CN112250824A - 一种无卤阻燃的轻质tpu弹性体及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种无卤阻燃的轻质TPU弹性体及其制备方法，按重量份计，制备原料至少包括：聚酯多元醇50‑65份、异氰酸酯20‑35份、阻燃剂A 5‑10份、阻燃剂B 3‑9份、相容剂2‑8份、硅烷偶联剂1‑5份、填充材料8‑26份、发泡剂0.5‑4份、催化剂1‑3份、扩链剂3‑8份，本发明提供的TPU材料具有轻质的特点，还具有优异的阻燃性能和高拉伸强度、断裂伸长率、抗撕裂性等机械性能。

Description

一种无卤阻燃的轻质TPU弹性体及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种无卤阻燃的轻质TPU弹性体及其制备方法。

背景技术

聚氨酯弹性体以其优良的物理力学性能、声学性能、电学性能和耐化学性能，得到广泛应用。特别在家具、床具、运输、冷藏、建筑、绝热等部门使用得十分普遍，已经成为不可缺少的材料之一。但是近几十年来，聚氨酯材料的火灾事故频繁发生，材料的安全性问题变得越来越重要。它的易燃性在一定程度上限制它的应用。

热塑性聚氨酯弹性体(TPU)具有独特的软硬段嵌段共聚物的结构，这种结构使得TPU具有强度高、弹性大、耐磨性好、耐油、低温柔软、高伸长率，耐腐蚀性好等优异性能。TPU同时兼具橡胶的高弹性和塑料的易加工性，已被广泛应用于鞋材、板材、管材、薄膜、线缆、汽车部件、医疗及运动休闲等领域。聚醚型TPU具有良好的韧性、回弹性、耐低温性和耐水解性等，其在电缆护套、汽车部件及消防救生等领域得到了广泛的关注。但是聚醚型TPU氧指数仅18％左右，属易燃材料。TPU自身没有阻燃性能，空气中燃烧时，火焰非常剧烈且伴有浓烈的黑烟，并具有严重的滴流现象。长期以来TPU的阻燃特性一直没有得到满意解决，制约了TPU在电缆护套、汽车部件及输油软管等领域的应用。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的第一个方面提供了一种无卤阻燃的轻质TPU弹性体，按重量份计，制备原料至少包括：聚酯多元醇50-65份、异氰酸酯20-35份、阻燃剂A 5-10份、阻燃剂B 3-9份、相容剂2-8份、硅烷偶联剂1-5份、填充材料8-26份、发泡剂0.5-4份、催化剂1-3份、扩链剂3-8份。

作为本发明一种优选的技术方案，所述聚酯多元醇选自常规聚酯多元醇、聚己内酯多元醇、聚碳酸酯二醇中的一种或多种。

作为本发明一种优选的技术方案，所述聚酯多元醇为聚己内酯多元醇。

作为本发明一种优选的技术方案，所述异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯中的一种或多种。

作为本发明一种优选的技术方案，所述阻燃剂A选自磷酸酯类阻燃剂、三聚氰胺盐类阻燃剂、三聚氰胺聚磷酸盐类阻燃剂中的一种或多种。

作为本发明一种优选的技术方案，所述阻燃剂B选自纳米氢氧化镁、纳米氢氧化铝、聚磷酸铵、三聚氰胺氰尿酸盐中的一种或多种。

作为本发明一种优选的技术方案，所述填充材料选自高岭土、硅藻土、滑石粉、石墨、炭黑、氧化铝粉、玻璃粉、石棉粉、云母粉、石英粉、轻质碳酸钙、空心玻璃微珠中的一种或多种。

作为本发明一种优选的技术方案，所述催化剂选自N,N-二甲基环己胺、双(2-二甲氨基乙基)醚、N,N,N',N'-四甲基亚烷基二胺、三乙胺、N,N-二甲基苄胺中的一种或多种。

作为本发明一种优选的技术方案，所述扩链剂选自乙二醇、丙二醇、二甘醇、1,4-丁二醇、甘油、三羟甲基丙烷、1,6-己二醇中的一种或多种。

本发明的第二个方面提供了无卤阻燃的轻质TPU弹性体的制备方法，所述制备方法至少包括以下步骤：

(1)热塑性聚氨酯弹性体颗粒的制备：将聚醚多元醇、异氰酸酯、扩链剂和阻燃剂A混合均匀，混合物料注入双螺杆反应器中，经连续反应制得热塑性聚氨酯弹性体颗粒；

(2)无卤阻燃的轻质TPU弹性体的制备：将塑料开炼机升温至160-190℃，加入热塑性聚氨酯弹性体颗粒塑炼至熔融均匀，加入阻燃剂B、相容剂、硅烷偶联剂、填充材料、发泡剂、催化剂，塑炼均匀，即得。

有益效果：本发明提供了无卤阻燃的轻质TPU弹性体及其制备方法，本发明通过在聚酯型热塑性聚氨酯中添加无卤阻燃剂、扩链剂、填充材料、发泡剂以及其他助剂，在达到良好的阻燃性的同时，保证了TPU材料原有的高拉伸强度和断裂伸长率等较好的机械性能，并且实现了轻量化的特点，具有良好的耐磨性、抗撕裂性、耐水解性和抗老化性；本发明不含卤素和重金属，尤其不含铅、镉、汞、六价铬重金属以及聚溴二苯醚和聚溴联苯，满足欧盟RoHS2.0指令要求。

具体实施方式

参选以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本发明的内容。除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。

如本文所用术语“由…制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。

连接词“由…组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由…组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。

当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。

单数形式包括复数讨论对象，除非上下文中另外清楚地指明。“任选的”或者“任意一种”是指其后描述的事项或事件可以发生或不发生，而且该描述包括事件发生的情形和事件不发生的情形。

说明书和权利要求书中的近似用语用来修饰数量，表示本发明并不限定于该具体数量，还包括与该数量接近的可接受的而不会导致相关基本功能的改变的修正的部分。相应的，用“大约”、“约”等修饰一个数值，意为本发明不限于该精确数值。在某些例子中，近似用语可能对应于测量数值的仪器的精度。在本申请说明书和权利要求书中，范围限定可以组合和/或互换，如果没有另外说明这些范围包括其间所含有的所有子范围。

此外，本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个，并且单数形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显旨指单数形式。

为了解决上述技术问题，本发明的第一个方面提供了一种无卤阻燃的轻质TPU弹性体，按重量份计，制备原料至少包括：聚酯多元醇50-65份、异氰酸酯20-35份、阻燃剂A 5-10份、阻燃剂B 3-9份、相容剂2-8份、硅烷偶联剂1-5份、填充材料8-26份、发泡剂0.5-4份、催化剂1-3份、扩链剂3-8份。

在一种优选的实施方式中，本发明所述无卤阻燃的轻质TPU弹性体，按重量份计，制备原料至少包括：聚酯多元醇55-62份、异氰酸酯22-30份、阻燃剂A 6-9份、阻燃剂B 5-8份、相容剂3-5份、硅烷偶联剂2-4.6份、填充材料10-20份、发泡剂1-3份、催化剂1.2-2份、扩链剂4-7份。

在一种更优选的实施方式中，本发明所述无卤阻燃的轻质TPU弹性体，按重量份计，制备原料至少包括：聚酯多元醇60份、异氰酸酯24份、阻燃剂A 8份、阻燃剂B 6份、相容剂3.5份、硅烷偶联剂4份、填充材料16份、发泡剂2份、催化剂1.5份、扩链剂5份。

聚酯多元醇

在一种优选的实施方式中，本发明所述聚酯多元醇选自常规聚酯多元醇、聚己内酯多元醇、聚碳酸酯二醇中的一种或多种。

在一种更优选的实施方式中，本发明所述聚酯多元醇为聚己内酯多元醇。

在一种优选的实施方式中，本发明所述聚己内酯多元醇的羟值为40-60KOHmg/g。

在一种最优选的实施方式中，本发明所述聚己内酯多元醇可通过商购得到，厂家包括但不限于日本大赛璐PCL 220N/220NP1。

本发明所述聚己内酯多元醇是由ε-己内酯在金属有机化合物(如四苯基锡)做催化剂，二羟基或三羟基做引发剂条件下开环聚合而成，属于聚合型聚酯，其分子量与歧化度随起始物料的种类和用量不同而异。本发明采用含有一定羟值的聚己内酯多元醇作为原料，数均分子量分布比较窄，具有较好的热稳定性。制得的聚氨酯具有较高的拉伸强度、低温柔韧性、良好的弹性、耐水性、耐磨性、优良的耐撕裂性、高温粘附性、烃类溶剂和耐化学品性能。

异氰酸酯

本发明所述异氰酸酯是异氰酸的各种酯的总称。若以－NCO基团的数量分类，包括单异氰酸酯R－N＝C＝O和二异氰酸酯O＝C＝N－R－N＝C＝O及多异氰酸酯等。

在一种优选的实施方式中，本发明所述异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯中的一种或多种。

在一种最优选的实施方式中，本发明所述异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯。

阻燃剂

本发明所述阻燃剂是指赋予易燃聚合物难燃性的功能性助剂，主要是针对高分子材料的阻燃设计的；阻燃剂有多种类型，按使用方法分为添加型阻燃剂和反应型阻燃剂。

添加型阻燃剂是通过机械混合方法加入到聚合物中，使聚合物具有阻燃性的，目前添加型阻燃剂主要有有机阻燃剂和无机阻燃剂，卤系阻燃剂和非卤。有机是以溴系、磷氮系、氮系和红磷及化合物为代表的一些阻燃剂，无机主要是三氧化二锑、氢氧化镁、氢氧化铝，硅系等阻燃体系。

反应型阻燃剂则是作为一种单体参加聚合反应，因此使聚合物本身含有阻燃成分的，其优点是对聚合物材料使用性能影响较小，阻燃性持久。

在一种优选的实施方式中，本发明所述阻燃剂A选自磷酸酯类阻燃剂、三聚氰胺盐类阻燃剂、三聚氰胺聚磷酸盐类阻燃剂中的一种或多种。

在一种最优选的实施方式中，本发明所述阻燃剂A为磷酸三苯酯。

在一种优选的实施方式中，本发明所述阻燃剂B选自纳米氢氧化镁、纳米氢氧化铝、聚磷酸铵、三聚氰胺氰尿酸盐中的一种或多种。

在一种最优选的实施方式中，本发明所述阻燃剂B为纳米氢氧化镁。

在一种优选的实施方式中，本发明所述纳米氢氧化镁的粒径为30-50nm。

本发明所述纳米氢氧化镁可以通过商购得到，厂家包括但不限于杭州万景新材料有限公司，牌号为VK-MHT01。

本发明所述纳米氢氧化镁是一种无机消烟阻燃填充剂，它具有热稳定性好、不挥发、不产生有毒气体、不腐蚀加工设备等优点。具有纳米级的尺寸，具有接近原子间价键的理论强度，物理、化学性能特别优异，与磷酸三苯酯阻燃剂具有协同作用，添加到树脂体系中一方面可以提高阻燃性能另一方面还不会降低树脂体系的拉伸强度和断裂伸长率，是TPU制品具有优异的机械性能。

相容剂

本发明所述相容剂又称增容剂，是指借助于分子间的键合力，促使不相容的两种聚合物结合在一体，进而得到稳定的共混物的助剂。

在一种优选的实施方式中，本发明所述相容剂为马来酸酐接枝物。

在一种优选的实施方式中，本发明所述马来酸酐接枝物可通过商购得到，厂家包括但不限于宁波能之光，牌号为MC218、MC226、MC328、MC509、MC512。

在一种最优选的实施方式中，本发明所述马来酸酐接枝物为MC226。

本发明所述马来酸酐接枝相容剂可改善无机填料与有机树脂相容性，提高产品的拉伸、冲击强度，实现高填充，减少树脂用量，改善加工流变性，提高表面光洁度；其可能存在的原因是由于马来酸酐接枝相容剂通过引入强极性反应性基团，使材料具有高的极性和反应性，是一种高分子界面偶联剂、相容剂、分散促进剂。本发明采用的马来酸酐接枝物和其它单体比较极性比较强，相容效果比较好，能大大提高复合材料的相容性和填料的分散性，从而提高复合材料机械强度。

硅烷偶联剂

本发明所述硅烷偶联剂是由美国联合碳化物公司开发的，主要用于改性填料增强树脂。硅烷氧基对无机物具有反应性，有机官能基对有机物具有反应性或相容性。因此，当硅烷偶联剂介于无机和有机界面之间，可形成有机基体-硅烷偶联剂-无机基体的结合层。

在一种优选的实施方式中，本发明所述硅烷偶联剂选自乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧乙氧基)硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、苯胺甲基三甲氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种。

在一种最优选的实施方式中，本发明所述硅烷偶联剂为γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。

填充材料

本发明所述填充材料又名填料、填加剂、填充物。加入物料中可以改善物料性能，或能增容、增重，降低物料的成本的固体物质。通常不含水、中性、不与物料组分起不良作用的有机物、无机物、金属或非金属粉末等均可作为填充剂。在化工生产的塑料加工、橡胶加工、纸张、涂料、农药、医药等产品中大量使用各种填充剂，不但改善了这些产品的性能，也大大降低了生产成本。

在一种优选的实施方式中，本发明所述填充材料选自高岭土、硅藻土、滑石粉、石墨、炭黑、氧化铝粉、玻璃粉、石棉粉、云母粉、石英粉、轻质碳酸钙、空心玻璃微珠中的一种或多种。

在一种更优选的实施方式中，本发明所述填充材料为空心玻璃微珠。

在一种优选的实施方式中，本发明所述空心玻璃微珠的堆积密度为0.15-0.2g/cc。

本发明所述空心玻璃微珠可通过商购得到，厂家包括但不限于廊坊市澳澜玻璃微珠有限公司，牌号为OLH-A。

本发明所述的空心玻璃微珠具有质轻、低导热、强度高和良好的化学稳定性等优点，尤其是采用堆积密度为0.15-0.2g/cc的空心玻璃微珠，非常容易分散于聚酯型聚氨酯弹性体中。

发泡剂

本发明所述发泡剂就是使对象物质成孔的物质，它可分为化学发泡剂和物理发泡剂。化学发泡剂是那些经加热分解后能释放出二氧化碳和氮气等气体，并在聚合物组成中形成细孔的化合物；物理发泡剂就是泡沫细孔是通过某一种物质的物理形态的变化，即通过压缩气体的膨胀、液体的挥发或固体的溶解而形成的。

在一种优选的实施方式中，本发明所述发泡剂为偶氮类化合物。

在一种优选的实施方式中，本发明所述偶氮类化合物选自偶氮二甲酰胺、偶氮异丁腈、偶氮二碳酸二异丙酯、偶氮二甲酸钡、二偶氮氨基苯、偶氮二甲酸中的一种或多种。

在一种更优选的实施方式中，本发明所述发泡剂为偶氮二碳酸二异丙酯和偶氮二甲酰胺的组合，其中偶氮二碳酸二异丙酯和偶氮二甲酰胺的质量比为1：(0.2-0.9)。

在一种最优选的实施方式中，本发明所述发泡剂为偶氮二碳酸二异丙酯和偶氮二甲酰胺的组合，其中偶氮二碳酸二异丙酯和偶氮二甲酰胺的质量比为1：0.6。

催化剂

本发明所述催化剂是一种加速聚氨酯反应进行的助剂。

在一种优选的实施方式中，本发明所述催化剂选自N,N-二甲基环己胺、双(2-二甲氨基乙基)醚、N,N,N',N'-四甲基亚烷基二胺、三乙胺、N,N-二甲基苄胺中的一种或多种。

在一种最优选的实施方式中，本发明所述催化剂为N,N-二甲基环己胺。

扩链剂

本发明所述扩链剂又称链增长剂，是能与线型聚合物链上的官能团反应而使分子链扩展、分子量增大的物质。常用于提高聚氨酯、聚酯等产品的力学性能和工艺性能。

在一种优选的实施方式中，本发明所述扩链剂选自乙二醇、丙二醇、二甘醇、1,4-丁二醇、甘油、三羟甲基丙烷、1,6-己二醇中的一种或多种。

在一种最优选的实施方式中，本发明所述扩链剂为1,4-丁二醇。

本发明选用含活泼氢的化合物与异氰酸酯端基预聚物反应，致使分子链扩散延长，从而实现树脂的固化成形。本发明使用的阻燃剂为复配型阻燃剂，用量少，阻燃效果好。通过阻燃剂与其他助剂的协同作用，增强其在体系中的相容性与分散性，解决了现有产品在高阻燃性的同时加工性差、力学性能差的问题。选用特定的树脂和空心填充物，与体系中的偶联剂等协同作用，能增强填充物在产品中的分散性，使本发明具有轻质的同时，具有无卤阻燃和高拉伸强度、高耐油耐磨的效果。

本发明的第二个方面提供了无卤阻燃的轻质TPU弹性体的制备方法，所述制备方法至少包括以下步骤：

(1)热塑性聚氨酯弹性体颗粒的制备：将聚醚多元醇、异氰酸酯、扩链剂和阻燃剂A混合均匀，混合物料注入双螺杆反应器中，经连续反应制得热塑性聚氨酯弹性体颗粒；

(2)无卤阻燃的轻质TPU弹性体的制备：将塑料开炼机升温至160-190℃，加入热塑性聚氨酯弹性体颗粒塑炼至熔融均匀，加入阻燃剂B，塑炼均匀，即得。

有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的专业技术人员根据上述本发明的内容做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

另外，如果没有其它说明，所用原料都是市售的，购于国药化学试剂。

实施例

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的专业技术人员根据上述本发明的内容做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。另外，如果没有其它说明，所用原料都是市售的，所述提取物的提取方法均为常规的提取方法。

实施例1

提供了一种无卤阻燃的轻质TPU弹性体，按重量份计，制备原料包括：聚酯多元醇60份、异氰酸酯24份、阻燃剂A 8份、阻燃剂B 6份、相容剂3.5份、硅烷偶联剂4份、填充材料16份、发泡剂2份、催化剂1.5份、扩链剂5份。

所述聚酯多元醇为聚己内酯多元醇。

所述聚己内酯多元醇可通过商购得到，厂家为日本大赛璐PCL 220N/220NP1。

所述异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯。

所述阻燃剂A为磷酸三苯酯。

所述阻燃剂B为纳米氢氧化镁。

所述马来酸酐接枝物为MC226，厂家为宁波能之光。

所述硅烷偶联剂为γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。

所述填充材料为空心玻璃微珠，所述空心玻璃微珠可通过商购得到，厂家为廊坊市澳澜玻璃微珠有限公司，牌号为OLH-A。

所述发泡剂为偶氮二碳酸二异丙酯和偶氮二甲酰胺的组合，其中偶氮二碳酸二异丙酯和偶氮二甲酰胺的质量比为1：0.6。

所述催化剂为N,N-二甲基环己胺。

所述扩链剂为1,4-丁二醇。

无卤阻燃的轻质TPU弹性体的制备方法，所述制备方法至少包括以下步骤：

(1)热塑性聚氨酯弹性体颗粒的制备：将聚醚多元醇、异氰酸酯、扩链剂和阻燃剂A混合均匀，混合物料注入双螺杆反应器中，经连续反应制得热塑性聚氨酯弹性体颗粒；

(2)无卤阻燃的轻质TPU弹性体的制备：将塑料开炼机升温至170℃，加入热塑性聚氨酯弹性体颗粒塑炼至熔融均匀，加入阻燃剂B、相容剂、硅烷偶联剂、填充材料、发泡剂、催化剂，塑炼均匀，即得。

实施例2

提供了一种无卤阻燃的轻质TPU弹性体，按重量份计，制备原料包括：聚酯多元醇50份、异氰酸酯20份、阻燃剂A 5份、阻燃剂B 3份、相容剂2份、硅烷偶联剂1份、填充材料8份、发泡剂0.5份、催化剂1份、扩链剂3份。

所述聚酯多元醇为聚己内酯多元醇。

所述聚己内酯多元醇可通过商购得到，厂家为日本大赛璐PCL 220N/220NP1。

所述异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯。

所述阻燃剂A为磷酸三苯酯。

所述阻燃剂B为纳米氢氧化镁。

所述马来酸酐接枝物为MC226，厂家为宁波能之光。

所述硅烷偶联剂为γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。

所述填充材料为空心玻璃微珠，所述空心玻璃微珠可通过商购得到，厂家为廊坊市澳澜玻璃微珠有限公司，牌号为OLH-A。

所述发泡剂为偶氮二碳酸二异丙酯和偶氮二甲酰胺的组合，其中偶氮二碳酸二异丙酯和偶氮二甲酰胺的质量比为1：0.6。

所述催化剂为N,N-二甲基环己胺。

所述扩链剂为1,4-丁二醇。

无卤阻燃的轻质TPU弹性体的制备方法，所述制备方法至少包括以下步骤：

(1)热塑性聚氨酯弹性体颗粒的制备：将聚醚多元醇、异氰酸酯、扩链剂和阻燃剂A混合均匀，混合物料注入双螺杆反应器中，经连续反应制得热塑性聚氨酯弹性体颗粒；

(2)无卤阻燃的轻质TPU弹性体的制备：将塑料开炼机升温至170℃，加入热塑性聚氨酯弹性体颗粒塑炼至熔融均匀，加入阻燃剂B、相容剂、硅烷偶联剂、填充材料、发泡剂、催化剂，塑炼均匀，即得。

实施例3

提供了一种无卤阻燃的轻质TPU弹性体，按重量份计，制备原料包括：聚酯多元醇65份、异氰酸酯35份、阻燃剂A 10份、阻燃剂B 9份、相容剂8份、硅烷偶联剂5份、填充材料26份、发泡剂4份、催化剂3份、扩链剂8份。

所述聚酯多元醇为聚己内酯多元醇。

所述聚己内酯多元醇可通过商购得到，厂家为日本大赛璐PCL 220N/220NP1。

所述异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯。

所述阻燃剂A为磷酸三苯酯。

所述阻燃剂B为纳米氢氧化镁。

所述马来酸酐接枝物为MC226，厂家为宁波能之光。

所述硅烷偶联剂为γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。

所述填充材料为空心玻璃微珠，所述空心玻璃微珠可通过商购得到，厂家为廊坊市澳澜玻璃微珠有限公司，牌号为OLH-A。

所述发泡剂为偶氮二碳酸二异丙酯和偶氮二甲酰胺的组合，其中偶氮二碳酸二异丙酯和偶氮二甲酰胺的质量比为1：0.6。

所述催化剂为N,N-二甲基环己胺。

所述扩链剂为1,4-丁二醇。

无卤阻燃的轻质TPU弹性体的制备方法，所述制备方法至少包括以下步骤：

(1)热塑性聚氨酯弹性体颗粒的制备：将聚醚多元醇、异氰酸酯、扩链剂和阻燃剂A混合均匀，混合物料注入双螺杆反应器中，经连续反应制得热塑性聚氨酯弹性体颗粒；

(2)无卤阻燃的轻质TPU弹性体的制备：将塑料开炼机升温至170℃，加入热塑性聚氨酯弹性体颗粒塑炼至熔融均匀，加入阻燃剂B、相容剂、硅烷偶联剂、填充材料、发泡剂、催化剂，塑炼均匀，即得。

实施例4

与实施例1类似，不同之处在于，所述制备原料中无阻燃剂A。

实施例5

与实施例1类似，不同之处在于，所述制备原料中无纳米氢氧化镁。

实施例6

与实施例1类似，不同之处在于，所述阻燃剂B为氢氧化镁微粉，可通过商购得到，厂家为郑州西德利化工新材料有限公司。

实施例7

与实施例1类似，不同之处在于，所述聚己内酯多元醇可通过商购得到，厂家包括但不限于日本大赛璐PCL212。

性能评价

1、根据GB9867-2008测试方法，测试实施例1-7所制备的无卤阻燃的轻质TPU弹性体的密度(g/cm³)，结果如下表1所示。

2、根据UL-94测试标准，测试实施例1-7所制备的无卤阻燃的轻质TPU弹性体的阻燃性能，结果如下表1所示。

	密度(g/cm<sup>3</sup>)	UL-94(0.8mm)
			实施例1	0.46	V-0
实施例2	0.49	V-0
			实施例3	0.50	V-0
实施例4	0.54	V-1
			实施例5	0.52	V-1
实施例6	0.6	V-2
			实施例7	0.98	V-2

前述的实例仅是说明性的，用于解释本发明所述方法的一些特征。所附的权利要求旨在要求可以设想的尽可能广的范围，且本文所呈现的实施例仅是根据所有可能的实施例的组合的选择的实施方式的说明。因此，申请人的用意是所附的权利要求不被说明本发明的特征的示例的选择限制。在权利要求中所用的一些数值范围也包括了在其之内的子范围，这些范围中的变化也应在可能的情况下解释为被所附的权利要求覆盖。

Claims (10)

1.一种无卤阻燃的轻质TPU弹性体，其特征在于，按重量份计，制备原料至少包括：聚酯多元醇50-65份、异氰酸酯20-35份、阻燃剂A 5-10份、阻燃剂B 3-9份、相容剂2-8份、硅烷偶联剂1-5份、填充材料8-26份、发泡剂0.5-4份、催化剂1-3份、扩链剂3-8份。

2.根据权利要求1所述的无卤阻燃的轻质TPU弹性体，其特征在于，所述聚酯多元醇选自常规聚酯多元醇、聚己内酯多元醇、聚碳酸酯二醇中的一种或多种。

3.根据权利要求1或2所述的无卤阻燃的轻质TPU弹性体，其特征在于，所述聚酯多元醇为聚己内酯多元醇。

4.根据权利要求1所述的无卤阻燃的轻质TPU弹性体，其特征在于，所述异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的无卤阻燃的轻质TPU弹性体，其特征在于，所述阻燃剂A选自磷酸酯类阻燃剂、三聚氰胺盐类阻燃剂、三聚氰胺聚磷酸盐类阻燃剂中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的无卤阻燃的轻质TPU弹性体，其特征在于，所述阻燃剂B选自纳米氢氧化镁、纳米氢氧化铝、聚磷酸铵、三聚氰胺氰尿酸盐中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的无卤阻燃的轻质TPU弹性体，其特征在于，所述填充材料选自高岭土、硅藻土、滑石粉、石墨、炭黑、氧化铝粉、玻璃粉、石棉粉、云母粉、石英粉、轻质碳酸钙、空心玻璃微珠中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的无卤阻燃的轻质TPU弹性体，其特征在于，所述催化剂选自N,N-二甲基环己胺、双(2-二甲氨基乙基)醚、N,N,N',N'-四甲基亚烷基二胺、三乙胺、N,N-二甲基苄胺中的一种或多种。

9.根据权利要求1所述的无卤阻燃的轻质TPU弹性体，其特征在于，所述扩链剂选自乙二醇、丙二醇、二甘醇、1,4-丁二醇、甘油、三羟甲基丙烷、1,6-己二醇中的一种或多种。

10.根据权利要求1-9任一项所述的无卤阻燃的轻质TPU弹性体的制备方法，其特征在于，所述制备方法至少包括以下步骤：

(1)热塑性聚氨酯弹性体颗粒的制备：将聚醚多元醇、异氰酸酯、扩链剂和阻燃剂A混合均匀，混合物料注入双螺杆反应器中，经连续反应制得热塑性聚氨酯弹性体颗粒；

(2)无卤阻燃的轻质TPU弹性体的制备：将塑料开炼机升温至160-190℃，加入热塑性聚氨酯弹性体颗粒塑炼至熔融均匀，加入阻燃剂B、相容剂、硅烷偶联剂、填充材料、发泡剂、催化剂，塑炼均匀，即得。