CN114716810A - 一种阻燃型热塑性聚氨酯及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及聚氨酯的合成及加工技术领域,公开了一种阻燃型热塑性聚氨酯及其制备方法,制备方法包括以下步骤:1)制备硅基嵌段热塑性聚氨酯;2)制备复合甲基乙烯基硅橡胶;3)制备阻燃型热塑性聚氨酯。本发明膨胀体系阻燃剂为15相对重量份时即可达到离火即熄的V‑0阻燃级别,且机械性能具有很高的保持率,解决了反应型阻燃原料的价格高昂、工艺不成熟和生产方法的不环保性;以及添加型阻燃填料添加量大、性能破坏大和填料易析出的缺点。
Description
技术领域
本发明涉及聚氨酯的合成及加工技术领域,具体涉及一种阻燃型热塑性聚氨酯及其制备方法。
背景技术
热塑性聚氨酯是一种兼具橡胶的高弹性和塑料的可塑性的优异聚合物。热塑性聚氨酯的弹性模量介于塑料和橡胶之间、耐磨性是天然胶的5~10倍,还具有优良的耐化学溶剂和耐油脂性能。这些优势使其广泛的应用于国民经济和国防安全之中。但是,作为一种材料,热塑性聚氨酯不可避免的存在一些缺点。其中,最为明显的便是阻燃性较差。热塑性聚氨酯的极限氧指数(LOI)一般只有21左右,属于易燃级别。而且,热塑性聚氨酯在燃烧的过程中存在剧烈地熔滴,且释放大量NO,NO2和HCN等有毒烟雾。随着热塑性聚氨酯的广泛应用,如何更加安全的使用热塑性聚氨酯是摆在人们面前亟待解决的问题。
对于聚合物的阻燃常用的有两种方法:添加型和反应型。添加型即将含有阻燃能力的填料填充进聚合物中,这种方法的优势在于简单方便、便于生产和成本低廉。缺点在于达到要求的阻燃级别往往需要大量的填料,而各种相容性不同的填料的添加会导致聚合物原有优异性能的损失。但是,反应型阻燃便不存在该缺陷,它是通过化学反应将含有阻燃元素的基团加入到聚合物的分子链上。该方法避免了大量阻燃填料的添加对于材料性能的损失,并从根本上解决了填料存在的析出和相容性的问题。但是,该法的缺陷在于化学改性一般使用溶剂法,这会对环境和人类产生危害。并且含有阻燃元素的反应原料价格昂贵,且生产工艺不成熟,分子量难以控制,催化剂难以尽除。
硅橡胶是一种有机和无机结构交替排列的特种橡胶。特殊的分子结构赋予其优良的耐溶剂性、耐候性、生物相容性和较高的阻燃性。硅元素具有很好的阻燃能力,其不仅能够降低聚合物的热值,且燃烧形成的致密硅氧碳层对内部有很好的保护作用。但是,硅橡胶在使用时也存在不足,即机械性能较差,在很多情况下不能满足使用需求。基于此,硅橡胶与热塑性聚氨酯之间虽然存在优良性能的互补性。但是,硅橡胶作为一种非极性聚合物其加入热塑性聚氨酯内会对其微观结构产生很大的影响,而热塑性聚氨酯的优良性能与其微观结构的形成具有很大的关系。并且,两者的机械性能相差很大,为了最大限度保持热塑性聚氨酯机械性能,更好的增加热塑性聚氨酯与硅橡胶的相容性,将硅橡胶的阻燃性能与热塑性聚氨酯相结合,本发明提供了一种阻燃型热塑性聚氨酯及其制备方法。
发明内容
本发明的目的在于克服热塑性聚氨酯在阻燃方面的不足,提供一种综合反应型和添加型优势的阻燃型热塑性聚氨酯及其制备方法。解决了反应型阻燃原料的价格高昂、工艺不成熟和生产方法的不环保性;以及添加型阻燃填料添加量大、性能破坏大和填料易析出的缺点。
为了实现上述目的,本发明的技术方案是:一种阻燃型热塑性聚氨酯的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)制备硅基嵌段热塑性聚氨酯:以端羟丁基聚二甲基硅氧烷(PDMS)和低分子量二醇或二胺作为混合软段,所述PDMS与低分子量二醇或二胺质量比为1∶4,以异氰酸酯和扩链剂为硬段,采用预聚体法合成PDMS含量为12.9%的硅基嵌段热塑性聚氨酯 (Si-TPU),所述Si-TPU的硬段质量分数为35.40%;
(2)制备复合甲基乙烯基硅橡胶:所述复合甲基乙烯基硅橡胶原料按重量份包括甲基乙烯基硅橡胶(VMQ)生胶100份、气相法二氧化硅30-50份、结构控制剂3-5份,按重量份取VMQ生胶、气相法二氧化硅、结构控制剂,在120℃、60r/min下混合均匀得混合胶,然后将混合胶在开放式混合机上压出并放置4h,得复合甲基乙烯基硅橡胶;
(3)制备阻燃型热塑性聚氨酯:取步骤(1)制备的Si-TPU和步骤(2)制备的复合甲基乙烯基硅橡胶,在180℃、60r/min下连续混合7min,然后加入2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧化)己烷,动态硫化9min,得阻燃型热塑性聚氨酯,所述Si-TPU、复合甲基乙烯基硅橡胶中VMQ与2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧化)己烷的质量比为4∶1∶0.01。
进一步地;步骤(1)中所述预聚体法为:先将异氰酸酯搅拌融化为无色透明液体,然后与PDMS和低分子量二醇或二胺混合均匀,80℃下反应2h,得聚氨酯预聚体(PUP),所述异氰酸酯与低分子量二醇或二胺的质量比为1∶2.1773;然后将PUP根据扩链系数f=1 进行扩链,向PUP中加入扩链剂,快速搅拌均匀后在100℃下模压成型10min,然后冷压得到Si-TPU,所述PUP与扩链剂的质量比为17.3251∶1。
进一步地;步骤(1)中所述异氰酸酯选自二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、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的一种或几种。
进一步地;步骤(1)中所述低分子量二醇选自不同分子量的聚己内酯二醇、聚四氢呋喃二醇、聚氧化丙烯二醇、聚碳酸酯二醇、聚乙二醇、端羟基聚丁二烯中的一种或几种;所述低分子量二胺选自不同分子量的聚四氢呋喃二胺、聚氧化丙烯二胺、聚碳酸酯二胺、聚乙二胺的一种或几种。
进一步地;步骤(1)中所述扩链剂选自1,4-丁二醇、乙二醇、1,2-丙二醇、一缩二乙二醇、1,6-己二醇中的一种或几种。
进一步地;步骤(2)中所述结构控制剂为含羟基质量分数为8.5%~10.0%的羟基硅油。
进一步地;步骤(3)中动态硫化9min后,再加入膨胀体系阻燃剂共混5min,得阻燃型热塑性聚氨酯,所述Si-TPU与膨胀体系阻燃剂的质量比为100∶11.25-21.25,所述膨胀体系阻燃剂包括密胺包覆的聚磷酸铵(MAPP)、三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)和可膨胀石墨(EG,目数为200,膨胀倍率为250倍),所述MAPP、MPP与EG的质量比为5∶2∶ 2-10。
本发明的另一技术方案是:一种权利要求1或2任一项所述的阻燃型热塑性聚氨酯的制备方法制备的阻燃型热塑性聚氨酯。
本发明的第三技术方案是:一种权利要求7所述的阻燃型热塑性聚氨酯的制备方法制备的阻燃型热塑性聚氨酯。
本发明的有益效果:
1)本发明制备的硅基嵌段热塑性聚氨酯(Si-TPU),将耐热性好、阻燃性能高的硅基聚合物通过化学反应接到热塑性聚氨酯的分子链上,且不影响热塑性聚氨酯的热塑性。聚二甲基硅氧烷赋予热塑性聚氨酯更好的疏水性、耐化学溶剂性和阻燃性,降低其热值。热塑性聚氨酯赋予聚二甲基硅氧烷更高的机械性能。聚二甲基硅氧烷在燃烧的过程中会在表面形成硅氧碳层具有极佳降低热释放、抑制烟雾释放的效果。
2)体系中,依靠Si-TPU中硅氧烷链段与动态硫化后分散相甲基乙烯基硅橡胶之间具有本质上的相容性。该相容性经微相分离、相转变和断面的电镜图直接证明了该增容作用。通过TPU-0的机械性能相对于Si-TPU的性能保持率侧面证明了该本质上增容作用的存在。 Si-TPU和甲基乙烯基硅橡胶动态硫化将硅基元素更好的与热塑性聚氨酯进行结合。这虽然降低了热塑性聚氨酯的强度,但是改性之后赋予其更佳的韧性。且阻燃性能大幅提升,降低了热释放速率和总量。
3)由于单一的硅基材料与热塑性聚氨酯之间的复合,并不能解决燃烧过程中碳层较弱而导致的掉落的问题。本发明加入对碳层有改良作用的膨胀体系阻燃剂对碳层进行改善。并且,硅基与膨胀体系阻燃剂之间存在协同作用。该复合体系最终制得阻燃性热塑性聚氨酯,只需要15相对重量份膨胀体系阻燃剂即达到离火即熄的V-0阻燃级别,且机械性能具有很高的保持率。
附图说明
图1为Si-TPU样品的FTIR图谱;
图2为实施例2未加硫化剂(a)和加入硫化剂(b)后所制TPU-0的转矩-时间曲线图;
图3为添加EG的样品的UL-94测试后的图像;
图4为样品CONE测试后的碳层图片(A)Si-TPU,(B)TPU-0,(C)TPU-8的表面,(D)TPU-8的碳层断面;
图5为样品的HRR曲线;
图6为样品的THR曲线;
图7为样品的SPR曲线;
图8为样品的TSR曲线。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明,但保护范围并不仅限于此。
实施例1:
一种硅基嵌段热塑性聚氨酯(Si-TPU)的制备方法:使用前先将端羟丁基聚二甲基硅氧烷(PDMS)和聚己内酯二醇(PCL)在120℃条件下真空脱水2h,待冷却到室温后备用。在配备有搅拌器和氮气装置的三颈烧瓶中加入126g的4,4'-亚甲基二苯基二异氰酸酯(MDI),在60℃的条件下,经搅拌融化为无色透明液体;然后,加入219.47g的PCL 和54.87g的PDMS混合均匀;升温使PDMS、PCL与MDI在80℃下反应2h得到聚氨酯预聚体(PUP),所述PUP结构式如下式Ⅰ(式Ⅰ中m和n是聚合度),其NCO%值采用二正丁胺法测定为5.38±0.27%。取400.34g的PUP,根据扩链系数f=1进行扩链,向 PUP中加入扩链剂1,4-丁二醇(BDO)23.077g,然后快速搅拌均匀,将混合物在100℃下模压成型10min,然后冷压2min得到Si-TPU,所述Si-TPU结构式如下式Ⅱ(式Ⅱ中 m、n和z是聚合度)。
实施例2:
一种阻燃型热塑性聚氨酯的制备方法,包括以下步骤:
(1)Si-TPU的制备,制备方法同实施例1;
(2)复合甲基乙烯基硅橡胶的制备:取甲基乙烯基硅橡胶(VMQ)生胶100g、气相法二氧化硅40g和结构控制剂(含羟基质量分数为8.5%~10.0%的羟基硅油,OH-PDMS) 4g,依次加入RM-200C扭矩流变仪中,在120℃、60r/min下混合均匀15min,然后将混合胶在开放式混合机上压出并放置4h,得复合甲基乙烯基硅橡胶;
(3)阻燃型热塑性聚氨酯的制备:将步骤(1)制备的Si-TPU和步骤(2)制备的复合甲基乙烯基硅橡胶先在105℃下干燥2h备用;取37.5g的Si-TPU和13.5g的复合甲基乙烯基硅橡胶加入至RM-200C扭矩流变仪中,其中Si-TPU与复合甲基乙烯基硅橡胶中 VMQ的重量份比值为80∶20,在180℃下连续混合7min至转矩稳定,然后加入0.095g 的2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧化)己烷(双25)后,动态硫化9min,得到阻燃型热塑性聚氨酯。
实施例3:
一种阻燃型热塑性聚氨酯的制备方法,包括以下步骤:
(1)Si-TPU的制备,制备方法同实施例1;
(2)复合甲基乙烯基硅橡胶的制备,制备方法同实施例2;
(3)阻燃型热塑性聚氨酯的制备:将步骤(1)制备的Si-TPU和步骤(2)制备的复合甲基乙烯基硅橡胶先在105℃下干燥2h备用;取35.2g的Si-TPU和12.67g的复合甲基乙烯基硅橡胶加入至RM-200C扭矩流变仪中,其中Si-TPU与复合甲基乙烯基硅橡胶中 VMQ的重量份比值为80∶20,在180℃下连续混合7min至转矩稳定,然后加入0.095g 的双25后,动态硫化9min,然后依次加入2.2g的MAPP、0.88g的MPP和0.88g的EG 混合5min,得到阻燃型热塑性聚氨酯。
实施例4:
一种阻燃型热塑性聚氨酯的制备方法,包括以下步骤:
(1)Si-TPU的制备,制备方法同实施例1;
(2)复合甲基乙烯基硅橡胶的制备,制备方法同实施例2;
(3)阻燃型热塑性聚氨酯的制备:将步骤(1)制备的Si-TPU和步骤(2)制备的复合甲基乙烯基硅橡胶先在105℃下干燥2h备用;取35.2g的Si-TPU和12.67g的复合甲基乙烯基硅橡胶加入至RM-200C扭矩流变仪中,其中Si-TPU与复合甲基乙烯基硅橡胶中 VMQ的重量份比值为80∶20,在180℃下连续混合7min至转矩稳定,然后加入0.095g 的双25后,动态硫化9min,然后依次加入2.2g的MAPP、0.88g的MPP和1.76g的EG 混合5min,得到阻燃型热塑性聚氨酯。
实施例5:
一种阻燃型热塑性聚氨酯的制备方法,包括以下步骤:
(1)Si-TPU的制备,制备方法同实施例1;
(2)复合甲基乙烯基硅橡胶的制备,制备方法同实施例2;
(3)阻燃型热塑性聚氨酯的制备:将步骤(1)制备的Si-TPU和步骤(2)制备的复合甲基乙烯基硅橡胶先在105℃下干燥2h备用;取35.2g的Si-TPU和12.67g的复合甲基乙烯基硅橡胶加入至RM-200C扭矩流变仪中,其中Si-TPU与复合甲基乙烯基硅橡胶中 VMQ的重量份比值为80∶20,在180℃下连续混合7min至转矩稳定,然后加入0.095g 的双25后,动态硫化9min,然后依次加入2.2g的MAPP、0.88g的MPP和2.64g的EG 混合5min,得到阻燃型热塑性聚氨酯。
实施例6:
一种阻燃型热塑性聚氨酯的制备方法,包括以下步骤:
(1)Si-TPU的制备,制备方法同实施例1;
(2)复合甲基乙烯基硅橡胶的制备,制备方法同实施例2;
(3)阻燃型热塑性聚氨酯的制备:将步骤(1)制备的Si-TPU和步骤(2)制备的复合甲基乙烯基硅橡胶先在105℃下干燥2h备用;取35.2g的Si-TPU和12.67g的复合甲基乙烯基硅橡胶加入至RM-200C扭矩流变仪中,其中Si-TPU与复合甲基乙烯基硅橡胶中 VMQ的重量份比值为80∶20,在180℃下连续混合7min至转矩稳定,然后加入0.095g 的双25后,动态硫化9min,然后依次加入2.2g的MAPP、0.88g的MPP和3.52g的EG 混合5min,得到阻燃型热塑性聚氨酯。
实施例7:
一种阻燃型热塑性聚氨酯的制备方法,包括以下步骤:
(1)Si-TPU的制备,制备方法同实施例1;
(2)复合甲基乙烯基硅橡胶的制备,制备方法同实施例2;
(3)阻燃型热塑性聚氨酯的制备:将步骤(1)制备的Si-TPU和步骤(2)制备的复合甲基乙烯基硅橡胶先在105℃下干燥2h备用;取35.2g的Si-TPU和12.67g的复合甲基乙烯基硅橡胶加入至RM-200C扭矩流变仪中,其中Si-TPU与复合甲基乙烯基硅橡胶中 VMQ的重量份比值为80∶20,在180℃下连续混合7min至转矩稳定,然后加入0.095g 的双25后,动态硫化9min,然后依次加入2.2g的MAPP、0.88g的MPP和4.4g的EG 混合5min,得到阻燃型热塑性聚氨酯。
测试实验:
实施例1测试样品制备:将实施例1制备的Si-TPU在80℃下熟化10h使得Si-TPU 内部完全反应,所得样品用于测试,所得样品利用FTIR分析内部是否完全反应,如图1 所示。
实施例2-7测试样品制备:将实施例2-7制备的阻燃型热塑性聚氨酯分别通过开放式混合机压片后,185℃处理后所得样品进行测试。
实施例2-7中根据阻燃型热塑性聚氨酯的制备原料配方中EG的相对重量份数来确定样品名称(以Si-TPU与复合甲基乙烯基硅橡胶中VMQ的重量份共100计),命名为:TPU-X,X为EG的相对重量份数。实施例2-7的测试样品名称分别为TPU-0、TPU-2、TPU-4、TPU-6、TPU-8、TPU-10。样品Si-TPU和TPU-X中配方的相对重量份数见表1。
表1
分别将实施例1-7制备的测试样品依据测试标准为GB/T 528-2009,测试拉伸性能,测试结果参见表2。测量(130mm/6.5mm/3.2mm)棒状试样保持最低的燃烧时的氧浓度,根据氧指数测试的国标ASTMD2863来测定材料的极限氧指数(LOI),根据国标ASTMD3801-2010对(130mm/13mm/3.2mm)棒材试样进行测试;材料的垂直燃烧等级根据试样的燃烧时间、是否有熔化和滴落、脱脂棉是否被点燃来确定垂直燃烧UL-94等级;测试结果参见表3;根据测试标准为ASTME 1354/ISO5660测定样品的锥形量热参数,测试结果参见图5、图6、图7和图8。
表2样品的拉伸强度、断裂伸长率和相对保持率
a强度保持率(%)=拉伸强度(TPU-X)/拉伸强度(Si-TPU)
b伸长率保持率(%)=断裂伸长率(TPU-X)/断裂伸长率(Si-TPU)
表3样品的LOI、掉落和UL-94测试结果
通过图1的Si-TPU的FTIR图可知,本发明成功合成了PDMS嵌段的TPU。在 2260~2270cm-1处不存在-NCO的吸收峰,说明Si-TPU内部已经完全反应。
图2显示的为实施例2阻燃型热塑性聚氨酯制备过程中未加硫化剂双25(a)和加入硫化剂双25(b)后所制测试样品的转矩-时间曲线图。由图可以看出,加入硫化剂双25 后VMQ在Si-TPU内发生了动态硫化,生成了海岛相体系。
通过表2可知,本发明使用了PDMS嵌段和VMQ动态硫化引入两种方式将硅基材料与TPU相结合,但是两者仍对TPU的力学性能产生了破坏,且阻燃填料的加入加剧了这一过程。但是,通过对TPU-X相对于Si-TPU性能的保持率的观察发现,虽然拉伸强度的保持率有着较大的下降,但是断裂伸长率有着很好的增韧作用。并且,TPU-0的断裂伸长率保持率最高,为Si-TPU的近两倍。虽然后面阻燃填料的加入降低了该作用,但是仍高于 Si-TPU。这从侧面说明了本质上增容作用的存在。
表3显示样品的LOI、掉落和UL-94的测试结果。相较于未改性的TPU的LOI在21 左右,本发明改性之后的Si-TPU的LOI值可达26。且加入动态硫化的VMQ之后,TPU-0 的LOI可以达到26.2。且随着阻燃剂中EG含量的增加对LOI有很大的提高。这也同样表现在对碳层的增强上面,在EG添加份数为6时,TPU-6在燃烧时便不会掉落和燃烧至夹具,此时的UL-94等级为V-1。但是TPU-6的燃烧时间过长,当加入8份的EG后的TPU-8 则达到了离火即熄的V-0等级。在UL-94的测试过程中添加EG的样条的测试图如图3所示。
图4为样品燃烧后的碳层图片(A)Si-TPU;(B)TPU-0;(C)TPU-8和(D)TPU-8 碳层内部。从中我们可以看出,Si-TPU可以在燃烧过程中形成硅氧碳层,但是绝大部分为烷烃结构,因此只存在较少的硅碳层,其对内部的保护作用也不明显。TPU-0中已经能够产生明显的硅氧碳层,且致密性增加,对内部起到很好的保护作用。对图(C)和图(D) 的位置进行分类:(a)为燃烧过程中熔融聚集形成的白色颗粒球,其主要分布于碳层的边缘部分,且在燃烧的过程中会发现其熔融生长成球体;(b)为碳层的表面,呈现灰黑色状态,其与内部的黑色基体(c)存在明显的分界线。EG不仅存在形成高膨胀碳层碳源的角色,同时在燃烧时上层的EG会与表面迁移的含硅化合物形成完全膨胀的并结合硅氧碳层的复合碳层结构。
图5显示的是样品的HRR曲线,图6显示的是样品的THR曲线。由图5和图6可以看出,含P阻燃剂的加入会导致点火时间的减小,这在于APP和MPP的分解会促进燃烧。 EG的加入对点火时间的影响不大。p-HRR的数值大小对于阻燃性能是一个很重要的参数。快速释放的热量会导致火灾的蔓延和材料的急剧燃烧。图5中,Si-TPU的HRR峰值p-HRR 值远高于其他样品,并且峰尖锐表示在短时间内释放大量的能量,这会导致火灾的快速蔓延。TPU-0相比于Si-TPU,在与低聚能的VMQ共混之后这使得其p-HRR的值降低。此外,阻燃剂的加入同样会导致HRR的释放峰变得平缓且峰值降低。这样的热释放有利于保护内部的材料,并不存在快速的热量的导致的火势的蔓延。图6显示了样品的THR,同样可以观察到,Si-TPU的THR的初始斜率要高于其他样品。更多EG的加入使得TPU-X的热释放平缓,并随时间的延长会使得TPU最终热释放总量高于TPU-X。
图7显示的是样品的SPR曲线,图8显示的是样品的TSR曲线。Si-TPU的SPR相似于HRR,均具有极高的峰值。而在加入VMQ之后可以使这个过程变得平缓。但是,参考图8,在做了阻燃处理之后的样品TPU-X的TSR要高于Si-TPU。硅元素与EG的共同作用下会导致经过阻燃改性之后的TPV的烟雾释放总量会高于原料Si-TPU。同时还发现加入EG之后,SPR和TSR均会呈现随EG含量增加而不断降低的趋势。产生这种现象的原因推测是:EG形成的碳层对于内部的保护作用的增强。因此,虽然EG的存在会导致内部的不完全燃烧增加发烟量,但是这也存在对内部的保护作用,阻止内部的燃烧,膨胀起来的EG形成炭质结构和纤维骨架可以吸附挥发物质。可以明显得到结论:在TPU-2之后,随着EG的增加,其对内部保护阻止内燃烧的作用为主要阻燃作用。
以上所述的实施例只是本发明较佳的方案,并非对本发明作任何形式上的限制,在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
Claims (9)
1.一种阻燃型热塑性聚氨酯的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)制备硅基嵌段热塑性聚氨酯:以端羟丁基聚二甲基硅氧烷(PDMS)和低分子量二醇或二胺作为混合软段,所述PDMS与低分子量二醇或二胺质量比为1∶4,以异氰酸酯和扩链剂为硬段,采用预聚体法合成PDMS含量为12.9%的硅基嵌段热塑性聚氨酯(Si-TPU),所述Si-TPU的硬段质量分数为35.40%;
(2)制备复合甲基乙烯基硅橡胶:所述复合甲基乙烯基硅橡胶原料按重量份包括甲基乙烯基硅橡胶(VMQ)生胶100份、气相法二氧化硅30-50份、结构控制剂3-5份,按重量份取VMQ生胶、气相法二氧化硅、结构控制剂,在120℃、60r/min下混合均匀得混合胶,然后将混合胶在开放式混合机上压出并放置4h,得复合甲基乙烯基硅橡胶;
(3)制备阻燃型热塑性聚氨酯:取步骤(1)制备的Si-TPU和步骤(2)制备的复合甲基乙烯基硅橡胶,在180℃、60r/min下连续混合7min,然后加入2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧化)己烷,动态硫化9min,得阻燃型热塑性聚氨酯,所述Si-TPU、复合甲基乙烯基硅橡胶中VMQ与2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧化)己烷的质量比为4∶1∶0.01。
2.根据权利要求1所述的阻燃型热塑性聚氨酯的制备方法,其特征在于:步骤(1)中所述预聚体法为:先将异氰酸酯搅拌融化为无色透明液体,然后与PDMS和低分子量二醇或二胺混合均匀,80℃下反应2h,得聚氨酯预聚体(PUP),所述异氰酸酯与低分子量二醇或二胺的质量比为1∶2.1773;然后将PUP根据扩链系数f=1进行扩链,向PUP中加入扩链剂,快速搅拌均匀后在100℃下模压成型10min,然后冷压得到Si-TPU,所述PUP与扩链剂的质量比为17.3251∶1。
3.根据权利要求1或2任一项所述的阻燃型热塑性聚氨酯的制备方法,其特征在于:步骤(1)中所述异氰酸酯选自二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、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的一种或几种。
4.根据权利要求1或2任一项所述的阻燃型热塑性聚氨酯的制备方法,其特征在于:步骤(1)中所述低分子量二醇选自不同分子量的聚己内酯二醇、聚四氢呋喃二醇、聚氧化丙烯二醇、聚碳酸酯二醇、聚乙二醇、端羟基聚丁二烯中的一种或几种;所述低分子量二胺选自不同分子量的聚四氢呋喃二胺、聚氧化丙烯二胺、聚碳酸酯二胺、聚乙二胺的一种或几种。
5.根据权利要求1或2任一项所述的阻燃型热塑性聚氨酯的制备方法,其特征在于:步骤(1)中所述扩链剂选自1,4-丁二醇、乙二醇、1,2-丙二醇、一缩二乙二醇、1,6-己二醇中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的阻燃型热塑性聚氨酯的制备方法,其特征在于:步骤(2)中所述结构控制剂为含羟基质量分数为8.5%~10.0%的羟基硅油。
7.根据权利要求1所述的阻燃型热塑性聚氨酯的制备方法,其特征在于:步骤(3)中动态硫化9min后,再加入膨胀体系阻燃剂共混5min,得阻燃型热塑性聚氨酯,所述Si-TPU与膨胀体系阻燃剂的质量比为100∶11.25-21.25,所述膨胀体系阻燃剂包括密胺包覆的聚磷酸铵(MAPP)、三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)和可膨胀石墨(EG),所述MAPP、MPP与EG的质量比为5∶2∶2-10。
8.一种权利要求1或2任一项所述的阻燃型热塑性聚氨酯的制备方法制备的阻燃型热塑性聚氨酯。
9.一种权利要求7所述的阻燃型热塑性聚氨酯的制备方法制备的阻燃型热塑性聚氨酯。
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CN202210388212.6A Pending CN114716810A (zh) | 2022-04-13 | 2022-04-13 | 一种阻燃型热塑性聚氨酯及其制备方法 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN115386065A (zh) * | 2022-07-22 | 2022-11-25 | 青岛科技大学 | 一种协同阻燃聚氨酯弹性体的制备方法 |
Citations (5)
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CN103467969A (zh) * | 2013-08-21 | 2013-12-25 | 青岛科技大学 | 复合阻燃剂及其在阻燃热塑性聚氨酯弹性体材料制备中的应用 |
CN105440652A (zh) * | 2015-12-25 | 2016-03-30 | 青岛科技大学 | 一种阻燃热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法 |
CN107880562A (zh) * | 2017-12-11 | 2018-04-06 | 中国人民武装警察部队学院 | 膨胀阻燃硅橡胶复合材料及其制备方法 |
CN109593173A (zh) * | 2018-11-20 | 2019-04-09 | 高鼎精细化工(昆山)有限公司 | 具阻燃性的硅基热塑性硫化胶及其合成方法 |
CN112225863A (zh) * | 2020-10-21 | 2021-01-15 | 华北科技学院 | 一种阻燃性聚氨酯材料及其制备方法 |
-
2022
- 2022-04-13 CN CN202210388212.6A patent/CN114716810A/zh active Pending
Patent Citations (5)
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