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水性聚氨酯阻燃涂料研究进展
2020/9/8
目前在室内装修中木质材料及涂料用量逐年递增。由于木质材料和有些涂料本身的可燃性和易燃性而引起的火灾呈上升趋势。制备新型的不燃、难燃、低毒装饰材料已受到国家有关部门的高度重视。水性聚氨酯材料具有优良的性能，在涂料应用方面很有发展前途，但聚氨酯材料可燃易燃，故提高阻燃性能将成为水性聚氨酯涂料重要的研究方向。
采用三个步骤，分别使用甲醛、季戊四醇、苯基磷酰二氯和醋酸反应生成含磷化合物(磷苯二羟基)，将磷苯二羟基接入聚氨酯主链中，合成一种水性聚氨酯阻燃涂料，结果表明，随着磷含量的增加，碳率也增加，当含磷量为 1.5%(以 P 计)时，阻燃性能最好，其极限氧指数达到 29。
制备了水性聚氨酯膨胀型阻燃涂层，利用聚氨酯本身为炭源、聚磷酸铵为酸源、三聚氰胺为气源，组成膨胀体系。由于聚氨酯本身具有成炭性，不需另添加炭源，大大减少了固体添加量，从而可以得到透明的阻燃涂层。
采用磷氯锑三元磷酸酯类聚醚二元醇为阻燃成分，与异氰酸酯、DMPA、聚醚或聚酯多元醇共聚，合成阴离子阻燃水性聚氨酯。该阻燃水性聚氨酯透明、无色、无凝聚物，按国家标准 GB 12441—1998《饰面型防火涂料通用技术条件》测定，其耐燃时间＞ 10 min，火焰传播比值＜ 40。
利用三聚氰胺、季戊四醇为阻燃剂，环氧树脂 E-44 改性水性聚氨酯为基料，制备了一种水性聚氨酯阻燃涂料。改性后涂料涂膜的阻燃时间提高了近一倍，可达 10 min 以上，阻燃效果良好。
以三聚氰胺/季戊四醇为协效阻燃剂，用丙烯酸(甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯)改性，合成一种水性聚氨酯阻燃涂料。通过燃烧试验表明，改性后的涂料阻燃性能明显提高，阻燃时间可达 8 min 以上。
以 APP(聚磷酸铵)-PER(季戊四醇)-MEL(三聚氰胺)复合阻燃膨胀体系为阻燃剂，制备一种水性聚氨酯阻燃涂料，使得防火隔热效果明显提高。
以六氯环三磷腈、环乙亚胺和三乙胺为原料，合成一种性能稳定的水溶性氮-磷阻燃单体 NPAZ，并与阴离子水性聚氨酯共混制得架桥型水性聚氨酯阻燃整理剂，可用于棉织物涂层整理。结果表明，整理后的织物初始裂解温度虽有所降低(由 350 ℃左右降低至 300 ℃左右)，但织物受热后成炭率大大提高，由原来的 6%提高到40%，高温热稳定性显著增强。
采用共沉淀法合成有机改性的 LDH，并用过磷酸与三聚氰胺反应制备的磷酸蜜胺盐作为插层剂合成有机改性的蒙脱土，然后将二者按比例混合均匀，采用本体复合法制备 WPU/OMT/LDH 纳米复合材料。实验证明，这种混合阻燃剂对提高 WPU 的阻燃性能有良好的效果。
以含活性氢的磷系阻燃剂、多异氰酸酯、多元醇、亲水性扩链剂等为原料合成了阻燃水性聚氨酯分散体系，垂直燃烧最高可达 UL-94V-0 级，具有一定的商业使用价值。
水性聚氨酯作为目前聚氨酯行业的研究热点，研究其阻燃化具有巨大的市场价值。水性聚氨酯涂料是一种高环保且性能优良的功能化涂料，随着产品性能的不断提高，在许多领域得到愈来愈广泛的应用。近年来安全环保问题一直受到人们的高度关注，水性聚氨酯阻燃涂料以其安全环保性能好等优点成为研究的重要课题，尤其膨胀阻燃体系已成为主要研究方向。但该体系也存在不足，如在耐候性、耐热氧化性方面有待改进。水性聚氨酯阻燃涂料的主要发展方向有以下几点。
(1) 开发多效、高效、低水溶性脱水成炭催化剂和发泡剂；
(2) 多种阻燃剂协同作用合理搭配；
(3) 膨胀型和非膨胀型阻燃涂料相结合；
(4) 采用辐射交联、等离子改性接枝等技术进行高分子材料阻燃改性研究。
采用三个步骤，分别使用甲醛、季戊四醇、苯基磷酰二氯和醋酸反应生成含磷化合物(磷苯二羟基)，将磷苯二羟基接入聚氨酯主链中，合成一种水性聚氨酯阻燃涂料，结果表明，随着磷含量的增加，碳率也增加，当含磷量为 1.5%(以 P 计)时，阻燃性能最好，其极限氧指数达到 29。
制备了水性聚氨酯膨胀型阻燃涂层，利用聚氨酯本身为炭源、聚磷酸铵为酸源、三聚氰胺为气源，组成膨胀体系。由于聚氨酯本身具有成炭性，不需另添加炭源，大大减少了固体添加量，从而可以得到透明的阻燃涂层。
采用磷氯锑三元磷酸酯类聚醚二元醇为阻燃成分，与异氰酸酯、DMPA、聚醚或聚酯多元醇共聚，合成阴离子阻燃水性聚氨酯。该阻燃水性聚氨酯透明、无色、无凝聚物，按国家标准 GB 12441—1998《饰面型防火涂料通用技术条件》测定，其耐燃时间＞ 10 min，火焰传播比值＜ 40。
利用三聚氰胺、季戊四醇为阻燃剂，环氧树脂 E-44 改性水性聚氨酯为基料，制备了一种水性聚氨酯阻燃涂料。改性后涂料涂膜的阻燃时间提高了近一倍，可达 10 min 以上，阻燃效果良好。
以三聚氰胺/季戊四醇为协效阻燃剂，用丙烯酸(甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯)改性，合成一种水性聚氨酯阻燃涂料。通过燃烧试验表明，改性后的涂料阻燃性能明显提高，阻燃时间可达 8 min 以上。
以 APP(聚磷酸铵)-PER(季戊四醇)-MEL(三聚氰胺)复合阻燃膨胀体系为阻燃剂，制备一种水性聚氨酯阻燃涂料，使得防火隔热效果明显提高。
以六氯环三磷腈、环乙亚胺和三乙胺为原料，合成一种性能稳定的水溶性氮-磷阻燃单体 NPAZ，并与阴离子水性聚氨酯共混制得架桥型水性聚氨酯阻燃整理剂，可用于棉织物涂层整理。结果表明，整理后的织物初始裂解温度虽有所降低(由 350 ℃左右降低至 300 ℃左右)，但织物受热后成炭率大大提高，由原来的 6%提高到40%，高温热稳定性显著增强。
采用共沉淀法合成有机改性的 LDH，并用过磷酸与三聚氰胺反应制备的磷酸蜜胺盐作为插层剂合成有机改性的蒙脱土，然后将二者按比例混合均匀，采用本体复合法制备 WPU/OMT/LDH 纳米复合材料。实验证明，这种混合阻燃剂对提高 WPU 的阻燃性能有良好的效果。
以含活性氢的磷系阻燃剂、多异氰酸酯、多元醇、亲水性扩链剂等为原料合成了阻燃水性聚氨酯分散体系，垂直燃烧最高可达 UL-94V-0 级，具有一定的商业使用价值。
水性聚氨酯作为目前聚氨酯行业的研究热点，研究其阻燃化具有巨大的市场价值。水性聚氨酯涂料是一种高环保且性能优良的功能化涂料，随着产品性能的不断提高，在许多领域得到愈来愈广泛的应用。近年来安全环保问题一直受到人们的高度关注，水性聚氨酯阻燃涂料以其安全环保性能好等优点成为研究的重要课题，尤其膨胀阻燃体系已成为主要研究方向。但该体系也存在不足，如在耐候性、耐热氧化性方面有待改进。水性聚氨酯阻燃涂料的主要发展方向有以下几点。
(1) 开发多效、高效、低水溶性脱水成炭催化剂和发泡剂；
(2) 多种阻燃剂协同作用合理搭配；
(3) 膨胀型和非膨胀型阻燃涂料相结合；
(4) 采用辐射交联、等离子改性接枝等技术进行高分子材料阻燃改性研究。
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