CN110951239A - 一种tpu色母粒及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种TPU色母粒及其制备方法，各原料按重量百分比分别为45％的TPU树脂、45％的炭黑、5％的改性阻燃剂、3％的单脂肪酸甘油酯和2％的邻羟基苯甲酸苯酯；本发明的改性阻燃剂中各原料间的相互反应，生成具有协同作用的季戊四醇磷酸酯三聚氰胺盐和三聚氰胺氰尿酸盐，并根据两者之间的协同作用，达到双重阻燃的效果，同时还会生成具有抗氧化作用的二亚磷酸季戊四醇二硬脂酸酯，提升抗氧化效果，且在混炼处理内，密炼机前后两转子轴的转速每5分钟发生阶段性的同步变化，且在压延定型处理内，经长度方向进行往复的三次压延操作，使得料条内部的大分子链或链段沿着长度方向有序排列，提升TPU色母粒的承压性能和抗拉强度。

Description

一种TPU色母粒及其制备方法
技术领域
本发明涉及色母粒技术领域，具体为一种TPU色母粒及其制备方法。
背景技术
TPU色母粒又可称为TPU色母或TPU色种，它是新型高分子材料的一类专用着色剂，主要用于塑料制品的着色方面。TPU色母粒由颜料或染料、载体和添加剂三种基本要素组成，它是把超常量的颜料均匀载附于TPU树脂之中而制得的聚集体，所以它的着色力远远高于颜料本身，且色泽持久、品质优异。
但在现有的TPU色母粒中，存在阻燃能力弱的问题，在燃烧时难以阻止火焰的进一步蔓延，易导致危险情况的发生；同时在现有TPU色母粒的生产工艺中，难以使其承压性能和抗拉强度得到有效的提升，进而对产品质量造成影响；且现有的TPU色母粒在生产工艺中的研磨操作时，常常会因外力的作用或研磨盘工作时的转速过快，而易导致研磨盘发生晃动，使得研磨后的各原料粒径不均，从而影响产品的分散性和着色力。
针对以上问题，因此，设计一种TPU色母粒及其制备方法是很有必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种TPU色母粒及其制备方法，先通过改性阻燃剂内的磷酸与季戊四醇发生酯化反应生成中间产物季戊四醇磷酸酯，再由三聚氰胺与中间产物季戊四醇磷酸酯发生酸碱中和成盐反应生成季戊四醇磷酸酯三聚氰胺盐，同时改性阻燃剂内的三聚氰胺与氰尿酸还会相互反应生成三聚氰胺氰尿酸盐，进而根据两者之间产生的协同作用，达到双重阻燃的效果，以免在燃烧过程中难以阻止火焰的进一步蔓延，而导致危险情况的发生；
在本发明中的混炼处理内，密炼机前后两转子轴的转速会每5分钟发生阶段性的同步变化，从而对初步混合的胶料起到良好的剪切混合作用，以得到混炼均匀的熔融料，同时在压延定型处理内，会经由长度方向上来进行往复的压延操作，往复压延次数共分为三次，每次的压延倍率会逐渐递减，压延辊的温度会逐渐递增，以消除每次压延时的内应力，且料条内部的大分子链或链段会沿着长度方向有序的排列，大大提升了后续得到的TPU色母粒的承压性能和抗拉强度，以免对其使用质量造成影响；
在本发明中的步骤1)内，需要对部分原料进行研磨操作，而当研磨操作过程中的研磨盘因外力作用或工作时的转速过快而发生晃动时，会导致固定柱在通孔内来回运动，进而使得第一凸粒和第二凸粒不断的相互接触，并根据第一凸粒和第二凸粒的摩擦作用，来将影响研磨盘稳定工作的外力吸收，且固定柱在通孔内来回运动时，还会带动斜板运动，进而导致伸缩弹簧发生弹性形变，并由伸缩弹簧的回复力作用，再对影响研磨盘稳定工作的外力抵消，大大提升其工作时的稳定程度，以免研磨盘发生晃动，使得研磨后的各原料粒径不均，从而影响产品的分散性和着色力。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种TPU色母粒，各原料按重量百分比分别为35-55％的TPU树脂、40-50％的炭黑、3-7％的改性阻燃剂、1-5％的单脂肪酸甘油酯和1.5-2.5％的邻羟基苯甲酸苯酯；
所述改性阻燃剂的制备方法如下：先将磷酸和季戊四醇一同加入溶剂为乙醇的反应罐中均匀搅拌30分钟，且搅拌温度控制在90度，搅拌速率控制在150转/分钟，并在保温60分钟后再向其中依次加入三聚氰胺和氰尿酸，以同样的搅拌速率和110度的搅拌温度，继续混合搅拌90分钟，之后再将亚磷酸三苯酯和十八碳醇一同加入其中，并在升温至130度后加压1.2Mpa，以同样的搅拌速率均匀混合60分钟，最后经静置保温、减压蒸馏和过滤除杂，以得到改性阻燃剂，且磷酸会先与季戊四醇发生酯化反应生成中间产物季戊四醇磷酸酯，再由三聚氰胺与中间产物季戊四醇磷酸酯发生酸碱中和成盐反应生成季戊四醇磷酸酯三聚氰胺盐，同时改性阻燃剂内的三聚氰胺与氰尿酸还会相互反应生成三聚氰胺氰尿酸盐，进而根据两者之间产生的协同作用，达到双重阻燃的效果，同时季戊四醇还会与亚磷酸三苯酯和十八碳醇发生反应生成二亚磷酸季戊四醇二硬脂酸酯，并由二亚磷酸季戊四醇二硬脂酸酯的抗氧化作用来对TPU色母粒降解时所产生的自由基进行捕获，以及对TPU色母粒降解时所产生的过氧化物进行分解，以提升抗氧化效果。
其中，所述改性阻燃剂中的各原料按重量百分比分别为35-55％的磷酸、15-25％的季戊四醇、5-15％的三聚氰胺、2-8％的氰尿酸、6-10％的亚磷酸三苯酯和8-14％的十八碳醇。
一种TPU色母粒的制备方法，包括如下步骤：
1)混合研磨处理：将炭黑、单脂肪酸甘油酯和邻羟基苯甲酸苯酯一同加入研磨装置内进行研磨操作，以得到细色料，且研磨后的细色料粒径保持在1-3μm，使得细色料的分散效果更好，之后再将细色料、TPU树脂和改性阻燃剂一同导入搅拌罐内进行混合搅拌操作，以得到初步混合的胶料，且搅拌速率控制在500转/分钟，搅拌温度控制在60度，搅拌时间控制在30分钟；
2)混炼处理：将步骤1)中初步混合的胶料经入料口导入密炼机内混炼15分钟，导入的量为密炼室容量的50％，以免辊筒偏载而影响使用时的安全性及对混炼效果造成影响，且密炼操作时的温度和密炼排料时的温度分别控制在115度和130度，使得混炼更加均匀，可塑度提高，之后再由出料端导出，并冷却至45度以得到混料，且整个密炼过程，前后两转子轴的转速会每5分钟发生阶段性的同步变化，分别为40转/分钟和30转/分钟、32转/分钟和24转/分钟、26转/分钟和20转/分钟，从而对初步混合的胶料起到更好的剪切混合作用，在提高工作效率的同时降低了生产能耗；
3)挤出成型处理：将步骤2)中的混料导入预热温度为90度的双螺杆挤出机内，并在经加热、熔融和挤压后，将聚合物熔体由长宽均为0.5cm的模孔挤出成条状，之后将其冷却至60度以得到基料；
4)压延定型处理：将步骤3)中的基料通过压延机进行压延操作，并在压延操作后将其放入冷却槽内冷却，之后取出风干以得到料条，且压延操作为在长度方向上的往复压延，且往复压延次数共分为三次，第一次的压延倍率控制在2.7，压延辊的温度控制在80度，第二次的压延倍率控制在2.1，压延辊的温度控制在100度，第三次的压延倍率控制在1.5，压延辊的温度控制在120度，且三次的牵引力和牵引速率均相同，分别为120N和1.5cm/s，大大提高了压延后材料的承压性能和抗拉强度，且每次压延后的压延辊温度均呈上升趋势，有助于消除材料的内应力，以免对其塑性造成影响；
5)切粒筛分处理：将步骤4)中的料条经进料口导入塑料切粒机内，并分切成粒径为0.2cm至0.25cm的颗粒，之后由筛网过滤后以得到规定尺寸的TPU色母粒，且将尺寸不一的TPU色母粒重新回收混炼再利用，使得在保证TPU色母粒质量的前提下不会造成资源的浪费；
6)包装储存处理：将步骤5)中的规定尺寸的TPU色母粒进行分装打包，并将其放入阴凉的通风处储存即可。
进一步的，所述步骤1)中的研磨装置由底座、工作台、控制板、滑槽、密封门、密封罩、斜板、固定板、电动转盘、研磨盘、电动推杆、拉环、滑块、伸缩弹簧、研磨钵、第一凸粒、通孔、滚珠、固定柱和第二凸粒组成，所述工作台的底部对应安装有底座，所述工作台的一侧通过螺栓固定有控制板，所述工作台的顶部中心处嵌入有研磨钵，所述工作台的顶部对应开设有滑槽，所述滑槽的内部安装有滑块，且滑块的两侧与滑槽的两侧内壁之间通过点焊固定有伸缩弹簧，所述滑块的顶部通过螺栓固定有斜板，所述斜板有两个，且为对应设置，且靠近密封门的一个斜板向右侧倾斜的角度30度，便于滚珠在斜板上滚动，所述斜板的一端通过连接绳连接有拉环，所述斜板上开设有通孔，所述通孔的直径分别大于滚珠和固定柱的直径，使得滚珠和固定柱能够伸入通孔内，且通孔的内壁均匀设置有第一凸粒，所述工作台的顶部通过焊接固定有密封罩，所述密封罩的右侧通过铰链活动连接有密封门，所述密封罩的顶部内壁中心处通过螺栓固定有电动推杆，所述电动推杆的底端安装有固定板，所述固定板的底部设置有电动转盘，所述电动转盘的底部通过螺栓固定有研磨盘，且研磨盘与研磨钵为对应设置，所述固定板的两端均安装有固定柱，所述固定柱的一端嵌入有滚珠，所述固定柱的外部均匀分布有第二凸粒，所述第一凸粒和第二凸粒的连接方式均为粘接固定，且互为配合结构，便于第一凸粒与第二凸粒的相互接触，所述控制板电性连接有电动转盘和电动推杆。
本发明的有益效果：
1.本发明中改性阻燃剂内的磷酸会先与季戊四醇发生酯化反应生成中间产物季戊四醇磷酸酯，再由三聚氰胺与中间产物季戊四醇磷酸酯发生酸碱中和成盐反应生成季戊四醇磷酸酯三聚氰胺盐，同时改性阻燃剂内的三聚氰胺与氰尿酸还会相互反应生成三聚氰胺氰尿酸盐，进而根据两者之间产生的协同作用，达到双重阻燃的效果，且在含有季戊四醇磷酸酯三聚氰胺盐和三聚氰胺氰尿酸盐的TPU色母粒发生燃烧时，先会因季戊四醇磷酸酯三聚氰胺盐和三聚氰胺氰尿酸盐的升华及分解而对周围放出的热量进行吸收，从而有效的降低了凝聚相的温度，以及减少了可燃性气体的产生，同时还会因季戊四醇磷酸酯三聚氰胺盐和三聚氰胺氰尿酸盐在高温下形成具有封闭结构的多孔碳质层，而起到隔热、隔氧的作用，阻挡了燃烧区与外界的物质传递，进而中断了燃烧过程和链锁反应的发生，大大提升了阻燃能力，以免火焰进一步蔓延而发生危险；
2.本发明中的混炼处理内，密炼机前后两转子轴的转速会每5分钟发生阶段性的同步变化，从而对初步混合的胶料起到良好的剪切混合作用，以得到混炼均匀的熔融料，同时在压延定型处理内，会经由长度方向上来进行往复的压延操作，往复压延次数共分为三次，每次的压延倍率会逐渐递减，压延辊的温度会逐渐递增，以消除每次压延时的内应力，且料条内部的大分子链或链段会沿着长度方向有序的排列，大大提升了后续得到的TPU色母粒的承压性能和抗拉强度，以免对其使用质量造成影响；
3.当研磨操作过程中的研磨盘因外力作用或工作时的转速过快而发生晃动时，会导致固定柱在通孔内来回运动，进而使得第一凸粒和第二凸粒不断的相互接触，并根据第一凸粒和第二凸粒的摩擦作用，来将影响研磨盘稳定工作的外力吸收，且固定柱在通孔内来回运动时，还会带动斜板运动，进而导致伸缩弹簧发生弹性形变，并由伸缩弹簧的回复力作用，再对影响研磨盘稳定工作的外力抵消，大大提升其工作时的稳定程度，以免研磨盘发生晃动，使得研磨后的各原料粒径不均，从而影响产品的分散性和着色力。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明的研磨装置结构示意图；
图2为本发明的图1中的A区域结构示意图；
图3为本发明的图1中的B区域结构示意图；
图4为本发明的制备方法流程图；
图中：1、底座；2、工作台；3、控制板；4、滑槽；5、密封门；6、密封罩；7、斜板；8、固定板；9、电动转盘；10、研磨盘；11、电动推杆；12、拉环；13、滑块；14、伸缩弹簧；15、研磨钵；16、第一凸粒；17、通孔；18、滚珠；19、固定柱；20、第二凸粒。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-4所示，本发明提供一种技术方案：
实施例1：
一种TPU色母粒，各原料按重量百分比分别为45％的TPU树脂、45％的炭黑、5％的改性阻燃剂、3％的单脂肪酸甘油酯和2％的邻羟基苯甲酸苯酯；
改性阻燃剂的制备方法如下：先将磷酸和季戊四醇一同加入溶剂为乙醇的反应罐中均匀搅拌30分钟，且搅拌温度控制在90度，搅拌速率控制在150转/分钟，并在保温60分钟后再向其中依次加入三聚氰胺和氰尿酸，以同样的搅拌速率和110度的搅拌温度，继续混合搅拌90分钟，之后再将亚磷酸三苯酯和十八碳醇一同加入其中，并在升温至130度后加压1.2Mpa，以同样的搅拌速率均匀混合60分钟，最后经静置保温、减压蒸馏和过滤除杂，以得到改性阻燃剂。
其中，改性阻燃剂中的各原料按重量百分比分别为45％的磷酸、20％的季戊四醇、10％的三聚氰胺、5％的氰尿酸、8％的亚磷酸三苯酯和12％的十八碳醇。
一种TPU色母粒的制备方法，包括如下步骤：
1)混合研磨处理：将炭黑、单脂肪酸甘油酯和邻羟基苯甲酸苯酯一同加入研磨装置内进行研磨操作，以得到细色料，且研磨后的细色料粒径保持在1-3μm，之后再将细色料、TPU树脂和改性阻燃剂一同导入搅拌罐内进行混合搅拌操作，以得到初步混合的胶料，且搅拌速率控制在500转/分钟，搅拌温度控制在60度，搅拌时间控制在30分钟；
2)混炼处理：将步骤1)中初步混合的胶料经入料口导入密炼机内混炼15分钟，导入的量为密炼室容量的50％，且密炼操作时的温度和密炼排料时的温度分别控制在115度和130度，之后再由出料端导出，并冷却至45度以得到混料，且整个密炼过程，前后两转子轴的转速会每5分钟发生阶段性的同步变化，分别为40转/分钟和30转/分钟、32转/分钟和24转/分钟、26转/分钟和20转/分钟；
3)挤出成型处理：将步骤2)中的混料导入预热温度为90度的双螺杆挤出机内，并在经加热、熔融和挤压后，将聚合物熔体由长宽均为0.5cm的模孔挤出成条状，之后将其冷却至60度以得到基料；
4)压延定型处理：将步骤3)中的基料通过压延机进行压延操作，并在压延操作后将其放入冷却槽内冷却，之后取出风干以得到料条，且压延操作为在长度方向上的往复压延，且往复压延次数共分为三次，第一次的压延倍率控制在2.7，压延辊的温度控制在80度，第二次的压延倍率控制在2.1，压延辊的温度控制在100度，第三次的压延倍率控制在1.5，压延辊的温度控制在120度，且三次的牵引力和牵引速率均相同，分别为120N和1.5cm/s；
5)切粒筛分处理：将步骤4)中的料条经进料口导入塑料切粒机内，并分切成粒径为0.2cm至0.25cm的颗粒，之后由筛网过滤后以得到规定尺寸的TPU色母粒；
6)包装储存处理：将步骤5)中的规定尺寸的TPU色母粒进行分装打包，并将其放入阴凉的通风处储存即可。
实施例2：
一种TPU色母粒，各原料按重量百分比分别为45％的TPU树脂、45％的炭黑、5％的改性阻燃剂、3％的单脂肪酸甘油酯和2％的邻羟基苯甲酸苯酯；
改性阻燃剂的制备方法如下：先将磷酸和季戊四醇一同加入溶剂为乙醇的反应罐中均匀搅拌30分钟，且搅拌温度控制在90度，搅拌速率控制在150转/分钟，并在保温60分钟后再向其中加入氰尿酸，以同样的搅拌速率和110度的搅拌温度，继续混合搅拌90分钟，之后再将亚磷酸三苯酯和十八碳醇一同加入其中，并在升温至130度后加压1.2Mpa，以同样的搅拌速率均匀混合60分钟，最后经静置保温、减压蒸馏和过滤除杂，以得到改性阻燃剂。
其中，改性阻燃剂中的各原料按重量百分比分别为50％的磷酸、23％的季戊四醇、6％的氰尿酸、9％的亚磷酸三苯酯和12％的十八碳醇。
一种TPU色母粒的制备方法，包括如下步骤：同实施例1。
实施例3：
一种TPU色母粒，各原料按重量百分比分别为45％的TPU树脂、45％的炭黑、5％的改性阻燃剂、3％的单脂肪酸甘油酯和2％的邻羟基苯甲酸苯酯；
改性阻燃剂的制备方法如下：先将磷酸和季戊四醇一同加入溶剂为乙醇的反应罐中均匀搅拌30分钟，且搅拌温度控制在90度，搅拌速率控制在150转/分钟，并在保温60分钟后再向其中加入三聚氰胺，以同样的搅拌速率和110度的搅拌温度，继续混合搅拌90分钟，之后再将亚磷酸三苯酯和十八碳醇一同加入其中，并在升温至130度后加压1.2Mpa，以同样的搅拌速率均匀混合60分钟，最后经静置保温、减压蒸馏和过滤除杂，以得到改性阻燃剂。
其中，改性阻燃剂中的各原料按重量百分比分别为47％的磷酸、21％的季戊四醇、11％的三聚氰胺、9％的亚磷酸三苯酯和12％的十八碳醇。
一种TPU色母粒的制备方法，包括如下步骤：同实施例1。
实施例4：
一种TPU色母粒，各原料按重量百分比分别为45％的TPU树脂、45％的炭黑、5％的改性阻燃剂、3％的单脂肪酸甘油酯和2％的邻羟基苯甲酸苯酯；
改性阻燃剂的制备方法如下：先将磷酸和季戊四醇一同加入溶剂为乙醇的反应罐中均匀搅拌30分钟，且搅拌温度控制在90度，搅拌速率控制在150转/分钟，并在保温60分钟后再向其中依次加入三聚氰胺和氰尿酸，以同样的搅拌速率和110度的搅拌温度，继续混合搅拌90分钟，之后再将十八碳醇加入其中，并在升温至130度后加压1.2Mpa，以同样的搅拌速率均匀混合60分钟，最后经静置保温、减压蒸馏和过滤除杂，以得到改性阻燃剂。
其中，改性阻燃剂中的各原料按重量百分比分别为50％的磷酸、22％的季戊四醇、12％的三聚氰胺、6％的氰尿酸和10％的十八碳醇。
一种TPU色母粒的制备方法，包括如下步骤：同实施例1。
实施例5：
一种TPU色母粒，同实施例1。
一种TPU色母粒的制备方法，包括如下步骤：
1)混合研磨处理：将炭黑、单脂肪酸甘油酯和邻羟基苯甲酸苯酯一同加入研磨装置内进行研磨操作，以得到细色料，且研磨后的细色料粒径保持在1-3μm，之后再将细色料、TPU树脂和改性阻燃剂一同导入搅拌罐内进行混合搅拌操作，以得到初步混合的胶料，且搅拌速率控制在500转/分钟，搅拌温度控制在60度，搅拌时间控制在30分钟；
2)混炼处理：将步骤1)中初步混合的胶料经入料口导入密炼机内混炼15分钟，导入的量为密炼室容量的50％，且密炼操作时的温度和密炼排料时的温度分别控制在115度和130度，之后再由出料端导出，并冷却至45度以得到混料，且整个密炼过程，前后两转子轴的转速分别为32转/分钟和24转/分钟；
3)挤出成型处理：将步骤2)中的混料导入预热温度为90度的双螺杆挤出机内，并在经加热、熔融和挤压后，将聚合物熔体由长宽均为0.5cm的模孔挤出成条状，之后将其冷却至60度以得到基料；
4)压延定型处理：将步骤3)中的基料通过压延机进行压延操作，并在压延操作后将其放入冷却槽内冷却，之后取出风干以得到料条，且压延操作为在长度方向上的单次单向压延，且压延倍率控制在1.8，压延辊的温度控制在90度，同时牵引力和牵引速率均相同，分别为120N和1.5cm/s；
5)切粒筛分处理：将步骤4)中的料条经进料口导入塑料切粒机内，并分切成粒径为0.2cm至0.25cm的颗粒，之后由筛网过滤后以得到规定尺寸的TPU色母粒；
6)包装储存处理：将步骤5)中的规定尺寸的TPU色母粒进行分装打包，并将其放入阴凉的通风处储存即可。
根据上述实施例1-5，可得到下列对比数据：
表1：性能指标分析实验表
Figure BDA0002329025190000111
由表1-性能指标分析实验表中的实施例1和实施例2可知，火焰蔓延速率(mm/min)相差极大，是因为在实施例2中的改性阻燃剂内缺少三聚氰胺，而在实施例1中，磷酸会先与季戊四醇发生酯化反应生成中间产物季戊四醇磷酸酯，再由三聚氰胺与中间产物季戊四醇磷酸酯发生酸碱中和成盐反应生成季戊四醇磷酸酯三聚氰胺盐，同时改性阻燃剂内的三聚氰胺与氰尿酸还会相互反应生成三聚氰胺氰尿酸盐，进而根据两者之间产生的协同作用，达到双重阻燃的效果，且在含有季戊四醇磷酸酯三聚氰胺盐和三聚氰胺氰尿酸盐的TPU色母粒发生燃烧时，先会因季戊四醇磷酸酯三聚氰胺盐和三聚氰胺氰尿酸盐的升华及分解而对周围放出的热量进行吸收，从而有效的降低了凝聚相的温度，以及减少了可燃性气体的产生，同时还会因季戊四醇磷酸酯三聚氰胺盐和三聚氰胺氰尿酸盐在高温下形成具有封闭结构的多孔碳质层，而起到隔热、隔氧的作用，阻挡了燃烧区与外界的物质传递，进而中断了燃烧过程和链锁反应的发生，大大提升了阻燃能力，以免火焰进一步蔓延而发生危险；
由表1-性能指标分析实验表中的实施例1和实施例3可知，火焰蔓延速率(mm/min)相差较为明显，是因为在实施例3中的改性阻燃剂内缺少氰尿酸，且只有磷酸与季戊四醇发生酯化反应生成中间产物季戊四醇磷酸酯，三聚氰胺与中间产物季戊四醇磷酸酯发生酸碱中和成盐反应生成季戊四醇磷酸酯三聚氰胺盐，并未能生成其它阻燃成分与其产生协同作用，从而与实施例1相比，阻燃能力有所下降；
由表1-性能指标分析实验表中的实施例1和实施例4可知，分解率(％)相差极大，是因为在实施例4中的改性阻燃剂内缺少亚磷酸三苯酯，而在实施例1中，季戊四醇会与亚磷酸三苯酯和十八碳醇发生反应生成二亚磷酸季戊四醇二硬脂酸酯，并由二亚磷酸季戊四醇二硬脂酸酯的抗氧化作用来对TPU色母粒降解时所产生的自由基进行捕获，以及对TPU色母粒降解时所产生的过氧化物进行分解，以提升抗氧化效果；
由表1-性能指标分析实验表中的实施例1和实施例5可知，拉伸强度(Mpa)相差极大，是因为在实施例1中的混炼处理内，密炼机前后两转子轴的转速会每5分钟发生阶段性的同步变化，从而对初步混合的胶料起到良好的剪切混合作用，以得到混炼均匀的熔融料，同时在压延定型处理内，会经由长度方向上来进行往复的压延操作，往复压延次数共分为三次，每次的压延倍率会逐渐递减，压延辊的温度会逐渐递增，以消除每次压延时的内应力，且料条内部的大分子链或链段会沿着长度方向有序的排列，大大提升了后续得到的TPU色母粒的承压性能和抗拉强度，以免对其使用质量造成影响。
且步骤1)中的研磨装置由底座1、工作台2、控制板3、滑槽4、密封门5、密封罩6、斜板7、固定板8、电动转盘9、研磨盘10、电动推杆11、拉环12、滑块13、伸缩弹簧14、研磨钵15、第一凸粒16、通孔17、滚珠18、固定柱19和第二凸粒20组成，工作台2的底部对应安装有底座1，工作台2的一侧通过螺栓固定有控制板3，工作台2的顶部中心处嵌入有研磨钵15，工作台2的顶部对应开设有滑槽4，滑槽4的内部安装有滑块13，且滑块13的两侧与滑槽4的两侧内壁之间通过点焊固定有伸缩弹簧14，滑块13的顶部通过螺栓固定有斜板7，斜板7有两个，且为对应设置，且靠近密封门5的一个斜板7向右侧倾斜的角度30度，便于滚珠18在斜板7上滚动，斜板7的一端通过连接绳连接有拉环12，斜板7上开设有通孔17，通孔17的直径分别大于滚珠18和固定柱19的直径，使得滚珠18和固定柱19能够伸入通孔17内，且通孔17的内壁均匀设置有第一凸粒16，工作台2的顶部通过焊接固定有密封罩6，密封罩6的右侧通过铰链活动连接有密封门5，密封罩6的顶部内壁中心处通过螺栓固定有电动推杆11，电动推杆11的底端安装有固定板8，固定板8的底部设置有电动转盘9，电动转盘9的底部通过螺栓固定有研磨盘10，且研磨盘10与研磨钵15为对应设置，固定板8的两端均安装有固定柱19，固定柱19的一端嵌入有滚珠18，固定柱19的外部均匀分布有第二凸粒20，第一凸粒16和第二凸粒20的连接方式均为粘接固定，且互为配合结构，便于第一凸粒16与第二凸粒20的相互接触，控制板3电性连接有电动转盘9和电动推杆11。
工作过程：在TPU色母粒的制备步骤中，需要对部分原料进行研磨操作，则可先打开密封门5，将待研磨的部分原料放入研磨钵15内后关上密封门5，然后通过控制板3控制电动推杆11工作，电动推杆11带动固定板8向下运动，而在此过程中，滚珠18会与斜板7发生接触并转动，待滚珠18和固定柱19伸入斜板7上的通孔17内时，再通过控制板3控制电动推杆11关闭和电动转盘9工作，并由电动转盘9来带动研磨盘10转动，以对研磨钵15内待研磨的部分原料进行研磨操作，并得到粒径保持在1-3μm的细色料，待研磨完成后，通过控制板3控制电动转盘9关闭，同时打开密封门5后拉动拉环12带动斜板7运动，在滚珠18和固定柱19离开斜板7上的通孔17内时，再通过控制板3控制电动推杆11工作并回到原位，最后将细色料取出即可，而当研磨操作过程中的研磨盘10因外力作用或工作时的转速过快而发生晃动时，会导致固定柱19在通孔17内来回运动，进而使得第一凸粒16和第二凸粒20不断的相互接触，并根据第一凸粒16和第二凸粒20的摩擦作用，来将影响研磨盘10稳定工作的外力吸收，且固定柱19在通孔17内来回运动时，还会带动斜板7运动，进而导致伸缩弹簧14发生弹性形变，并由伸缩弹簧14的回复力作用，再对影响研磨盘10稳定工作的外力抵消，大大提升其工作时的稳定程度，以免研磨盘10发生晃动，使得研磨后的各原料粒径不均，从而影响产品的分散性和着色力。
本发明通过合理的设计，其中，在TPU色母粒的制备方法中，添加有改性阻燃剂，且改性阻燃剂内的磷酸会先与季戊四醇发生酯化反应生成中间产物季戊四醇磷酸酯，再由三聚氰胺与中间产物季戊四醇磷酸酯发生酸碱中和成盐反应生成季戊四醇磷酸酯三聚氰胺盐，同时改性阻燃剂内的三聚氰胺与氰尿酸还会相互反应生成三聚氰胺氰尿酸盐，进而根据两者之间产生的协同作用，达到双重阻燃的效果，且在含有季戊四醇磷酸酯三聚氰胺盐和三聚氰胺氰尿酸盐的TPU色母粒发生燃烧时，先会因季戊四醇磷酸酯三聚氰胺盐和三聚氰胺氰尿酸盐的升华及分解而对周围放出的热量进行吸收，从而有效的降低了凝聚相的温度，以及减少了可燃性气体的产生，同时还会因季戊四醇磷酸酯三聚氰胺盐和三聚氰胺氰尿酸盐在高温下形成具有封闭结构的多孔碳质层，而起到隔热、隔氧的作用，阻挡了燃烧区与外界的物质传递，进而中断了燃烧过程和链锁反应的发生，大大提升了阻燃能力，以免火焰进一步蔓延而发生危险，且改性阻燃剂中的季戊四醇还会与亚磷酸三苯酯和十八碳醇发生反应生成二亚磷酸季戊四醇二硬脂酸酯，并由二亚磷酸季戊四醇二硬脂酸酯的抗氧化作用来对TPU色母粒降解时所产生的自由基进行捕获，以及对TPU色母粒降解时所产生的过氧化物进行分解，以提升抗氧化效果；其中，在混炼处理内，密炼机前后两转子轴的转速会每5分钟发生阶段性的同步变化，从而对初步混合的胶料起到良好的剪切混合作用，以得到混炼均匀的熔融料，同时在压延定型处理内，会经由长度方向上来进行往复的压延操作，往复压延次数共分为三次，每次的压延倍率会逐渐递减，压延辊的温度会逐渐递增，以消除每次压延时的内应力，且料条内部的大分子链或链段会沿着长度方向有序的排列，大大提升了后续得到的TPU色母粒的承压性能和抗拉强度，以免对其使用质量造成影响；其中，在TPU色母粒的制备步骤中，需要对部分原料进行研磨操作，则可先打开密封门5，将待研磨的部分原料放入研磨钵15内后关上密封门5，然后通过控制板3控制电动推杆11工作，电动推杆11带动固定板8向下运动，而在此过程中，滚珠18会与斜板7发生接触并转动，待滚珠18和固定柱19伸入斜板7上的通孔17内时，再通过控制板3控制电动推杆11关闭和电动转盘9工作，并由电动转盘9来带动研磨盘10转动，以对研磨钵15内待研磨的部分原料进行研磨操作，并得到粒径保持在1-3μm的细色料，待研磨完成后，通过控制板3控制电动转盘9关闭，同时打开密封门5后拉动拉环12带动斜板7运动，在滚珠18和固定柱19离开斜板7上的通孔17内时，再通过控制板3控制电动推杆11工作并回到原位，最后将细色料取出即可，而当研磨操作过程中的研磨盘10因外力作用或工作时的转速过快而发生晃动时，会导致固定柱19在通孔17内来回运动，进而使得第一凸粒16和第二凸粒20不断的相互接触，并根据第一凸粒16和第二凸粒20的摩擦作用，来将影响研磨盘10稳定工作的外力吸收，且固定柱19在通孔17内来回运动时，还会带动斜板7运动，进而导致伸缩弹簧14发生弹性形变，并由伸缩弹簧14的回复力作用，再对影响研磨盘10稳定工作的外力抵消，大大提升其工作时的稳定程度，以免研磨盘10发生晃动，使得研磨后的各原料粒径不均，从而影响产品的分散性和着色力。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (9)

1.一种TPU色母粒，其特征在于，各原料按重量百分比分别为35-55％的TPU树脂、40-50％的炭黑、3-7％的改性阻燃剂、1-5％的单脂肪酸甘油酯和1.5-2.5％的邻羟基苯甲酸苯酯；
所述改性阻燃剂的制备方法如下：先将磷酸和季戊四醇一同加入溶剂为乙醇的反应罐中均匀搅拌30分钟，且搅拌温度控制在90度，搅拌速率控制在150转/分钟，并在保温60分钟后再向其中依次加入三聚氰胺和氰尿酸，以同样的搅拌速率和110度的搅拌温度，继续混合搅拌90分钟，之后再将亚磷酸三苯酯和十八碳醇一同加入其中，并在升温至130度后加压1.2Mpa，以同样的搅拌速率均匀混合60分钟，最后经静置保温、减压蒸馏和过滤除杂，以得到改性阻燃剂。
2.根据权利要求1所述的一种TPU色母粒，其特征在于，所述改性阻燃剂中的各原料按重量百分比分别为35-55％的磷酸、15-25％的季戊四醇、5-15％的三聚氰胺、2-8％的氰尿酸、6-10％的亚磷酸三苯酯和8-14％的十八碳醇。
3.一种TPU色母粒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)混合研磨处理：将炭黑、单脂肪酸甘油酯和邻羟基苯甲酸苯酯一同加入研磨装置内进行研磨操作，以得到细色料，且研磨后的细色料粒径保持在1-3μm，之后再将细色料、TPU树脂和改性阻燃剂一同导入搅拌罐内进行混合搅拌操作，以得到初步混合的胶料；
2)混炼处理：将步骤1)中初步混合的胶料经入料口导入密炼机内混炼15分钟，导入的量为密炼室容量的50％，且密炼操作时的温度和密炼排料时的温度分别控制在115度和130度，之后再由出料端导出，并冷却至45度以得到混料；
3)挤出成型处理：将步骤2)中的混料导入预热温度为90度的双螺杆挤出机内，并在经加热、熔融和挤压后，将聚合物熔体由长宽均为0.5cm的模孔挤出成条状，之后将其冷却至60度以得到基料；
4)压延定型处理：将步骤3)中的基料通过压延机进行压延操作，并在压延操作后将其放入冷却槽内冷却，之后取出风干以得到料条；
5)切粒筛分处理：将步骤4)中的料条经进料口导入塑料切粒机内，并分切成粒径为0.2cm至0.25cm的颗粒，之后由筛网过滤后以得到规定尺寸的TPU色母粒；
6)包装储存处理：将步骤5)中的规定尺寸的TPU色母粒进行分装打包，并将其放入阴凉的通风处储存即可。
4.根据权利要求3所述的一种TPU色母粒的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中的整个密炼过程，前后两转子轴的转速会每5分钟发生阶段性的同步变化，分别为40转/分钟和30转/分钟、32转/分钟和24转/分钟、26转/分钟和20转/分钟。
5.根据权利要求3所述的一种TPU色母粒的制备方法，其特征在于，所述步骤4)中的压延操作为在长度方向上的往复压延，且往复压延次数共分为三次，第一次的压延倍率控制在2.7，压延辊的温度控制在80度，第二次的压延倍率控制在2.1，压延辊的温度控制在100度，第三次的压延倍率控制在1.5，压延辊的温度控制在120度，且三次的牵引力和牵引速率均相同，分别为120N和1.5cm/s。
6.根据权利要求3所述的一种TPU色母粒的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中的研磨装置由底座(1)、工作台(2)、控制板(3)、滑槽(4)、密封门(5)、密封罩(6)、斜板(7)、固定板(8)、电动转盘(9)、研磨盘(10)、电动推杆(11)、拉环(12)、滑块(13)、伸缩弹簧(14)、研磨钵(15)、第一凸粒(16)、通孔(17)、滚珠(18)、固定柱(19)和第二凸粒(20)组成，所述工作台(2)的底部对应安装有底座(1)，所述工作台(2)的一侧通过螺栓固定有控制板(3)，所述工作台(2)的顶部中心处嵌入有研磨钵(15)，所述工作台(2)的顶部对应开设有滑槽(4)，所述滑槽(4)的内部安装有滑块(13)，且滑块(13)的两侧与滑槽(4)的两侧内壁之间通过点焊固定有伸缩弹簧(14)，所述滑块(13)的顶部通过螺栓固定有斜板(7)，所述斜板(7)的一端通过连接绳连接有拉环(12)，所述斜板(7)上开设有通孔(17)，且通孔(17)的内壁均匀设置有第一凸粒(16)，所述工作台(2)的顶部通过焊接固定有密封罩(6)，所述密封罩(6)的右侧通过铰链活动连接有密封门(5)，所述密封罩(6)的顶部内壁中心处通过螺栓固定有电动推杆(11)，所述电动推杆(11)的底端安装有固定板(8)，所述固定板(8)的底部设置有电动转盘(9)，所述电动转盘(9)的底部通过螺栓固定有研磨盘(10)，且研磨盘(10)与研磨钵(15)为对应设置，所述固定板(8)的两端均安装有固定柱(19)，所述固定柱(19)的一端嵌入有滚珠(18)，所述固定柱(19)的外部均匀分布有第二凸粒(20)，所述控制板(3)电性连接有电动转盘(9)和电动推杆(11)。
7.根据权利要求6所述的一种TPU色母粒的制备方法，其特征在于，所述斜板(7)有两个，且为对应设置，且靠近密封门(5)的一个斜板(7)向右侧倾斜的角度30度。
8.根据权利要求6所述的一种TPU色母粒的制备方法，其特征在于，所述通孔(17)的直径分别大于滚珠(18)和固定柱(19)的直径。
9.根据权利要求6所述的一种TPU色母粒的制备方法，其特征在于，所述第一凸粒(16)和第二凸粒(20)的连接方式均为粘接固定，且互为配合结构。
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