反應(yīng)型阻燃水性聚氨酯具有良好的耐久性及阻燃劑在使用過程中不會析出等優(yōu)點,是目前阻燃水性聚氨酯研究的熱點。通過反應(yīng)型的阻燃劑與聚氨酯共聚或接枝,反應(yīng)型阻燃水性聚氨酯按阻燃劑作為聚氨酯的結(jié)構(gòu)單元的不同大致可分為軟段阻燃改性和硬段阻燃改性兩種。
軟段阻燃改性通常是先將反應(yīng)型阻燃劑與其它試劑合成出帶有阻燃元素的大分子聚醚多元醇或聚酯多元醇,然后部分或全部替代聚醚多元醇或聚酯多元醇, 與異氰酸酯反應(yīng),再經(jīng)過中和乳化,得到阻燃水性聚氨酯。東華大學(xué)的王煒等用含磷、鹵素阻燃聚醚多元醇代替部分PPG,與IPDI 反應(yīng),再用亞硫酸氫鈉對 NCO 基團封端,得到封端型的水性聚氨酯。用該阻燃水性聚氨酯對純棉織物和滌綸織物進行阻燃整理,整理劑用量為60 g/ L 時,皂洗前可達到GB/ T5455 - 1997 中B1 標(biāo)準(zhǔn)。韓冬、呂俠等采用磷氯銻三元磷酸酯類聚醚二元醇為阻燃成分,與異氰酸酯、DMPA、聚醚或聚酯多元醇共聚,得到陰離子阻燃水性聚氨酯。
該阻燃水性聚氨酯透明、無色、無凝聚物,按國家標(biāo)準(zhǔn) GB12441 - 1998《飾面型防火涂料通用技術(shù)條件》測定,其耐燃時間> 10 min , 火焰?zhèn)鞑ケ戎?lt; 40 。
Park等采用含鹵的聚酯多元醇合成出穩(wěn)定的阻燃水性聚氨酯,亦具有較好的阻燃效果。Mequanint K 和Sanderson R[11 ]直接用1 ,4 環(huán)己烷、己二酸、2 ,2-二甲基-1,3 丙二醇、2-磷-1 ,2 ,4-三丁酸等小分子通過縮聚反應(yīng)合成含磷聚酯多元醇,然后直接用此含磷多元醇作為聚氨酯的軟段,合成了阻燃水性聚氨酯。該水性聚氨酯的TG測試顯示出三個分解階段,與不含磷的水性聚氨酯的兩個熱分解階段明顯不同,表明含磷水性聚氨酯的分解過程要復(fù)雜得多。
軟段阻燃改性水性聚氨酯具有阻燃效果好,對膠膜性能影響小的特點。由于軟段分子量較大,阻燃化后的軟段一般其阻燃元素含量較高,同時軟段在整個聚氨酯原料中所占的比例也最大,因此用部分阻燃軟段替代普通軟段后,整個聚氨酯分子中便具有較多的阻燃成分,同時對膠膜的性能影響較小。本課題組成功合成了以有機磷為軟段阻燃改性的水性聚氨酯,取得了較好的阻燃效果。有機磷含量為預(yù)聚體含量 10 %時,膠膜的氧指數(shù)即達到32 % ,使聚氨酯由可燃降低為難燃,同時對力學(xué)性能影響較小。將其應(yīng)用到滌綸織物上,采用刮涂工藝,織物增重22 g/ m2～25 g/ m2 ,皂洗5 次后仍可達到GB/ T5455 - 1997 中B1 級標(biāo)準(zhǔn)。
當(dāng)今阻燃高分子材料研究的兩大課題是:
(1)具有多重阻燃效用的低毒、少煙的新型阻燃劑(包括阻燃共聚單體)的設(shè)計與合成應(yīng)用研究;
(2)采用輻射交聯(lián)、等離子體改性接枝等技術(shù)進行高分子材料阻燃改性研究。從工業(yè)應(yīng)用考慮,共混添加和共聚嵌入阻燃成分仍然是高分子材料阻燃的主導(dǎo)方向。鹵系阻燃劑是目前世界上產(chǎn)量最大的有機阻燃劑之一,在上世紀(jì)70年代至80年代中期,經(jīng)歷了一個快速發(fā)展的黃金時代。然而,近年來鹵系阻燃劑在應(yīng)用過程中引起普遍關(guān)注,一是多溴二苯醚本身及以其阻燃的高聚物的裂解和燃燒產(chǎn)物的毒性;另一個是研制氧化銻的代用品。迄今為止,含鹵阻燃高聚物材料,如聚氯乙烯(ＰＶＣ)、氯丁橡膠(ＣＲ)和由含鹵有機阻燃劑阻燃的高聚物材料,正被廣泛地使用。雖然上述含鹵阻燃材料顯示了優(yōu)越的阻燃性,但它們在燃燒時產(chǎn)生較多的煙霧和有毒的、腐蝕性的氣體(鹵化氫)。這種氣體是火災(zāi)中最危險的因素,因為它們的擴散速度遠大于火焰的擴散速度,在火災(zāi)中妨礙了人們的撤離和撲滅工作,使生命財產(chǎn)遭到嚴(yán)重?fù)p失。從這里我們不難看出含鹵阻燃劑對社會環(huán)境以及我們生活的危害性,因此,必須重視無鹵阻燃劑的研究開發(fā)工作。
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