摘要
水性聚氨酯材料在空气中易燃烧，其氧指数仅有19%，在使用过程中易受到太阳光长时间照射出现外观变黄、机械性能下降等光氧化老化现象，极大限制了其应用领域。为此，本文制备了一种新型的含氮、磷、硅的阻燃剂，并将其接枝到聚氨酯的链段中，以改善其易燃烧的缺陷；此外，通过引入可逆的二羟乙基二硫化物和紫外线吸收剂UV-320提高其耐黄变，获得兼具阻燃和耐黄变的非离子水性聚氨酯。本文主要是从以下四个方面进行展开: （1）氮磷硅协同阻燃剂制备及其在非离子水性聚氨酯的应用 首先探究了改变R值、乙二胺（EDA）含量、多元醇的分子量及预聚温度对非离子水性聚氨酯乳液和膜性能的影响，确定了非离子水性聚氨酯的合成工艺。其次利用1,3,5-三（2-羟乙基）氰尿酸、3-氨丙基三乙氧基硅烷、6-（2,5-二羟基苯基）-6H-二苯并-[c,e][1,2]氧亚磷酸6-氧化物及异氰尿酸三缩水甘油酯，合成了磷氮硅型的复合阻燃剂，并将其接枝到聚氨酯的合成过程中。实验结果表明，在添加4%氮磷硅阻燃剂的非离子水性聚氨酯氧指数到达27.4%，相对于纯聚氨酯有了较大的提升；同时，分解温度从250℃提升至300℃， 热释放速率（HRR）降低了47.8%，热释放量（THR）降低了28.2%，烟雾生成量（TSP）降低了46.2%。 （2）利用动态可逆反应原理，以二硫化合物与紫外线吸收剂协同提高非离子水性聚氨酯耐光性 将动态可逆物质2-羟乙基二硫化物作为扩链剂引入到聚氨酯合成过程中。通过加入紫外线吸收剂提高聚氨酯的耐黄变性能。探究发现，在一次扩链前加入1%～3%的紫外线吸收剂时，耐黄变效果最好，变色等级达到2级，仅有轻微色变。当1,4-丁二醇与2-羟乙基二硫化物摩尔比为3:2时，聚氨酯整体性能较稳定，且耐黄变性能优异。 （3）以氮磷硅阻燃剂、双硫化合物及紫外线吸收剂协同作用，制备兼具阻燃与耐光的非离子水性聚氨酯 以4%氮磷硅阻燃剂用量为基准，探究了2-羟乙基二硫化物的用量对黄变影响，并合成了不同比例的阻燃耐黄变聚氨酯。在BDO:2-羟乙基二硫化物=6:4时，合成的阻燃耐黄变聚氨酯氧指数最高，达到了28%，变色等级得到2级，只有轻微色变。随后，在4%氮磷硅阻燃剂、BDO:2-羟乙基二硫化物=6:4的基础上，探讨了紫外线吸收剂UV-320的用量影响，成功制备了含有阻燃剂、双二硫和紫外线吸收剂的耐黄变聚氨酯。当UV-320的含量在2%时，聚氨酯耐黄变性能最佳，氧指数达到28.4%，阻燃等级达到V-0级，分解温度从250℃提升到300℃。HRR降低了46.7%，THR降低了59.3%，TSP降低了69.2%，变色等级达到2级，仅有轻微色变。 （4）将兼具阻燃与耐光的非离子水性聚氨酯用于汽车革中涂饰 将制备的含4%阻燃剂的阻燃聚氨酯、BDO:2-羟乙基二硫化物为6:4以及含有3%紫外线吸收剂的耐黄变聚氨酯作为汽车革涂饰剂，实验发现，喷涂阻燃耐黄变聚氨酯后，皮革的氧指数最高提升到23.7%，阻燃等级达到V-0级，变色等级达到1级，仅有很轻微色变。 本文利用合成新型阻燃剂、引入动态可逆反应原理，并结合紫外线吸收剂，成功提高了水性聚氨酯的阻燃性和耐光性能，为功能性聚氨酯材料的应用拓展了新的方向。
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