一种含氮化碳的阻燃改性水性聚氨酯及其制备方法与应用

1.本发明属于涂料技术领域，尤其涉及一种功能涂料，具体涉及一种含氮化碳的阻燃改性水性聚氨酯及其制备方法与应用。


背景技术：

2.水性聚氨酯涂料具有无毒、环保和高硬度的优点。与传统溶剂型聚氨酯涂料相比，它的生产工艺环保，所需有机溶剂量少，voc释放低，因而被视为溶剂型聚氨酯涂料的有效替代品，并已被广泛地应用在金属防腐和汽车家居涂装等领域中，具有良好的市场前景。尽管如此，水性聚氨酯涂料属于易燃高分子材料，缺乏一定的阻燃性能，所以在阻燃功能化领域中的发展和应用受到了限制。对此，在不影响涂料固有性能的前提下，对水性聚氨酯涂料进行有效的阻燃改性是亟需解决的问题，也成为了当前的研究热点。
3.按照制备方法，阻燃水性聚氨酯可分为物理添加型和化学反应型两种。物理添加型不涉及化学反应，只需将阻燃剂与基体进行物理共混即可。目前常用的添加型阻燃剂包括金属氢氧化物、磷氮类膨胀阻燃、硅系阻燃剂剂和可膨胀石墨等。但是添加量往往需要较大才能达到阻燃改性，而添加量过大则易造成乳液破乳、沉淀和成膜性差等情况，继而导致水性聚氨酯性能的下降。化学反应型则是通过化学反应将阻燃元素或基团引入聚氨酯分子中，从而获得良好及持久的阻燃效果，且对基体性能影响较小。按照阻燃单体所参与反应的不同，化学反应型可分为软段阻燃改性、硬段阻燃改性和后扩链阻燃改性。目前，由于这些改性工艺较为复杂，工业化生产较少。
4.同时，对于阻燃改性水性聚氨酯，目前大部分研究所采用的改性方法仅针对单一的物理共混或者化学反应，而单一阻燃剂的改性效果往往达不到使用环境所要求的性能。如阻燃型多元醇虽具有阻燃效果持久、不破坏聚氨酯结构的优点，但阻燃性能逊色于添加型阻燃剂。另外，在提升基体阻燃性能的同时往往会降低涂料的基本性能。在不影响原有性能的基础上，高效地提高水性聚氨酯涂料的阻燃性能，甚至赋予其更高的功能化性能，这仍需要更多的探索、研究与实践。


技术实现要素：

5.本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出了一种含氮化碳的阻燃改性水性聚氨酯及其制备方法与应用。本发明采用含磷二元醇p-polyol作为阻燃多元醇，利用其分子结构中同时含有磷元素和苯环基团，可产生磷-苯环协同阻燃效果，提高了聚氨酯树脂的阻燃性能和刚性；并以乙二胺为后扩链剂，提高了水性聚氨酯的硬度和稳定性；同时在阻燃多元醇的基础上，引入添加型阻燃剂硅烷偶联剂改性的氮化碳作为协效阻燃剂，进一步提高了聚氨酯的阻燃性能和耐水性能。
6.为克服上述技术问题，本发明的第一方面提供了一种含氮化碳的阻燃改性水性聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：
7.(1)将己二酸系聚酯多元醇、脂肪族二异氰酸酯、含磷二元醇p-polyol和前扩链剂
溶液混合，加热，在氮气保护下进行聚合反应；降温后加入中和剂进行中和反应；然后加入水，进行分散乳化；再加入乙二胺进行后扩链反应，过滤后，得阻燃改性聚氨酯；
8.(2)将硅烷偶联剂改性的氮化碳在水中分散后，加入步骤(1)制得的阻燃改性聚氨酯，混合，得所述含氮化碳的阻燃改性水性聚氨酯。
9.本发明的阻燃改性聚氨酯在制备的过程主要分为四个阶段，其中第一阶段为：己二酸系聚酯多元醇、脂肪族二异氰酸酯、含磷二元醇p-polyol和前扩链剂溶液逐步聚合，得到带有-nco端基的预聚体；第二阶段为：加入中和剂，中和亲水团体中的离子基团；第三阶段为加入水，进行分散乳化；第四阶段为：加入乙二胺作为后扩链剂，与体系中预聚体中未反应的异氰酸根进行后扩链反应。
10.本发明在第一阶段的聚合反应中，以含磷二元醇p-polyol作为阻燃多元醇，其分子结构中同时含有磷元素和苯环基团，兼顾芳杂环阻燃型和磷系阻燃型多元醇的特点，产生磷-苯环协同阻燃作用，具有气相和凝聚相的阻燃效果，可显著提高水性聚氨酯的阻燃性能。同时，苯环基团的刚性和耐热性赋予了聚氨酯更好的综合物理性能，如刚性。在第四阶段的后扩链反应中，以乙二胺为后扩链剂，乙二胺与体系预聚体中未反应的异氰酸根反应，可得到极性更大的脲键，有利于提高水性聚氨酯的硬度和热稳定性。
11.同时，本发明在阻燃型多元醇的基础上，再引入适量添加型阻燃剂硅烷偶联剂改性的氮化碳作为协效阻燃剂，其具有优异的热稳定性、高硬度及化学惰性，通过物理共混可增加有机树脂的耐水性和阻燃性能。采用硅烷偶联剂对氮化碳进行改性，可将氮化碳与基体树脂牢固地结合在一起，提高两者之间的相容性，同时可显著减少氮化碳粒子之间的团聚，改善其在体系中分散性。因此，本发明的阻燃水性聚氨酯的阻燃增效原理是基于化学改性和物理改性的共同作用，不仅提高了聚氨酯的阻燃性能，而且对于水性聚氨酯的其他原有性能(如硬度和耐水性等)也得到了进一步提升。
12.作为上述方案的进一步改进，所述硅烷偶联剂改性的氮化碳的改性步骤为：将复合硅烷偶联剂加入无水乙醇中，再加入氮化碳，在回流状态下反应，离心收集沉淀，经干燥，过筛，制得。
13.优选的，所述复合硅烷偶联剂包括硅烷偶联剂kh-570和硅烷偶联剂apts，所述硅烷偶联剂kh-570和所述硅烷偶联剂apts的质量比为(0.5-1.5):1。
14.具体地，本发明采用特定质量比的硅烷偶联剂kh-570和硅烷偶联剂apts对氮化碳进行改进，主要是综合利用这两种硅烷偶联剂的特点，并产生协同效应，其偶联效果得到大幅度的提高，优于单一硅烷偶联剂或其他型号的硅烷偶联剂。当采用复合硅烷偶联剂时，单位质量的复合硅烷偶联剂具有较大的填料改性处理量，并可实现在较短时间和无需加热的状态下，对氮化碳进行显著有效和充分的偶联改性，可将其与基体树脂牢固地结合起来，提高两者之间的相容性，同时能显著减少氮化碳粒子之间的团聚，改善其在体系中的分散性。经有机改性后的氮化碳，不仅可以单独用以作为树脂的填料，还起到相容剂和物理改性剂的作用，从而进一步提高水性聚氨酯的综合性能。
15.优选的，所述复合硅烷偶联剂与所述无水乙醇的质量体积比为0.4-1.2mg/ml；所述复合硅烷偶联剂与所述氮化碳的质量比为(0.2-0.6)：(6-10)。
16.优选的，所述己二酸系聚酯多元醇选自聚四氢呋喃、聚丙二醇、聚乙二醇、聚己内酯中的任意一种；更优选的，所述己二酸系聚酯多元醇选自聚四氢呋喃。
17.优选的，所述脂肪族二异氰酸酯选自异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯中的任意一种。更优选的，所述脂肪族二异氰酸酯选自异佛尔酮二异氰酸酯。
18.优选的，所述前扩链剂溶液选自2,2-二羟甲基丙酸溶液、二羟甲基丁酸溶液、乙二胺基乙磺酸钠溶液、n-甲基二乙醇胺溶液、三乙醇胺溶液中的任意一种。更优选的，所述扩链剂溶液选自2,2-二羟甲基丙酸溶液。
19.优选的，所述前扩链剂溶液的溶剂为n-甲基吡咯烷酮，所述前扩链剂溶液的质量体积浓度为0.1-0.3g/ml。
20.作为上述方案的进一步改进，所述阻燃改性水性聚氨酯的制备原料，按重量份计包括：己二酸系聚酯多元醇2.3-3.6份，脂肪族二异氰酸酯份5.1-8.2份，含磷二元醇p-polyol 1.5-2.0份，前扩链剂溶液6.0-10.5份，中和剂0.8-1.3份，乙二胺0.6-0.8份。
21.优选的，步骤(1)和(2)中，所述水为去离子水。
22.优选的，步骤(1)中，所述聚合反应的条件为：温度60-80℃，时间2-4小时。
23.优选的，步骤(1)中，所述中和反应的条件为：温度35-45℃，时间30-60分钟。
24.优选的，步骤(1)中，所述分散乳化是指进行高速搅拌分散至乳液均匀状态。
25.优选的，步骤(1)中，所述后扩链反应的时间为45-75分钟。
26.优选的，步骤(1)中，所述过滤为经400目尼龙网过滤。
27.作为上述方案的进一步改进，步骤(2)中，所述硅烷偶联剂改性的氮化碳与所述水的质量体积比为0.02-0.2g/ml。
28.作为上述方案的进一步改进，步骤(2)中，所述硅烷偶联剂改性的氮化碳与所述阻燃改性聚氨酯的质量比为(1-5)：(50-100)。
29.优选的，步骤(2)中，所述混合是指在超声水浴中搅拌60-90分钟。
30.本发明的第二方面提供了一种含氮化碳的阻燃改性水性聚氨酯，所述含氮化碳的阻燃改性水性聚氨酯采用本发明第一方面所述的制备方法制得，所述含氮化碳的阻燃改性水性聚氨酯的硬度为3h至5h，吸水率为7.89
±
0.25％至9.27
±
0.24％，极限氧指数为28.3
±
0.4％至29.5
±
0.6％，t
5％
为269.1-279.2℃。
31.本发明的第三方面提供了本发明第二方面提供的含氮化碳的阻燃改性水性聚氨酯在涂料中的应用。
32.优选的，所述应用包括木器用漆或建筑外墙技术领域。
33.本发明的上述技术方案相对于现有技术，至少具有如下技术效果或优点：
34.(1)本发明以含磷二元醇p-polyol作为阻燃多元醇，其分子结构中同时含有磷元素和苯环基团，兼顾芳杂环阻燃型和磷系阻燃型多元醇的特点，通过化学反应将阻燃元素和苯环基团引入水性聚氨酯分子链中，可显著提高水性聚氨酯的阻燃性和刚性。
35.(2)本发明采用后扩链改性方法，具有消耗有机溶剂少、工艺简单、操作温度低等优点，且以乙二胺为后扩链剂，与体系预聚体中未反应的异氰酸根反应，可得到极性更大的脲键，有利于提高水性聚氨酯有硬度和热稳定性。
36.(3)本发明采用氮化碳为协效阻燃剂，利用其优异的热稳定性、高硬度及化学惰性，通过物理共混增强水性聚氨酯树脂的耐水性和阻燃性。同时，采用硅烷偶联剂对氮化碳进行改性，提高两者之间的相容性，同时可显著减少氮化碳粒子之间的团聚，将氮化碳与基
体树脂牢固地结合在一起。
37.(4)本发明的含氮化碳的阻燃改性水性聚氨酯，其阻燃增效是基于化学改性和物理改性的双重作用，不仅提高了水性聚氨酯的阻燃性能，而且改善了水性聚氨酯的硬度和耐水性，实现硬度3h至5h，吸水率7.89
±
0.25％至9.27
±
0.24％，极限氧指数28.3
±
0.4％至29.5
±
0.6％，t
5％
为269.1-279.2℃。
具体实施方式
38.下面结合实施例对本发明进行具体描述，以便于所属技术领域的人员对本发明的理解。有必要在此特别指出的是，实施例只是用于对本发明做进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，所属领域技术熟练人员，根据上述发明内容对本发明作出的非本质性的改进和调整，应仍属于本发明的保护范围。同时下述所提及的原料未详细说明的，均为市售产品；未详细提及的工艺步骤或制备方法为均为本领域技术人员所知晓的工艺步骤或制备方法。
39.实施例1
40.一种含氮化碳的阻燃改性水性聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：
41.(1)将0.1g硅烷偶联剂kh-570和0.1g硅烷偶联剂apts加入装有150ml无水乙醇的500ml三口烧瓶中，再加入6g氮化碳，并在回流状态下常温搅拌反应2小时，离心收集沉淀，在65℃下真空干燥12小时，经300目筛网过筛，得硅烷偶联剂改性的氮化碳；
42.(2)将1.0g 2,2-二羟甲基丙酸加入至5ml n-甲基吡咯烷酮中，室温下搅拌溶解，得2,2-二羟甲基丙酸溶液；
43.(3)将2.3g聚四氢呋喃、5.1g异佛尔酮二异氰酸酯、1.5g含磷二元醇p-polyol和6.0g步骤(2)制得的2,2-二羟甲基丙酸溶液加入至500ml三口烧瓶中，加热至60℃，在氮气保护下搅拌进行聚合反应2小时；反应结束后降低体系温度至35℃后，加入0.8g三乙胺进行中和反应30分钟；然后加入离子水，高速搅拌分散至乳液均匀；再加入0.6g乙二胺进行后扩链反应45分钟，反应结束后经400目尼龙网过滤，得阻燃改性水性聚氨酯；
44.(4)将1g步骤(1)制得的硅烷偶联剂改性的氮化碳和30ml去离子水加入至500ml三口烧瓶中，常温超声30分钟；然后加入50g步骤(3)制得的阻燃改性水性聚氨酯，超声水浴中搅拌60分钟，得本实施例的含氮化碳的阻燃改性水性聚氨酯样品。
45.实施例2
46.一种含氮化碳的阻燃改性水性聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：
47.(1)将0.15g硅烷偶联剂kh-570和0.15g硅烷偶联剂apts加入装有180ml无水乙醇的500ml三口烧瓶中，再加入7g氮化碳，并在回流状态下常温搅拌反应2.5小时，离心收集沉淀，在65℃下真空干燥24h，经300目筛网过筛，得硅烷偶联剂改性的氮化碳；
48.(2)将1.1g二羟甲基丁酸加入至6ml n-甲基吡咯烷酮中，室温下搅拌溶解，得二羟甲基丁酸溶液；
49.(3)将2.5g聚丙二醇、5.8g六亚甲基二异氰酸酯、1.6g含磷二元醇p-polyol和6.5g步骤(2)制得的二羟甲基丁酸溶液加入至500ml三口烧瓶中，加热至60℃，在氮气保护下搅拌进行聚合反应4小时；反应结束后降低体系温度至40℃后，加入0.9g三乙胺进行中和反应35分钟；然后加入离子水，高速搅拌分散至乳液均匀；再加入0.6g乙二胺进行后扩链反应60
分钟，反应结束后经400目尼龙网过滤，得阻燃改性水性聚氨酯；
50.(4)将1.5g步骤(1)制得的硅烷偶联剂改性的氮化碳和35ml去离子水加入至500ml三口烧瓶中，常温超声40分钟；然后加入60g步骤(3)制得的阻燃改性水性聚氨酯，超声水浴中搅拌60分钟，得本实施例的含氮化碳的阻燃改性水性聚氨酯样品。
51.实施例3
52.一种含氮化碳的阻燃改性水性聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：
53.(1)将0.2g硅烷偶联剂kh-570和0.2g硅烷偶联剂apts加入装有200ml无水乙醇的500ml三口烧瓶中，再加入7.5g氮化碳，并在回流状态下常温搅拌反应3小时，离心收集沉淀，在70℃下真空干燥12小时，经300目筛网过筛，得硅烷偶联剂改性的氮化碳；
54.(2)将1.2g 2,2-二羟甲基丙酸加入至7ml n-甲基吡咯烷酮中，室温下搅拌溶解，得2,2-二羟甲基丙酸溶液；
55.(3)将2.7g聚四氢呋喃、6.5g异佛尔酮二异氰酸酯、1.7g含磷二元醇p-polyol和7.5g步骤(2)制得的2,2-二羟甲基丙酸溶液加入至500ml三口烧瓶中，加热至65℃，在氮气保护下搅拌进行聚合反应4小时；反应结束后降低体系温度至40℃后，加入1.0g三乙胺进行中和反应40分钟；然后加入离子水，高速搅拌分散至乳液均匀；再加入0.7g乙二胺进行后扩链反应45分钟，反应结束后经400目尼龙网过滤，得阻燃改性水性聚氨酯；
56.(4)将3g步骤(1)制得的硅烷偶联剂改性的氮化碳和40ml去离子水加入至500ml三口烧瓶中，常温超声50分钟；然后加入70g步骤(3)制得的阻燃改性水性聚氨酯，超声水浴中搅拌70分钟，得本实施例的含氮化碳的阻燃改性水性聚氨酯样品。
57.实施例4
58.一种含氮化碳的阻燃改性水性聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：
59.(1)将0.2g硅烷偶联剂kh-570和0.2g硅烷偶联剂apts加入装有220ml无水乙醇的500ml三口烧瓶中，再加入8g氮化碳，并在回流状态下常温搅拌反应3小时，离心收集沉淀，在70℃下真空干燥24小时，经300目筛网过筛，得硅烷偶联剂改性的氮化碳；
60.(2)将1.3g乙二按基乙磺酸钠加入至7ml n-甲基吡咯烷酮中，室温下搅拌溶解，得乙二按基乙磺酸钠溶液；
61.(3)将3.1g聚乙二醇、7.3g赖氨酸二异氰酸酯、1.7g含磷二元醇p-polyol和8.6g步骤(2)制得的乙二按基乙磺酸钠溶液加入至500ml三口烧瓶中，加热至70℃，在氮气保护下搅拌进行聚合反应3小时；反应结束后降低体系温度至35℃后，加入1.1g三乙胺进行中和反应45分钟；然后加入离子水，高速搅拌分散至乳液均匀；再加入0.7g乙二胺进行后扩链反应50分钟，反应结束后经400目尼龙网过滤，得阻燃改性水性聚氨酯；
62.(4)将3.5g步骤(1)制得的硅烷偶联剂改性的氮化碳和40ml去离子水加入至500ml三口烧瓶中，常温超声50分钟；然后加入80g步骤(3)制得的阻燃改性水性聚氨酯，超声水浴中搅拌75分钟，得本实施例的含氮化碳的阻燃改性水性聚氨酯样品。
63.实施例5
64.一种含氮化碳的阻燃改性水性聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：
65.(1)将0.25g硅烷偶联剂kh-570和0.25g硅烷偶联剂apts加入装有260ml无水乙醇的500ml三口烧瓶中，再加入9g氮化碳，并在回流状态下常温搅拌反应3.5小时，离心收集沉淀，在75℃下真空干燥24小时，经300目筛网过筛，得硅烷偶联剂改性的氮化碳；
66.(2)将1.4gn-甲基二乙醇加入至7.5ml n-甲基吡咯烷酮中，室温下搅拌溶解，得n-甲基二乙醇溶液；
67.(3)将3.3g聚己内酯、7.8g异佛尔酮二异氰酸酯、1.8g含磷二元醇p-polyol和9.6g步骤(2)制得的n-甲基二乙醇溶液加入至500ml三口烧瓶中，加热至75℃，在氮气保护下搅拌进行聚合反应4小时；反应结束后降低体系温度至45℃后，加入1.2g三乙胺进行中和反应50分钟；然后加入离子水，高速搅拌分散至乳液均匀；再加入0.8g乙二胺进行后扩链反应65分钟，反应结束后经400目尼龙网过滤，得阻燃改性水性聚氨酯；
68.(4)将4.5g步骤(1)制得的硅烷偶联剂改性的氮化碳和45ml去离子水加入至500ml三口烧瓶中，常温超声55分钟；然后加入90g步骤(3)制得的阻燃改性水性聚氨酯，超声水浴中搅拌80分钟，得本实施例的含氮化碳的阻燃改性水性聚氨酯样品。
69.实施例6
70.一种含氮化碳的阻燃改性水性聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：
71.(1)将0.3g硅烷偶联剂kh-570和0.3g硅烷偶联剂apts加入装有300ml无水乙醇的500ml三口烧瓶中，再加入10g氮化碳，并在回流状态下常温搅拌反应2小时，离心收集沉淀，在85℃下真空干燥24小时，经300目筛网过筛，得硅烷偶联剂改性的氮化碳；
72.(2)将1.5g三乙醇胺加入至8ml n-甲基吡咯烷酮中，室温下搅拌溶解，得三乙醇胺溶液；
73.(3)将3.6g聚四氢呋喃、8.2g异佛尔酮二异氰酸酯、2.0g含磷二元醇p-polyol和10.5g步骤(2)制得的三乙醇胺溶液加入至500ml三口烧瓶中，加热至80℃，在氮气保护下搅拌进行聚合反应4小时；反应结束后降低体系温度至45℃后，加入1.3g三乙胺进行中和反应60分钟；然后加入离子水，高速搅拌分散至乳液均匀；再加入0.8g乙二胺进行后扩链反应75分钟，反应结束后经400目尼龙网过滤，得阻燃改性水性聚氨酯；
74.(4)将5g步骤(1)制得的硅烷偶联剂改性的氮化碳和50ml去离子水加入至500ml三口烧瓶中，常温超声60分钟；然后加入100g步骤(3)制得的阻燃改性水性聚氨酯，超声水浴中搅拌90分钟，得本实施例的含氮化碳的阻燃改性水性聚氨酯样品。
75.对比例1
76.一种阻燃改性水性聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：
77.(1)将1.2g 2,2-二羟甲基丙酸加入至7ml n-甲基吡咯烷酮中，室温下搅拌溶解，得2,2-二羟甲基丙酸溶液；
78.(2)将2.7g聚四氢呋喃、6.5g异佛尔酮二异氰酸酯、1.7g含磷二元醇p-polyol和7.5g步骤(1)制得的2,2-二羟甲基丙酸溶液加入至500ml三口烧瓶中，加热至65℃，在氮气保护下搅拌进行聚合反应4小时；反应结束后降低体系温度至40℃后，加入1.0g三乙胺进行中和反应40分钟；然后加入离子水，高速搅拌分散至乳液均匀；再加入0.7g乙二胺进行后扩链反应45分钟，反应结束后经400目尼龙网过滤，得本对比例的阻燃改性水性聚氨酯样品。
79.对比例1与实施例3的区别在于，对比例1的阻燃改性水性聚氨酯中不含氮化碳。
80.对比例2
81.一种含氮化碳的阻燃改性水性聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：
82.(1)将0.2g硅烷偶联剂kh-570和0.2g硅烷偶联剂apts加入装有200ml无水乙醇的500ml三口烧瓶中，再加入7.5g氮化碳，并在回流状态下常温搅拌反应3小时，离心收集沉
淀，在70℃下真空干燥12小时，经300目筛网过筛，得硅烷偶联剂改性的氮化碳；
83.(2)将1.2g 2,2-二羟甲基丙酸加入至7ml n-甲基吡咯烷酮中，室温下搅拌溶解，得2,2-二羟甲基丙酸溶液；
84.(3)将2.7g聚四氢呋喃、6.5g异佛尔酮二异氰酸酯、1.7g1,4-丁二醇和7.5g步骤(2)制得的2,2-二羟甲基丙酸溶液加入至500ml三口烧瓶中，加热至65℃，在氮气保护下搅拌进行聚合反应4小时；反应结束后降低体系温度至40℃后，加入1.0g三乙胺进行中和反应40分钟；然后加入离子水，高速搅拌分散至乳液均匀；再加入0.7g乙二胺进行后扩链反应45分钟，反应结束后经400目尼龙网过滤，得阻燃改性水性聚氨酯；
85.(4)将3g步骤(1)制得的硅烷偶联剂改性的氮化碳和40ml去离子水加入至500ml三口烧瓶中，常温超声50分钟；然后加入70g步骤(3)制得的阻燃改性水性聚氨酯，超声水浴中搅拌70分钟，得本对比例的含氮化碳的阻燃改性水性聚氨酯样品。
86.对比例2与实施例3的区别在于，对比例2的阻燃改性水性聚氨酯，其制备原料中用等量的普通多元醇1,4-丁二醇替代含磷二元醇p-polyol。
87.性能测试
88.将实施例1-6及对比例1-2制得的(含氮化碳的)阻燃改性水性聚氨酯应用于涂料中，并考察所得涂料的硬度、耐水性能、阻燃性能和热稳定性能，具体测试过程和步骤如下：
89.(1)将样品在马口铁上制备成涂膜，所得涂膜的硬度采用qhq-a铅笔硬度计测试，具体根据gb/t 6739-2006《色漆和清漆铅笔法测定漆膜硬度》执行。
90.(2)将样品涂敷成膜，干燥后裁剪为3cm
×
3cm的正方形，并称量其初始质量m1；然后在室温下将其完全浸没在去离子水中24小时；再取出并吸干涂膜表面残留水分，称量其质量m2，涂膜吸水率为[(m
2-m1)/m1]
×
100％。实验重复进行5次，测试结果表示为(平均值
±
标准偏差)。
[0091]
(3)将样品倒入聚四氟乙烯模具中，采用jf-3型极限氧指数仪进行测试，试样尺寸为120
×6×
3mm3。实验重复进行5次，测试结果表示为(平均值
±
标准偏差)。
[0092]
(4)将样品涂敷成膜，放入真空干燥箱中干燥；取1-5mg样品，采用tg 209f1热重分析仪进行热稳定性测试。测试条件：在氮气氛围下从室温升至750℃，升温速率为10℃/min。
[0093]
具体测试结果如表1所示。
[0094]
表1：实施例1-6和对比例1-2所制得的样品的性能测试对比表
[0095]
样品硬度吸水率(％)极限氧指数(％)t
5％
(℃)实施例14h8.32
±
0.2328.3
±
0.4269.1实施例23h7.89
±
0.2528.8
±
0.3272.4实施例33h9.02
±
0.3329.2
±
0.2275.7实施例45h8.55
±
0.4129.5
±
0.6279.2实施例55h9.27
±
0.2428.7
±
0.7276.5实施例64h8.14
±
0.3528.5
±
0.9274.8对比例12h10.12
±
0.3923.7
±
0.5266.3对比例22h9.42
±
0.6125.9
±
0.6263.6
[0096]
由表1可知，实施例1-6制得的涂料，均具有较好的硬度、耐水性和阻燃性能，其中：铅笔硬度可达5h，吸水率最高仅为9.27
±
0.24％，极限氧指数可达29.5
±
0.6％，t
5％
最高可
达279.2℃。而对比例1-2相对于实施例3由于分别不含氮化碳和将普通多元醇1，4-丁二醇替代含磷二元醇p-polyol，所制得的涂料，无论是硬度和耐水性，还是阻燃性能和热稳定性均不及实施例3。
[0097]
对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下还可以做出若干简单推演或替换，而不必经过创造性的劳动。因此，本领域技术人员根据本发明的揭示，对本发明做出的简单改进都应该在本发明的保护范围之内。上述实施例为本发明的优选实施例，凡与本发明类似的工艺及所作的等效变化，均应属于本发明的保护范畴。