CN109988414A - 无卤阻燃聚醚型聚氨酯弹性体材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种无卤阻燃聚醚型聚氨酯弹性体材料，由以下重量份的组分组成：聚醚型聚氨酯弹性体48~58份、乙烯‑丙稀酸丁脂共聚物12~22份、马来酸酐1.5~2.5份、双二五0.4~1.2份、二乙基次膦酸铝4.5~5.1份、磷酸哌嗪19~22份、康普顿445为0.1~0.3份、美国Dover S‑9228为0.2~0.4份、聚合型碳化二亚胺1.2~1.8份、抗氧剂0.3~0.8份；所述聚醚型聚氨酯弹性体中聚醚型多元醇为聚乙二醇或聚四氢呋喃醚二醇中的一种。本发明无卤阻燃聚醚型聚氨酯弹性体材料在提高了相容性的同时，又增加了化学结构的稳定性，抗撕裂性能也得到明显改善，同时热老化、耐热水、耐油和阻燃，硬度也更低。
Description
技术领域
本发明涉及高分子弹性体材料技术领域，尤其涉及一种无卤阻燃聚醚型聚氨酯弹性体材料。
背景技术
TPU是由二苯甲烷二异氰酸酯（MDI）或甲苯二异氰酸酯（TDI）等二异氰酸酯类分子和大分子多元醇、低分子多元醇（扩链剂）共同反应聚合而成的高分子材料。它的分子结构是由二苯甲烷二异氰酸酯（MDI）或甲苯二异氰酸酯（TDI）和扩链剂反应得到的刚性嵌段以及二苯甲烷二异氰酸酯（MDI）或甲苯二异氰酸酯（TDI）等二异氰酸酯分子和大分子多元醇反应得到的柔性链段交替构成的。TPU具有卓越的高张力、高拉力、强韧和耐老化的特性，已广泛应用与医疗卫生、电子电器、工业及体育等方面，其具有其它塑料材料所无法比拟的强度高、韧性好、耐磨、耐寒、耐油、耐水、耐老化、耐气候等特性，同时他具有高防水性透湿性、防风、防寒、抗菌、防霉、保暖、抗紫外线以及能量释放等许多优异的功能。
在过去的若干年中，TPU在不同的线缆应用上正逐步取代很多材料，尤其是PVC和合成橡胶，比如动力电缆，必须要卷绕储存，并在户外极端气候条件下退绕的线缆，或者是那些需要在岩石的地表上进行拖拽，在沙漠或冰雪上拖动的线缆，抑或是需要浸渍在水中，需缠绕和弯折等特殊物理处理的线缆。TPU作为线缆材料具有无以伦比的韧性和刚性、低温柔韧性、耐磨性、耐环境和耐候性，这些特性都延长了线缆的耐久性和使用寿命，因此TPU线缆主要应用于电力能源电缆如风力发电、建造、采矿、卷绕和弹簧电缆；通讯电缆如电话、数据、军用和光纤电缆；地理勘探电缆如陆地及海洋电缆、海底及大陆架电缆；汽车线束如防锁死系统-ABS；工业用电缆如机器人电缆、信号传输线、货车/轮船/飞机用电缆，地下铁、机场和公共设施用电缆；还有如弹簧线、影像及音频线、医用器械线缆。
现在很多使用聚氨酯弹性体做电线电缆，基本都是要求耐油、耐刮磨、耐水解、抗弯曲和扭转等。耐水性好的须使用聚醚型TPU，聚醚型TPU中聚醚多元醇是在分子主链结构上含有醚键、端基带有羟基的醇类聚合物或齐聚物。因其结构中的醚键內聚能较低，並易于旋转，故由它制备的聚氨酯材料低温柔順性能好，耐水解性能优良。但是很多客户试用聚氨酯弹性体做电线和电缆的时候，发现开机工艺远远不如PVC和低烟无卤聚烯烃那么简单，很多用聚氨酯弹性体料线缆厂家都使用专用设备和专用模具，不然很难达到生产效率和质量兼顾。
发明内容
本发明的目的是提供一种无卤阻燃聚醚型聚氨酯弹性体材料，该无卤阻燃聚醚型聚氨酯弹性体材料在提高了相容性的同时，又增加了化学结构的稳定性，抗撕裂性能也得到明显改善，同时热老化、耐热水、耐油和阻燃，硬度也更低，非常满足风力发电和充电桩电缆等新能源行业对线缆柔软、抗撕裂、弯曲、弯折、耐油、耐水等方面的严格要求。
为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种无卤阻燃聚醚型聚氨酯弹性体材料，由以下重量份的组分组成：
聚醚型聚氨酯弹性体 48~58份，
乙烯-丙稀酸丁脂共聚物 12~22份，
马来酸酐 1.5~2.5份，
双二五 0.4~1.2份，
二乙基次膦酸铝 4.5~5.1份，
磷酸哌嗪 19~22份，
康普顿445 0.1~0.3份，
美国Dover S-9228 0.2~0.4份，
聚合型碳化二亚胺 1.2~1.8份，
抗氧剂 0.3~0.8份。
上述技术方案进一步改进的技术方案如下：
1. 上述方案中，所述聚醚型聚氨酯弹性体中聚醚型多元醇为聚乙二醇或聚四氢呋喃醚二醇中的一种。
2. 上述方案中，所述抗氧剂为胺类抗氧剂和高分子量亚磷酸酯抗氧剂的复配物，复配重量比例为2：5~1：1。
3. 上述方案中，所述胺类抗氧剂为4,4'-二(苯基异丙基)二苯胺。
4. 上述方案中，所述高分子量亚磷酸酯抗氧剂为双(2,4—二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
1. 本发明无卤阻燃聚醚型聚氨酯弹性体材料，其采用聚醚型聚氨酯弹性体48~58份、乙烯-丙稀酸丁脂共聚物12~22份、马来酸酐1.5~2.5份、双二五0.4~1.2份、二乙基次膦酸铝4.5~5.1份、磷酸哌嗪19~22份，在提高了相容性的同时，又增加了化学结构的稳定性，抗撕裂性能也得到明显改善，同时热老化、耐热水、耐油和阻燃，硬度也更低，非常满足风力发电和充电桩电缆等新能源行业对线缆柔软、抗撕裂、弯曲、弯折、耐油、耐水等方面的严格要求。
2. 本发明无卤阻燃聚醚型聚氨酯弹性体材料，其采用聚醚型聚氨酯弹性体48~58份、乙烯-丙稀酸丁脂共聚物12~22份、马来酸酐1.5~2.5份、双二五0.4~1.2份、康普顿445、美国Dover S-9228、聚合型碳化二亚胺1.2~1.8份，电缆抗弯曲、抗扭曲、耐疲劳、手感柔软等特点，这正是风能电缆、电动汽车充电桩移动型电缆所需要的特性，通过《GB/T 33594-2017电动汽车充电用电缆》的全性能检测，而硬度可以做到75-80A，抗撕裂强度≥45N/mm。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述：
实施例1~3：一种无卤阻燃聚醚型聚氨酯弹性体材料，由以下重量份的组分组成，如表1所示：
表1
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | |
| 聚醚型聚氨酯弹性体/份 | 55 | 50 | 50 |
| 乙烯-丙稀酸丁脂共聚物/份 | 15 | 20 | 20 |
| 马来酸酐/份 | 2 | 2 | 2 |
| 双二五/份 | 0.5 | 0.5 | 1 |
| 二乙基次膦酸铝/份 | 5.1 | 5.1 | 5 |
| 磷酸哌嗪/份 | 19.4 | 19.4 | 20 |
| 康普顿445/份 | 0.2 | 0.25 | 0.18 |
| 美国Dover S-9228/份 | 0.3 | 0.25 | 0.35 |
| 聚合型碳化二亚胺/份 | 1.5 | 1.4 | 1.6 |
| 抗氧剂/份 | 0.5 | 0.4 | 0.7 |
实施例1的聚醚型聚氨酯弹性体中聚醚型多元醇为聚乙二醇，抗氧剂为胺类抗氧剂和高分子量亚磷酸酯抗氧剂的复配物，复配重量比例为2：3，胺类抗氧剂为4,4'-二(苯基异丙基)二苯胺，高分子量亚磷酸酯抗氧剂为双(2,4—二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯。
实施例2的聚醚型聚氨酯弹性体中聚醚型多元醇为聚四氢呋喃醚二醇，抗氧剂为胺类抗氧剂和高分子量亚磷酸酯抗氧剂的复配物，复配重量比例为2：4，
胺类抗氧剂为4,4'-二(苯基异丙基)二苯胺，高分子量亚磷酸酯抗氧剂为双(2,4—二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯。
实施例3的聚醚型聚氨酯弹性体中聚醚型多元醇， 抗氧剂为胺类抗氧剂和高分子量亚磷酸酯抗氧剂的复配，高分子量亚磷酸酯抗氧剂为双(2,4—二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯。
本发明无卤阻燃聚醚型聚氨酯弹性体材料，制备方法如下：
第一步，按原料重量比例称取原料后，先将聚醚型聚氨酯弹性体在70~90℃的烘箱进行烘干预处理；
第二步，将乙烯-丙稀酸丁脂共聚物、马来酸酐、二乙基次膦酸铝、磷酸哌嗪、康普顿445、美国Dover S-9228 、莱茵聚合型碳化二亚胺投于高混机混合均匀；
第三步，加入干燥好的聚醚型聚氨酯弹性体，倒入用丁酮溶解的双二五，再次开启高混机混合均匀；
第四步，混合好的物料经双螺杆挤出造粒而得到抗撕裂强度改善的无卤阻燃聚醚型聚氨酯弹性体；螺杆各区温度设置为：一区150℃，二区160℃，三区180℃，四区180℃，五区190℃，六区190℃，七区190℃，八区180℃，九区180℃，十区180℃，机头190℃。螺杆转速200rpm（转/每分钟）。其中，一区~二区为物料输送段，三区~五区为熔融剪切段，六区~九区为熔体输送段，十区~十一区为机头段，螺杆长径比为44：1。
将上述过程制得造粒粒子经注塑机注射成型，注塑温度为180℃，模温50℃，冷却后裁成哑铃片进行拉伸强度和阻燃等测试。
性能测试结果如表2所示：表2性能测试结果：
本发明无卤阻燃聚醚型聚氨酯弹性体材料，其在提高了相容性的同时，又增加了化学结构的稳定性，抗撕裂性能也得到明显改善，同时热老化、耐热水、耐油和阻燃，硬度也更低，非常满足风力发电和充电桩电缆等新能源行业对线缆柔软、抗撕裂、弯曲、弯折、耐油、耐水等方面的严格要求；其次其电缆抗弯曲、抗扭曲、耐疲劳、手感柔软等特点，这正是风能电缆、电动汽车充电桩移动型电缆所需要的特性，通过《GB/T 33594-2017电动汽车充电用电缆》的全性能检测，而硬度可以做到75-80A，抗撕裂强度≥45N/mm。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种无卤阻燃聚醚型聚氨酯弹性体材料，其特征在于：由以下重量份的组分组成：
聚醚型聚氨酯弹性体 48~58份，
乙烯-丙稀酸丁脂共聚物 12~22份，
马来酸酐 1.5~2.5份，
双二五 0.4~1.2份，
二乙基次膦酸铝 4.5~5.1份，
磷酸哌嗪 19~22份，
康普顿445 0.1~0.3份，
美国Dover S-9228 0.2~0.4份，
聚合型碳化二亚胺 1.2~1.8份，
抗氧剂 0.3~0.8份。
2.根据权利要求1所述的无卤阻燃聚醚型聚氨酯弹性体材料，其特征在于：所述聚醚型聚氨酯弹性体中聚醚型多元醇为聚乙二醇或聚四氢呋喃醚二醇中的一种。
3.根据权利要求1所述的无卤阻燃聚醚型聚氨酯弹性体材料，其特征在于：所述抗氧剂为胺类抗氧剂和高分子量亚磷酸酯抗氧剂的复配物，复配重量比例为2：5~1：1。
4.根据权利要求3所述的无卤阻燃聚醚型聚氨酯弹性体材料，其特征在于：所述胺类抗氧剂为4,4'-二(苯基异丙基)二苯胺。
5.根据权利要求3所述的无卤阻燃聚醚型聚氨酯弹性体材料，其特征在于：所述高分子量亚磷酸酯抗氧剂为双(2,4—二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯。
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