论文部分内容阅读
无卤阻燃水性聚氨酯是水性聚氨酯重要发展方向之一,经过阻燃改性的水性聚氨酯会有更大的应用范围与更好的应用前景。在各种阻燃改性方法中,后扩链阻燃改性不仅可以大幅度地提高阻燃性能,而且操作简单,溶剂消耗量少,可以得到高力学性能的水性聚氨酯。为了提高水性聚氨酯的阻燃性能,本文先设计并合成了一种含磷二胺类阻燃剂双(4-氨基苯基)螺环磷酸酯(BPPA),然后使用BPPA进行后扩链,分别制备了BPPA后扩链阻燃水性聚氨酯(B-WPUs),ExolitOP550进行软段阻燃改性的软段改性BPPA后扩链阻燃水性聚氨酯(B-SWPUs),Fyrol-6进行硬段改性的硬段改性BPPA后扩链阻燃水性聚氨酯(B-HWPUs)。使用红外光谱和EDS对结构进行了表征;测试了乳液的平均粒径,粒径分布和稳定性;对胶膜的力学性能,阻燃性能,热性能进行了测试,通过TGA,TG-FTIR,固相分解产物的红外光谱分析了热降解过程,探究了BPPA后扩链对水性聚氨酯结构和性能的影响;将B-WPUs,B-SWPUs,B-HWPUs应用于织物涂层剂,对涂覆后的织物进行了手感及涂层量,牢度,断裂强力,阻燃性能,耐静水压性能的测试。实验结果表明,三个体系的后扩链阻燃水性聚氨酯均已成功制备,含磷量与理论值相差不大;随着BPPA加入量的提升,水性聚氨酯的乳液粒径增加,乳液的稳定性略有下降,但整体上仍具有良好的稳定性;随着BPPA含量的增多,水性聚氨酯胶膜的拉伸强度提高,断裂延伸率下降,当后扩链比相同时,拉伸强度大小顺序为BHWPUs>B-WPUs>B-SWPUs;阻燃性能方面,随着BPPA加入量增多,LOI和UL-94结果不断提高,当后扩链比为80%时,B-WPUs的LOI达到了29.0%,UL-94达到了V-1级,B-SWPUs的LOI达到了30.9%,UL-94达到了V-0级,B-HWPUs的LOI达到了30.2%,UL-94达到了V-0级。TGA测试表明,相比于B-WPUs,B-SWPUs和B-HWPUs热分解温度均有所降低,随着BPPA的增加,促进了水性聚氨酯的热分解,同时使后扩链阻燃水性聚氨酯的残炭量大幅增加;TGA,TG-FTIR,固相分解产物的红外分析的结果表明,各体系后扩链阻燃水性聚氨酯的分解主要分为两步:(1)硬段的分解,在此阶段中,首先发生有机磷阻燃剂的分解(BPPA,ExolitOP550,Fyrol-6),分解为聚磷酸或聚苯基磷酸,然后发生的是硬段分解为异氰酸酯,聚醚多元醇及二氧化碳的过程。(2)软段的分解,主要是聚醚多元醇分解为小分子的醚、醛、酮及少量的烯烃,同时形成炭层。织物涂层测试结果表明:随着BPPA的增加,手感变为硬、干爽,织物的阻燃性能、断裂强力均得到了提高,B-HWPUs和B-SWPUs在后扩链比为80%时,垂直燃烧性能均能达到GB/T5455–1997 B1级标准,但耐静水压性能和牢度均有所下降。其中,在相同扩链比下耐静水压能力排序为B-WPUs>B-HWPUs>B-SWPUs,阻燃能力排序为B-SWPUs>B-HWPUs>B-WPUs。