一种低烟阻燃可陶瓷化热塑性聚氨酯弹性体复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及聚氨酯弹性体技术领域，具体涉及一种低烟阻燃可陶瓷化热塑性聚氨酯弹性体复合材料及其制备方法和应用，该低烟阻燃可陶瓷化热塑性聚氨酯弹性体复合材料包括如下重量份的原料：热塑性聚氨酯25‑85份、瓷化粉40‑60份、强效阻燃剂5‑15份、抑烟剂1‑10份、相容剂0.5‑5份、抗氧剂0.02‑0.1份、抗水解剂0.02‑0.1份。本发明专利技术的热塑性聚氨酯弹性体复合材料阻燃效果优良，烟密度低，强度高，柔韧性好，断裂伸长率高；且可在600‑1000℃范围内形成致密的陶瓷化产物，成瓷温度低，成瓷致密，形成的陶瓷化产物具有优异的高温强度和抗热流冲击能力。

Low smoke flame retardant ceramic thermoplastic polyurethane elastomer composite material, preparation method and application thereof

The present invention relates to the technical field of polyurethane elastomer, in particular relates to a low smoke fire retardant ceramic preparation method and application of thermoplastic polyurethane elastomer composite material and its preparation, the low smoke fire retardant ceramic thermoplastic polyurethane elastomer composite material comprises the following raw materials: thermoplastic polyurethane 25 85 the porcelain powder, 40 60 copies, 15 copies of the 5 potent flame retardant and smoke suppressant 1 10 copies, 5 copies, 0.5 compatilizers antioxidant 0.02 0.1 copies, 0.1 copies of the 0.02 anti hydrolysis agent. The invention relates to a thermoplastic polyurethane elastomer with excellent fire-retardant effect, low smoke density, high strength, good flexibility, high elongation; and can form dense ceramic products in 600 1000 DEG C, ceramic temperature is low, the formation of dense ceramic, ceramic products with excellent high temperature strength the heat flux and anti impact ability.

【技术实现步骤摘要】
一种低烟阻燃可陶瓷化热塑性聚氨酯弹性体复合材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及聚氨酯弹性体
，具体涉及一种低烟阻燃可陶瓷化热塑性聚氨酯弹性体复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
随着社会发展的不断进步，人们对安全防护的要求不断提高。在电线电缆领域，人们对耐火电力电缆在火灾中持续供电能力也有着越来越高的要求，耐火电力电缆的绝缘性能对其火灾中持续供电能力有着重要影响。可陶瓷化高分子复合材料是一种新型防热材料，其为通过在聚合物/树脂中添加可陶瓷化添加剂，经熔融共混所制备的复合材料。可陶瓷化高分子复合材料具有优异的耐高低温、电气绝缘、耐臭氧、耐候、抗电弧性，遇到高温火焰烧蚀时可以形成一层坚硬的陶瓷基保护层，从而使被保护的物体不受损坏。具体来讲，可陶瓷化高分子复合材料在常温下具有普通高分子复合材料的优良特性；在中低温阶段，依靠耐烧蚀高分子材料自身的耐烧蚀性防热；然而在高温，环境温度超过材料可陶瓷化温度点后，复合材料进行陶瓷化转变，形成陶瓷保护层，依靠陶瓷材料自身高耐热性起到热防护作用，而且复合材料具有一定的强度，能够承受一定的热流冲刷，从而可以保护材料内部不受高温的破坏。可陶瓷化高分子复合材料是一种新型防火、阻燃以及热防护材料。中国专利CN1973019A公开了一种防火陶瓷化组合物，包含矿物硅酸盐，在不超过800℃的温度下形成液相的至少一种无机磷酸盐，至少包含50%重量百分比的有机聚合物的聚合物基组合物。该防火陶瓷化组合物使用于制造耐火电缆、聚氨酯泡沫等。此专利的缺点是形成的陶瓷强度差，成瓷要求的温度高。中国专利CN1320556C公开了一种耐火电缆，包括至少一根导体和至少一层耐火包裹层的电缆，其中耐火包裹层包含至少一种燃烧温度范围在最低温度T1与最高温度T2之间的有机聚合物；（至少一种玻璃料；至少一种惰性化合物；其中所述惰性化合物的软化点温度或熔融温度不低于1000℃；所述温度范围的选择要使玻璃料流到惰性化合物和燃烧过的有机聚合物上，从而形成固态炭耐火包裹层。此专利缺点是形成的陶瓷强度差，成瓷要求的温度高，无阻燃性。中国专利101404189B专利技术了一种快速陶瓷化耐火电缆料及其制备方法，采用乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA，线性低密度聚乙烯LLDPE与成瓷填料，阻燃剂，抗氧剂，润滑剂，偶联剂共混挤出制备耐火电缆料，在750℃及更高的温度下，该电缆料能够在10分钟内瓷化，瓷化物可保证线路在750-950℃下正常运行超过90分钟。此专利缺点是形成的陶瓷强度差，成瓷要求的温度高，电缆料力学性能差。中国专利CN104650441A公开了一种基于聚烯烃或基于热塑性聚氨酯弹性体的可陶瓷化阻燃高分子复合材料，该复合材料按重量份计，包括如下组分：聚烯烃类树脂或热塑性聚氨酯弹性体30-40份，成瓷填料25-45份，无卤阻燃剂20-30份，协效阻燃剂1-5份，增塑剂1-3份，抗氧剂0.5-2份，交联剂0.02-0.15份，所述成瓷填料包括低软化点玻璃粉和硅酸盐矿物填料。该专利存在如下缺点：大量的成瓷填料的加入，导致复合材料抗张强度、撕裂强度和断裂伸长率显著降低。此外，采用阻燃效率较低的无卤阻燃剂进行无卤改性，需要添加大量的阻燃剂，更加重了力学性能的损失。导致材料不能满足电缆、光缆对绝缘或护套材料的力学性能要求。该专利所述复合材料在燃烧时会产生大有毒烟雾，极不利于火灾发生时的人员逃生；现有电缆、光缆通常具有阻燃性能，而这种阻燃性能只能避免因电路短路等原因使电缆本身成为诱发火灾的火源。但是当火灾发生后，高温火焰的烧蚀下，电缆、光缆的绝缘和护套材料仍然会发生燃烧反应。通常一般的聚合物（尤其是热塑性聚氨酯弹性体）燃烧时会释放大量有毒烟雾，阻碍人员逃生或直接导致人员中毒死亡。电缆光缆被火焰烧蚀的另一种危害在于，当电缆、光缆的绝缘层和外护套被大火烧蚀后导线裸露会因为火焰烧蚀而断开，从而导致供电和通讯的中断，建筑内各种报警装置、救火装置失效、灯光熄灭，如此极不利于人员逃生和救灾。目前的电缆光缆用绝缘和护套材料，通常只具有阻燃功能，少数材料具有低烟特性。火焰烧蚀导致电缆、光缆外护套的陶瓷化转变可以防止电力和通讯的中断，因此可陶瓷化电缆、光缆用绝缘和护套材料也成为研发热点。但是，同时具有阻燃、低烟和陶瓷化功能，从而全面克服电缆、光缆燃烧时对人员逃生造成的负面影响的材料还没有，也鲜有报道。因此亟待开发一种集阻燃、低烟、可陶瓷化功能于一体的复合材料。
技术实现思路
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本专利技术的目的在于提供一种低烟阻燃可陶瓷化热塑性聚氨酯弹性体复合材料，该热塑性聚氨酯弹性体复合材料阻燃效果优良，烟密度低，强度高，柔韧性好，断裂伸长率高；且可在600-1000℃范围内形成致密的陶瓷化产物，成瓷温度低，成瓷致密，形成的陶瓷化产物具有优异的高温强度和抗热流冲击能力。本专利技术的另一目的在于提供一种低烟阻燃可陶瓷化热塑性聚氨酯弹性体复合材料的制备方法，该制备方法工艺简单，操作控制方便，质量稳定，生产效率高，生产成本低，可大规模工业化生产。本专利技术的还一个目的在于提供一种低烟阻燃可陶瓷化热塑性聚氨酯弹性体复合材料在阻燃电线、电缆和光缆的应用。本专利技术的目的通过下述技术方案实现：一种低烟阻燃可陶瓷化热塑性聚氨酯弹性体复合材料，包括如下重量份的原料：热塑性聚氨酯25-85份瓷化粉40-60份聚酯短纤维5-15份强效阻燃剂5-15份抑烟剂1-10份相容剂0.5-5份抗氧剂0.02-0.1份抗水解剂0.02-0.1份。本专利技术的热塑性聚氨酯弹性体复合材料通过采用上述原料，并严格控制各原料的重量配比，制得的热塑性聚氨酯弹性体阻燃效果优良，烟密度低，强度高，柔韧性好，断裂伸长率高；且可在600-1000℃范围内形成致密的陶瓷化产物，成瓷温度低，成瓷致密，形成的陶瓷化产物具有优异的高温强度和抗热流冲击能力。本专利技术人发现聚酯短纤维的加入可以显著抑制因大量无机物加入导致的力学性能降低效应，还可提高材料的耐高温性。优选的，所述热塑性聚氨酯为聚醚型聚氨酯和/或聚酯型聚氨酯。更为优选的，所述热塑性聚氨酯是由聚醚型聚氨酯和聚酯型聚氨酯以重量比1-2:1组成的混合物。本专利技术通过上述热塑性聚氨酯，制得的热塑性聚氨酯弹性体具有高强度、高韧性、耐磨、耐油等优异的综合性能，加工性能好。优选的，所述瓷化粉是由硼化合物、低软化点玻璃粉、玻璃纤维中的至少一种和矿物填料组成；所述矿物填料为凹凸棒土、膨润土、高岭土、蒙脱土、陶土、黏土、云母粉、滑石粉、长石粉、水镁石粉、硼镁石粉、镁橄榄石粉、硅钙硼石粉、绿泥石粉、叶腊石粉、蒙脱石粉、方解石粉、石灰石粉、钾长石粉、硅灰石粉、锂辉石粉和透锂辉石粉中的至少一种；所述硼化合物为硼酐、硼砂、硼酸铵、硼酸锌和硼熔块中的至少一种；所述低软化点玻璃粉为氧化铅玻璃粉、氧化钙玻璃粉、氧化铋玻璃粉、磷酸盐玻璃粉、硅酸盐玻璃粉和硼酸盐玻璃粉中的至少一种；所述玻璃纤维为单丝直径在0.1-5μm、长度在5-60μm的无碱短切玻璃纤维。其中，所述矿物填料的用量为20%-50%，所述矿物填料的熔点在800-1500℃，所述低软化点玻璃粉为的软化点为300-500℃。更为优选的，所述瓷化粉是由硼化合物、低软化点玻璃粉、玻璃纤维和矿物填料以重量比0.8-1.2:1:0.4-0本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低烟阻燃可陶瓷化热塑性聚氨酯弹性体复合材料，其特征在于：包括如下重量份的原料：热塑性聚氨酯    25‑85份瓷化粉          40‑60份聚酯短纤维      5‑15份强效阻燃剂      5‑15份抑烟剂          1‑10份相容剂          0.5‑5份抗氧剂          0.02‑0.1份抗水解剂        0.02‑0.1份。

【技术特征摘要】
1.一种低烟阻燃可陶瓷化热塑性聚氨酯弹性体复合材料，其特征在于：包括如下重量份的原料：热塑性聚氨酯25-85份瓷化粉40-60份聚酯短纤维5-15份强效阻燃剂5-15份抑烟剂1-10份相容剂0.5-5份抗氧剂0.02-0.1份抗水解剂0.02-0.1份。2.根据权利要求1所述的一种低烟阻燃可陶瓷化热塑性聚氨酯弹性体复合材料，其特征在于：所述热塑性聚氨酯为聚醚型聚氨酯和/或聚酯型聚氨酯。3.根据权利要求1所述的一种低烟阻燃可陶瓷化热塑性聚氨酯弹性体复合材料，其特征在于：所述瓷化粉是由硼化合物、低软化点玻璃粉、玻璃纤维中的至少一种和矿物填料组成；所述矿物填料为凹凸棒土、膨润土、高岭土、蒙脱土、陶土、黏土、云母粉、滑石粉、长石粉、水镁石粉、硼镁石粉、镁橄榄石粉、硅钙硼石粉、绿泥石粉、叶腊石粉、蒙脱石粉、方解石粉、石灰石粉、钾长石粉、硅灰石粉、锂辉石粉和透锂辉石粉中的至少一种；所述硼化合物为硼酐、硼砂、硼酸铵、硼酸锌和硼熔块中的至少一种；所述低软化点玻璃粉为氧化铅玻璃粉、氧化钙玻璃粉、氧化铋玻璃粉、磷酸盐玻璃粉、硅酸盐玻璃粉和硼酸盐玻璃粉中的至少一种；所述玻璃纤维为单丝直径在0.1-5μm、长度在5-60μm的无碱短切玻璃纤维。4.根据权利要求1所述的一种低烟阻燃可陶瓷化热塑性聚氨酯弹性体复合材料，其特征在于：所述强效阻燃剂是由助阻燃剂和协效阻燃剂以重量比1-5:1组成的混合物，所述主阻燃剂为2,6-二溴苯醚、四溴双酚A、六溴环十二烷、八溴醚、十溴二苯乙烷、聚五溴苯酚基丙烯酸酯、溴化聚碳酸酯、溴化环氧树脂和溴化聚苯乙烯中的至少一种；所述协效阻燃剂为三氧化二锑、三氧化二铋、三氧化钼、三氧化二铁、氧化锡、氧化锌、硼酸锌和硫酸锌中的至少一种。5.根据权利要求1所述的一种低烟阻燃可陶瓷化热塑性聚氨酯弹性体复合材料，其特征在于：所述抑烟剂为钼化合物、铁化合物、金属氧化物、镁锌复合物和锌化合物中的至少一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：李同兵，刘方达，钟荣栋，苏俐娇，
申请(专利权)人：东莞市安拓普塑胶聚合物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44