CN102391621B - 一种无卤阻燃tpee热塑性弹性体及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无卤阻燃TPEE热塑性弹性体及其制备方法,按质量百分含量计该无卤阻燃TPEE热塑性弹性体包含以下组分:TPEE 40%~60%、PPO 10%~30%、改性醋酸纤维素5%~15%、膦酸酯阻燃剂10%~20%、三聚氰胺5%~10%、硼酸锌3%~5%、改性纳米粘土2%~10%、硅烷偶联剂0.1%~2%、其他助剂0%~1%。本发明所得的阻燃复合材料具有很好的综合性能,应用前景良好。本发明的新型无卤阻燃TPEE热塑性弹性体制备方法,采用季铵盐阳离子型离子液体作为改性助剂,所用原料皆无毒副作用,操作安全,工艺简单易行。

Description

一种无卤阻燃TPEE热塑性弹性体及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种无卤阻燃TPEE热塑性弹性体及其制备方法。
背景技术
热塑性聚酯弹性体(TPEE)是一种含PBT硬段和聚醚二醇软段(主要是指聚丁二醇,PTMG)的嵌段共聚物,它兼具有橡胶的柔软性、弹性和热塑性塑料的刚性、易加工性,因此又称为聚酯橡胶。TPEE具有机械强度高、抗冲击性能好、弹性高、耐蠕变、耐低温、耐弯曲疲劳性和耐油、耐化学品优良等特点,且使用温度范围宽(-70~200℃),在热塑性弹性体中耐热性最好。TPEE加工成型方便,可采用注塑、挤出、吹塑和旋转模塑成型加工。但TPEE较一般橡胶硬度高、耐强酸性差,也易燃,因此实际使用的TPEE绝大多数为改性的产品。近年来通过聚合改良和后加工高性能化和功能化技术的研究开发,TPEE的综合性能得到明显改善,在电子电器、汽车、仪器仪表设备和体育用品等领域具有很强的市场竞争力,其应用领域不断扩展,用量迅速增长,受到了越来越广泛的关注。
由于电子电器、汽车和精密仪器等领域对材料的阻燃性能要求高,因此TPEE的阻燃改性是一个重要的研究方向,美国Dupont公司、日本东洋纺公司、荷兰DSM公司等相继开发了阻燃等级达到UL94 V-0级的阻燃TPEE产品,但商品化的阻燃TPEE绝大多数是采用卤素-锑阻燃体系阻燃的品种,只有荷兰DSM公司报道了一种无卤素阻燃TPEE。由于我国的TPEE研究开发起步较晚,其改性特别是阻燃研究与国外还有较大差距。
TPEE无毒,无污染,成本低且设备要求不高,可熔融纺制弹力丝,用于服装、玩具等。TPEE作为特种橡胶又是很好的高分子改性剂。由于TPEE具有突出的机械强度、优良的回弹性和宽广的使用温度等综合性能,在汽车制件、液压软管、电缆电线、电子电器、工业制品、文体用品、生物材料等领域具有很强的市场竞争力,得到了越来越广泛的应用,其中在汽车工业中的应用最广,占总用量的70%以上。由于TPEE应用广泛,尤其是在汽车、电子电器等领域,对其阻燃性也提出了更高的要求。目前,绝大多数制造商的商品化阻燃TPEE主要采用溴系阻燃剂阻燃,而随着阻燃TPEE应用领域的拓展,无卤素化阻燃是今后发展的必然要求,迄今为止仅有荷兰DSM公司开发了一种无卤素阻燃TPEE。鉴于无卤素化是TPEE阻燃的前沿课题,有关其内容的公开发表文献很少,本发明着眼于此,提出一种无卤阻燃TPEE热塑性弹性体的制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无卤阻燃TPEE热塑性弹性体。本发明公开的无卤阻燃TPEE热塑性弹性体,对其添加的其他组分进行改性,极大地提高了阻燃TPEE材料的阻燃性能及机械性能,显示了良好的应用前景。
本发明的另一目的在于提供一种无卤阻燃TPEE热塑性弹性体的制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现:
一种无卤阻燃TPEE热塑性弹性体,按质量百分含量计该无卤阻燃TPEE热塑性弹性体包含以下组分:
Figure GDA0000195079591
上述的无卤阻燃TPEE热塑性弹性体,其在于所述的改性醋酸纤维素分子式为:(C6H7O2)(OOCCH3)n,是纤维素在季铵盐阳离子型离子液体环境中经醋酸乙酰化后得到的,其乙酰化程度大于50%。
上述的无卤阻燃TPEE热塑性弹性体,其在于所述的改性纳米粘土是将D98在100~900nm范围间的纳米粘土浸入浓度为0.1~0.5mol/L的季铵盐阳离子型离子液体中,混合搅拌后得到的。
上述的无卤阻燃TPEE热塑性弹性体,其在于所述的季铵盐阳离子型离子液体为N-甲基-N-丙烯基吗啡啉季铵盐离子液体([RMIM][CF3SO3])或氯铝酸三乙胺盐酸盐离子液体(TECIL)。其制备方法参见专利CN200710151001.6所提供的方法,变换阴离子化合物所得。
上述的无卤阻燃TPEE热塑性弹性体,其在于所述的膦酸酯阻燃剂为三苯基氧化膦、三(3-羟丙基)氧化膦、环状烷基膦酸酯中的一种或几种。所述的硅烷偶联剂为KH-550、KH-560和A-171中的任意一种。
上述的无卤阻燃TPEE热塑性弹性体,其特征在于所述的其他助剂为抗氧化剂、抗紫外剂、润滑剂中的一种或几种。所述的抗氧化剂为168和1098;所述的抗紫外剂为:UV-P或抗紫外剂770;所述的润滑剂为AC-540A。
上述的阻燃TPEE热塑性弹性体的制备方法,包括以下步骤:
(1)助剂的预处理:将原料TPEE在100~120℃真空干燥2~4小时;将纤维素与醋酸以质量与体积比(g:mL)为1:1~20的比例混合后,在季铵盐阳离子型离子液体中乙酰化,其中纤维素与季铵盐阳离子型离子液体的质量体积比(g:mL)为1:300~500,在60~80℃下混合搅拌2~4h,得到改性醋酸纤维素,所得的改性醋酸纤维素乙酰化程度大于50%;将D98在100~900nm范围间的纳米粘土浸入浓度为0.1~0.5mol/L的季铵盐阳离子型离子液体中,混合搅拌后,经抽滤得到改性纳米粘土;
(2)TPEE的共混制备:按比例将干燥后的TPEE与PPO混合后加入硅烷偶联剂,混合均匀后将膦酸酯阻燃剂、三聚氰胺、硼酸锌和改性纳米粘土以及其他助剂加入搅拌机中搅拌均匀,经双螺杆挤出机主喂料系统送入螺杆,改性纤维素经侧喂料系统送入双螺杆挤出机共混造粒,其挤出工艺为:螺杆转速60~80r/min;机头到加料口温度为一区200~210℃,二区210~220℃,三区至七区温度在220~230℃,加料口150~170℃。优选为,所述的挤出工艺中机头到加料口温度为:一区200℃,二区210℃,三区220℃,四区225℃,五区220℃,六区220℃,七区220℃,加料口160℃。
上述的阻燃TPEE热塑性弹性体的制备方法,其在于所述的季铵盐阳离子型离子液体是N-甲基-N-丙烯基吗啡啉季铵盐离子液体([RMIM][CF3SO3])或氯铝酸三乙胺盐酸盐离子液体(TECIL)。
本发明中所述的原料TPEE是一类以聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)为硬段,聚醚为软段的嵌段共聚物,又称聚醚酯、聚酯热塑性弹性体或聚酯橡胶。所述的PPO,又名聚苯醚,结构式如下图所示:
Figure GDA0000195079592
本发明的一种无卤阻燃TPEE热塑性弹性体,由TPEE、PPO、改性醋酸纤维素、膦酸酯、三聚氰胺、硼酸锌、改性纳米粘土以及硅烷偶联剂等经双螺杆挤出系统共混挤出而成。由于纳米粘土中的金属阳离子与季铵盐中的R4N+发生离子交换,使季铵盐中的有机基团覆盖在纳米粘土表面,同时表面由亲水性变成亲油性,有利于将其变为阻燃复合材料的填料。且TPEE的分解温度较PP等通用塑料高,故采用膦酸酯等分解温度较高的阻燃剂,并与三聚氰胺、硼酸锌及改性纳米粘土等协效复配,使得到的阻燃TPEE材料具有阻燃性好、烟气释放少、无熔滴产生等优点;硅烷偶联剂极大地改善了材料中的相容性问题,改性醋酸纤维素的加入使材料的机械性能下降不大。
本发明的有益效果:
本发明的一种无卤阻燃TPEE热塑性弹性体,阻燃效果好,能通过UL94V-0级,不含卤素,符合当今阻燃材料无卤化的趋势,对环境无污染,且在燃烧过程中不产生熔滴,烟气释放量也大大减少,是一款绿色环保的材料。因为膦酸酯等阻燃剂耐水解能力强,因此,本发明阻燃TPEE热塑性弹性体材料具有很强的耐水解性,硅烷偶联剂的添加很好解决了阻燃剂的析出问题。改性醋酸纤维素的加入使复合材料保持了TPEE原有的柔韧性和刚性,具有良好的回弹性与耐候性。本发明的一种无卤阻燃TPEE热塑性弹性体制备方法,采用季铵盐阳离子型离子液体作为改性助剂,所用原料皆无毒副作用,操作安全,工艺简单易行,本发明所得的阻燃复合材料具有很好的综合性能,应用前景良好。
具体实施方式
下面结合具体实施方式,进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解,在阅读了本发明讲授的内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
(1)助剂的预处理:将原料TPEE(中纺投资发展股份有限公司提供)在100℃真空干燥4小时,得到干燥的TPEE备用。将纤维素(常州利尔德通新材料科技有限公司提供)与醋酸(分析纯,无锡市晶科化工有限公司)以质量与体积比(g:mL)为1:3的比例混合后,在N-甲基-N-丙烯基吗啡啉季铵盐离子液体中乙酰化,其中纤维素与N-甲基-N-丙烯基吗啡啉季铵盐离子液体的质量体积比(g:mL)为1:300,60℃下在高速混合机中搅拌4h,得到改性醋酸纤维素备用,所得的改性醋酸纤维素乙酰化程度大于50%,其乙酰化的程度可以用测量酯值或者醇含量判断,具体方法可参考GB/T 14455.8-1993。将D98在100~900nm范围间的纳米粘土(浙江丰虹粘土化工有限公司提供)浸入浓度为0.1mol/L的N-甲基-N-丙烯基吗啡啉季铵盐离子液体中,混合搅拌1h后,得到改性纳米粘土备用;
(2)TPEE的共混制备:按质量百分含量计,将干燥后的40% TPEE与29% PPO(蓝星化工新材料股份有限公司提供)混合后加入0.6% KH-560(南京能德化工有限公司提供),经高速搅拌机混合2min后,将15%三苯基氧化膦(科莱恩公司)、5%三聚氰胺(DSM公司)、3%硼酸锌(上海旭森非卤消烟阻燃有限公司)、2%改性纳米粘土和0.4%的抗氧剂168(汽巴公司提供)加入搅拌机中搅拌5min,经双螺杆挤出机主喂料系统送入螺杆,5%改性纤维素经侧喂料送入双螺杆挤出机,将各物料混合均匀后加入双螺杆挤出机喂料口挤出造粒,料条通过水槽冷却,切粒机切粒后收集备用。其挤出工艺为:螺杆转速60~80r/min;其机头到加料口温度为:一区200℃,二区210℃,三区220℃,四区225℃,五区220℃,六区220℃,七区220℃,加料口160℃。
所得无卤阻燃TPEE热塑性弹性体的极限氧指数(LOI)为31.5%,通过UL94V-0级阻燃测试以及850℃的GWIT测试。阻燃复合材料的拉伸强度为19MPa,保留强度约为94%,力学保留率较高。其综合性能较好。
实施例2
(1)助剂的预处理:将原料TPEE(中纺投资发展股份有限公司提供)在120℃真空干燥2小时,得到干燥的TPEE备用。将纤维素(常州利尔德通新材料科技有限公司提供)与醋酸(分析纯,无锡市晶科化工有限公司)以质量与体积比(g:mL)为1:4的比例混合后,在N-甲基-N-丙烯基吗啡啉季铵盐离子液体中乙酰化,其中纤维素与N-甲基-N-丙烯基吗啡啉季铵盐离子液体的质量体积比(g:mL)为1:500,80℃下在高速混合机中搅拌2h,得到改性醋酸纤维素备用,所得的改性醋酸纤维素乙酰化程度大于50%,其乙酰化的程度可以用测量酯值或者醇含量判断,具体方法可参考GB/T 14455.8-1993。将D98在100~900nm范围间的纳米粘土(浙江丰虹粘土化工有限公司提供)浸入浓度为0.2mol/L的N-甲基-N-丙烯基吗啡啉季铵盐离子液体中,混合搅拌1h后,得到改性纳米粘土备用;
(2)TPEE的共混制备:按质量百分含量计,将干燥后的60% TPEE与10% PPO(蓝星化工新材料股份有限公司提供)混合后加入1% KH-550(南京能德化工有限公司提供),经高速搅拌机混合2min后,将10%三苯基氧化膦(科莱恩公司)、6%三聚氰胺(DSM公司)、3%硼酸锌(上海旭森非卤消烟阻燃有限公司)和3%改性纳米粘土加入搅拌机中搅拌5min,经双螺杆挤出机主喂料系统送入螺杆,7%改性纤维素经侧喂料送入双螺杆挤出机,将各物料混合均匀后加入双螺杆挤出机喂料口挤出造粒,料条通过水槽冷却,切粒机切粒后收集备用。其挤出工艺为:螺杆转速60~80r/min;其机头到加料口温度为:一区200℃,二区210℃,三区220℃,四区225℃,五区220℃,六区220℃,七区220℃,加料口160℃。
所得无卤阻燃TPEE热塑性弹性体的极限氧指数(LOI)为29.5%,通过UL94V-0级阻燃测试以及850℃的GWIT测试。阻燃复合材料的拉伸强度为18.75MPa,保留强度约为90%,力学保留率较高。其综合性能较好。
实施例3
(1)助剂的预处理:将原料TPEE(中纺投资发展股份有限公司提供)在110℃真空干燥3小时,得到干燥的TPEE备用。将纤维素(常州利尔德通新材料科技有限公司提供)与醋酸(分析纯,无锡市晶科化工有限公司)以质量与体积比(g:mL)为1:5的比例混合后,在氯铝酸三乙胺盐酸盐离子液体中乙酰化,其中纤维素与氯铝酸三乙胺盐酸盐离子液体的质量体积比(g:mL)为1:400,70℃下在高速混合机中搅拌3h,得到改性醋酸纤维素备用,所得的改性醋酸纤维素乙酰化程度大于50%,其乙酰化的程度可以用测量酯值或者醇含量判断,具体方法可参考GB/T 14455.8-1993。将D98在100~900nm范围间的纳米粘土(浙江丰虹粘土化工有限公司提供)浸入浓度为0.3mol/L的氯铝酸三乙胺盐酸盐离子液体中,混合搅拌2h后,得到改性纳米粘土备用。
(2)TPEE的共混制备:按质量百分含量计,将干燥后的55% TPEE与15% PPO(蓝星化工新材料股份有限公司提供)混合后加入0.5% A-171(南京能德化工有限公司提供),经高速搅拌机混合2min后,将10%三(3-羟丙基)氧化膦(科莱恩公司)、5%三聚氰胺(DSM公司)、3%硼酸锌(上海旭森非卤消烟阻燃有限公司)、2%改性纳米粘土和0.5%的润滑剂AC-540A(honeywell公司提供)加入搅拌机中搅拌5min,经双螺杆挤出机主喂料系统送入螺杆,9%改性纤维素经侧喂料系统送入双螺杆挤出机,将各物料混合均匀后加入双螺杆挤出机喂料口挤出造粒,料条通过水槽冷却,切粒机切粒后收集备用。其挤出工艺为:螺杆转速60~80r/min;其机头到加料口温度为:一区200℃,二区210℃,三区220℃,四区225℃,五区220℃,六区220℃,七区220℃,加料口160℃。
所得无卤阻燃TPEE热塑性弹性体的极限氧指数(LOI)为29.2%,通过UL94V-0级阻燃测试以及850℃的GWIT测试。阻燃复合材料的拉伸强度为19.45MPa,保留强度约为98%,力学保留率较高。其综合性能较好。
实施例4
(1)助剂的预处理:将原料TPEE(中纺投资发展股份有限公司提供)在120℃真空干燥3小时,得到干燥的TPEE备用。将纤维素(常州利尔德通新材料科技有限公司提供)与醋酸(分析纯,无锡市晶科化工有限公司)以质量与体积比(g:mL)为1:6的比例混合后,在氯铝酸三乙胺盐酸盐离子液体中乙酰化,其中纤维素与氯铝酸三乙胺盐酸盐离子液体的质量体积比(g:mL)为1:300,60℃下在高速混合机中搅拌3h,得到改性醋酸纤维素备用,所得的改性醋酸纤维素乙酰化程度大于50%,其乙酰化的程度可以用测量酯值或者醇含量判断,具体方法可参考GB/T 14455.8-1993。将D98在100~900nm范围间的纳米粘土(浙江丰虹粘土化工有限公司提供)浸入浓度为0.4mol/L的氯铝酸三乙胺盐酸盐离子液体中,混合搅拌2h后,得到改性纳米粘土备用。
(2)TPEE的共混制备:按质量百分含量计,将干燥后的50% TPEE与15% PPO(蓝星化工新材料股份有限公司提供)混合后加入0.2% KH-560(南京能德化工有限公司提供),经高速搅拌机混合2min后,将10%三(3-羟丙基)氧化膦(科莱恩公司)、6%三聚氰胺(DSM公司)、4%硼酸锌(上海旭森非卤消烟阻燃有限公司)、4%改性纳米粘土以及0.4%的抗氧剂168(汽巴公司提供)和0.4%的润滑剂AC-540A(honeywell公司提供)加入搅拌机中搅拌5min,经双螺杆挤出机主喂料系统送入螺杆,10%改性纤维素经侧喂料送入双螺杆挤出机,将各物料混合均匀后加入双螺杆挤出机喂料口挤出造粒,料条通过水槽冷却,切粒机切粒后收集备用。其挤出工艺为:螺杆转速60~80r/min;其机头到加料口温度为:一区200℃,二区210℃,三区220℃,四区225℃,五区220℃,六区220℃,七区220℃,加料口160℃。
所得无卤阻燃TPEE热塑性弹性体的极限氧指数(LOI)为30.2%,通过UL94V-0级阻燃测试以及850℃的GWIT测试。阻燃复合材料的拉伸强度为18.9MPa,保留强度约为94%,力学保留率较高。其综合性能较好。
实施例5
(1)助剂的预处理:将原料TPEE(中纺投资发展股份有限公司提供)在100℃真空干燥2小时,得到干燥的TPEE备用。将纤维素(常州利尔德通新材料科技有限公司提供)与醋酸(分析纯,无锡市晶科化工有限公司)以质量与体积比(g:mL)为1:6的比例混合后,在N-甲基-N-丙烯基吗啡啉季铵盐离子液体中乙酰化,其中纤维素与N-甲基-N-丙烯基吗啡啉季铵盐离子液体的质量体积比(g:mL)为1:500,70℃下在高速混合机中搅拌3h,得到改性醋酸纤维素备用,所得的改性醋酸纤维素乙酰化程度大于50%,其乙酰化的程度可以用测量酯值或者醇含量判断,具体方法可参考GB/T 14455.8-1993。将D98在100~900nm范围间的纳米粘土(浙江丰虹粘土化工有限公司提供)浸入浓度为0.4mol/L的N-甲基-N-丙烯基吗啡啉季铵盐离子液体中,混合搅拌2h后,得到改性纳米粘土备用。
(2)TPEE的共混制备:按质量百分含量计,将干燥后的50% TPEE与15% PPO(蓝星化工新材料股份有限公司提供)混合后加入0.5% KH-560(南京能德化工有限公司提供),经高速搅拌机混合2min后,将19%三(3-羟丙基)氧化膦(科莱恩公司)、5%三聚氰胺(DSM公司)、3%硼酸锌(上海旭森非卤消烟阻燃有限公司)、2%改性纳米粘土以及0.2%的抗氧剂168(汽巴公司提供)和0.3%的润滑剂AC-540A(honeywell公司提供)加入搅拌机中搅拌5min,经双螺杆挤出机主喂料系统送入螺杆,5%改性纤维素经侧喂料送入双螺杆挤出机,将各物料混合均匀后加入双螺杆挤出机喂料口挤出造粒,料条通过水槽冷却,切粒机切粒后收集备用。其挤出工艺为:螺杆转速60~80r/min;其机头到加料口温度为:一区200℃,二区210℃,三区220℃,四区225℃,五区220℃,六区220℃,七区220℃,加料口160℃。
所得无卤阻燃TPEE热塑性弹性体的极限氧指数(LOI)为33.2%,通过UL94V-0级阻燃测试以及850℃的GWIT测试。阻燃复合材料的拉伸强度为18.45MPa,保留强度约为85%,力学保留率较高。其综合性能较好。
实施例6
(1)助剂的预处理:将原料TPEE(中纺投资发展股份有限公司提供)在110℃真空干燥3小时,得到干燥的TPEE备用。将纤维素(常州利尔德通新材料科技有限公司提供)与醋酸(分析纯,无锡市晶科化工有限公司)以质量与体积比(g:mL)为1:6的比例混合后,在N-甲基-N-丙烯基吗啡啉季铵盐离子液体中乙酰化,其中纤维素与N-甲基-N-丙烯基吗啡啉季铵盐离子液体的质量体积比(g:mL)为1:400,80℃下在高速混合机中搅拌4h,得到改性醋酸纤维素备用,所得的改性醋酸纤维素乙酰化程度大于50%,其乙酰化的程度可以用测量酯值或者醇含量判断,具体方法可参考GB/T 14455.8-1993。将D98在100~900nm范围间的纳米粘土(浙江丰虹粘土化工有限公司提供)浸入浓度为0.5mol/L的N-甲基-N-丙烯基吗啡啉季铵盐离子液体中,混合搅拌2h后,得到改性纳米粘土备用。
(2)TPEE的共混制备:按质量百分含量计,将干燥后的45% TPEE与13% PPO(蓝星化工新材料股份有限公司提供)混合后加入1.1% KH-560(南京能德化工有限公司提供),经高速搅拌机混合2min后,将15%环状烷基膦酸酯(科莱恩公司)、9%三聚氰胺(DSM公司)、3%硼酸锌(上海旭森非卤消烟阻燃有限公司)、3%改性纳米粘土以及0.5%的抗氧剂168(汽巴公司提供)和0.4%的抗紫外剂770加入搅拌机中搅拌5min,经双螺杆挤出机主喂料系统送入螺杆,10%改性纤维素经侧喂料送入双螺杆挤出机,将各物料混合均匀后加入双螺杆挤出机喂料口挤出造粒,料条通过水槽冷却,切粒机切粒后收集备用。其挤出工艺为:螺杆转速60~80r/min;其机头到加料口温度为:一区200℃,二区210℃,三区220℃,四区225℃,五区220℃,六区220℃,七区220℃,加料口160℃。
所得无卤阻燃TPEE热塑性弹性体的极限氧指数(LOI)为31.8%,通过UL94V-0级阻燃测试以及850℃的GWIT测试。阻燃复合材料的拉伸强度为17.95MPa,保留强度约为80%,力学保留率较高。其综合性能较好。
实施例7
(1)助剂的预处理:将原料TPEE(中纺投资发展股份有限公司提供)在110℃真空干燥3小时,得到干燥的TPEE备用。将纤维素(常州利尔德通新材料科技有限公司提供)与醋酸(分析纯,无锡市晶科化工有限公司)以质量与体积比(g:mL)为1:3的比例混合后,在N-甲基-N-丙烯基吗啡啉季铵盐离子液体中乙酰化,其中纤维素与N-甲基-N-丙烯基吗啡啉季铵盐离子液体的质量体积比(g:mL)为1:350,75℃下在高速混合机中搅拌3h,得到改性醋酸纤维素备用,所得的改性醋酸纤维素乙酰化程度大于50%,其乙酰化的程度可以用测量酯值或者醇含量判断,具体方法可参考GB/T 14455.8-1993。将D98在100~900nm范围间的纳米粘土(浙江丰虹粘土化工有限公司提供)浸入浓度为0.5mol/L的N-甲基-N-丙烯基吗啡啉季铵盐离子液体中,混合搅拌2h后,得到改性纳米粘土备用。
(2)TPEE的共混制备:按质量百分含量计,将干燥后的45% TPEE与17.5% PPO(蓝星化工新材料股份有限公司提供)混合后加入1.5%KH-560(南京能德化工有限公司提供),经高速搅拌机混合2min后,将10%环状烷基膦酸酯(科莱恩公司)、5%三聚氰胺(DSM公司)、3%硼酸锌(上海旭森非卤消烟阻燃有限公司)和10%改性纳米粘土加入搅拌机中搅拌5min,经双螺杆挤出机主喂料系统送入螺杆,8%改性纤维素经侧喂料送入双螺杆挤出机,将各物料混合均匀后加入双螺杆挤出机喂料口挤出造粒,料条通过水槽冷却,切粒机切粒后收集备用。其挤出工艺为:螺杆转速60~80r/min;其机头到加料口温度为:一区200℃,二区210℃,三区220℃,四区225℃,五区220℃,六区220℃,七区220℃,加料口160℃。
所得无卤阻燃TPEE热塑性弹性体的极限氧指数(LOI)为28.8%,通过UL94V-0级阻燃测试以及850℃的GWIT测试。阻燃复合材料的拉伸强度为18.11MPa,保留强度约为80%,力学保留率较高。其综合性能较好。
实施例8
(1)助剂的预处理:将原料TPEE(中纺投资发展股份有限公司提供)在120℃真空干燥4小时,得到干燥的TPEE备用。将纤维素(常州利尔德通新材料科技有限公司提供)与醋酸(分析纯,无锡市晶科化工有限公司)以质量与体积比(g:mL)为1:5的比例混合后,在N-甲基-N-丙烯基吗啡啉季铵盐离子液体中乙酰化,其中纤维素与N-甲基-N-丙烯基吗啡啉季铵盐离子液体的质量体积比(g:mL)为1:450,60℃下在高速混合机中搅拌2h,得到改性醋酸纤维素备用,所得的改性醋酸纤维素乙酰化程度大于50%,其乙酰化的程度可以用测量酯值或者醇含量判断,具体方法可参考GB/T 14455.8-1993。将D98在100~900nm范围间的纳米粘土(浙江丰虹粘土化工有限公司提供)浸入浓度为0.25mol/L的N-甲基-N-丙烯基吗啡啉季铵盐离子液体中,混合搅拌2h后,得到改性纳米粘土备用。
(2)TPEE的共混制备:按质量百分含量计,将干燥后的50% TPEE与14% PPO(蓝星化工新材料股份有限公司提供)混合后加入0.5% KH-560(南京能德化工有限公司提供),经高速搅拌机混合2min后,将10%三苯基氧化膦(科莱恩公司)、5%三聚氰胺(DSM公司)、3%硼酸锌(上海旭森非卤消烟阻燃有限公司)、2%改性纳米粘土以及0.3%的抗氧剂168(汽巴公司提供)和0.2%的润滑剂AC-540A(honeywell公司提供)加入搅拌机中搅拌5min,经双螺杆挤出机主喂料系统送入螺杆,15%改性纤维素经侧喂料送入双螺杆挤出机,将各物料混合均匀后加入双螺杆挤出机喂料口挤出造粒,料条通过水槽冷却,切粒机切粒后收集备用。其挤出工艺为:螺杆转速60~80r/min;其机头到加料口温度为:一区200℃,二区210℃,三区220℃,四区225℃,五区220℃,六区220℃,七区220℃,加料口160℃。
所得无卤阻燃TPEE热塑性弹性体的极限氧指数(LOI)为30.8%,通过UL94V-0级阻燃测试以及850℃的GWIT测试。阻燃复合材料的拉伸强度为19.02MPa,保留强度约为95%,力学保留率较高。其综合性能较好。
实施例9
(1)助剂的预处理:将原料TPEE(中纺投资发展股份有限公司提供)在120℃真空干燥4小时,得到干燥的TPEE备用。将纤维素(常州利尔德通新材料科技有限公司提供)与醋酸(分析纯,无锡市晶科化工有限公司)以质量与体积比(g:mL)为1:2.5的比例混合后,在N-甲基-N-丙烯基吗啡啉季铵盐离子液体中乙酰化,其中纤维素与N-甲基-N-丙烯基吗啡啉季铵盐离子液体的质量体积比(g:mL)为1:400,80℃下在高速混合机中搅拌3h,得到改性醋酸纤维素备用,所得的改性醋酸纤维素乙酰化程度大于50%,其乙酰化的程度可以用测量酯值或者醇含量判断,具体方法可参考GB/T 14455.8-1993。将D98在100~900nm范围间的纳米粘土(浙江丰虹粘土化工有限公司提供)浸入浓度为0.3mol/L的N-甲基-N-丙烯基吗啡啉季铵盐离子液体中,混合搅拌2h后,得到改性纳米粘土备用。
(2)TPEE的共混制备:按质量百分含量计,将干燥后的55% TPEE与17% PPO(蓝星化工新材料股份有限公司提供)混合后加入2% KH-560(南京能德化工有限公司提供),经高速搅拌机混合2min后,将10%环状烷基膦酸酯(科莱恩公司)、5%三聚氰胺(DSM公司)、3%硼酸锌(上海旭森非卤消烟阻燃有限公司)、2%改性纳米粘土以及0.6%的抗氧剂168(汽巴公司提供)和0.4%的润滑剂AC-540A(honeywell公司提供)加入搅拌机中搅拌5min,经双螺杆挤出机主喂料系统送入螺杆,5%改性纤维素经侧喂料送入双螺杆挤出机,将各物料混合均匀后加入双螺杆挤出机喂料口挤出造粒,料条通过水槽冷却,切粒机切粒后收集备用。其挤出工艺为:螺杆转速60~80r/min;其机头到加料口温度为:一区200℃,二区210℃,三区220℃,四区225℃,五区220℃,六区220℃,七区220℃,加料口160℃。
所得无卤阻燃TPEE热塑性弹性体的极限氧指数(LOI)为31.3%,通过UL94V-0级阻燃测试以及850℃的GWIT测试。阻燃复合材料的拉伸强度为18.55MPa,保留强度约为90%,力学保留率较高。其综合性能较好。

Claims (8)

1.一种无卤阻燃TPEE热塑性弹性体,其特征在于按质量百分含量计该无卤阻燃TPEE热塑性弹性体包含以下组分:
Figure 2011102564537100001DEST_PATH_IMAGE002
所述的改性醋酸纤维素是纤维素在季铵盐阳离子型离子液体环境中经醋酸乙酰化后得到的,其乙酰化程度大于50%;
所述的改性纳米粘土是将D98在100~900nm范围间的纳米粘土浸入浓度为0.1~0.5mol/L的季铵盐阳离子型离子液体中,混合搅拌后得到的。
2.根据权利要求1所述的无卤阻燃TPEE热塑性弹性体,其特征在于所述的季铵盐阳离子型离子液体为N-甲基-N-丙烯基吗啡啉季铵盐离子液体或氯铝酸三乙胺盐酸盐离子液体。
3.根据权利要求1所述的无卤阻燃TPEE热塑性弹性体,其特征在于所述的膦酸酯阻燃剂为三苯基氧化膦、三(3-羟丙基)氧化膦、环状烷基膦酸酯中的一种或几种;所述的硅烷偶联剂为KH-550、KH-560和A-171中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的无卤阻燃TPEE热塑性弹性体,其特征在于所述的其他助剂为抗氧剂、抗紫外剂、润滑剂中的一种或几种。
5.根据权利要求4所述的无卤阻燃TPEE热塑性弹性体,其特征在于所述的抗氧化剂为168或1098;所述的抗紫外剂为:UV-P或抗紫外剂770;所述的润滑剂为AC-540A。
6.权利要求1所述的阻燃TPEE热塑性弹性体的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
(1)助剂的预处理:将原料TPEE在100~120℃真空干燥2~4小时;将纤维素与醋酸以质量与体积比g:mL为1:1~20的比例混合后,在季铵盐阳离子型离子液体中乙酰化,其中纤维素与季铵盐阳离子型离子液体的质量体积比g:mL为1:300~500,在60~80℃下混合搅拌2~4h,得到改性醋酸纤维素,所得的改性醋酸纤维素乙酰化程度大于50%;将D98在100~900nm范围间的纳米粘土浸入浓度为0.1~0.5mol/L的季铵盐阳离子型离子液体中,混合搅拌后,经抽滤得到改性纳米粘土; 
(2)TPEE的共混制备:按比例将干燥后的TPEE与PPO混合后加入硅烷偶联剂,混合均匀后将膦酸酯阻燃剂、三聚氰胺、硼酸锌和改性纳米粘土以及其他助剂加入搅拌机中搅拌均匀,经双螺杆挤出机主喂料系统送入螺杆,改性醋酸纤维素经侧喂料系统送入双螺杆挤出机共混造粒而成,其挤出工艺为:螺杆转速60~80r/min;机头到加料口温度为一区200~210℃,二区210~220℃,三区至七区温度在220~230℃,加料口150~170℃。
7.根据权利要求6所述的阻燃TPEE热塑性弹性体的制备方法,其特征在于所述的挤出工艺,其机头到加料口温度为:一区200℃,二区210℃,三区220℃,四区225℃,五区220℃,六区220℃,七区220℃,加料口160℃。
8.根据权利要求6所述的阻燃TPEE热塑性弹性体的制备方法,其特征在于所述的季铵盐阳离子型离子液体是N-甲基-N-丙烯基吗啡啉季铵盐离子液体或氯铝酸三乙胺盐酸盐离子液体。 
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