CN102888090A - 一种无卤阻燃热塑性聚氨酯材料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种阻燃材料，尤其是涉及一种无卤阻燃热塑性聚氨酯材料，属于高分子材料领域，按重量百分比计，由以下组分组成：30%-80%热塑性聚氨酯弹性体、9%-30%磷系阻燃剂、8%-25%无机阻燃粉、1%-15%相容剂、1%-12%增塑剂和1%-12%抗氧剂；磷系阻燃剂为亚磷酸酯、二亚磷酸酯和它们的聚合物，无机阻燃粉为氢氧化铝、氢氧化镁、赤磷、多聚磷酸铵、硼酸锌、氧化锑和钼化合物的两种或多种混合物。本发明是通过将磷系阻燃剂和无机阻燃粉与TPU树脂共混挤出成的复合材料，具有极佳的阻燃性，良好的柔韧性、耐寒性和弹性。

Description

一种无卤阻燃热塑性聚氨酯材料

技术领域

本发明涉及一种阻燃材料，尤其是涉及一种无卤阻燃热塑性聚氨酯材料，属于高分子材料领域。

背景技术

热塑性聚氨酯（又称TPU）材料被称为“划时代的新型高分子材料”，是当前世界六大具有发展前途的合成材料之一。通常，TPU具有良好的机械性能（如高抗磨损性）、高弹力和可成型性，已经被用于许多工业领域，例如汽车、电线、气动软管等。然而，TPU具有较差的阻燃性，导致在需要高阻燃性的一些领域的应用被限制。目前市场上的阻燃TPU采用含卤阻燃剂制得，其含有的卤素污染环境，达不到环保要求。因此，生产无卤阻燃热塑性聚氨酯材料越来越成为社会发展的必然趋势。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种无卤阻燃热塑性聚氨酯材料，具有极佳的阻燃性且不含卤素，柔韧性、弹性和耐寒性均较好，生产工艺简单。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种无卤阻燃热塑性聚氨酯材料，由以下组分组成：

热塑性聚氨酯弹性体、磷系阻燃剂、无机阻燃粉、相容剂、增塑剂和抗氧剂。

所述的无卤阻燃热塑性聚氨酯材料，按重量百分比计，由以下组分组成：

所述的热塑性聚氨酯弹性体的分子量为100000—700000。

所述的磷系阻燃剂为亚磷酸酯、二亚磷酸酯和它们的聚合物。

所述的无机阻燃粉为氢氧化铝、氢氧化镁、赤磷、多聚磷酸铵、硼酸锌、氧化锑和钼化合物的两种或多种混合物。

所述的相容剂为苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物接枝马来酸酐、低密度聚乙烯接枝马来酸酐、高密度聚乙烯接枝马来酸酐、线性低密度聚乙烯接枝马来酸酐、乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐中的一种或几种混合物。

所述的增塑剂为环烷油、白矿油的一种或两种混合物。

所述的抗氧剂为自由基捕捉剂、金属钝化剂类抗氧剂中的混合物。

所述的自由基捕捉剂、金属钝化剂含量分别为无卤阻燃热塑性聚氨酯材料总重量的0.2%以上。

所述的无卤阻燃热塑性聚氨酯材料通过以下方法制得：

将热塑性聚氨酯弹性体、磷系阻燃剂、无机阻燃粉、相容剂、增塑剂和抗氧剂将高速混合机分散混合后，通过双螺杆挤出机熔融、混练、挤出、冷却、干燥、切粒和包装。

本发明的有益效果如下：

1、本发明的无卤阻燃热塑性聚氨酯材料以亚磷酸酯、二亚磷酸酯和它们的聚合物为磷系阻燃剂，以氢氧化铝、氢氧化镁、赤磷、多聚磷酸铵、硼酸锌、氧化锑和钼化合物的两种以上混合物为无机阻燃粉，其阻燃剂中均不含卤素， 完全符合环保要求；

2、本发明的无卤阻燃热塑性聚氨酯材料阻燃效果极佳，且柔韧性、弹性和耐寒性均较好；

3、本发明的无卤阻燃热塑性聚氨酯材料是由磷系阻燃剂加无机阻燃粉与TPU树脂共混挤出成的复合材料，生产工艺简单，且无污染。

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，但本发明的保护范围并不限于此。

本发明中热塑性聚氨酯弹性体，作为磷系阻燃剂的亚磷酸酯、二亚磷酸酯，作为无机阻燃粉的氢氧化铝、氢氧化镁、赤磷、多聚磷酸铵、硼酸锌、氧化锑和钼化合物，作为相容剂的苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物接枝马来酸酐、低密度聚乙烯接枝马来酸酐、高密度聚乙烯接枝马来酸酐、线性低密度聚乙烯接枝马来酸酐、乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐，作为增塑剂的环烷油、白矿油，作为抗氧剂的自由基捕捉剂、金属钝化剂均可以通过常规的生产工艺合成，或采用市售产品。

实施例1

称取30g热塑性聚氨酯弹性体、30g亚磷酸酯、25g氢氧化镁和赤磷混合物、7g乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物接枝马来酸酐、7g环烷油和1g自由基捕捉剂，将上述物质放入高速混合机分散混合后，通过双螺杆挤出机熔融、混炼、挤出、冷却、干燥、切粒和包装。

螺杆各区温度应保持在245℃，双螺杆挤出机的长径比为40，螺杆转速为350转/分钟。

实施例2

称取80g热塑性聚氨酯弹性体、9g二亚磷酸酯、8g多聚磷酸铵和硼酸锌混合物、1g高密度聚乙烯接枝马来酸酐、1g环烷油和白矿油的混合物、1g自由基捕捉剂，将上述物质放入高速混合机分散混合后，通过双螺杆挤出机熔融、混炼、挤出、冷却、干燥、切粒和包装。

螺杆各区温度应保持在245℃，双螺杆挤出机的长径比为40，螺杆转速为350转/分钟。

实施例3

称取55g热塑性聚氨酯弹性体、19.5g二亚磷酸酯、16.5g氢氧化铝、氧化锑和钼化合物的混合物、4g低密度聚乙烯接枝马来酸酐、3g环烷油和2g金属钝化剂，将上述物质放入高速混合机分散混合后，通过双螺杆挤出机熔融、混炼、挤出、冷却、干燥、切粒和包装。

螺杆各区温度应保持在245℃，双螺杆挤出机的长径比为40，螺杆转速为350转/分钟。

实施例4

称取40g热塑性聚氨酯弹性体、10g亚磷酸酯和二亚磷酸酯混合物、11g氢氧化镁和赤磷混合物、15g线性低密度聚乙烯接枝马来酸酐、12g白矿油和12g自由基捕捉剂，将上述物质放入高速混合机分散混合后，通过双螺杆挤出机熔融、混炼、挤出、冷却、干燥、切粒和包装。

螺杆各区温度应保持在245℃，双螺杆挤出机的长径比为40，螺杆转速为350转/分钟。

实施例5

称取36g热塑性聚氨酯弹性体、23g亚磷酸酯、20g氢氧化铝、氧化锑和钼化合物的混合物、8g乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物接枝马来酸酐、6.5g白矿油和6.5g金属钝化剂，将上述物质放入高速混合机分散混合后，通过双螺杆挤出机熔融、混炼、挤出、冷却、干燥、切粒和包装。

螺杆各区温度应保持在245℃，双螺杆挤出机的长径比为40，螺杆转速为350转/分钟。

性能测试

将上述实施例1-5中制得的无卤阻燃热塑性聚氨酯材料分别进行拉伸强度、断裂伸长率、燃烧性能、耐磨性能和介电强度的测试，测试的标准如下：

拉伸强度：GB1040-2006；

断裂伸长率：GB1040-2006；

燃烧性能：UL94；

耐磨性能：ISO5470-1，磨耗条件为CS17轮、1000g/轮、5000r/m、23℃；

介电强度：GB1409。

测试结果见下表。

表

由上表知，本发明的无卤阻燃热塑性聚氨酯材料有极佳的阻燃性，且柔韧性和弹性均好。

上述实施例仅用于解释说明本发明的发明构思，而非对本发明权利保护的限定，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种无卤阻燃热塑性聚氨酯材料，其特征在于：由以下组分组成：

热塑性聚氨酯弹性体、磷系阻燃剂、无机阻燃粉、相容剂、增塑剂和抗氧剂。

2.如权利要求1所述的无卤阻燃热塑性聚氨酯材料，其特征在于：按重量百分比计，由以下组分组成：

3.如权利要求1所述的无卤阻燃热塑性聚氨酯材料，其特征在于：所述的热塑性聚氨酯弹性体的分子量为100000—700000。

4.如权利要求1所述的无卤阻燃热塑性聚氨酯材料，其特征在于：所述的磷系阻燃剂为亚磷酸酯、二亚磷酸酯和它们的聚合物。

5.如权利要求1所述的无卤阻燃热塑性聚氨酯材料，其特征在于：所述的无机阻燃粉为氢氧化铝、氢氧化镁、赤磷、多聚磷酸铵、硼酸锌、氧化锑和钼化合物的两种或多种混合物。

6.如权利要求1所述的无卤阻燃热塑性聚氨酯材料，其特征在于：所述的相容剂为苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物接枝马来酸酐、低密度聚乙烯接枝马来酸酐、高密度聚乙烯接枝马来酸酐、线性低密度聚乙烯接枝马来酸酐、乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐中的一种或几种混合物。

7.如权利要求1所述的无卤阻燃热塑性聚氨酯材料，其特征在于：所述的增塑剂为环烷油、白矿油的一种或两种混合物。

8.如权利要求1所述的无卤阻燃热塑性聚氨酯材料，其特征在于：所述的抗氧剂为自由基捕捉剂、金属钝化剂类抗氧剂中的混合物。

9.如权利要求8所述的无卤阻燃热塑性聚氨酯材料，其特征在于：所述的自由基捕捉剂、金属钝化剂含量分别为无卤阻燃热塑性聚氨酯材料总重量的0.2%以上。

10.如权利要求1所述的无卤阻燃热塑性聚氨酯材料，其特征在于：所述的无卤阻燃热塑性聚氨酯材料通过以下方法制得：

将热塑性聚氨酯弹性体、磷系阻燃剂、无机阻燃粉、相容剂、增塑剂和抗氧剂将高速混合机分散混合后，通过双螺杆挤出机熔融、混练、挤出、冷却、干燥、切粒和包装。