CN102295835A - 一种无卤阻燃热塑性聚氨酯弹性体护套料及其制备与应用 - Google Patents

一种无卤阻燃热塑性聚氨酯弹性体护套料及其制备与应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种无卤阻燃热塑性聚氨酯弹性体护套料及其制备方法。本发明的无卤阻燃热塑性聚氨酯弹性体护套料，采用包括下列组分及重量份的原料制得：聚氨酯50-80份；无卤阻燃剂10-30份；无卤抑烟剂10-20份；加工改性剂5-20份；加工助剂0.2±0.05份；抗氧剂0.2±0.05份；抗紫外剂0.2±0.05份。与现有技术相比，本发明所制备的无卤阻燃热塑性聚氨酯弹性体护套料具有较宽的加工温度，超强的物理机械性能，其阻燃性能可以达到UL-94，V-0级水平。

Description

一种无卤阻燃热塑性聚氨酯弹性体护套料及其制备与应用
技术领域
本发明涉及一种无卤阻燃热塑性聚氨酯弹性体护套料及其制备与应用。
背景技术
热塑性聚氨酯弹性体问世已经有数十年的历史，是近几年发展迅速，热塑性聚氨酯弹性体的性能非常优越，对氧、臭氧和辐射等都有足够的抵抗能力，具有很高的拉伸强度和断裂伸长率，同时具有良好的耐磨性、耐油性和耐寒性，这些性能使热塑性聚氨酯弹性体作为电缆料，在一些要求苛刻的环境中，占有一席之地。但是热塑性聚氨酯弹性体也存在一些不足，例如过窄的加工温度、高昂的价格以及聚氨酯弹性体本身的氧指数仅为18，属于易燃材料。由于本行业的特殊性对于热塑性聚氨酯弹性体材料而言，又要求具有阻燃性。普通的阻燃聚氨酯弹性体护套料大都采用含卤阻燃剂来获得阻燃性。但是，近年来社会公众环保人士越来越重视环境保护，尤其关注电线电缆行业的无卤化发展。所以，生产无卤阻燃热塑性聚氨酯弹性体护套料成为社会进步，行业发展的方向。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是克服现有技术中的缺陷，提供一种无卤阻燃热塑性聚氨酯弹性体护套料及其制备与应用。
一种无卤阻燃热塑性聚氨酯弹性体护套料，采用包括下列组分及重量份的原料制得：
聚氨酯        50-80份
无卤阻燃剂    10-30份
无卤抑烟剂    10-20份
加工改性剂    5-20份
加工助剂      0.2±0.05份
抗氧剂        0.2±0.05份
抗紫外剂      0.2±0.05份
优选的，上述原料中，聚氨酯为55-60份；无卤阻燃剂为15-20份；无卤抑烟剂为10-15份，加工改性剂为5-15份。
所述聚氨酯选自含有苯基的聚氨酯或含有碳酸酯基的聚氨酯等，如ER-85A、WHT-7185、WHT-7180、WHT-7190(烟台万华公司WHT-71系列)等。
所述无卤阻燃剂选自磷酸酯(如FR-600、FR-700)、三羟己基氰尿酸酯和红磷等。
所述无卤抑烟剂选自氢氧化镁、硼酸锌、氧化铝和钛白粉等。
所述加工改性剂选自乙烯醋酸乙烯共聚物、乙烯丙烯酸共聚物和丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物等。
所述抗氧剂可选自受阻酚类抗氧剂。如抗氧化剂KY-1076(β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯)、KY-1010(四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯)等。
所述加工助剂选自金属皂类润滑剂如硬脂酸钙、硬脂酸镁和硬脂酸锌等。
所述抗紫外剂选自UV-531(2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮)、UV-9(2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮)等。
本发明的无卤阻燃热塑性聚氨酯弹性体护套料的制备方法为：以聚氨酯为基材，按重量配比添加加工改性剂对基材适当增韧，添加加工助剂改善材料加工性能，添加抗氧剂和抗紫外剂，混合均匀后，经双螺杆挤出造粒。
较佳的，采用双螺杆挤出机挤出造粒，双螺杆挤出机温度设置为：机筒Ⅰ区140±5℃，机筒Ⅱ区150±5℃，机筒Ⅲ区160±5℃，机筒Ⅳ区155±5℃，机头和模具150±5℃。
本发明公开了的无卤阻燃热塑性聚氨酯弹性体护套料，主要适用于额定电压1KV及以下有无卤阻燃要求的风能发电装备用电线电缆，以及有无卤阻燃要求的耳机线、充电器线、电源线、军工线、核电线、车用线等。
与现有技术和相应产品相比，本发明的优点在于：较宽的挤出加工温度，超强的物理机械性能，其阻燃性能可以达到UL-94，V-0级水平，各项主要性能参数与相应国外产品相类似，并且不需要特殊电缆线材挤出设备的投入。
具体实施方式
以下结合具体实施方式对本发明作进一步说明，应理解，实例并非用于限制本发明的保护范围。
实施例1
聚氨酯、无卤阻燃剂、无卤抑烟剂、加工改性剂、加工助剂、抗氧剂和抗紫外剂，具有配方如表1所示，性能如表2所示。
表1
  原料名称   重量份
  聚氨酯WHT-7185   60
  三羟己基氰尿酸酯   15
  硼酸锌   15
  丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物   10
  硬脂酸镁   0.2
  抗氧化剂KY-1076   0.2
  UV-531   0.2
制备方法：以聚氨酯基材，按重量配比添加无卤阻燃剂、无卤抑烟剂、加工改性剂、加工助剂、抗氧剂和抗紫外剂，混合均匀后，经双螺杆挤出造粒。双螺杆挤出机温度设置为：机筒Ⅰ区140±5℃，机筒Ⅱ区150±5℃，机筒Ⅲ区160±5℃，机筒Ⅳ区155±5℃，机头和模具150±5℃。
表2
  硬度(邵氏A)   85
  拉伸强度(MPa)   26
  断裂伸长率(％)   580
  低温冲击试验   -56℃通过
  氧指数   27
  V-0标准   通过
实施例2
聚氨酯、无卤阻燃剂、无卤抑烟剂、加工改性剂、加工助剂、抗氧剂和抗紫外剂，具有配方如表3所示，性能如表4所示。
表3
  原料名称   重量份
  聚氨酯WHT-7185   55
  FR-600   15
  硼酸锌   15
  丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物   15
  硬脂酸镁   0.2
  KY-1076   0.2
  UV-531   0.2
制备方法：以聚氨酯基材，按重量配比添加无卤阻燃剂、无卤抑烟剂、加工改性剂、加工助剂、抗氧剂和抗紫外剂，混合均匀后，经双螺杆挤出造粒。双螺杆挤出机温度设置为：机筒Ⅰ区140±5℃，机筒Ⅱ区150±5℃，机筒Ⅲ区160±5℃，机筒Ⅳ区155±5℃，机头和模具150±5℃。
表4
  硬度(邵氏A)   87
  拉伸强度(MPa)   25
  断裂伸长率(％)   450
  低温冲击试验   -56℃通过
  氧指数   28
  V-0标准   通过
实施例3
聚氨酯、无卤阻燃剂、无卤抑烟剂、加工改性剂、加工助剂、抗氧剂和抗紫外剂，具有配方如表5所示，性能如表6所示。
表5
  原料名称   重量份
  聚氨酯WHT-7185   60
  FR-600   20
  氢氧化镁   10
  乙烯丙烯酸共聚物   10
  硬脂酸锌   0.2
  KY-1076   0.2
  UV-531   0.2
制备方法：以聚氨酯基材，按重量配比添加无卤阻燃剂、无卤抑烟剂、加工改性剂、加工助剂、抗氧剂和抗紫外剂，混合均匀后，经双螺杆挤出造粒。双螺杆挤出机温度设置为：机筒Ⅰ区140±5℃，机筒Ⅱ区150±5℃，机筒Ⅲ区160±5℃，机筒Ⅳ区155±5℃，机头和模具150±5℃
表6
  硬度(邵氏A)   87
  拉伸强度(MPa)   26
  断裂伸长率(％)   560
  低温冲击试验   -56℃通过
  氧指数   27
  V-0标准   通过
实施例4
聚氨酯、无卤阻燃剂、无卤抑烟剂、加工改性剂、加工助剂、抗氧剂和抗紫外剂，具有配方如表7所示，性能如表8所示。
表7
  原料名称   重量份
  聚氨酯WHT-7180   60
  三羟己基氰尿酸酯   20
  氧化铝   15
  丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物   5
  硬脂酸镁   0.2
  抗氧化剂KY-1010   0.2
  UV-531   0.2
制备方法：以聚氨酯基材，按重量配比添加无卤阻燃剂、无卤抑烟剂、加工改性剂、加工助剂、抗氧剂和抗紫外剂，混合均匀后，经双螺杆挤出造粒。双螺杆挤出机温度设置为：机筒Ⅰ区140±5℃，机筒Ⅱ区150±5℃，机筒Ⅲ区160±5℃，机筒Ⅳ区155±5℃，机头和模具150±5℃。
表8
  硬度(邵氏A)   83
  拉伸强度(MPa)   25
  断裂伸长率(％)   580
  低温冲击试验   -56℃通过
  氧指数   27
  V-0标准   通过
实施例5
聚氨酯、无卤阻燃剂、无卤抑烟剂、加工改性剂、加工助剂、抗氧剂和抗紫外剂，具有配方如表9所示，性能如表10所示。
表9
  原料名称   重量份
  聚氨酯WHT-7190   60
  三羟己基氰尿酸酯   15
  氢氧化镁   15
  丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物   10
  硬脂酸镁   0.2
  抗氧化剂KY-1076   0.2
  UV-531   0.2
制备方法：以聚氨酯基材，按重量配比添加无卤阻燃剂、无卤抑烟剂、加工改性剂、加工助剂、抗氧剂和抗紫外剂，混合均匀后，经双螺杆挤出造粒。双螺杆挤出机温度设置为：机筒Ⅰ区140±5℃，机筒Ⅱ区150±5℃，机筒Ⅲ区160±5℃，机筒Ⅳ区155±5℃，机头和模具150±5℃。
表10
  硬度(邵氏A)   90
  拉伸强度(MPa)   29
  断裂伸长率(％)   550
  低温冲击试验   -56℃通过
  氧指数   26
  V-0标准   通过

Claims (13)

1.一种无卤阻燃热塑性聚氨酯弹性体护套料，采用包括下列组分及重量份的原料制得：
聚氨酯            50-80份
无卤阻燃剂        10-30份
无卤抑烟剂        10-20份
加工改性剂        5-20份
加工助剂          0.2±0.05份
抗氧剂            0.2±0.05份
抗紫外剂          0.2±0.05份。
2.如权利要求1所述无卤阻燃热塑性聚氨酯弹性体护套料，其特征在于，所述聚氨酯为55-60份；无卤阻燃剂为15-20份；加工改性剂为5-15份。
3.如权利要求1或2所述无卤阻燃热塑性聚氨酯弹性体护套料，其特征在于，所述聚氨酯选自含有苯基的聚氨酯或含有碳酸酯基的聚氨酯中的一种或多种。
4.如权利要求1或2所述无卤阻燃热塑性聚氨酯弹性体护套料，其特征在于，所述无卤阻燃剂选自磷酸酯、三羟己基氰尿酸酯或红磷中的一种或多种。
5.如权利要求1或2所述无卤阻燃热塑性聚氨酯弹性体护套料，其特征在于，所述无卤抑烟剂选自氢氧化镁、硼酸锌、氧化铝或钛白粉中的一种或多种。
6.如权利要求1或2所述无卤阻燃热塑性聚氨酯弹性体护套料，其特征在于，所述加工改性剂选自乙烯醋酸乙烯共聚物、乙烯丙烯酸共聚物或丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物中的一种或多种。
7.如权利要求1或2所述无卤阻燃热塑性聚氨酯弹性体护套料，其特征在于，所述加工助剂选自金属皂类润滑剂。
8.如权利要求7所述无卤阻燃热塑性聚氨酯弹性体护套料，其特征在于，所述金属皂类润滑剂选自硬脂酸钙、硬脂酸镁或硬脂酸锌。
9.如权利要求1或2所述无卤阻燃热塑性聚氨酯弹性体护套料，其特征在于，所述抗氧剂选自受阻酚类抗氧剂。
10.如权利要求1或2所述无卤阻燃热塑性聚氨酯弹性体护套料，其特征在于，所述抗紫外剂选自UV-531和UV-9。
11.如权利要求1-10任一权利要求所述无卤阻燃热塑性聚氨酯弹性体护套料的制备方法，包括下列步骤：以聚氨酯为基材，按重量配比添加无卤阻燃剂、无卤抑烟剂、加工改性剂、加工助剂、抗氧剂和抗紫外剂，混合均匀后，经双螺杆挤出造粒。
12.如权利要求11所述无卤阻燃热塑性聚氨酯弹性体护套料的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机温度设置为：机筒Ⅰ区135-145℃，机筒Ⅱ区145-155℃，机筒Ⅲ区155-165℃，机筒Ⅳ区150-160℃，机头和模具145-155℃。
13.如权利要求1-10任一权利要求所述无卤阻燃热塑性聚氨酯弹性体护套料用于制备额定电压1KV及以下有无卤阻燃要求的风能发电装备用电线电缆、有无卤阻燃要求的耳机线、充电器线、电源线、军工线、核电线或车用线的用途。
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