第2章　硬段阻燃改性水性聚氨酯材料及其应用

2.1　概述

聚氨酯一般是由二元或多元有机异氰酸酯与多元醇化合物（聚醚多元醇或聚酯多元醇）相互反应而得。在制造聚氨酯材料时常采用扩链剂，即小分子二元醇和二元胺，前者形成氨基甲酸酯基团，后者形成氨基甲酸酯-脲基团，这两种基团在聚氨酯结构中称为硬段，而由多元醇构成的链段称为软段。因此聚氨酯是由多个软段和多个硬段以嵌段形式相结合而构成的，具有典型软段和硬段热力学不相容的微相分离结构。反应型阻燃水性聚氨酯，阻燃剂作为水性聚氨酯的一种反应单体，参与水性聚氨酯的合成反应，结合到水性聚氨酯的主链或支链上使高聚物含有阻燃成分。与添加型阻燃水性聚氨酯相比，反应型阻燃水性聚氨酯不存在阻燃剂易挥发、溶出、迁移和渗出问题。并且在阻燃元素含量相同的情况下，反应型阻燃水性聚氨酯的阻燃效率更高也更持久。尤其是在这类聚氨酯分子中同时引入多种阻燃元素，可产生分子内协同阻燃效应，比用多种阻燃剂物理混合所产生的协同阻燃效应更佳。反应型阻燃水性聚氨酯按照阻燃剂是以扩链剂或固化剂的方式接入到聚氨酯结构中，还是以软段形式接入到聚氨酯结构中，作为不同的聚氨酯结构单元，可以分为硬段阻燃型改性、软段阻燃型改性、软硬段共改性及后扩链阻燃型改性四种类型。其中硬段阻燃型改性是指将阻燃剂以小分子的形式直接嵌段到聚氨酯硬段结构中，从而在燃烧时发挥本质阻燃功效。本章分别从有卤硬段阻燃改性和无卤硬段阻燃改性两个方面，采用含卤阻燃剂二溴新戊二醇（DBNPG）和无卤含磷阻燃剂N，N-二（2-羟乙基）氨甲基膦酸二乙酯（Froyl-6）及新型环状膦酰胺型二元胺类阻燃剂2，7-二（N，N-二甲氨基）-1，6，3，8，2，7-八氢二二唑二次膦酸（ODDP）作为硬段扩链剂，制备硬段阻燃型水性聚氨酯，详细介绍了乳液合成原理和制备工艺，表征了材料黏度、力学、热分解行为等各项性能，对阻燃性能及阻燃机理进行了讨论。