CN104804410A - 一种含协效剂的无卤阻燃热塑性聚氨酯弹性体复合材料及其制备方法 - Google Patents

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李立平
梁贤浩
容建华
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Abstract

本发明公开了一种含协效剂的无卤阻燃热塑性聚氨酯弹性体复合材料及其制备方法，包括按重量百分比计的如下原料:热塑性聚氨酯聚合物65-80％；无卤阻燃剂15-30％；协效剂0.5-3％；偶联剂0.3-2％。本发明所述的热塑性聚氨酯弹性体复合材料，提高了阻燃效率，减少了阻燃剂用量，间接提高其力学性能，符合无卤阻燃的环保要求；同时具有制作工艺简单的优点，可用于电线电缆领域。

Description

一种含协效剂的无卤阻燃热塑性聚氨酯弹性体复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种热塑性聚氨酯弹性体，具体涉及一种含协效剂的无卤阻燃热塑性聚氨酯弹性体复合材料及其制备方法。
背景技术
热塑性聚氨酯弹性体是一种由低聚物多元醇软段与二异氰酸酯-扩链剂反应而成的线性嵌段共聚物，主链中含有重复的氨基甲酸酯基团(-NH-CO-O-)，TPU按照软段结构的不同可以分为聚醚型、聚酯型等。TPU的主要用途有：汽车零件及汽车部件、运动鞋底、胶辊、电线电缆、软管、薄板薄膜、织物(图层及高弹衣袜)，现有的聚醚型聚氨酯材料虽然具有性能优异、应用广泛的特点，但普遍存在阻燃性能不好的缺点，其极限氧指数仅仅有20％左右，而且还存在非常容易滴落、易续燃、发烟量大、气味浓烈等多种缺点，限制了其使用，难以应用在电线电缆行业，必须对其进行阻燃改性。随着社会的发展，人们对环境问题越来越重视，许多国家已经纷纷制定了各种环保政策，如：欧盟制定的ROHS指令——从2006年7月1日起，在新投放市场的电子电器设备中，禁止使用铅、汞、镉、六价铬、多溴二苯醚(PBDE)和多溴联苯(PBB)等有害物质。其中的PBDE和多PBB多用于塑料类的阻燃剂；日本各大电器公司也已经制定了相应的要求，从2006年3月起各种电器中所用电线电缆要求无卤化。所以，含卤阻燃产品由于不环保将慢慢退出市场，而无卤阻燃聚氨酯材料的研究受到越来越多人的青睐，已成为聚氨酯行业的一个重要发展方向。
发明内容
为克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种含协效剂的无卤阻燃热塑性聚氨酯弹性体复合材料及其制备方法，该复合材料提高了阻燃效率，减少了阻燃剂用量，间接提高其力学性能，符合无卤阻燃的环保要求；同时具有制作工艺简单的优点，可用于电线电缆领域。
实现本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：
一种含协效剂的无卤阻燃热塑性聚氨酯弹性体复合材料，其特征在于，包括按重量百分比计的如下原料:
热塑性聚氨酯聚合物：65-80％；无卤阻燃剂：15-30％；协效剂：0.5-3％；偶联剂：0.3-2％。
作为优选,所述热塑性聚氨酯聚合物选用聚醚型聚氨酯或聚酯型聚氨酯。
作为优选,所述无卤阻燃剂选用烷基磷酸酯类阻燃剂。
作为优选,所述协效剂为三氧化二镍、氧化镍、镍、氯化铁、炭黑、碳纳米管、石墨烯中的一种或两种以上混合。
作为优选,所述偶联剂为偶联剂A172、偶联剂KH560或偶联剂KH570。
一种含协效剂的无卤阻燃热塑性聚氨酯弹性体复合材料的制备方法，其特征在于,包括以下步骤：
1)将配方量的热塑性聚氨酯聚合物和偶联剂加入搅拌装置中，搅拌1min，再投入配方量的阻燃剂与协效剂，混合2min；得到混合均匀的混合物
2)将经过步骤1)搅拌均匀的混合物送入挤出机中，控制混合物在挤出机中的反应时间为3-5min，反应温度为150-170℃，转速为50r/min；得到处于熔融状态的混合物；
3)将处于熔融状态的混合物在挤出机中挤出拉丝，经过冷却处理后进行切粒，获得热塑性聚氨酯弹性体复合材料。
作为优选，在步骤1)中，所述搅拌装置为高搅机，转速为700转/分钟。
本发明的有益效果在于：
本发明提供的一种含协效剂的无卤阻燃热塑性聚氨酯弹性体复合材料，符合无卤阻燃的环保要求，其协效剂能够改善无卤阻燃剂燃烧后生成的炭层，提高阻燃效率，减少阻燃剂用量，间接提高其力学性能，制作工艺简单，可用于电线电缆领域。
具体实施方式
以下通过较佳实施例对本发明作进一步详细表述，但本发明并不仅限于以下的实施例。以下实施例中的原料以重量百分比计。
实施例1:
一种含协效剂的无卤阻燃热塑性聚氨酯弹性体复合材料的制备方法，包括以下步骤：
将68.03％的聚醚型热塑性聚氨酯WHT-8180(万华化学集团股份有限公司)和0.34％的偶联剂A172(南京曙光化工集团有限公司)加入高搅机中，混合1min，再投入30.61％的无卤阻燃剂NP430(江门市高端化工科技有限公司)、1.02％的三氧化二镍，混合2min，搅拌均匀后，混合料进入挤出机，混合物在挤出机中的反应时间为3-5min，反应温度为150-170℃，转速为50r/min；混合物在挤出机中拉丝，进水下冷却处理后进行切粒后，获得聚醚型热塑性聚氨酯弹性体复合材料粒料。产物性能详见表1。
实施例2:
一种含协效剂的无卤阻燃热塑性聚氨酯弹性体复合材料的制备方法，其特征在于,包括以下步骤：
将68.03％的聚醚型热塑性聚氨酯WHT-8180(万华化学集团股份有限公司)和0.34％的偶联剂A172(南京曙光化工集团有限公司)加入高搅机中,混合1min，再投入30.61％的无卤阻燃剂NP430(江门市高端化工科技有限公司)、1.02％的氧化镍，混合2min,搅拌均匀后，混合料进入挤出机，混合物在挤出机中的反应时间为3-5min，反应温度为150-170℃，转速为50r/min；混合物在挤出机中拉丝，进水下冷却处理后进行切粒后，获得聚醚型热塑性聚氨酯复合材料粒料。产物性能详见表1。
实施例3:
一种含协效剂的无卤阻燃热塑性聚氨酯弹性体复合材料的制备方法，其特征在于,包括以下步骤：
将68.03％的聚醚型热塑性聚氨酯WHT-8180(万华化学集团股份有限公司)和0.34％的偶联剂A172(南京曙光化工集团有限公司)加入高搅机中混合1min，再投入30.61％的无卤阻燃剂NP430(江门市高端化工科技有限公司)、1.02％的镍，混合2min搅拌均匀后，混合料进入挤出机，混合物在挤出机中的反应时间为3-5min，反应温度为150-170℃，转速为50r/min；混合物在挤出机中拉丝，进水下冷却处理后进行切粒后，获得聚醚型热塑性聚氨酯复合材料粒料。产物性能详见表1。
实施例4:
一种含协效剂的无卤阻燃热塑性聚氨酯弹性体复合材料的制备方法，其特征在于,包括以下步骤：
将68.03％的聚醚型热塑性聚氨酯WHT-8180(万华化学集团股份有限公司)和0.34％的偶联剂A172(南京曙光化工集团有限公司)加入高搅机中,混合1min，再投入30.61％的无卤阻燃剂NP430(江门市高端化工科技有限公司)、1.02％的氯化铁，混合2min搅拌均匀后，混合料进入挤出机，混合物在挤出机中的反应时间为3-5min，反应温度为150-170℃，转速为50r/min；混合物在挤出机中拉丝，进水下冷却处理后进行切粒后，获得聚醚型热塑性聚氨酯复合材料粒料。产物性能详见表1。
实施例5:
一种含协效剂的无卤阻燃热塑性聚氨酯弹性体复合材料的制备方法，其特征在于,包括以下步骤：
将68.03％的聚酯型热塑性聚氨酯WHT-1180(万华化学集团股份有限公司)和0.34％的偶联剂A172(南京曙光化工集团有限公司)加入高搅机中混合1min，再投入30.61％的无卤阻燃剂NP430(江门市高端化工科技有限公司)、1.02％的碳纳米管，混合2min搅拌均匀后，混合料进入挤出机，混合物在挤出机中的反应时间为3-5min，反应温度为150-170℃，转速为50r/min；混合物在挤出机中拉丝，进水下冷却处理后进行切粒后，获得聚酯型热塑性聚氨酯复合材料粒料。产物性能详见表1。
实施例6:
一种含协效剂的无卤阻燃热塑性聚氨酯弹性体复合材料的制备方法，其特征在于,包括以下步骤：
将68.03％的聚酯型热塑性聚氨酯WHT-1180(万华化学集团股份有限公司)和0.34％的偶联剂A172(南京曙光化工集团有限公司)加入高搅机中混合1min，再投入30.61％的无卤阻燃剂NP430(江门市高端化工科技有限公司)、1.02％的石墨烯，混合2min搅拌均匀后，混合料进入挤出机，混合物在挤出机中的反应时间为3-5min，反应温度为150-170℃，转速为50r/min；混合物在挤出机中拉丝，进水下冷却处理后进行切粒后，获得聚酯型热塑性聚氨酯复合材料粒料。产物性能详见表1。
实施例7：
本实施例的特点是：所述热塑性聚氨酯复合材料的配比为：热塑性聚氨酯聚合物：66％；无卤阻燃剂：30％；协效剂：3％；偶联剂：1％。其他与实施例1相同。产物性能详见表1。
实施例8：
本实施例的特点是：所述热塑性聚氨酯复合材料的配比为：热塑性聚氨酯聚合物：81％；无卤阻燃剂：18％；协效剂：0.5％；偶联剂：0.5％。其他与实施例1相同。产物性能详见表1。
实施例9：
本实施例的特点是：
本实施例的特点是：所述热塑性聚氨酯复合材料的配比为：热塑性聚氨酯聚合物：65％；无卤阻燃剂：30％；协效剂：3％；偶联剂：2％。其他与实施例1相同。产物性能详见表1。
对比实施例1：
本对比实施例的特点是：将实施例1中的协效剂省去，其他与实施例1相同。产物性能详见表1。
产物性能详见表1。
表1产品性能参数实验结果对比表
      
从表1可以看出，相比没有加入协效剂的对比实施例1所得产品，实施例1-9所得产品均具有更好的阻燃性能，且在相同阻燃标准下可以减少无卤阻燃剂的添加量，从而间接提高了产品的力学性能。
其他实施例：本发明的配方中还可以添加其他适量的抗氧化剂等添加剂。
对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种含协效剂的无卤阻燃热塑性聚氨酯弹性体复合材料，其特征在于，包括按重量百分比计的如下原料:
热塑性聚氨酯聚合物65-85％；无卤阻燃剂15-30％；协效剂0.5-3％；偶联剂0.3-2％。
2.根据权利要求1所述的含协效剂的无卤阻燃热塑性聚氨酯弹性体复合材料，其特征在于:所述热塑性聚氨酯聚合物选用聚醚型聚氨酯或聚酯型聚氨酯。
3.根据权利要求1所述的含协效剂的无卤阻燃热塑性聚氨酯弹性体复合材料，其特征在于:所述无卤阻燃剂选用烷基磷酸酯类阻燃剂。
4.根据权利要求1所述的含协效剂的无卤阻燃热塑性聚氨酯弹性体复合材料，其特征在于:所述协效剂为三氧化二镍、氧化镍、镍、氯化铁、炭黑、碳纳米管、石墨烯中的一种或两种以上混合。
5.根据权利要求1所述的含协效剂的无卤阻燃热塑性聚氨酯弹性体复合材料，其特征在于:所述偶联剂为偶联剂A172、偶联剂KH560或偶联剂KH570。
6.一种根据权利要求1所述的含协效剂的无卤阻燃热塑性聚氨酯弹性体复合材料的制备方法，其特征在于,包括以下步骤：
1)将配方量的热塑性聚氨酯聚合物和偶联剂加入搅拌装置中，搅拌1min，再投入配方量的阻燃剂与协效剂，混合2min；得到混合均匀的混合物
2)将经过步骤1)搅拌均匀的混合物送入挤出机中，控制混合物在挤出机中的反应时间为3-5min，反应温度为150-170℃，转速为50r/min；得到处于熔融状态的混合物；
3)将处于熔融状态的混合物在挤出机中挤出拉丝，经过冷却处理后进行切粒，获得热塑性聚氨酯弹性体复合材料。
7.根据权利要求6所述的含协效剂的无卤阻燃热塑性聚氨酯弹性体复合材料的制备方法，其特征在于:在步骤1)中，所述搅拌装置为高搅机，转速为700转/每分钟。
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