CN115466369A - 阻燃型热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于聚氨酯弹性体技术领域，具体涉及阻燃型热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法。所述聚氨酯弹性体的原料包括二异氰酸酯、扩链剂、聚酯多元醇、改性聚磷酸铵、季戊四醇、改性碳酸铵、催化剂。本发明的制备方法为：将原料按照特定比例、特定顺序混合并通过双螺杆挤出机挤出。该高性能阻燃型热塑性聚氨酯弹性体具有优异的阻燃性能，同时不影响材料的机械性能，所述制备方法工艺简单，适用于工业化生产。

Description

阻燃型热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法
技术领域
本发明属于聚氨酯弹性体技术领域，具体涉及阻燃型热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法。
背景技术
热塑性聚氨酯弹性体（TPU）是一种由柔性链段和刚性链段组成，在低温下具有橡胶弹性，升高温度时又能塑化成型的有机高分子合成材料。近年来，TPU因其具有优异的物理性能，如耐磨性、耐低温、高强度、高弹性、耐油、耐化学药品等，已广泛应用于医药、国防、运动、工业等行业。然而，TPU本身属于极其易燃的材料，遇到明火会持续燃烧，发生严重的熔融滴落并伴有大量烟气等，这极大地限制了其在一些行业的应用，因此需对其进行阻燃改性以满足应用要求。传统改性方法是外加阻燃剂来提高TPU的阻燃性能，但是阻燃剂的添加会对TPU材料的物理性能产生影响。
含卤阻燃剂成本低、阻燃效率高，被广泛应用于制备阻燃TPU，但近年来由于环保要求的不断提高，部分终端应用要求禁用含卤阻燃剂，因此，无卤阻燃TPU已成为各厂商的开发热点。目前，文献中公开的无卤阻燃TPU的制备方法主要为填充型阻燃和本征阻燃两种途径。填充型阻燃是通过将阻燃剂与聚氨酯材料进行物理共混来实现阻燃目的，常用的阻燃剂有无机填料（如膨胀石墨、蒙脱土等）、水合金属氧化物（如氢氧化镁、氢氧化铝等）和含氮、磷、硼、硅等阻燃元素的有机材料（如三聚氰胺类、磷酸酯类等）；本征阻燃则是将含有阻燃元素或结构的单体引入到聚氨酯分子中以达到阻燃目的。
专利CN102686672A公开了采用金属氢氧化物（氢氧化镁或氢氧化铝）/磷系阻燃剂制备阻燃TPU的技术。但金属氢氧化物的阻燃效率并不高，要达到一定阻燃效果往往要求添加大量的金属氢氧化物，这时将会对TPU的力学性能和挤出加工性能产生较大影响。
专利USP6777466公开了用细粒径的三聚氰胺尿酸盐（MCA）制备的阻燃TPU，能达到UL94-V0级。MCA是聚合物的优良润滑剂，大量的MCA会导致TPU挤出成型困难并且会导致力学性能下降。
专利CN101166782A公开了用次膦酸金属盐和/或二次膦酸金属盐、磷酸酯制备阻燃TPU弹性体，1.9mm试样也能达到UL94-V0级。但次膦酸金属盐和二次膦酸金属盐在加工过程中不溶，因此其粒径对阻燃性能和力学性能的影响较大。同时，单体磷（膦）类阻燃剂很容易从TPU中析出，对产品的推广应用非常不利。
综上所述，迫切需要一种阻燃效率高、力学性能保持良好的阻燃热塑性聚氨酯弹性体材料。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种阻燃型热塑性聚氨酯弹性体，解决现有技术中阻燃型热塑性聚氨酯弹性体阻燃性能、力学性能、加工性能不可兼得的技术问题；本发明还提供其简单高效的制备方法。
本发明所述的阻燃型热塑性聚氨酯弹性体，包括以下重量份数的原料：
聚酯多元醇 100份，
二异氰酸酯 36-82份，
扩链剂 5-22份，
催化剂 0.005-0.02份，
改性聚磷酸铵 1-5份，
季戊四醇 1-5份，
改性碳酸铵 1-5份。
本发明中，所述聚酯多元醇为聚己二酸乙二醇酯、聚己二酸-1,4-丁二醇酯、聚己二酸乙二醇-1,4-丁二醇酯二醇中的一种或多种，聚酯多元醇的数均分子量为1000-2000。
本发明中，所述二异氰酸酯为芳香族二异氰酸酯、脂肪族二异氰酸酯、脂环族二异氰酸酯中的一种或多种；优选为芳香族异氰酸酯MDI。
本发明中，所述扩链剂为碳原子数为2-6的烷二醇，例如乙二醇、二甘醇、丙二醇、二丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、1,3-丁二醇、1,5-戊二醇、新戊二醇中的一种或多种；优选为1,4-丁二醇。
本发明中，所述催化剂为有机钛催化剂、有机锡催化剂、有机胺催化剂中的一种或多种；优选为有机锡催化剂。
本发明中，所述改性聚磷酸铵是由硅烷偶联剂KH-550在无水条件下改性所得。
优选的，所述改性聚磷酸铵制备方法如下：
在无水条件下，将质量比为100:（10-30）聚磷酸铵和硅烷偶联剂KH-550混合，在60-80℃条件下搅拌1-2h，即得改性聚磷酸铵。
其中，聚磷酸铵的聚合度≥1000。
本发明中，所述改性碳酸铵由硅烷偶联剂KH-550在无水条件下改性所得。
优选的，所述改性碳酸铵制备方法如下：
在无水条件下，将质量比为100:（10-30）碳酸铵和硅烷偶联剂KH-550混合，在60-80℃条件下搅拌1-2h，即得改性碳酸铵。
本发明所述的阻燃型热塑性聚氨酯弹性体，拉伸强度为20-40MPa，硬度范围为邵氏75A-98A，阻燃等级达到V-0（按UL94测试标准）。
本发明所述的阻燃型热塑性聚氨酯弹性体的制备方法，包括以下步骤：
将聚酯多元醇、二异氰酸酯、扩链剂通过浇注机注入双螺杆挤出机，再通过外加设备将改性聚磷酸铵、季戊四醇、改性碳酸铵和催化剂注入双螺杆挤出机，通过双螺杆挤出机挤出，水下切粒冷却，制备得到阻燃型热塑性聚氨酯弹性体。
将聚酯多元醇、二异氰酸酯、扩链剂通过浇注机注入双螺杆挤出机时，还同时加入抗氧剂、润滑剂、紫外线吸收剂中的一种或多种。
优选的，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和/或亚磷酸酯类抗氧剂；进一步优选为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂245、抗氧剂20、抗氧剂330、抗氧剂PDP、抗氧剂PDOP中的一种或多种。
优选的，所述润滑剂为酰胺蜡和/或褐煤蜡；进一步优选为WAX-E、WAX-C、986NT中的一种或多种。
优选的，所述紫外线吸收剂为甲醚类和/或受阻氨类；进一步优选为UV-1、770中的一种或多种。
优选的，按重量份数计，抗氧剂加入量为0-0.5份，润滑剂加入量为0-1份，紫外线吸收剂加入量为0-0.5份。
所述双螺杆挤出机的挤出温度范围为150-210℃，螺杆转速范围为150-200r/min。
本发明将改性后的聚磷酸铵、季戊四醇以及改性后的碳酸铵引入到聚酯链中参与反应，采用双螺杆挤出机挤出的方法制备热塑性聚氨酯弹性体，从而将含有阻燃元素或结构的单体引入到聚氨酯分子链中，与直接添加阻燃剂相比，不会引起聚氨酯弹性体力学性能的大幅降低。
在聚氨酯燃烧过程时，聚磷酸铵作为脱水催化剂，受热产生游离酸，催化季戊四醇脱水炭化，减少了热分解副反应的发生，从而减少了有害物的含量；同时催化碳酸铵发生分解反应，产生难燃气体，起到稀释氧气的作用。季戊四醇作为炭化剂，其作用主要是在酸源的作用下脱水生成炭，为膨胀炭层提供支撑骨架。碳酸铵作为发泡剂，其作用主要是在燃烧时产生不燃性气体，使熔融炭层发泡膨胀，在气体的存在下形成蜂窝状结构；发泡剂对于涂层的热膨胀至关重要，并且发泡剂的分解温度也要恰到好处，如果温度太高，炭化层不稳定，会被大量产生的气体吹掉，也就形成不了良好的泡沫炭化层，温度过低会导致炭层未熔融前就产生气体，导致发泡效果不佳。在聚氨酯材料燃烧过程中，三者会在材料表面和结构中形成炭保护结构从而达到阻燃的目的。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明采用双螺杆挤出机挤出的方法制备热塑性聚氨酯弹性体，将改性后的聚磷酸铵、改性后的碳酸铵以及季戊四醇引入到TPU结构中参与反应，该三组分构成TPU的阻燃体系，与直接添加阻燃剂相比，本发明不会引起聚氨酯弹性体力学性能的大幅降低，同时还能表现出更优异的阻燃性能；
（2）本发明制备阻燃型热塑性聚氨酯弹性体，其2mm厚度试样按UL-94标准测试，阻燃性能达到V0级别，且力学性能保持良好，制品中的阻燃成分不析出，易挤出加工；
（3）本发明的制备方法采用双螺杆挤出机，简便有效，适合工业化生产。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，实施例中所使用的原料，如无特别说明，均为市售常规原料；实施例中所使用的工艺方法，如无特别说明，均为本领域常规方法；实施例中提到的原料用量，如无特别说明，均以质量百分数、质量比、质量份数计。
实施例中使用的部分原料说明如下：
聚己二酸乙二醇酯、聚己二酸-1,4-丁二醇酯、聚己二酸乙二醇-1,4-丁二醇酯二醇，购于山东一诺威聚氨酯股份有限公司；
二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI），购于德国巴斯夫公司；
硅烷偶联剂KH-550，购于国药集团化学试剂有限公司；
聚磷酸铵，购于国药集团化学试剂有限公司；
季戊四醇，购于国药集团化学试剂有限公司；
碳酸铵，购于国药集团化学试剂有限公司；
阻燃剂HT-219，购于泰星股份有限公司；
受阻酚类抗氧剂1010，购于德国巴斯夫公司；
亚磷酸酯类抗氧剂626，购于德国巴斯夫公司；
酰胺蜡类润滑剂WAX-C，购于德国科莱恩公司；
褐煤蜡类润滑剂WAX-E，购于德国科莱恩公司；
甲醚类紫外线吸收剂UV-1，购于德国巴斯夫公司；
受阻氨类紫外线吸收剂770，购于德国巴斯夫公司。
实施例中所采用的改性聚磷酸铵，制备方法如下：
在无水条件下，将质量比为100:20聚磷酸铵和硅烷偶联剂KH-550混合，在80℃条件下搅拌1h，即得改性聚磷酸铵。
实施例中所采用的改性碳酸铵，制备方法如下：
在无水条件下，将质量比为100:20碳酸铵和硅烷偶联剂KH-550混合，在80℃条件下搅拌1h，即得改性碳酸铵。
实施例1
一种阻燃型热塑性聚氨酯弹性体，制备方法如下：
采用一步法，通过浇注机将100份聚己二酸-1,4-丁二醇酯（分子量1000）、0.15份受阻酚类抗氧剂1010、0.15份亚磷酸酯类抗氧剂626、0.3份酰胺蜡类润滑剂WAX-C、0.3份褐煤蜡类润滑剂WAX-E、0.15份甲醚类紫外线吸收剂UV-1、0.15份受阻氨类紫外线吸收剂770、36份MDI和5份1,6-己二醇注入双螺杆挤出机，再通过外加设备将3份改性聚磷酸铵、3份季戊四醇、1份改性碳酸铵和0.01份辛酸亚锡催化剂注入双螺杆挤出机，通过双螺杆挤出机挤出，双螺杆挤出机各段温度为160℃、200℃、205℃、210℃、200℃、180℃、170℃、150℃、150℃、150℃，机头温度为200℃，螺杆转速为200r/min，然后水下切粒冷却，并在100℃热风环境下干燥熟化4h，制备得到阻燃型热塑性聚氨酯弹性体。
实施例2
一种阻燃型热塑性聚氨酯弹性体，制备方法如下：
采用一步法，通过浇注机将100份聚己二酸乙二醇酯（分子量2000）、0.25份受阻酚类抗氧剂1010、0.25份亚磷酸酯类抗氧剂626、0.5份酰胺蜡类润滑剂WAX-C、0.5份褐煤蜡类润滑剂WAX-E、0.25份甲醚类紫外线吸收剂UV-1、0.25份受阻氨类紫外线吸收剂770、42份MDI和6份二丙二醇注入双螺杆挤出机，再通过外加设备将5份改性聚磷酸铵、3份季戊四醇、1份改性碳酸铵和0.02份三乙烯二胺催化剂注入双螺杆挤出机，通过双螺杆挤出机挤出，双螺杆挤出机各段温度为160℃、200℃、205℃、210℃、200℃、180℃、170℃、150℃、150℃、150℃，机头温度为200℃，螺杆转速为200r/min，然后水下切粒冷却，并在105℃热风环境下干燥熟化4h，制备得到阻燃型热塑性聚氨酯弹性体。
实施例3
一种阻燃型热塑性聚氨酯弹性体，制备方法如下：
采用一步法，通过浇注机将100份聚己二酸乙二醇-1,4-丁二醇酯二醇（分子量1000）、0.1份受阻酚类抗氧剂1010、0.1份亚磷酸酯类抗氧剂626、0.2份酰胺蜡类润滑剂WAX-C、0.2份褐煤蜡类润滑剂WAX-E、0.1份甲醚类紫外线吸收剂UV-1、0.1份受阻氨类紫外线吸收剂770、82份MDI和22份1,4-丁二醇注入双螺杆挤出机，再通过外加设备将5份改性聚磷酸铵、2份季戊四醇、2份改性碳酸铵和0.005份二月桂酸二丁基锡催化剂注入双螺杆挤出机，通过双螺杆挤出机挤出，双螺杆挤出机各段温度为160℃、200℃、205℃、210℃、200℃、180℃、170℃、150℃、150℃、150℃，机头温度为200℃，螺杆转速为200r/min，然后水下切粒冷却，并在90℃热风环境下干燥熟化4h，制备得到阻燃型热塑性聚氨酯弹性体。
实施例4
一种阻燃型热塑性聚氨酯弹性体，制备方法如下：
采用一步法，通过浇注机将100份聚己二酸-1,4-丁二醇酯（分子量1000）、36份MDI和5份新戊二醇注入双螺杆挤出机，再通过外加设备将3份改性聚磷酸铵、4份季戊四醇、2份改性碳酸铵和0.01份钛酸丁酯催化剂注入双螺杆挤出机，通过双螺杆挤出机挤出，双螺杆挤出机各区温度为160℃、200℃、205℃、210℃、200℃、180℃、170℃、150℃、150℃、150℃，机头温度为200℃，螺杆转速为150r/min，然后水下切粒冷却，并在100℃热风环境下干燥熟化4h，制备得到阻燃型热塑性聚氨酯弹性体。
对比例1
本对比例与实施例1相比，不同点仅在于未添加任何阻燃成分，具体制备方法如下：
采用一步法，通过浇注机将100份聚己二酸-1,4-丁二醇酯（分子量1000）、0.15份受阻酚类抗氧剂1010、0.15份亚磷酸酯类抗氧剂626、0.3份酰胺蜡类润滑剂WAX-C、0.3份褐煤蜡类润滑剂WAX-E、0.15份甲醚类紫外线吸收剂UV-1、0.15份受阻氨类紫外线吸收剂770、36份MDI和5份1,6-己二醇注入双螺杆挤出机，再通过外加设备将0.01份辛酸亚锡催化剂注入双螺杆挤出机，通过双螺杆挤出机挤出，双螺杆挤出机各段温度为160℃、200℃、205℃、210℃、200℃、180℃、170℃、150℃、150℃、150℃，机头温度为200℃，螺杆转速为200r/min，然后水下切粒冷却，并在100℃热风环境下干燥熟化4h，制备得到热塑性聚氨酯弹性体。
对比例2
本对比例与实施例2相比，不同点仅在于未添加任何阻燃成分，具体制备方法如下：
采用一步法，通过浇注机将100份聚己二酸乙二醇酯（分子量2000）、0.25份受阻酚类抗氧剂1010、0.25份亚磷酸酯类抗氧剂626、0.5份酰胺蜡类润滑剂WAX-C、0.5份褐煤蜡类润滑剂WAX-E、0.25份甲醚类紫外线吸收剂UV-1、0.25份受阻氨类紫外线吸收剂770、42份MDI和6份二丙二醇注入双螺杆挤出机，再通过外加设备将0.02份三乙烯二胺催化剂注入双螺杆挤出机，通过双螺杆挤出机挤出，双螺杆挤出机各段温度为160℃、200℃、205℃、210℃、200℃、180℃、170℃、150℃、150℃、150℃，机头温度为200℃，螺杆转速为200r/min，然后水下切粒冷却，并在105℃热风环境下干燥熟化4h，制备得到热塑性聚氨酯弹性体。
对比例3
本对比例与实施例3相比，不同点仅在于未添加任何阻燃成分，具体制备方法如下：
采用一步法，通过浇注机将100份聚己二酸乙二醇-1,4-丁二醇酯二醇（分子量1000）、0.1份受阻酚类抗氧剂1010、0.1份亚磷酸酯类抗氧剂626、0.2份酰胺蜡类润滑剂WAX-C、0.2份褐煤蜡类润滑剂WAX-E、0.1份甲醚类紫外线吸收剂UV-1、0.1份受阻氨类紫外线吸收剂770、82份MDI和22份1,4-丁二醇注入双螺杆挤出机，再通过外加设备将0.005份二月桂酸二丁基锡催化剂注入双螺杆挤出机，通过双螺杆挤出机挤出，双螺杆挤出机各段温度为160℃、200℃、205℃、210℃、200℃、180℃、170℃、150℃、150℃、150℃，机头温度为200℃，螺杆转速为200r/min，然后水下切粒冷却，并在90℃热风环境下干燥熟化4h，制备得到热塑性聚氨酯弹性体。
对比例4
本对比例与实施例1相比，不同点在于添加的阻燃成分是传统阻燃剂，具体制备方法如下：
采用一步法，通过浇注机将100份聚己二酸-1,4-丁二醇酯（分子量1000）、0.15份受阻酚类抗氧剂1010、0.15份亚磷酸酯类抗氧剂626、0.3份酰胺蜡类润滑剂WAX-C、0.3份褐煤蜡类润滑剂WAX-E、0.15份甲醚类紫外线吸收剂UV-1、0.15份受阻氨类紫外线吸收剂770、36份MDI和5份1,4-丁二醇注入双螺杆挤出机，再通过外加设备将5份阻燃剂HT-219和0.01份辛酸亚锡催化剂注入双螺杆挤出机，通过双螺杆挤出机挤出，双螺杆挤出机各段温度为160℃、200℃、205℃、210℃、200℃、180℃、170℃、150℃、150℃、150℃，机头温度为200℃，螺杆转速为200r/min，然后水下切粒冷却，并在90℃热风环境下干燥熟化4h，制备得到阻燃型热塑性聚氨酯弹性体。
对比例5
本对比例与实施例3相比，不同点在于添加的三组分阻燃成分含量不同，具体制备方法如下：
采用一步法，通过浇注机将100份聚己二酸乙二醇-1,4-丁二醇酯二醇（分子量1000）、0.1份受阻酚类抗氧剂1010、0.1份亚磷酸酯类抗氧剂626、0.2份酰胺蜡类润滑剂WAX-C、0.2份褐煤蜡类润滑剂WAX-E、0.1份甲醚类紫外线吸收剂UV-1、0.1份受阻氨类紫外线吸收剂770、82份MDI和22份1,4-丁二醇注入双螺杆挤出机，再通过外加设备将6份改性聚磷酸铵、6份季戊四醇、6份改性碳酸铵和0.01份辛酸亚锡催化剂注入双螺杆挤出机，通过双螺杆挤出机挤出，双螺杆挤出机各段温度为160℃、200℃、205℃、210℃、200℃、180℃、170℃、150℃、150℃、150℃，机头温度为200℃，螺杆转速为200r/min，然后水下切粒冷却，并在90℃热风环境下干燥熟化4h，制备得到阻燃型热塑性聚氨酯弹性体。
对比例6
本对比例与实施例3相比，不同点在于添加的阻燃成分有两种，具体制备方法如下：
采用一步法，通过浇注机将100份聚己二酸乙二醇-1,4-丁二醇酯二醇（分子量1000）、0.1份受阻酚类抗氧剂1010、0.1份亚磷酸酯类抗氧剂626、0.2份酰胺蜡类润滑剂WAX-C、0.2份褐煤蜡类润滑剂WAX-E、0.1份甲醚类紫外线吸收剂UV-1、0.1份受阻氨类紫外线吸收剂770、82份MDI和22份1,4-丁二醇注入双螺杆挤出机，再通过外加设备将3份改性聚磷酸铵、3份季戊四醇和0.01份辛酸亚锡催化剂注入双螺杆挤出机，通过双螺杆挤出机挤出，双螺杆挤出机各段温度为160℃、200℃、205℃、210℃、200℃、180℃、170℃、150℃、150℃、150℃，机头温度为200℃，螺杆转速为200r/min，然后水下切粒冷却，并在90℃热风环境下干燥熟化4h，制备得到阻燃型热塑性聚氨酯弹性体。
对比例7
本对比例与实施例3相比，不同点在于添加阻燃成分有两种，具体制备方法如下：
采用一步法，通过浇注机将100份聚己二酸乙二醇-1,4-丁二醇酯（分子量1000）、0.1份受阻酚类抗氧剂1010、0.1份亚磷酸酯类抗氧剂626、0.2份酰胺蜡类润滑剂WAX-C、0.2份褐煤蜡类润滑剂WAX-E、0.1份甲醚类紫外线吸收剂UV-1、0.1份受阻氨类紫外线吸收剂770、82份MDI和22份1,4-丁二醇注入双螺杆挤出机，再通过外加设备将3份改性聚磷酸铵、1份改性碳酸铵和0.01份辛酸亚锡催化剂注入双螺杆挤出机，通过双螺杆挤出机挤出，双螺杆挤出机各段温度为160℃、200℃、205℃、210℃、200℃、180℃、170℃、150℃、150℃、150℃，机头温度为200℃，螺杆转速为200r/min，然后水下切粒冷却，并在90℃热风环境下干燥熟化4h，制备得到阻燃型热塑性聚氨酯弹性体。
对比例8
本对比例与实施例3相比，不同点在于添加的阻燃成分有两种，具体制备方法如下：
采用一步法，通过浇注机将100份聚己二酸乙二醇-1,4-丁二醇酯（分子量1000）、0.1份受阻酚类抗氧剂1010、0.1份亚磷酸酯类抗氧剂626、0.2份酰胺蜡类润滑剂WAX-C、0.2份褐煤蜡类润滑剂WAX-E、0.1份甲醚类紫外线吸收剂UV-1、0.1份受阻氨类紫外线吸收剂770、82份MDI和22份1,4-丁二醇注入双螺杆挤出机，再通过外加设备将3份季戊四醇、1份改性碳酸铵和0.01份辛酸亚锡催化剂注入双螺杆挤出机，通过双螺杆挤出机挤出，双螺杆挤出机各段温度为160℃、200℃、205℃、210℃、200℃、180℃、170℃、150℃、150℃、150℃，机头温度为200℃，螺杆转速为200r/min，然后水下切粒冷却，并在90℃热风环境下干燥熟化4h，制备得到阻燃型热塑性聚氨酯弹性体。
分别对实施例和对比例制备的热塑性聚氨酯弹性体进行性能测试，方法如下：
（1）拉伸强度测试：将热塑性聚氨酯弹性体通过立式注塑机（东莞市铭辉塑胶机械有限公司）制片，再通过裁片机裁成标准样条；在伺服拉力机（高铁检测仪器有限公司）进行测试；
（2）阻燃性能测试：将热塑性聚氨酯弹性体通过立式注塑机制片，再通过裁片机裁成厚度为2mm的标准样条进行UL-94阻燃性能测试；
（3）表面析出情况测试：将2mm厚度热塑性聚氨酯弹性体试片在自然环境下摆放一个月，观察表面析出情况并记录。
测试结果见表1。
Figure 788418DEST_PATH_IMAGE001
从表1数据可以看出，相较实施例1-3和对比例1-3可以看出，相同硬度的TPU材料，添加本发明的阻燃体系，在没有明显影响产品力学性能的前提下，可以很大程度地提高产品的阻燃性能，同时保证产品没有析出。
从表1数据可以看出，相较对实施1和对比例4可以看出，添加传统阻燃剂，在一定程度上提高了产品的阻燃性能，但也大幅影响了产品的力学性能，而且还会有析出现象，其综合效果远差于本发明。
从表1数据可以看出，相较实施例3和对比例5可以看出，当本发明的阻燃体系阻燃剂添加过量时，会引起析出，同时会导致弹性体力学性能稍低，但依旧可以提高产品的阻燃性能。
从表1数据可以看出，相较实施例3和对比例6-8可以看出，阻燃成分的组分类别不同，弹性体的阻燃性能表现也就不同。只有当三组阻燃成分均存在时该阻燃体系才能表现出最佳阻燃效果。这是因为该阻燃机理是燃烧时，聚磷酸铵结构受热产生游离酸，催化季戊四醇脱水炭化，减少热分解副反应的发生，阻止燃烧进一步进行，从而减少有害物的含量，并为膨胀炭层提供了支撑骨架；同时催化碳酸铵发生分解反应，产生难燃气体，起到稀释氧气的作用，并使熔融炭层发泡膨胀，形成蜂窝状结构，进一步提高阻燃性能。三组分相互配合才能表现出优异的阻燃性能。

Claims (10)

1.一种阻燃型热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于：包括以下重量份数的原料：
聚酯多元醇 100份，
二异氰酸酯 36-82份，
扩链剂 5-22份，
催化剂 0.005-0.02份，
改性聚磷酸铵 1-5份，
季戊四醇 1-5份，
改性碳酸铵 1-5份。
2.根据权利要求1所述的阻燃型热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于：所述聚酯多元醇为聚己二酸乙二醇酯、聚己二酸-1,4-丁二醇酯、聚己二酸乙二醇-1,4-丁二醇酯二醇中的一种或多种，聚酯多元醇的数均分子量为1000-2000。
3.根据权利要求1所述的阻燃型热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于：所述二异氰酸酯为MDI。
4.根据权利要求1所述的阻燃型热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于：所述扩链剂为乙二醇、二甘醇、丙二醇、二丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、1,3-丁二醇、1,5-戊二醇、新戊二醇中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的阻燃型热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于：所述催化剂为有机钛催化剂、有机锡催化剂、有机胺催化剂中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的阻燃型热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于：所述改性聚磷酸铵是由硅烷偶联剂KH-550在无水条件下改性所得。
7.根据权利要求1所述的阻燃型热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于：所述改性碳酸铵是由硅烷偶联剂KH-550在无水条件下改性所得。
8.一种权利要求1-7任一项所述的阻燃型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：
将聚酯多元醇、二异氰酸酯、扩链剂通过浇注机注入双螺杆挤出机，再通过外加设备将改性聚磷酸铵、季戊四醇、改性碳酸铵和催化剂注入双螺杆挤出机，通过双螺杆挤出机挤出，水下切粒冷却，制备得到阻燃型热塑性聚氨酯弹性体。
9.根据权利要求8所述的阻燃型热塑性聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于：将聚酯多元醇、二异氰酸酯、扩链剂通过浇注机注入双螺杆挤出机时，还同时加入抗氧剂、润滑剂、紫外线吸收剂中的一种或多种。
10.根据权利要求8所述的阻燃型热塑性聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于：所述双螺杆挤出机的挤出温度范围为150-210℃，螺杆转速范围为150-200r/min。
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Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101058669A (zh) * 2007-04-18 2007-10-24 杭州捷尔思阻燃化工有限公司 一种含无卤膨胀型阻燃剂的阻燃热塑性聚氨酯混合物
CN101148494A (zh) * 2007-10-26 2008-03-26 张勇 一种聚氨酯弹性体的生产方法及应用
CN104650709A (zh) * 2015-03-11 2015-05-27 江苏欣安新材料技术有限公司 一种双组份聚氨酯超薄型钢结构防火涂料及其制备工艺
CN105601864A (zh) * 2014-11-21 2016-05-25 合肥杰事杰新材料股份有限公司 一种低烟、低毒、阻燃的硬质聚氨酯泡沫塑料及其制备方法
CN105924614A (zh) * 2016-06-08 2016-09-07 东莞市吉鑫高分子科技有限公司 一种耐高温的热塑性聚氨酯泡沫弹性体及其制备方法
US20160289463A1 (en) * 2013-10-24 2016-10-06 Carl Freudenberg Kg Elastomeric body for vibration damping
CN106674999A (zh) * 2016-12-28 2017-05-17 浙江万马高分子材料有限公司 一种辐射交联型无卤阻燃聚氨酯弹性体及其制备方法
CN109054351A (zh) * 2018-07-19 2018-12-21 北京化工大学 无卤膨胀阻燃热塑性聚氨酯复合材料的制备
CN111218102A (zh) * 2020-02-24 2020-06-02 顺德职业技术学院 含“p-c-n共生”阻燃剂的聚氨酯弹性体及其制备方法
CN112300560A (zh) * 2020-11-04 2021-02-02 湖南中泰特种装备有限责任公司 一种膨胀型阻燃热塑性聚氨酯及其制备方法
CN112409405A (zh) * 2019-07-17 2021-02-26 烟台大学 氮磷膨胀型阻燃剂及在水性聚氨酯涂料应用的制备方法
CN113307937A (zh) * 2021-05-26 2021-08-27 湖北祥源新材科技股份有限公司 原位阻燃增强聚氨酯泡棉及其制备方法

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101058669A (zh) * 2007-04-18 2007-10-24 杭州捷尔思阻燃化工有限公司 一种含无卤膨胀型阻燃剂的阻燃热塑性聚氨酯混合物
CN101148494A (zh) * 2007-10-26 2008-03-26 张勇 一种聚氨酯弹性体的生产方法及应用
US20160289463A1 (en) * 2013-10-24 2016-10-06 Carl Freudenberg Kg Elastomeric body for vibration damping
CN105601864A (zh) * 2014-11-21 2016-05-25 合肥杰事杰新材料股份有限公司 一种低烟、低毒、阻燃的硬质聚氨酯泡沫塑料及其制备方法
CN104650709A (zh) * 2015-03-11 2015-05-27 江苏欣安新材料技术有限公司 一种双组份聚氨酯超薄型钢结构防火涂料及其制备工艺
CN105924614A (zh) * 2016-06-08 2016-09-07 东莞市吉鑫高分子科技有限公司 一种耐高温的热塑性聚氨酯泡沫弹性体及其制备方法
CN106674999A (zh) * 2016-12-28 2017-05-17 浙江万马高分子材料有限公司 一种辐射交联型无卤阻燃聚氨酯弹性体及其制备方法
CN109054351A (zh) * 2018-07-19 2018-12-21 北京化工大学 无卤膨胀阻燃热塑性聚氨酯复合材料的制备
CN112409405A (zh) * 2019-07-17 2021-02-26 烟台大学 氮磷膨胀型阻燃剂及在水性聚氨酯涂料应用的制备方法
CN111218102A (zh) * 2020-02-24 2020-06-02 顺德职业技术学院 含“p-c-n共生”阻燃剂的聚氨酯弹性体及其制备方法
CN112300560A (zh) * 2020-11-04 2021-02-02 湖南中泰特种装备有限责任公司 一种膨胀型阻燃热塑性聚氨酯及其制备方法
CN113307937A (zh) * 2021-05-26 2021-08-27 湖北祥源新材科技股份有限公司 原位阻燃增强聚氨酯泡棉及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
朱红法等: "《无机化工产品手册》", 31 December 2008, 金盾出版社 *
詹益兴等, 湖南科学技术出版社 *

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