸酯乳液的一种或多种。 9. 根据权利要求 1 所述的膨胀阻燃型双组份水性聚氨酯木器漆， 其特征在于， 所述的 固化剂为三。

7、羟甲基丙烷。 10. 根据权利要求 1 所述的膨胀阻燃型双组份水性聚氨酯木器漆， 其特征在于， 所述的 消泡剂为有机聚硅氧烷类消泡剂。 权 利 要 求 书 CN 104004394 A 2 1/5 页 3 一种膨胀阻燃型双组份水性聚氨酯木器漆 技术领域 0001 本发明涉及化工涂料技术领域， 特别涉及具有阻燃功能的双组份水性聚氨酯木器 漆及其制备方法。 背景技术 0002 大部分人的一生有超过三分之二的时间都在室内度过。 纷繁复杂的室内装潢虽然 让人赏心悦目， 但也留下了许多安全隐患大量装修建材的使用， 使得室内余毒有害 VOC 含量升高， 引发多种疾病甚至癌症 ； 在大面积火灾发生时， 装修。

8、建材的易燃性及燃烧时释放 的有毒气体大大的降低了火灾现场的逃生率及存活率。 因此， 本身安全无毒、 并且在火灾发 生时能自阻燃的涂料成为了研究亮点。 0003 现有的聚氨酯阻燃方法种类繁多， 在阻燃方法的选择上， 有以下推断 （1） 由于水性木器漆以水为溶剂， 因此， 难溶于水的聚硅氧烷改性法和易水解的聚酰亚 胺改性法并不适用。 0004 （2） 水性木器漆作为一种室内装修材料， 对漆膜的力学性能、 美观程度要求很高。 阻燃扩链剂法是用硬段改性的方式将阻燃元素引入， 但同时也会降低漆膜的硬度、 耐热性 以及高温性能。 而反应型阻燃多元醇法会影响聚氨酯的软段构成， 无疑会牺牲漆膜的弹性、 耐低温。

9、性以及耐水解性。 0005 （3） 从环保角度， 异氰酸酯侧链卤化法由于无法循环回收且漆膜在加热燃烧时会 释放有毒气体， 并不适用于水性木器漆。 0006 （4） 微胶囊化技术及纳米技术， 虽能很大程度提高漆膜阻燃性， 但由于其难制备、 成本高， 并不适用于大规模工业生产。 0007 综上， 用机械共混法添加阻燃剂易操作、 成本低， 符合大规模生产需要。 同时， 在 不影响阻燃效果的前提下， 应尽量减少阻燃剂的用量， 将阻燃剂对漆膜的力学性能、 美观程 度的影响降到最低。 发明内容 0008 本发明的目的在于针对现有技术的不足， 提供一种膨胀阻燃型双组份水性聚氨酯 木器漆。 本发明制备的双组份。

10、水性聚氨酯木器漆， 解决了单组份聚氨酯水性木器漆成本高、 售价昂贵的缺点， 同时提高了漆膜的耐水性、 耐候性 ； 且该双组份水性聚氨酯木器漆具有阻 燃作用， 而且阻燃体系的加入未影响漆膜的弹性、 耐低温性以及耐水解性。 0009 为实现上述目的， 本发明采用如下技术方案 ： 一种膨胀阻燃型双组份水性聚氨酯木器漆， 按重量份数计包括以下组分 ： 二异氰酸酯 与二元醇混合物 ： 40-60 份， 其中， 异氰酸酯指数n(NCO)/n(OH)为0.9 - 1.1 ； 催化剂 ： 0.5-3 份 ； 小分子扩链剂 ： 0.5-3 份 ； 亲水扩链剂 ： 0.5-2 份 ； 三聚氰胺 ： 2-6 份 ；。

11、 聚磷酸铵 ： 2-6 份 ； 分散剂 ： 0.1-0.5 份 ； 丙烯酸酯 ： 10-30 份 ； 增稠剂 ： 0.3-2 份 ； 固化剂 ： 0.1-10 份 ； 去离子 水 ： 10-30 份 ； 消泡剂 ： 0.1-1 份。 说 明 书 CN 104004394 A 3 2/5 页 4 0010 所述的二异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯 （HDI） 、 异佛尔酮二异氰酸酯 （IPDI） 、 4,4 - 二环己基甲烷二异氰酸酯 （HMDI） 、 四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯 （TMXDI） 、 甲苯二异 氰酸酯 （TDI） 、 4,4 - 二苯基甲烷二异氰酸酯 （MDI） 中的一种或多种。 0。

12、011 所述二元醇为聚乙二醇、 聚丙二醇、 聚四氢呋喃二醇、 聚环氧丙烷二醇、 聚环氧乙 烷二醇、 聚碳酸酯二醇、 聚丁二烯二醇中的一种或多种。 0012 所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、 三乙醇胺的一种或两种。 0013 所述的小分子扩链剂为 1,4- 丁二醇、 乙二醇、 乙二胺的一种或多种。 0014 所述的亲水扩链剂为二羟甲基丙酸。 0015 所述的分散剂为聚丙烯酸铵盐分散剂。 0016 所述的增稠剂为聚丙烯酰胺、 聚丙烯酸、 聚丙烯酸酯乳液的一种或多种。 0017 所述的固化剂为三羟甲基丙烷。 0018 所述的消泡剂为有机聚硅氧烷类消泡剂。 0019 如上所述的膨胀阻燃型双组份水性聚氨酯。

13、木器漆的制备方法为 ： 在干燥氮气保 护下， 将二异氰酸酯与二元醇混合物加入电动搅拌器中， 滴加催化剂、 小分子扩链剂， 在 75-85恒温环境下中速搅拌反应 2 小时 ； 把温度降至 65-75， 加入亲水扩链剂， 在恒温环 境下中速搅拌反应 30 分钟 ； 再加入三聚氰胺、 聚磷酸铵、 分散剂， 搅拌均匀后， 将温度降至 40， 加入丙烯酸酯， 调节pH值为6-8后， 加入增稠剂、 固化剂以及去离子水高速搅拌乳化， 最后加入消泡剂慢速搅拌消泡， 即得膨胀阻燃型双组份水性聚氨酯木器漆。 0020 膨胀型阻燃剂是一种少量添加即具有优良阻燃性能的阻燃体系。体系以磷、 氮为 主要活性组分， 不含卤。

14、素， 也不采用氧化锑为协同剂， 是一种环保的绿色阻燃剂。膨胀型阻 燃体系一般由碳源、 酸源、 气源组成。 本发明以聚氨酯为碳源， 聚磷酸铵为酸源、 三聚氰胺为 气源， 在基材受热时， 酸源将碳源脱水炭化， 并释放不可燃气体 ； 基材在气源作用下膨胀发 泡， 产生不可燃气体 ； 最终基材表面形成一层均匀的炭质泡沫层， 起到隔热、 隔氧、 抑烟的作 用。 0021 在聚氨酯扩链阶段将阻燃剂加入， 一是此时聚氨酯粘度小阻燃剂易分散， 二是有 一部分阻燃剂通过扩链剂与聚氨酯融为一体， 这样最终形成的漆膜会更加光滑。 0022 本发明的有益效果在于 ： （1） 本发明配方中的聚氨酯本身为碳源、 聚磷酸铵。

15、为酸源、 三聚氰胺为气源， 三者协同 构成膨胀型阻燃体系， 少量添加即具有优良阻燃性能， 大大降低了阻燃剂对漆膜力学性能 及美观程度的影响 ； （2） 在聚氨酯预聚体中加入丙烯酸酯， 制成双组份聚氨酯木器漆， 不但解决了单组份聚 氨酯水性木器漆成本高、 售价昂贵的缺点， 同时提高了漆膜的耐水性、 耐候性。 具体实施方式 0023 下面以具体实施例来对本发明做进一步说明， 但本发明的保护范围不限于此。 0024 实施例 1 在干燥氮气保护下， 将异佛尔酮二异氰酸酯 （IPDI） 44.4g 与聚丙二醇 （N210） 15.2g 的 混合物加入电动搅拌器中， 滴加二月桂酸二丁基锡 （DBTDL） 。

16、0.5g、 1,4- 丁二醇 （BDO） 2g， 在 75恒温环境下中速搅拌反应2小时 ； 把温度降至65， 加入二羟甲基丙酸 （DMPA） 2g， 在恒 说 明 书 CN 104004394 A 4 3/5 页 5 温环境下中速搅拌反应 30 分钟 ； 再加入三聚氰胺 2g、 聚磷酸铵 2g、 聚丙烯酸胺 0.3g， 搅拌 均匀后， 将温度降至 40， 加入丙烯酸酯 20g， 再用三乙胺 （TEA） 调节 pH 值为 6-8 后， 聚丙 烯酰胺 0.1g、 丙烯酸酯 0.2g、 三羟甲基丙烷 （TMP） 7g 以及去离子水 20g 高速搅拌乳化， 最后 加入有机聚硅氧烷 0.5g 慢速搅拌消。

17、泡， 即得成品。 0025 实施例 2 在干燥氮气保护下， 将异佛尔酮二异氰酸酯 （IPDI） 44.4g 与聚丙二醇 （N210） 15.2g 的 混合物加入电动搅拌器中， 滴加二月桂酸二丁基锡 （DBTDL） 0.5g、 1,4- 丁二醇 （BDO） 2g， 在 85恒温环境下中速搅拌反应2小时 ； 把温度降至75， 加入二羟甲基丙酸 （DMPA） 2g， 在恒 温环境下中速搅拌反应 30 分钟 ； 再加入三聚氰胺 2g、 聚磷酸铵 4g、 聚丙烯酸胺 0.3g， 搅拌 均匀后， 将温度降至 40， 加入丙烯酸酯 20g， 再用三乙胺 （TEA） 调节 pH 值为 6-8 后， 聚丙 烯酰。

18、胺 0.1g、 丙烯酸酯 0.2g、 三羟甲基丙烷 （TMP） 7g 以及去离子水 20g 高速搅拌乳化， 最后 加入有机聚硅氧烷 0.5g 慢速搅拌消泡， 即得成品。 0026 实施例 3 在干燥氮气保护下， 将异佛尔酮二异氰酸酯 （IPDI） 44.4g 与聚丙二醇 （N210） 15.2g 的 混合物加入电动搅拌器中， 滴加二月桂酸二丁基锡 （DBTDL） 0.5g、 1,4- 丁二醇 （BDO） 2g， 在 75-85恒温环境下中速搅拌反应 2 小时 ； 把温度降至 65-75， 加入二羟甲基丙酸 （DMPA） 2g， 在恒温环境下中速搅拌反应 30 分钟 ； 再加入三聚氰胺 4g、 。

19、聚磷酸铵 2g、 聚丙烯酸胺 0.3g， 搅拌均匀后， 将温度降至 40， 加入丙烯酸酯 20g， 再用三乙胺 （TEA） 调节 pH 值为 6-8 后， 聚丙烯酰胺 0.1g、 丙烯酸酯 0.2g、 三羟甲基丙烷 （TMP） 7g 以及去离子水 20g 高速搅拌乳 化， 最后加入有机聚硅氧烷 0.5g 慢速搅拌消泡， 即得成品。 0027 实施例 4 在干燥氮气保护下， 将异佛尔酮二异氰酸酯 （IPDI） 44.4g 与聚丙二醇 （N210） 15.2g 的 混合物加入电动搅拌器中， 滴加二月桂酸二丁基锡 （DBTDL） 0.5g、 1,4- 丁二醇 （BDO） 2g， 在 80恒温环境下中。

20、速搅拌反应2小时 ； 把温度降至70， 加入二羟甲基丙酸 （DMPA） 2g， 在恒 温环境下中速搅拌反应 30 分钟 ； 再加入三聚氰胺 2g、 聚磷酸铵 6g、 聚丙烯酸胺 0.3g， 搅拌 均匀后， 将温度降至 40， 加入丙烯酸酯 20g， 再用三乙胺 （TEA） 调节 pH 值为 6-8 后， 聚丙 烯酰胺 0.1g、 丙烯酸酯 0.2g、 三羟甲基丙烷 （TMP） 7g 以及去离子水 20g 高速搅拌乳化， 最后 加入有机聚硅氧烷 0.5g 慢速搅拌消泡， 即得成品。 0028 实施例 5 在干燥氮气保护下， 将异佛尔酮二异氰酸酯 （IPDI） 44.4g 与聚丙二醇 （N210）。

21、 15.2g 的 混合物加入电动搅拌器中， 滴加二月桂酸二丁基锡 （DBTDL） 0.5g、 1,4- 丁二醇 （BDO） 2g， 在 82恒温环境下中速搅拌反应2小时 ； 把温度降至71， 加入二羟甲基丙酸 （DMPA） 2g， 在恒 温环境下中速搅拌反应 30 分钟 ； 再加入三聚氰胺 6g、 聚磷酸铵 2g、 聚丙烯酸胺 0.3g， 搅拌 均匀后， 将温度降至 40， 加入丙烯酸酯 20g， 再用三乙胺 （TEA） 调节 pH 值为 6-8 后， 聚丙 烯酰胺 0.1g、 丙烯酸酯 0.2g、 三羟甲基丙烷 （TMP） 7g 以及去离子水 20g 高速搅拌乳化， 最后 加入有机聚硅氧烷 。

22、0.5g 慢速搅拌消泡， 即得成品。 0029 实施例 6 在干燥氮气保护下， 将异佛尔酮二异氰酸酯 （IPDI） 44.4g 与聚丙二醇 （N210） 15.2g 的 混合物加入电动搅拌器中， 滴加二月桂酸二丁基锡 （DBTDL） 0.5g、 1,4- 丁二醇 （BDO） 2g， 在 说 明 书 CN 104004394 A 5 4/5 页 6 78恒温环境下中速搅拌反应2小时 ； 把温度降至69， 加入二羟甲基丙酸 （DMPA） 2g， 在恒 温环境下中速搅拌反应 30 分钟 ； 再加入三聚氰胺 4g、 聚磷酸铵 6g、 聚丙烯酸胺 0.3g， 搅拌 均匀后， 将温度降至 40， 加入丙烯。

23、酸酯 20g， 再用三乙胺 （TEA） 调节 pH 值为 6-8 后， 聚丙 烯酰胺 0.1g、 丙烯酸酯 0.2g、 三羟甲基丙烷 （TMP） 7g 以及去离子水 20g 高速搅拌乳化， 最后 加入有机聚硅氧烷 0.5g 慢速搅拌消泡， 即得成品。 0030 实施例 7 在干燥氮气保护下， 将异佛尔酮二异氰酸酯 （IPDI） 44.4g 与聚丙二醇 （N210） 15.2g 的 混合物加入电动搅拌器中， 滴加二月桂酸二丁基锡 （DBTDL） 0.5g、 1,4- 丁二醇 （BDO） 2g， 在 80恒温环境下中速搅拌反应2小时 ； 把温度降至70， 加入二羟甲基丙酸 （DMPA） 2g， 在。

24、恒 温环境下中速搅拌反应 30 分钟 ； 再加入三聚氰胺 6g、 聚磷酸铵 4g、 聚丙烯酸胺 0.3g， 搅拌 均匀后， 将温度降至 40， 加入丙烯酸酯 20g， 再用三乙胺 （TEA） 调节 PH 值为 6-8 后， 聚丙 烯酰胺 0.1g、 丙烯酸酯 0.2g、 三羟甲基丙烷 （TMP） 7g 以及去离子水 20g 高速搅拌乳化， 最后 加入有机聚硅氧烷 0.5g 慢速搅拌消泡， 即得成品。 0031 性能测试 1. 漆膜硬度 根据 GB/T 6739-2006色漆和清漆 铅笔法测定漆膜硬度 测定。测试仪器为天津永利 达材料试验机有限公司生产的 QHQ-A 型铅笔划痕试验仪， 荷重为 。

25、1000g。 0032 2. 漆膜附着力 根据 GB/T 1720-1979漆膜附着力测定法 测定。测试仪器为天津永利达材料试验机 有限公司生产的 QFD 型电动漆膜附着力试验仪。 0033 3. 漆膜光泽度 根据 GB/T 9754-2007色漆和清漆 不含金属颜料的色漆漆膜的 20、 60和 85镜 面光泽的测定 测定。测试仪器为天津永利达材料试验机有限公司生产的 KGZ-3D 型光泽度 仪。投射角度为 60。 0034 4. 漆膜耐冲击性 根据 GB/T 1732-1993漆膜耐冲击测定法 测定。测试仪器为天津东亚材料试验机有 限公司生产的 QCJ 型漆膜冲击器。重锤为 1000g。 0。

26、035 5. 漆膜干燥时间 根据 GB/T 1728-1979漆膜 腻子膜干燥时间测定法 测定。测试仪器为天津永利达材 料试验机有限公司生产的 QGZ 型漆膜干燥时间测定仪。 0036 6. 漆液黏度 根据 GB/T 22235-2008液体黏度的测定 测定。测试仪器为上海昌吉地质仪器有限公 司生产的 NDJ-79A 型数字旋转黏度计。 0037 7. 阻燃性 根据 GB/T 2406.2-2009塑料 用氧指数法测定燃烧行为 第 2 部分 ： 室温试验 测定。 测试仪器为苏州菲尼克斯质检仪器有限公司生产的 PX-01-005 型氧指数分析仪。 0038 注 ：“空白对比” 为未添加三聚氰胺和聚磷酸铵、 其余制法与实施例完全相同的漆。 说 明 书 CN 104004394 A 6 5/5 页 7 0039 以上所述仅为本发明的较佳实施例， 凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与 修饰， 皆应属本发明的涵盖范围。 说 明 书 CN 104004394 A 7 。