CN107936534A - 抗静电阻燃热塑性聚氨酯弹性体 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了抗静电阻燃热塑性聚氨酯弹性体，按重量份计，包括以下组分：80份TPU、20份LLDPE、8份C纳米材料、12份复合阻燃剂、4份三氧化二锑、5份相容剂、0.3‑0.4份润滑剂、0.5‑0.7份分散剂、0.2‑0.4份流动助剂、0.2份抗氧化剂。抗静电阻燃热塑性聚氨酯弹性体的制备方法是先按配方配好料，然后在搅拌机里搅拌，混合均匀，最后加入平行双螺杆挤出造粒机熔融共混挤出料条，再经水冷、气吹干、切粒制得产品。经测试，材料的阻燃性能达到目前国际上通行的阻燃最高级别UL94V‑0级，表面电阻率为105Ω/cm2，拉伸强度达到32.4MPa，伸长率达到426％，硬度(邵氏A)为90A，产品的各项性能符合客户需要。
Description
技术领域
本发明涉及抗静电阻燃高分子材料技术领域，更具体地，涉及抗静电阻燃热塑性聚氨酯弹性体。
背景技术
热塑性聚氨酯弹性体(TPU)是一种介于塑料和橡胶之间的特殊高分子材料，具有良好的弹性、耐磨性、耐低温性、耐油性和拉伸强度，常用于制作脚轮、电线电缆的护套、密封件、合成革、减震块等，可以代替橡胶，而成型加工时可采用注塑机或挤出机，制作过程干净、卫生、环保无污染。但它易吸水使分子发生水解反应，极大降低了TPU的拉伸强度和伸长率，加工时难于成型，废品率高，且易燃烧，燃烧时成炭率低、具有强烈的熔滴现象；而且它的电绝缘性能优异，在使用的过程中容易产生静电积累，可能引起自燃爆炸等危险；这些缺点在生产矿山用电缆时是必须消除的；目前国内生产厂家所用的材料大都是从国外进口，成本高，时间长，依赖性强。
近年来，关于抗静电阻燃热塑性聚氨酯弹性体的论文和专利相继出现。专利CN103980695A无卤阻燃抗静电TPU材料及其制备方法，其制备的无卤阻燃抗静电TPU材料，表面电阻率明显降低，阻燃等级明显提高，具有优异的阻燃抗静电作用。
现有技术虽然能制备出阻燃抗静电的TPU材料，然而却没有考虑TPU本身易吸水、增强增韧等问题，因此，开发新型抗静电阻燃聚氨酯材料迫在眉睫。
发明内容
本发明的目的在于提供抗静电阻燃热塑性聚氨酯弹性体，以实现热塑性聚氨酯弹性体具有抗静电和阻燃的作用；本发明的另一个目的在于提供所述抗静电阻燃热塑性聚氨酯弹性体的制备方法。
本发明提供了抗静电阻燃热塑性聚氨酯弹性体，按重量份计，包括以下组分：80份TPU、20份LLDPE、8份C纳米材料、12份复合阻燃剂、4份三氧化二锑、5份相容剂、0.3-0.4份润滑剂、0.5-0.7份分散剂、0.2-0.4份流动助剂、0.2份抗氧化剂。
进一步地，所述的TPU的硬度为80A。
进一步地，所述复合阻燃剂为十溴二苯乙烷与氢氧化镁阻燃剂复配而成的复合阻燃剂。
进一步地，所述的相容剂选自聚乙烯接枝马来酸酐、三元乙丙橡胶接枝马来酸酐、聚烯烃弹性体接枝马来酸酐中的一种。
进一步地，所述的润滑剂选自乙撑双硬脂酰胺、乙撑双油酸酰胺、硬脂酸中的一种或几种。
进一步地，所述的分散剂为硅烷偶联剂FD550。
进一步地，所述的流动助剂是乙撑双硬脂酰胺。
进一步地，所述抗氧化剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯。
本发明还提供了抗静电阻燃热塑性聚氨酯弹性体的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：先将80份TPU、20份LLDPE和0.5-0.7份分散剂加入普通低速搅拌机中常温搅拌5min，再加入8份C纳米材料、12份复合阻燃剂、4份三氧化二锑、5份相容剂、0.3-0.4份润滑剂、0.2-0.4份流动助剂及0.2份抗氧化剂搅拌10～15min混合均匀，得到混合物；
步骤二：将所述混合物加入双螺杆挤出造粒机中熔融共混，熔融共混的温度为180～220℃；
步骤三：将挤出料条经水冷、吹干、切粒制得所述抗静电阻燃热塑性聚氨酯弹性体颗粒料。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和有益效果：
本发明加入了LLDPE，改善TPU的加工，同时使TPU的吸水率大大降低，阻止其水解，使其拉伸性能、弹性及耐磨性保持不变，在挤出造粒时易拉条不断，保持生产和产品质量稳定。
本发明加入了C纳米材料，具有对热塑性聚氨酯弹性体增强增韧的效果；既能保持聚合物基体的弹性、强度和模量等性能；又能使电导率和热导率得到提高，因此具有良好的抗静电效果。
本发明制得的抗静电阻燃热塑性聚氨酯弹性体的阻燃性能达到目前国际上通行的阻燃最高级别UL94V-0级；本发明采用十溴二苯乙烷与氢氧化镁阻燃剂复配而成的复合阻燃剂，在燃烧时不仅没有黑烟和卤化氢产生，而且只要火焰一离开它就熄灭，不会再燃烧；本发明采用原料来源丰富易得，成本适中，便于工业化生产。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
按照以下重量份称取各组分：80份TPU、20份LLDPE、8份C纳米材料、12份复合阻燃剂、4份三氧化二锑、5份聚烯烃弹性体接枝马来酸酐、0.35份乙撑双硬脂酰胺、0.6份聚乙二醇、0.3份PE腊、0.1份3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八烷基酯和0.1份三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯。先将原料TPU、LLDPE和分散剂加入普通低速搅拌机中常温搅拌5min，再加入称取好的其他原料搅拌10～15min，使各组分分散均匀；加入双螺杆挤出造粒机中熔融挤出造粒。双螺杆造粒机熔融挤出的温度从进料口到模头分别为：180℃、190℃、200℃、210℃、220℃、220℃、210℃。该塑料合金的相关性能详见表1。
实施例2
按照以下重量份称取各组分：80份TPU、30份LLDPE、8份C纳米材料、12份复合阻燃剂、4份三氧化二锑、5份聚烯烃弹性体接枝马来酸酐、0.35份乙撑双硬脂酰胺、0.6份聚乙二醇、0.3份PE腊、0.1份3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八烷基酯和0.1份三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯。将原料TPU、LLDPE和分散剂加入普通低速搅拌机中常温搅拌5min，再加入称取好的其他原料搅拌10～15min，使各组分分散均匀；加入双螺杆挤出造粒机中熔融挤出造粒。双螺杆造粒机熔融挤出的温度从进料口到模头分别为：180℃、190℃、200℃、210℃、220℃、220℃、210℃。该塑料合金的相关性能详见表1。
实施例3
按照以下重量份称取各组分：80份TPU、10份LLDPE、8份C纳米材料、12份复合阻燃剂、4份三氧化二锑、5份聚烯烃弹性体接枝马来酸酐、0.35份乙撑双硬脂酰胺、0.6份聚乙二醇、0.3份PE腊、0.1份3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八烷基酯和0.1份三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯。将原料TPU、LLDPE和分散剂加入普通低速搅拌机中常温搅拌5min，再加入称取好的其他原料搅拌10～15min，使各组分分散均匀；加入双螺杆挤出造粒机中熔融挤出造粒。双螺杆造粒机熔融挤出的温度从进料口到模头分别为：180℃、190℃、200℃、210℃、220℃、220℃、210℃。该塑料合金的相关性能详见表1。
对比例1
按照以下重量份称取各组分：80份TPU、8份C纳米材料、12份复合阻燃剂、4份三氧化二锑、5份聚烯烃弹性体接枝马来酸酐、0.35份乙撑双硬脂酰胺、0.6份聚乙二醇、0.3份PE腊、0.1份3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八烷基酯和0.1份三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯。将原料TPU、LLDPE和分散剂加入普通低速搅拌机中常温搅拌5min，再加入称取好的其他原料搅拌10～15min，使各组分分散均匀；加入双螺杆挤出造粒机中熔融挤出造粒。双螺杆造粒机熔融挤出的温度从进料口到模头分别为：180℃、190℃、200℃、210℃、220℃、220℃、210℃。该塑料合金的相关性能详见表1。
对比例2
按照以下重量份称取各组分：80份TPU、20份LLDPE、12份复合阻燃剂、4份三氧化二锑、5份聚烯烃弹性体接枝马来酸酐、0.35份乙撑双硬脂酰胺、0.6份聚乙二醇、0.3份PE腊、0.1份3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八烷基酯和0.1份三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯。将原料TPU、LLDPE和分散剂加入普通低速搅拌机中常温搅拌5min，再加入称取好的其他原料搅拌10～15min，使各组分分散均匀；加入双螺杆挤出造粒机中熔融挤出造粒。双螺杆造粒机熔融挤出的温度从进料口到模头分别为：180℃、190℃、200℃、210℃、220℃、220℃、210℃。该塑料合金的相关性能详见表1。
表1
从表中实验结果可以看出，加入LLDPE，拉伸强度得到明显改善；弹性及耐磨性基本不变。加入C纳米材料，表面电阻率明显减小，抗静电效果显著增强。
最后，本申请的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.抗静电阻燃热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：80份TPU、20份LLDPE、8份C纳米材料、12份复合阻燃剂、4份三氧化二锑、5份相容剂、0.3-0.4份润滑剂、0.5-0.7份分散剂、0.2-0.4份流动助剂、0.2份抗氧化剂。
2.根据权利要求1所述的抗静电阻燃热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于，所述的TPU原料的硬度为80A。
3.根据权利要求1所述的抗静电阻燃热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于，所述复合阻燃剂为十溴二苯乙烷与氢氧化镁复配而成的复合阻燃剂。
4.根据权利要求1所述的抗静电阻燃热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于，所述的相容剂选自聚乙烯接枝马来酸酐、三元乙丙橡胶接枝马来酸酐、聚烯烃弹性体接枝马来酸酐中的一种。
5.根据权利要求1所述的抗静电阻燃热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于，所述的润滑剂选自乙撑双硬脂酰胺、乙撑双油酸酰胺、硬脂酸、PE腊中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的抗静电阻燃热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于，所述的分散剂为硅烷偶连剂FD550。
7.根据权利要求1所述的抗静电阻燃热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于，所述的流动助剂为乙撑双硬脂酰胺。
8.根据权利要求1所述的抗静电阻燃热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于，所述抗氧化剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯。
9.权利要求1至8任一所述的抗静电阻燃热塑性聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：先将80份TPU、20份LLDPE和0.5-0.7份分散剂加入普通低速搅拌机中常温搅拌5min，再加入8份C纳米材料、12份复合阻燃剂、4份三氧化二锑、5份相容剂、0.3-0.4份润滑剂、0.2-0.4份流动助剂及0.2份抗氧化剂搅拌10～15min混合均匀，得到混合物；
步骤二：将所述混合物加入双螺杆挤出造粒机中熔融共混，熔融共混的温度为180～220℃；
步骤三：将挤出料条经水冷、吹干、切粒制得所述抗静电阻燃热塑性聚氨酯弹性体颗粒料。
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2017
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