CN103087504B - 一种阻燃热塑性聚氨酯及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了苯基次磷酸铝在热塑性聚氨酯（TPU）中的阻燃应用，其重量份的组分为：苯基次磷酸铝10-20、TPU100、阻燃增效剂1-15、抑烟剂1-10、抗氧剂0.5-2、偶联剂1、润滑剂0.5。本发明首先用阻燃增效剂对苯基次磷酸铝表面进行包覆改性处理，然后与TPU母粒及其他物料进行高速混合均匀，再用双螺杆挤出机进一步混合挤出造粒，然后进行成型处理，通过这种方法制得的阻燃TPU在保证其机械性能的基础上，具有了优异的阻燃性能，同时，本发明的材料无卤，燃烧发烟量少，对环境污染小，可以广泛的应用到公共场所、家居装饰等场合。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，具体涉及一种阻燃热塑性聚氨酯及其制备方法。
背景技术
热塑性聚氨酯（TPU）具有耐磨性好、硬度范围广、高强力和伸长率高，减震效果好、耐油性能良好等特点，是一类介于塑料和橡胶之间的合成材料，被誉为“第三代合成橡胶”。被广泛的应用在汽车工业、航空航天、电子通讯、纺织工业等行业。
TPU的不足之处在于极易燃烧，燃烧后释放出HCN、CO等有毒气体，极易造成人窒息死亡。同时燃烧放出大量的热，火焰的传播速度快，并伴随滴落现象，极易引起火灾。由于TPU应用广泛，因此对其综合性能的要求也越来越严格，特别是对其阻燃性能的提高更加迫切。
一般的TPU阻燃剂含有卤素，不仅对环境造成污染，而且还会释放出对人体有害的腐蚀性气体，严重威胁人的生命健康，进而限制了TPU的应用。
发明内容
本发明的目的在于针对上述热塑性聚氨酯（TPU）的缺陷，提供一种阻燃热塑性聚氨酯及其制备方法，该阻燃热塑性聚氨酯在保证其机械性能的基础上，具有优异的阻燃性能，可以广泛的应用到公共场所、家居装饰等场合。
本发明通过以下技术方案实现：
一种阻燃热塑性聚氨酯，由以下重量份组分制成，苯基次磷酸铝10-20份、热塑性聚氨酯100份、阻燃增效剂1-15份、抑烟剂1-10份、抗氧剂0.5-2份、偶联剂1份、润滑剂0.5份。
本发明进一步改进方案是，所述的阻燃增效剂为硼酸锌、尿醛树脂、酚醛树脂的一种或者几种。
本发明更进一步改进方案是，所述抑烟剂为氢氧化镁、氢氧化铝的一种或者几种。
本发明更进一步改进方案是，所述抗氧剂为抗氧剂168、或抗氧剂1010。
本发明更进一步改进方案是，所述偶联剂为硅烷偶联剂。
本发明更进一步改进方案是，所述润滑剂为硬脂酸锌、或硬脂酸钙。
一种阻燃热塑性聚氨酯的制备方法，包括以下步骤，按权利要求1所述的重量份组分，
（1）先用阻燃增效剂对苯基次磷酸铝进行表面包覆改性处理，然后再与热塑性聚氨酯、抑烟剂、抗氧剂、偶联剂、润滑剂高速混合均匀；
（2）将步骤（1）得到的混合物装入双螺杆挤出机进一步混合、熔融、挤出，然后进行成型处理，最终得到阻燃热塑性聚氨酯。
本发明更进一步改进方案是，所述双螺杆挤出机的熔融、挤出温度范围是100-150℃。
本发明更进一步改进方案是，所述成型处理条件是：温度195℃左右、压力1.5Mpa左右、热压20min左右、冷压15min左右。
本发明的有益效果：
本发明首先用阻燃增效剂对苯基次磷酸铝表面进行包覆改性处理，然后与TPU母粒及其他物料进行高速混合均匀，再用双螺杆挤出机进一步混合挤出造粒，然后进行成型处理，通过这种方法制得的阻燃TPU在保证其机械性能的基础上，具有了优异的阻燃性能，同时，本发明的材料无卤，燃烧发烟量少，对环境污染小，可以广泛的应用到公共场所、家居装饰等场合。
具体实施方式
下面结合各实施例详细描述本发明，将下表中的组分在双螺杆挤出机中混合，根据TPU的化学性质把双螺杆挤出机温度设定在100-150℃之间。然后将制得母粒注塑成试样，根据UL94标准的可燃性试验，其具体规定：
1. 以23℃和50%相对湿度调整试样；
2. 将调节的试样垂直的位置放置在距下面的棉花垫大约20cm处；
3. 每个试样用火焰烧2次。
表一
| 组分 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | 实施例7 | 实施例8 | 实施例9 | 实施例10 | 实施例11 |
| TPU | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| 苯基次磷酸铝 | 20 | 18 | 16 | 14 | 10 | 12 | 10 | 16 | 20 | 14 | 14 |
| 氢氧化镁 | 7 | 10 | 3 | 7 | 2 | 7 | 7 | ||||
| 氢氧化铝 | 3 | 5 | 4 | 1 | 8 | 7 | 3 | 3 | |||
| 硼酸锌 | 15 | 5 | 3 | 1 | 10 | 5 | |||||
| 尿醛树脂 | 15 | 5 | 4 | 3 | 5 | 5 | |||||
| 酚醛树脂 | 15 | 5 | 5 | 5 | 4 | 3 | 5 | ||||
| 抗氧剂168 | 0.5 | 1 | 1.5 | 1.5 | 2 | 1.5 | |||||
| 抗氧剂1010 | 2 | 1.5 | 1 | 0.5 | 1.5 | ||||||
| 硅烷偶联剂 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 硬脂酸锌 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | ||||||
| 硬脂酸钙 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
制备方法如下：
实施例1
将上表中各组分按重量称量，首先用硼酸锌对苯基次磷酸铝表面进行包覆改性处理，将各组分在高速混合机混合15min，然后利用双螺杆挤出机进一步混合，在100-150℃温度范围内熔融、挤出，并且在硫化机上压片，温度195℃左右，1.5MPa左右，热压20min左右，冷压15min左右。
实施例2
将上表中各组分按重量称量，首先用尿醛树脂对苯基次磷酸铝表面进行包覆改性处理，将各组分在高速混合机混合15min，然后利用双螺杆挤出机进一步混合，在100-150℃温度范围内熔融、挤出，并且在硫化机上压片，温度195℃，1.5MPa，热压20min，冷压15min。
实施例3
将上表中各组分按重量称量，首先用酚醛树脂对苯基次磷酸铝表面进行包覆改性处理，将各组分在高速混合机混合15min，然后利用双螺杆挤出机进一步混合，在100-150℃温度范围内熔融、挤出，并且在硫化机上压片，温度195℃，1.5MPa，热压20min，冷压15min。
实施例4
将上表中各组分按重量称量，首先用硼酸锌、酚醛树脂对苯基次磷酸铝表面进行包覆改性处理，将各组分在高速混合机混合15min，然后利用双螺杆挤出机进一步混合，在100℃-150℃温度范围内熔融、挤出，并且在硫化机上压片，温度195℃，1.5MPa，热压20min，冷压15min。
实施例5
将上表中各组分按重量称量，首先用尿醛树脂、酚醛树脂对苯基次磷酸铝表面进行包覆改性处理，将各组分在高速混合机混合15min，然后利用双螺杆挤出机进一步混合，在100-150℃温度范围内熔融、挤出，并且在硫化机上压片，温度195℃，1.5MPa，热压20min，冷压15min。
实施例6
将上表中各组分按重量称量，首先用硼酸锌、尿醛树脂、酚醛树脂对苯基次磷酸铝表面进行包覆改性处理，将各组分在高速混合机混合15min，然后利用双螺杆挤出机进一步混合，在100-150℃温度范围内熔融、挤出，并且在硫化机上压片，温度195℃，1.5MPa，热压20min，冷压15min。
实施例7
将上表中各组分按重量称量，首先用硼酸锌对苯基次磷酸铝表面进行包覆改性处理，将各组分在高速混合机混合15min，然后利用双螺杆挤出机进一步混合，在100-150℃温度范围内熔融、挤出，并且在硫化机上压片，温度195OC，1.5MPa，热压20min，冷压15min。
实施例8
将上表中各组分按重量称量，首先用硼酸锌、酚醛树脂对苯基次磷酸铝表面进行包覆改性处理，将各组分在高速混合机混合15min，然后利用双螺杆挤出机进一步混合，在100-150℃温度范围内熔融、挤出，并且在硫化机上压片，温度195℃，1.5MPa，热压20min，冷压15min。
实施例9
将上表中各组分按重量称量，首先用尿醛树脂、酚醛树脂对苯基次磷酸铝表面进行包覆改性处理，将各组分在高速混合机混合15min，然后利用双螺杆挤出机进一步混合，在100-150℃温度范围内熔融、挤出，并且在硫化机上压片，温度195℃，1.5MPa，热压20min，冷压15min。
实施例10
将上表中各组分按重量称量，首先用硼酸锌、尿醛树脂对苯基次磷酸铝表面进行包覆改性处理，将各组分在高速混合机混合15min，然后利用双螺杆挤出机进一步混合，在100℃-150℃温度范围内熔融、挤出，并且在硫化机上压片，温度195℃，1.5MPa，热压20min，冷压15min。
实施例11
将上表中各组分按重量称量，首先用尿醛树脂、酚醛树脂对苯基次磷酸铝表面进行包覆改性处理，将各组分在高速混合机混合15min，然后利用双螺杆挤出机进一步混合，在100℃-150℃温度范围内熔融、挤出，并且在硫化机上压片，温度195℃，1.5MPa，热压20min，冷压15min。
将实施例1-11中所得试样进行阻燃测试，条状试样尺寸为：125mm，宽13.0mm，厚度为3.2mm，燃烧性能按照UL94标准执行，结果见表二。
表二
| 性能指标 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | 实施例7 | 实施例8 | 实施例9 | 实施例10 | 实施例11 |
| 燃烧性能 | V-0 | V-0 | V-0 | V-0 | V-0 | V-0 | V-1 | V-0 | V-0 | V-0 | V-0 |
综上，本发明中所应用到的苯基次磷酸铝体系，其对TPU有良好的阻燃效果。
上述具体实施方式不以任何形式限制本发明的技术方案，凡是采用等同替换或等效变的方式所获得的技术均落在本发明的保护范围。
Claims (8)
1. 一种阻燃热塑性聚氨酯，其特征在于：由以下重量份组分制成，苯基次磷酸铝10-20份、热塑性聚氨酯100份、阻燃增效剂1-15份、抑烟剂1-10份、抗氧剂0.5-2份、偶联剂1份、润滑剂0.5份；
包括以下步骤，按上述的重量份组分，
（1） 先用阻燃增效剂对苯基次磷酸铝进行表面包覆改性处理，然后再与热塑性聚氨酯、抑烟剂、抗氧剂、偶联剂、润滑剂高速混合均匀；
（2）将步骤（1）得到的混合物装入双螺杆挤出机进一步混合、熔融、挤出，然后进行成型处理，最终得到阻燃热塑性聚氨酯。
2. 根据权利要求1所述的阻燃热塑性聚氨酯，其特征在于：所述的阻燃增效剂为硼酸锌、尿醛树脂、酚醛树脂的一种或者几种。
3. 根据权利要求1所述的阻燃热塑性聚氨酯，其特征在于：所述抑烟剂为氢氧化镁、氢氧化铝的一种或者几种。
4. 根据权利要求1所述的阻燃热塑性聚氨酯，其特征在于：所述抗氧剂为抗氧剂168、或抗氧剂1010。
5. 根据权利要求1所述的阻燃热塑性聚氨酯，其特征在于：所述偶联剂为硅烷偶联剂。
6. 根据权利要求1所述的阻燃热塑性聚氨酯，其特征在于：所述润滑剂为硬脂酸锌、或硬脂酸钙。
7.根据权利要求1所述的阻燃热塑性聚氨酯，其特征在于：所述双螺杆挤出机的熔融、挤出温度范围是100-150℃。
8. 根据权利要求1所述的阻燃热塑性聚氨酯，其特征在于：所述成型处理条件是：温度195℃、压力1.5Mpa、热压20min、冷压15min。
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