一种阻燃热塑性聚氨酯组合物制造技术

一种阻燃热塑性聚氨酯组合物，属于聚氨酯的技术领域，按重量百分比计，包括热塑性聚氨酯树脂70‑85％，高分子溴系阻燃剂5‑20％，协效剂3‑10％。本发明专利技术阻燃热塑性聚氨酯组合物是应用于电线电缆行业，具有良好的机械特性、阻燃特性且同时燃烧无多溴联苯醚等致癌物质的高效阻燃热塑性聚氨酯。

A flame retardant thermoplastic polyurethane composition

A flame retardant thermoplastic polyurethane composition belongs to the technical field of polyurethane, which comprises thermoplastic polyurethane resin 70 85% by weight, macromolecule bromine flame retardant 5 20%, synergist 3 10%. The flame retardant thermoplastic polyurethane composition of the invention is a highly effective flame retardant thermoplastic polyurethane which is applied in the wire and cable industry, has good mechanical properties, flame retardant characteristics and combusts carcinogenic substances such as non-polybrominated diphenyl ether at the same time.

【技术实现步骤摘要】
一种阻燃热塑性聚氨酯组合物
本专利技术属于聚氨酯的
，具体涉及一种阻燃热塑性聚氨酯组合物，应用于电线电缆行业，具有良好的机械特性、阻燃特性且同时燃烧无多溴联苯醚等致癌物质的高效阻燃热塑性聚氨酯。
技术介绍
热塑性聚氨酯弹性体(TPU)是一类加热可以塑化、溶剂可以溶解的弹性体，具有高强度、高韧性、耐磨、耐油等优异的综合性能。TPU是高速发展的行业，与之相关的新技术、新产品及新用途不断涌现，TPU的用途几乎延伸到各个行业，目前已被广泛应用于鞋材、服装、管材、薄膜和片材、线缆、汽车、建筑、医药卫生、国防及运动休闲等许多领域。TPU被公认为一种绿色环保、性能优异的新型高分子材料。阻燃剂的添加能有效地降低火灾造成的损失，对生命财产安全提供了有力的保护。其中无机阻燃剂具有高效、抑烟、低毒的阻燃效果，如氢氧化物阻燃剂、膨胀石墨阻燃剂、硼酸盐阻燃剂等，最大的缺点是如果要达到一定的阻燃效果对聚合物材料的力学性能有很大的影响，这是由于无机填料和聚合物界面相容性差所致。溴系阻燃剂是一种高效的有机阻燃剂，它最大的特点是在大幅提高塑料阻燃性能的同时，不会明显降低产品的力学性能。但传统的溴系阻燃剂在发挥阻燃作用时会产生二噁英等致癌物质，这使传统溴系阻燃剂的应用受到了限制。2003年2月欧盟颁布ROHS指令及WEEE指令规定，自2006年7月1日起，投放欧盟市场的新电子电气设备产品不得含有多溴联苯(PBBS)、多溴联苯醚(PBDES)等6种传统卤系小分子阻燃剂。在这种趋势下，产生了溴化环氧树脂，溴化聚苯乙烯，聚丙烯酸五溴苄酯等大分子的溴系阻燃剂。这些大分子的溴系阻燃剂发挥阻燃作用时，因不会产生二噁英等致癌物质，受到了欧盟ROHS指令的认可。但这些大分子阻燃剂在溴元素含量以及阻燃效率上，仍有不足。
技术实现思路
为解决上述现有技术的缺陷和不足，本专利技术提供了一种高分子溴系阻燃剂阻燃的热塑性聚氨酯，在添加量极少的情况下就可以实现高效阻燃，且不影响热塑性聚氨酯的其他物理机械性能。本专利技术为实现其目的采用的技术方案是：一种阻燃热塑性聚氨酯组合物，按重量百分比计，包括热塑性聚氨酯树脂70-85％，高分子溴系阻燃剂5-20％，协效剂3-10％。所述的高分子溴系阻燃剂为大分子中溴元素的平均重量份数在30％以上的溴系阻燃剂。所述的高分子溴系阻燃剂为溴化丁苯橡胶。采用溴化丁苯橡胶在溴化时，溴原子接枝在苯环上，丁苯橡胶还有碳碳双键可以加成溴原子，大大提高了阻燃剂的溴元素含量，溴化丁苯橡胶因此不但具备其他大分子溴系阻燃剂的特点，即发挥阻燃作用时不会产生致癌物质，且溴元素含量更高，即在添加量很小的情况下就能发挥出明显的阻燃作用。所述协效剂选自三氧化二锑、锡酸锌、钼酸锌、硅酸镁、硼酸锌中的一种或任意组合。所述的溴化丁苯橡胶由下述方法制备，包括以下步骤：A、催化溴化：将丁苯橡胶溶解在二氯乙烷溶剂中，控制丁苯橡胶的物质的量浓度在0.05mol/L-0.5mol/L之间；加入三氯化锑催化剂，冷却后滴加氯化溴，氯化溴与丁苯橡胶的摩尔质量比为(5-10)：1之间，升温后进行反应，反应温度在30℃-60℃；B、中和洗涤：反应结束时，加水停止，用0.1mol/L的氢氧化钠溶液洗涤，除去游离的溴，再用水洗至中性；C、固化分离：加丙酮分离出产物，收集，干燥得到溴化丁苯橡胶。所述三氯化锑催化剂的质量浓度为0.00001-0.00003g/L。所述丁苯橡胶为乳聚丁苯橡胶，数均分子量为10万-15万。所述的三氯化锑的纯度高于99％。所述的氯化溴是纯度高于60％。阻燃热塑性聚氨酯的制备，包括以下步骤：a、将选定的热塑性聚氨酯在温度为80℃的烘桶中干燥2h，再在温度为100℃的烘桶中干燥1h，最后在温度为110℃的烘桶中干燥0.5h，控制热塑性聚氨酯的水分小于0.06％；本步骤的目的是尽量除去TPU吸收的水分，当含水量比较高时，加工出的成品的力学性能会有所下降，而烘粒温度太高时间太长又会导致产品变黄，此措施可以减少样品变黄；b、将塑料开炼机升温至170℃-185℃，加入经过步骤a处理的热塑性聚氨酯熔融混炼，加入阻燃剂、协效剂，混合5-10min；将混合物加入到温度为190℃-220℃的单螺杆挤出机，挤出造粒，制备成阻燃热塑性聚氨酯弹性体颗粒。本专利技术的有益效果是：本专利技术制备的热塑性弹性体，极限氧指数高，阻燃效果好，无滴落，烟气少；加工方便，阻燃剂在后加工过程中可直接与粒子混合加入；阻燃剂与TPU相容性好，保持了材料的机械性能，极大地保证了材料本身的优良性能，力学性能在损耗10％的范围内；阻燃性能可以达到UL94V-0级，且燃烧过程中不会释放二噁英等致癌物质，造成环境问题，符合欧盟颁布ROHS指令及WEEE规定。本专利技术溴化丁苯橡胶的制备方法可以制备出溴含量达到50％以上的溴化丁苯橡胶，从而使阻燃后的热塑性聚氨酯达到UL94V-0级。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的说明。一、具体实施例1、参见下表1，设立实施例1-12和对比例1-2。表1上述实施例和对比例按下述方法制备阻燃性热塑性聚氨酯树脂：首先将选定的热塑性聚氨酯在温度为80℃的烘桶中干燥2h，再在温度为100℃的烘桶中干燥1h，最后在温度为110℃的烘桶中干燥0.5h，控制热塑性聚氨酯的水分均小于0.06％；将塑料开炼机升温至180℃，加入经过步骤a处理的热塑性聚氨酯熔融混炼，加入阻燃剂、协效剂，混合8min；将混合物加入到温度为200℃的单螺杆挤出机，挤出造粒，即得阻燃性热塑性聚氨酯树脂。上述实施例1-3的溴化丁苯橡胶按下述方法制备：a催化溴化：将数均分子量为10万-15万的丁苯橡胶溶解在二氯乙烷溶剂中，控制丁苯橡胶的物质的量浓度为0.05mol/L-0.5mol/L；加入质量浓度为0.00001-0.00003g/L的三氯化锑催化剂，冷却后滴加氯化溴，氯化溴与丁苯橡胶的摩尔质量比为(5-10)：1之间，升温后进行反应，反应温度在30℃-60℃。b中和洗涤：反应结束时，加水停止，加氢氧化钠标准溶液(0.1mol/L)洗涤，除去游离的溴，再用水洗至中性。c固化分离：加丙酮分离出产物，收集，干燥得到白色或浅黄色产品，即为溴化丁苯橡胶。其中，三氯化锑的纯度高于99％，氯化溴的纯度高于60％。2、检测上述各实施例和对比例所得阻燃热塑性聚氨酯的性能，结果参见表2-4。表2表3各项性能实施例7实施例8实施例9实施例10实施例11实施例12拉伸强度(MPA)323127253231伸长率％535528472439525530氧指数32.532.839.438.232.333.7燃烧等级V-0V-0V-0V-0V-0V-0燃烧现象少量烟少量烟少量烟少量烟少量烟少量烟表4各项性能对比例1对比例2纯TPU拉伸强度(MPA)272633伸长率％336350550氧指数28.529.626.5燃烧等级V-2V-2-燃烧现象少量烟少量烟少量烟注：性能测试：拉伸强度和断裂伸长率按ASTMD412测试；垂直燃烧按GB/T2408-1996测试，样品尺寸125mm*12.5mm*1.6mm；氧指数按GB/T2406-1993测试，样品尺寸85mm*10mm*1.6mm。由上表1-4可知，溴化丁苯橡胶的溴含量达到50％以上后，热塑性聚氨酯的阻本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种阻燃热塑性聚氨酯组合物，其特征在于，按重量百分比计，包括热塑性聚氨酯树脂70‑85％，高分子溴系阻燃剂5‑20％，协效剂3‑10％。

【技术特征摘要】
1.一种阻燃热塑性聚氨酯组合物，其特征在于，按重量百分比计，包括热塑性聚氨酯树脂70-85％，高分子溴系阻燃剂5-20％，协效剂3-10％。2.根据权利要求1所述的一种阻燃热塑性聚氨酯组合物，其特征在于，所述的高分子溴系阻燃剂为大分子中溴元素的平均重量份数在30％以上的溴系阻燃剂。3.根据权利要求1所述的一种阻燃热塑性聚氨酯组合物，其特征在于，所述的高分子溴系阻燃剂为溴化丁苯橡胶。4.根据权利要求1所述的一种阻燃热塑性聚氨酯组合物，其特征在于，所述协效剂选自三氧化二锑、锡酸锌、钼酸锌、硅酸镁、硼酸锌中的一种或任意组合。5.根据权利要求3所述的一种阻燃热塑性聚氨酯组合物，其特征在于，所述的溴化丁苯橡胶由下述方法制备，包括以下步骤：A、催化溴化：将丁苯橡胶溶解在二氯乙烷溶剂中，控制丁苯橡胶的物质的量浓度在0.05mol/L-0.5mol/...

【专利技术属性】
技术研发人员：郎增科，贾振兴，
申请(专利权)人：河北邦泰氨纶科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13