一种抗静电阻燃热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法技术

本发明专利技术属于高分子材料技术领域，尤其涉及一种抗静电阻燃热塑性聚氨酯弹性体，包括以下质量份的组成：热塑性聚氨酯弹性体40～70份，阻燃剂5～20份，抗静电剂2～10份，相容剂2～5份，增塑剂2～5份，抗氧剂0.1～2份和润滑剂0.1～2份；其中，所述阻燃剂为质量比为3:2:5的季戊四醇磷酸酯的三聚氰胺盐、石墨和纳米金属氢氧化物，所述抗静电剂为油单硬脂酰酯和乙氧化胺组成的复合抗静电剂，所述甘油单硬脂酰酯和所述乙氧化胺质量比为4～7：3～6。相比于现有技术，本发明专利技术的热塑性聚氨酯弹性体在力学性能不下降的同时，阻燃性能和抗静电性得到了有效改善。另外，本发明专利技术还提供一种抗静电阻燃热塑性聚氨酯弹性体的制备方法。

An antistatic and flame retardant thermoplastic polyurethane elastomer and its preparation method

The invention belongs to the technical field of polymer materials, in particular to an antistatic flame-retardant thermoplastic polyurethane elastomer, which comprises 40-70 parts by mass, 5-20 parts by flame retardant, 2-10 parts by antistatic agent, 2-5 parts by compatibilizer, 2-5 parts by plasticizer, 0.1-2 parts by antioxidant and 0.1-2 parts by lubricant, wherein the mass ratio of the flame retardant is Melamine salt, graphite and nano metal hydroxide of 3:2:5 pentaerythritol phosphate, the antistatic agent is a composite antistatic agent composed of oil monostearyl ester and ethanolamine, and the mass ratio of glycermonostearyl ester and ethanolamine is 4-7:3-6. Compared with the prior art, the thermoplastic polyurethane elastomer of the invention has the advantages of no degradation in mechanical properties and effective improvement in flame retardancy and antistatic properties. In addition, the invention also provides a preparation method of antistatic flame-retardant thermoplastic polyurethane elastomer.

【技术实现步骤摘要】
一种抗静电阻燃热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法
本专利技术属于高分子材料
，尤其涉及一种抗静电阻燃热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法。
技术介绍
热塑性聚氨酯弹性体(TPU)是一种介于塑料和橡胶之间的特殊高分子材料，具有良好的弹性、耐磨性、耐低温性、耐油性和拉伸强度，常用于制作脚轮、电线电缆的护套、密封件、合成革、减震块等，可以代替橡胶，而成型加工时可采用注塑机或挤出机，制作过程干净、卫生、环保无污染。然而，热塑性聚氨酯弹性体与其他大部分高分子材料类似，易燃和易熔滴，产生大量的烟雾。而且热塑性聚氨酯弹性体的体积电阻率达1013～1015Ω.cm2，因此静电荷容易聚集在聚氨酯弹性体材料的表面，产生静电，静电的积累容易导致短路、火灾，严重时会发生爆炸。为了改善热塑性聚氨酯弹性体的阻燃性格能和抗静电性能，目前比较有效的措施是添加阻燃剂和抗静电剂，其中，阻燃剂通过若干机理共同作用以达到阻止热塑性聚氨酯弹性体燃烧的目的；而抗静电剂在材料表面形成具有一定吸湿性与离子性的连续的导电性薄膜，使聚氨酯弹性体的表面电阻率和体积电阻率下降，或者抗静电剂降低材料表面的摩擦系数，使材料表面的润滑性增强，从而抑制或者减少表面静电荷。但是不管是添加阻燃剂还是抗静电剂，其同时也带来了一些严重的问题，主要表现在：阻燃剂与弹性体之间相容性差；阻燃剂放出大量的有毒气体(如HCl、HCN等)，产生大量的烟雾和放出大量的腐蚀性物质；阻燃剂和静电剂的添加造成聚氨酯弹性体力学性能下降；由于这些问题的存在，很大程度上限制了聚氨酯弹性体的使用范围。<br>
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于：针对现有技术的不足，而提供一种抗静电阻燃热塑性聚氨酯弹性体，在弹性体力学性能不下降的同时，阻燃性能和抗静电性得到了有效改善。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种抗静电阻燃热塑性聚氨酯弹性体，包括以下质量份的组成：热塑性聚氨酯弹性体40～70份，阻燃剂5～20份，抗静电剂2～10份，相容剂2～5份，增塑剂2～5份，抗氧剂0.1～2份和润滑剂0.1～2份；其中，所述阻燃剂为质量比为3:2:5的季戊四醇磷酸酯的三聚氰胺盐、石墨和纳米金属氢氧化物，所述抗静电剂为油单硬脂酰酯和乙氧化胺组成的复合抗静电剂，所述甘油单硬脂酰酯和所述乙氧化胺质量比为4～7：3～6。作为本专利技术所述的抗静电阻燃热塑性聚氨酯弹性体的一种改进，包括以下质量份的组成：热塑性聚氨酯弹性体50～60份，阻燃剂10～15份，抗静电剂4～8份，相容剂3～4份，增塑剂3～4份，抗氧剂0.5～1份和润滑剂0.5～1份。作为本专利技术所述的抗静电阻燃热塑性聚氨酯弹性体的一种改进，包括以下质量份的组成：热塑性聚氨酯弹性体55份，阻燃剂12份，抗静电剂6份，相容剂3.5份，增塑剂3.5份，抗氧剂0.75份和润滑剂0.75份。作为本专利技术所述的抗静电阻燃热塑性聚氨酯弹性体的一种改进，所述纳米金属氢氧化物为纳米氢氧化铝和/或纳米氢氧化镁。作为本专利技术所述的抗静电阻燃热塑性聚氨酯弹性体的一种改进，所述相容剂为聚乙烯接枝马来酸酐、三元乙丙橡胶接枝马来酸酐和聚烯烃弹性体接枝马来酸酐中的任意一种。作为本专利技术所述的抗静电阻燃热塑性聚氨酯弹性体的一种改进，所述增塑剂为二丙二醇二苯甲酸酯、二乙二醇二苯甲酸酯、二甘醇二苯甲酸酯、己二酸二甲酯、己二酸二乙酯、己二酸二丁酯和己二酸二辛酯中的至少一种。作为本专利技术所述的抗静电阻燃热塑性聚氨酯弹性体的一种改进，所述抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、4,4’-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)、硫代二丙酸二月桂酯、季戊四醇四(3-月桂基硫代丙酸酯)和三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯中的至少一种。作为本专利技术所述的抗静电阻燃热塑性聚氨酯弹性体的一种改进，所述润滑剂为硬脂酸锌、羟基硅油、硅酮粉和含氟润滑剂中的至少一种。本专利技术的另一个目的在于：提供一种所述的抗静电阻燃热塑性聚氨酯弹性体的制备方法，包括以下步骤：步骤一，按照质量份数，称取原料；步骤二，将热塑性聚氨酯弹性体加入到60～120℃的混合机中，搅拌35～45min；步骤三，将阻燃剂、抗静电剂、增塑剂、抗氧剂和润滑剂在常温下搅拌均匀，得到改性母液；步骤四，将步骤三得到改性母液平分成3等份，将相容剂也平分成3等份，每隔45min往步骤二的混合机中加入1份改性母液和1份相容剂，加入过程中混合机保持搅拌状态，待全部加入完成后，继续搅拌3h，得到抗静电阻燃热塑性聚氨酯弹性体。相比于现有技术，本专利技术的有益效果在于：1)本专利技术的抗静电阻燃热塑性聚氨酯弹性体采用由质量比为3:2:5的季戊四醇磷酸酯的三聚氰胺盐、石墨和纳米金属氢氧化物组成的复合阻燃剂，其中，季戊四醇磷酸酯的三聚氰胺盐是同时含有磷和氮两种元素的化合物，相当于是将磷系阻燃剂和氮系阻燃剂复配使用，是具有协同作用的，因此其阻燃效果明显优于单独的磷系阻燃剂或氮系阻燃剂。另外，石墨和纳米金属氢氧化物的加入也能改善热塑性聚氨酯弹性体的阻燃性能，从而能降低整个体系中阻燃剂的用量，减少阻燃剂对热塑性聚氨酯弹性体力学性能的影响。2)本专利技术的抗静电阻燃热塑性聚氨酯弹性体采用由甘油单硬脂酰酯和乙氧化胺组成的复合抗静电剂，其添加量少，效果好，能大幅降低了材料的表面电阻率，且对热塑性聚氨酯弹性体的力学性能影响较小。3)本专利技术的抗静电阻燃热塑性聚氨酯弹性体添加有增塑剂和相容剂，增塑剂主要改善了热塑性聚氨酯弹性体的柔韧性，相容剂则是改善阻燃剂和抗静电剂与热塑性聚氨酯弹性体之间的相容性，而且本专利技术是将相容剂以及改性母液分批次加入到热塑性聚氨酯弹性体中，使得各组分之间能相容得更好，从而起到改善力学性能的作用。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式并不限于此。实施例1制备抗静电阻燃热塑性聚氨酯弹性体，包括以下步骤：步骤一，称取热塑性聚氨酯弹性体55份，阻燃剂12份，抗静电剂6份，相容剂3.5份，增塑剂3.5份，抗氧剂0.75份和润滑剂0.75份；其中，阻燃剂为质量比为3:2:2:3的季戊四醇磷酸酯的三聚氰胺盐、石墨、纳米氢氧化铝和纳米氢氧化镁，抗静电剂为质量比为6：4的油单硬脂酰酯和乙氧化胺，相容剂为聚乙烯接枝马来酸酐，增塑剂为二丙二醇二苯甲酸酯，抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，润滑剂为硬脂酸锌；步骤二，将热塑性聚氨酯弹性体加入到60～120℃的混合机中，搅拌35～45min；步骤三，将阻燃剂、抗静电剂、增塑剂、抗氧剂和润滑剂在常温下搅拌均匀，得到改性母液；步骤四，将步骤三得到改性母液平分成3等份，将相容剂也平分成3等份，每隔45min往步骤二的混合机中加入1份改性母液和1份相容剂，加入过程中混合机保持搅拌状态，待全部加入完成后，继续搅拌3h，得到抗静电阻燃热塑性聚氨酯弹性体。实施例2与实施例1不同的是抗静电阻本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗静电阻燃热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于，包括以下质量份的组成：热塑性聚氨酯弹性体40～70份，阻燃剂5～20份，抗静电剂2～10份，相容剂2～5份，增塑剂2～5份，抗氧剂0.1～2份和润滑剂0.1～2份；其中，所述阻燃剂为质量比为3:2:5的季戊四醇磷酸酯的三聚氰胺盐、石墨和纳米金属氢氧化物，所述抗静电剂为油单硬脂酰酯和乙氧化胺组成的复合抗静电剂，所述甘油单硬脂酰酯和所述乙氧化胺质量比为4～7：3～6。/n

【技术特征摘要】
1.一种抗静电阻燃热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于，包括以下质量份的组成：热塑性聚氨酯弹性体40～70份，阻燃剂5～20份，抗静电剂2～10份，相容剂2～5份，增塑剂2～5份，抗氧剂0.1～2份和润滑剂0.1～2份；其中，所述阻燃剂为质量比为3:2:5的季戊四醇磷酸酯的三聚氰胺盐、石墨和纳米金属氢氧化物，所述抗静电剂为油单硬脂酰酯和乙氧化胺组成的复合抗静电剂，所述甘油单硬脂酰酯和所述乙氧化胺质量比为4～7：3～6。


2.根据权利要求1所述的抗静电阻燃热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于，包括以下质量份的组成：热塑性聚氨酯弹性体50～60份，阻燃剂10～15份，抗静电剂4～8份，相容剂3～4份，增塑剂3～4份，抗氧剂0.5～1份和润滑剂0.5～1份。


3.根据权利要求1所述的抗静电阻燃热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于，包括以下质量份的组成：热塑性聚氨酯弹性体55份，阻燃剂12份，抗静电剂6份，相容剂3.5份，增塑剂3.5份，抗氧剂0.75份和润滑剂0.75份。


4.根据权利要求1所述的抗静电阻燃热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于，所述纳米金属氢氧化物为纳米氢氧化铝和/或纳米氢氧化镁。


5.根据权利要求1所述的抗静电阻燃热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于，所述相容剂为聚乙烯接枝马来酸酐、三元乙丙橡胶接枝马来酸酐和聚烯烃弹性体接枝马来酸酐中的任意一种。

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【专利技术属性】
技术研发人员：覃家通，
申请(专利权)人：东莞毅工工程塑料有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44