CN101108914A - 一种无卤阻燃聚氨酯弹性体难燃剂及其制备方法 - Google Patents

一种无卤阻燃聚氨酯弹性体难燃剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种无卤阻燃聚氨酯弹性体难燃剂及其制备方法，该难燃剂包括以下组分及含量(重量％)：密胺－甲醛包覆聚磷酸铵30－70％，三羟乙基异氰脲酸酯10－35％，三聚氰胺氰脲酸酯5－20％，膦酸酯10－20％，有机硅烷偶联剂0.1－0.5％，抗氧剂0.1－0.8％；该难燃剂的制备方法包括将聚密胺－甲醛包覆聚磷酸铵等原料进行混合等工艺步骤。与现有技术相比，本发明从根本上克服了含卤阻燃聚氨酯弹性体对环境和对人体的危害的缺点，赋予了材料一定的难燃性，并且与聚氨酯有很好的相容性，还不影响聚氨酯的机械力学性能。

Description

一种无卤阻燃聚氨酯弹性体难燃剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及无卤阻燃聚氨酯弹性体(TPU)的技术领域，尤其涉及一种无卤阻燃聚氨酯弹性体难燃剂及其制备方法。
背景技术
聚氨酯弹性体现在通常使用的阻燃剂，均是以含溴和氯等卤素为主的阻燃剂，虽然有很好的阻燃效果，但含卤阻燃剂的聚氨酯弹性体在燃烧时，会产生大量的有害气体，造成对环境的污染和人体的伤害。所以开发聚氨酯弹性体的新型无卤环保阻燃剂就成为研究的重点。
如US 4,324,835提出了用聚磷酸铵无机酸与季戊四醇混合作为TPU泡沫的膨胀性阻燃剂，JP 01/40588介绍了把聚磷酸铵和硼酸锌一起应用，作为TPU的阻燃剂。US 5,837,760提出了单独使用有机磷酸酯或使用其与三聚氰胺衍生物的混合物来作为TPU的阻燃剂，EP 0389768 A2报道了用三聚氰胺氰脲酸酯与磷酸酯及氢氧化镁作为TPU中的阻燃剂。
关于TPU阻燃技术虽然已经取得了很大效果，但普遍存在添加量大，且与TPU的相容性不太好的不足，这样对TPU的机械性能有很不利的影响。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术上存在的不足，而提供一种在具有一定难燃性的同时，不会影响材料机械性能的无卤聚氨酯弹性体难燃剂及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种无卤阻燃聚氨酯弹性体难燃剂，其特征在于，该难燃剂包括以下组分及含量(重量％)：密胺-甲醛包覆聚磷酸铵30-70％，三羟乙基异氰脲酸酯10-35％，三聚氰胺氰脲酸酯5-20％，膦酸酯10-20％，有机硅烷偶联剂0.1-0.5％，抗氧剂0.1-0.8％。
所述的难燃剂包括以下组分及含量(重量％)：密胺-甲醛包覆聚磷酸铵40-60％，三羟乙基异氰尿酸酯15-30％，三聚氰胺氰脲酸酯10-15％，膦酸酯5-15％，有机硅烷偶联剂0.2-0.4％，抗氧剂0.3-0.7％。
所述的膦酸酯选自三苯基膦酸酯、间苯二酚双膦酸酯、双酚A二膦酸酯中的一种或几种。
所述的有机硅烷偶联剂包括四乙烯基四甲基环四硅氧烷，四甲氧基硅烷，三乙氧基硅丙基四硫化物，缩水甘油醚基丙基三甲氧基硅烷或缩水甘油醚基丙基甲基二甲氧基硅烷。
所述的抗氧剂包括11，3-三(2-甲基-4-羟基-5-特丁基苯基)丁烷，3，5-二特丁基-4-羟基苯丙酸十八酯，四(3-3’，5’-二特丁基-4’-羟基苯基)丙酸季戊四醇酯，2，2’-亚甲基双(4-甲基-6-特丁基)苯酚或4，4’-硫代双(3-甲基-6-叔丁基)苯酚。
一种无卤阻燃聚氨酯弹性体难燃剂的制备方法，其特征在于，将密胺-甲醛包覆聚磷酸铵30-70％(重量％)，三羟乙基异氰脲酸酯10-35％(重量％)，三聚氰胺氰脲酸酯5-20％(重量％)，膦酸酯10-20％(重量％)，有机硅烷偶联剂0.1-0.5％(重量％)，抗氧剂0.1-0.8％(重量％)在混合机中充分混合，制得一种无卤阻燃聚氨酯弹性体难燃剂。
与现有技术相比，本发明采用以上难燃剂组成物聚氨酯弹性体中，不仅赋予了材料一定的难燃性，并且与聚氨酯有很好的相容性，没有迁移现象发生，还不影响聚氨酯的机械力学性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
一种无卤聚氨酯弹性体难燃剂的制备方法，该方法包括将密胺-甲醛包覆聚磷酸铵70重量％，三羟乙基异氰尿酸酯10重量％，三聚氰胺氰脲酸酯15重量％，膦酸酯4重量％，有机硅烷偶联剂0.4重量％以及抗氧剂0.6重量％在混合机中充分混合，制得无卤聚氨酯弹性体难燃剂(实施例1)。或者将密胺-甲醛包覆聚磷酸铵57重量％，三羟乙基异氰尿酸酯22重量％，三聚氰胺氰脲酸酯10重量％，膦酸酯10重量％，有机硅烷偶联剂0.5重量％以及抗氧剂0.5重量％在混合机中充分混合，制得无卤聚氨酯弹性体难燃剂(实施例2)。或者将密胺-甲醛包覆聚磷酸铵40重量％，三羟乙基异氰尿酸酯30重量％，三聚氰胺氰脲酸酯14重量％，膦酸酯15重量％，有机硅烷偶联剂0.2重量％以及抗氧剂0.8重量％在混合机中充分混合，制得无卤聚氨酯弹性体难燃剂(实施例3)。
将上述实施例的聚氨酯弹性体难燃剂应用到聚合物中，下列聚合物的含量为50-90％(重量)，更好为60-85％(重量).
(A)聚酯多元醇，如乙二醇，丁二醇，二乙二醇，己二醇，甘油等多元醇聚合物。
(B)聚醚多元醇，环氧丙烷，四氢呋喃，环氧乙烷等多元醇聚合物。
在本实施例的难燃性组成物聚氨酯弹性体中，相对100重量份聚氨酯弹性体，(A)，(B)中的难燃剂添加量为组成物总量的10-50％(重量)，最好为15-35％(重量)，既使弹性体有一定的难燃性，又能保证综合性能比较好。
本实施例的难燃聚性氨酯弹性体的组成物的制造方法，可以采用双螺杆挤出共混的方法混炼制得。
以下用应用实例对本发明作具体说明。
  组成成分(重量％)   应用实例
  1   2   3   4   5   6   7
  聚酯聚氨酯   73   73   73   70
  聚醚聚氨酯   73   73   73
  密胺-甲醛包覆聚磷酸铵   10   10   10   15   10   10   10
  三羟乙基异氰尿酸酯   7.5   7.5   7.5   7   7.5   7.5   7.5
  三聚氰胺   3.5   3.5   3.5   3   3.5   3.5   3.5
氰脲酸
间苯二酚双膦酸酯 3 2 3 3
双酚A二膦酸酯 3 3 3
三乙氧基硅丙基四硫化物 1.33 1.33
四乙烯基四甲基环四硅氧烷 1.33 1.33 1.33
缩水甘油醚基丙基三甲氧基硅烷 1.33 1.33
 3，5-二特丁基-4-羟基苯丙酸十八酯 1.67 1.67
四(3-3‘，5’-二特丁基-4‘-羟基苯基)丙酸季戊四醇酯 1.67 1.67
4，4’-硫代双(3-甲基-6-叔丁基)苯酚 1.67 1.67 1.67
UL-94 V-0 V-0 V-0 V-0 V-0 V-0 V-0
拉伸强度/MPa 49 48 48.5 49.3 38 37 37
断裂延伸率/％ 493 482 487 495 495 483 495

Claims (6)

1.一种无卤阻燃聚氨酯弹性体难燃剂，其特征在于，该难燃剂包括以下组分及含量(重量％)：密胺-甲醛包覆聚磷酸铵30-70％，三羟乙基异氰脲酸酯10-35％，三聚氰胺氰脲酸酯5-20％，膦酸酯10-20％，有机硅烷偶联剂0.1-0.5％，抗氧剂0.1-0.8％。
2.根据权利要求1所述的无卤阻燃聚氨酯弹性体难燃剂，其特征在于，所述的难燃剂包括以下组分及含量(重量％)：密胺-甲醛包覆聚磷酸铵40-60％，三羟乙基异氰尿酸酯15-30％，三聚氰胺氰脲酸酯10-15％，膦酸酯5-15％，有机硅烷偶联剂0.2-0.4％，抗氧剂0.3-0.7％。
3.根据权利要求1或2所述的无卤阻燃聚氨酯弹性体难燃剂，其特征在于，所述的膦酸酯选自三苯基膦酸酯、间苯二酚双膦酸酯、双酚A二膦酸酯中的一种或几种。
4.根据权利要求1或2所述的无卤阻燃聚氨酯弹性体难燃剂，其特征在于，所述的有机硅烷偶联剂包括四乙烯基四甲基环四硅氧烷，四甲氧基硅烷，三乙氧基硅丙基四硫化物，缩水甘油醚基丙基三甲氧基硅烷或缩水甘油醚基丙基甲基二甲氧基硅烷。
5.根据权利要求1或2所述的无卤阻燃聚氨酯弹性体难燃剂，其特征在于，所述的抗氧剂包括11，3-三(2-甲基-4-羟基-5-特丁基苯基)丁烷，3，5-二特丁基-4-羟基苯丙酸十八酯，四(3-3’，5’-二特丁基-4’-羟基苯基)丙酸季戊四醇酯，2，2’-亚甲基双(4-甲基-6-特丁基)苯酚或4，4’-硫代双(3-甲基-6-叔丁基)苯酚。
6.一种无卤阻燃聚氨酯弹性体难燃剂的制备方法，其特征在于，将密胺-甲醛包覆聚磷酸铵30-70％(重量％)，三羟乙基异氰脲酸酯10-35％(重量％)，三聚氰胺氰脲酸酯5-20％(重量％)，膦酸酯10-20％(重量％)，有机硅烷偶联剂0.1-0.5％(重量％)，抗氧剂0.1-0.8％(重量％)在混合机中充分混合，制得一种无卤阻燃聚氨酯弹性体难燃剂。
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