CN101698745A - 无卤阻燃聚氨酯弹性体护套料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种无卤聚氨酯弹性体护套料及其制备方法，该弹性体护套料包括基础树脂a、基础树脂b、改性树脂c、阻燃剂以及抗氧剂、抗水解剂、光稳定剂和润滑剂，其制备方法为首先通过将基础树脂a与改性树脂c预交联，然后将预交联共聚物与其他成分组分按配方比例混匀挤出造粒即可。本发明的优势是加工光缆时挤出包覆速度快，挤出表面光滑细腻，并且无卤环保、低烟低毒，综合性能优良，是替代无卤阻燃聚烯烃及含卤阻燃聚氨酯弹性体的理想材料。
Description
技术领域
本发明涉及一种无卤阻燃聚氨酯弹性体护套料，本发明还涉及一种无卤阻燃聚氨酯弹性体护套料的制备方法，属于无卤阻燃聚氨酯组合物技术领域。
背景技术
现有技术，光缆都使用无卤阻燃聚烯烃或含卤阻燃聚氨酯弹性体作为护套材料。无卤阻燃聚烯烃护套料，如专利号为03117785、发明名称为“无卤低烟磷氮层状硅酸盐复合聚乙烯电线电缆护套料及制备方法”的中国专利，其优点是有较好的阻燃性、刚性、耐老化性、耐热性，但是其耐磨性、低温韧性较差，在一些要求较高的场合无法使用。而含卤阻燃聚氨酯弹性体护套料，如专利号为02154430、发明名称为“一种高介电强度聚氨酯组合物及其制备方法”的专利，以及公告号为1746223、发明名称为“改性聚氨酯组合物及其制备方法”的专利申请，其中的含卤成分在燃烧时会放出大量卤化氢等有毒有害气体和浓烟，对环境具有很大的污染性，并造成火灾的“二次危害”，从而加大了火灾的损失。目前很多科学研究已证实，卤化物对人体健康与环境所造成的损害已愈来愈严重，要求禁用含卤护套料的的呼声越来越高，无卤材料替代含卤材料已成为一种趋势。
发明内容
本发明的目的在于提出一种无卤阻燃聚氨酯弹性体护套料。
本发明的另一个目的还在于提供一种无卤阻燃聚氨酯弹性体护套料的制备方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
所述的无卤阻燃聚氨酯弹性体护套料组合物的成分组成及相应的重量组份是
基础树脂a：聚氨基甲酸酯聚合物，聚醚型，邵氏A硬度82，组份60-70份；购自德国巴斯夫公司，型号：1185A；
基础树脂b：聚氨基甲酸酯聚合物，聚醚型，邵氏A硬度95，组份40-30份；购自德国巴斯夫公司，型号：1195A；
改性树脂c：乙烯-1-己烯共聚物的极性单体接枝物，该接枝物中马来酸酐接枝单体含量为1.8％，组份8-10份；购自上海久聚高分子材料有限公司，型号：JCP-2C；
阻燃剂：膨胀型组燃剂，多聚磷酸铵、季戊四醇和三聚氰胺、有机硅树脂的混合物，四者比例为(6.4-6.7)∶(1.7-2.0)∶(1.6-1.9)∶2.5，优选的四者比例为6.5∶1.8∶1.7∶2.5；组份46-56份；均为市售商品，其中有机硅树脂是聚二甲基硅氧烷树脂，购自美国道康宁公司，型号：RM 4-7081；
复合抗氧剂：3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)十八烷基酯与4-4’-二叔辛基联苯胺复合抗氧体系，二者比例为(1.5-3)∶1，优选的二者比例为2∶1，组份0.2-0.4份；其中3(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八烷基酯为主抗氧剂，购自瑞士汽巴精化公司，型号：Irganox 1076；4-4’-二叔辛基联苯胺为辅抗氧剂，购自瑞士汽巴精化公司，型号：Irganox 5057；
抗水解剂：碳化二亚胺，组份1-2份；
光稳定剂：2，2’-二羟基-4-甲氧基二苯甲酮、双(2，2，6，6-四甲基哌啶基)癸二酸酯或丁二酸与4-羟基-2，2，6，6-四甲-1-哌啶醇的聚合体中的一种或其任意组合；优选的光稳定剂为2，2’-二羟基-4-甲氧基二苯甲酮；组份0.3-0.5份；
润滑剂a：硬脂酸，组份0.2-0.3份；
润滑剂b：乙撑双脂肪酸酰胺基础上引进极性基团的化合物，组份0.8-1.8份；乙撑双脂肪酸酰胺基础上引进极性基团的化合物为市售产品，购自苏州联胜化学有限公司；型号：HEEBS；
润滑剂c：甲基硅油，组份1-2份。
该组合物采用了两种聚氨基甲酸酯共混，兼顾了组合物物化性能与挤出成缆工艺性能的平衡。本发明使用了乙烯-1-己烯共聚物的极性单体接枝物，提高了共混聚合物的极性以及聚合物与阻燃剂的相容性，并对组合物的氧指数有所提高。
所述的无卤阻燃聚氨酯弹性体护套料的制备方法包括以下步骤：
(1)制备预交联共聚物：将基础树脂a与乙烯-1-己烯共聚物的极性单体接枝物c在高速搅拌机中搅拌，使其混合均匀，出料后在交联助剂(交联助剂为三烯丙基异三聚氰酸酯，购自安徽省合肥精细化工公司，化学简称：TAIC)的催化下用带密炼块强剪切双螺杆挤出机完成预交联，制成预交联共聚物；
(2)将步骤(1)得到的预交联共聚物和基础树脂b、各种添加剂按配方称量好，倒入高速搅拌机中搅拌，使其混合均匀，出料后立即用双螺杆挤出机挤出造粒，采用旋风切粒工艺，保证切粒均匀。
该制备方法采用了分段预交联技术手段，解决了粘度差异大的不同基础树脂难于熔融混匀的难点，并使本发明组合物内部形成少量化学交联键，使组合物的耐磨性、耐热性、压缩永久变形性及工艺性能得到较大改善。为改进组合物的加工性能，本发明采用了复配润滑体系，综合考虑了内、外润滑的协同。
本发明的优点：与无卤阻燃聚烯烃相比，本发明材料具有优异的耐磨性、耐高温性、低温柔韧性、高弹性、高强度及优良的耐油性能。与含卤阻燃聚氨酯弹性体相比，本发明材料具有无卤环保、低烟低毒的特性，对环境无污染，且万一发生火灾时不会造成“二次危害”，有利于人员逃生及避免精密仪器受到腐蚀。并且加工光缆时挤出包覆速度快，挤出表面光滑细腻，综合性能优良，是替代无卤阻燃聚烯烃及含卤阻燃聚氨酯弹性体的理想材料。
具体实施方式
实施例1
本实施例的无卤阻燃聚氨酯弹性体护套料组合物的成分及用量：
邵氏A硬度82的聚氨基甲酸酯聚合物：60.00Kg；
邵氏A硬度95的聚氨基甲酸酯聚合物：40.00Kg；
乙烯-1-己烯共聚物的极性单体接枝物：8.00Kg；
多聚磷酸铵：24.13Kg；
季戊四醇：6.41Kg；
三聚氰胺：6.03Kg；
有机硅树脂：9.43Kg；
3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)十八烷基酯：0.12Kg；
4-4’-二叔辛基联苯胺：0.08Kg；
碳化二亚胺：1.00Kg；
2，2’-二羟基-4-甲氧基二苯甲酮：0.30Kg；
硬脂酸：0.20Kg；
乙撑双脂肪酸酰胺基础上引进极性基团的化合物：0.80Kg；
甲基硅油：1.00Kg。
依据以上配比生产聚氨酯弹性体护套料的方法为：
(1)制备预交联共聚物：将基础树脂a与乙烯-1-己烯共聚物的极性单体接枝物c在高速搅拌机中搅拌3分钟，使其混合均匀，出料后在交联助剂的催化下用带密炼块强剪切双螺杆挤出机完成预交联，制成预交联共聚物。
(2)将(1)得到的预交联共聚物和基础树脂b、各种添加剂按配方称量好，倒入高速搅拌机中搅拌5分钟，使其混合均匀，出料后立即用双螺杆挤出机挤出造粒，采用旋风切粒工艺，保证切粒均匀。
实施例2
本实施例的无卤阻燃聚氨酯弹性体护套料组合物的成分及用量：
邵氏A硬度82的聚氨基甲酸酯聚合物：65.00Kg；
邵氏A硬度95的聚氨基甲酸酯聚合物：35.00Kg；
乙烯-1-己烯共聚物的极性单体接枝物：9.00Kg；
多聚磷酸铵：26.52Kg；
季戊四醇：7.34Kg；
三聚氰胺：6.94Kg；
有机硅树脂：10.20Kg；
3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)十八烷基酯：0.20Kg；
4-4’-二叔辛基联苯胺：0.10Kg；
碳化二亚胺：1.50Kg；
双(2，2，6，6-四甲基哌啶基)癸二酸酯：0.40Kg；
硬脂酸：0.25Kg；
乙撑双脂肪酸酰胺基础上引进极性基团的化合物：1.30Kg；
甲基硅油：1.50Kg。
依据以上配比生产聚氨酯弹性体护套料的方法为：
(1)制备预交联共聚物：将基础树脂a与乙烯-1-己烯共聚物的极性单体接枝物c在高速搅拌机中搅拌3分钟，使其混合均匀，出料后在交联助剂的催化下用带密炼块强剪切双螺杆挤出机完成预交联，制成预交联共聚物。
(2)将(1)得到的预交联共聚物和基础树脂b、各种添加剂按配方称量好，倒入高速搅拌机中搅拌5分钟，使其混合均匀，出料后立即用双螺杆挤出机挤出造粒，采用旋风切粒工艺，保证切粒均匀。
实施例3
本实施例的无卤阻燃聚氨酯弹性体护套料组合物的成分及用量：
邵氏A硬度82的聚氨基甲酸酯聚合物：70.00Kg；
邵氏A硬度95的聚氨基甲酸酯聚合物：30.00Kg；
乙烯-1-己烯共聚物的极性单体接枝物：10.00Kg；
多聚磷酸铵：28.64Kg；
季戊四醇：8.55Kg；
三聚氰胺：8.12Kg；
有机硅树脂：10.69Kg；
3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)十八烷基酯：0.30Kg；
4-4’-二叔辛基联苯胺：0.10Kg；
碳化二亚胺：2.00Kg；
丁二酸与4-羟基-2，2，6，6-四甲-1-哌啶醇的聚合体：0.50Kg；
硬脂酸：0.30Kg；
乙撑双脂肪酸酰胺基础上引进极性基团的化合物：1.80Kg；
甲基硅油：2.00Kg。
依据以上配比生产聚氨酯弹性体护套料的方法为：
(1)制备预交联共聚物：将基础树脂a与乙烯-1-己烯共聚物的极性单体接枝物c在高速搅拌机中搅拌3分钟，使其混合均匀，出料后在交联助剂的催化下用带密炼块强剪切双螺杆挤出机完成预交联，制成预交联共聚物。
(2)将(1)得到的预交联共聚物和基础树脂b、各种添加剂按配方称量好，倒入高速搅拌机中搅拌5分钟，使其混合均匀，出料后立即用双螺杆挤出机挤出造粒，采用旋风切粒工艺，保证切粒均匀。
上述三个实施例所得无卤阻燃聚氨酯弹性体护套料，按照有关国家标准测试所得性能参数见下表：
Claims (10)
1.一种无卤阻燃聚氨酯弹性体护套料，其特征在于：包括如下重量组份的成分
基础树脂a：60-70份；
基础树脂b：40-30份；
改性树脂c：8-10份；
阻燃剂：46-56份；
复合抗氧剂：0.2-0.4份；
抗水解剂：1-2份；
光稳定剂：0.3-0.5份；
润滑剂a：0.2-0.3份；
润滑剂b：0.8-1.8份；
润滑剂c：1-2份。
2.权利要求1所述的一种无卤阻燃聚氨酯弹性体护套料，其特征在于：所述的基础树脂a是聚氨基甲酸酯聚合物，属聚醚型，其邵氏A硬度为82；基础树脂b是聚氨基甲酸酯聚合物，属聚醚型，其邵氏A硬度为95；改性树脂c是乙烯-1-己烯共聚物的极性单体接枝物，该接枝物中马来酸酐接枝单体的含量为1.8％。
3.权利要求1所述的一种无卤阻燃聚氨酯弹性体护套料，其特征在于：所述的阻燃剂属膨胀型组燃剂，由多聚磷酸铵、季戊四醇、三聚氰胺和有机硅树脂组成的混合物。
4.权利要求3所述的一种无卤阻燃聚氨酯弹性体护套料，其特征在于：所述的多聚磷酸铵、季戊四醇、三聚氰胺和有机硅树脂，四者的配比为(6.4-6.7)∶(1.7-2.0)∶(1.6-1.9)∶2.5。
5.权利要求1所述的一种无卤阻燃聚氨酯弹性体护套料，其特征在于：所述的复合抗氧剂是3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)十八烷基酯与4-4’-二叔辛基联苯胺组成的复合抗氧体系。
6.权利要求5所述的一种无卤阻燃聚氨酯弹性体护套料，其特征在于：所述的3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)十八烷基酯和4-4’-二叔辛基联苯胺，二者比例为(1.5-3)∶1。
7.权利要求1所述的一种无卤阻燃聚氨酯弹性体护套料，其特征在于：所述的抗水解剂是碳化二亚胺。
8.权利要求1所述的一种无卤阻燃聚氨酯弹性体护套料，其特征在于：所述的光稳定剂是2，2’-二羟基-4-甲氧基二苯甲酮、双(2，2，6，6-四甲基哌啶基)癸二酸酯或丁二酸与4-羟基-2，2，6，6-四甲-1-哌啶醇的聚合体中的一种或其任意组合。
9.权利要求1所述的一种无卤阻燃聚氨酯弹性体护套料，其特征在于：所述的润滑剂a为硬脂酸；润滑剂b为乙撑双脂肪酸酰胺基础上引进极性基团的化合物；润滑剂c为甲基硅油。
10.一种无卤阻燃聚氨酯弹性体护套料的制备方法，其特征在于：制备方法包括以下步骤
(1)制备预交联共聚物：将基础树脂a与改性树脂c通过高速搅拌，使其混合均匀，出料后在交联助剂的催化下完成预交联，制成预交联共聚物；
(2)将步骤(1)得到的预交联共聚物和基础树脂b及其他各组分按配方称量好，放在一起搅拌，使其混合均匀，出料后立即挤出造粒。
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