一种高阻燃聚氨酯电缆保护复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于电缆保护材料技术领域，涉及一种高阻燃聚氨酯电缆保护复合材料及其制备方法。本发明专利技术聚氨酯电缆保护材料的制备过程中，利用改性三聚氰胺聚磷酸盐代替三聚氰胺聚磷酸盐，可以大幅提高聚氨酯材料的阻燃性能；利用改性蒙脱土和改性玻纤代替蒙脱土和玻纤，可以大幅提高聚氨酯材料的力学性能；当同时采用本发明专利技术制备得到的改性三聚氰胺聚磷酸盐、改性蒙脱土和改性玻纤时，可得到同时具有高阻燃性能和高强度的聚氨酯材料。能和高强度的聚氨酯材料。能和高强度的聚氨酯材料。

【技术实现步骤摘要】
一种高阻燃聚氨酯电缆保护复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于电缆保护材料
，涉及一种高阻燃聚氨酯电缆保护复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚氨基甲酸酯(TPU)，简称聚氨酯，是一类可溶可融的弹性体，最早由德国科学家Otto Bayer在1937年时利用也太异氰酸酯和液态聚醚合成。从结构上看，TPU可分为以下几类：聚醚型、聚酯型、聚碳酸酯型、聚丁二烯型。由于TPU具有聚醚/聚酯“软段”和二异氰酸酯“硬段”，所以TPU具有较好的强度、韧性和耐磨、耐油性能，是一种常见的电缆保护材料。
[0003]由于TPU在空气中极易燃烧，且燃烧时会产生大量熔滴，具有一定的安全隐患，限制了TPU材料在电缆、汽车配件等领域的应用。为了提高聚氨酯材料的阻燃性能，降低其在应用领域的安全风险，通常通过共混或共聚阻燃剂来对聚氨酯进行改性，使其获得一定的阻燃性能。其中，无卤阻燃剂由于阻燃效果好且绿色环保是目前最受欢迎的阻燃剂。
[0004]中国专利申请文件(公开号：CN114195976A)公开了一种协效抗氧阻燃聚氨酯材料的制备方法，通过在聚氨酯中加入磷酸酯、酚类抗氧化剂来赋予材料高的阻燃性能和抗氧化性能。中国专利申请文件(公开号：CN114031930A)公开了高强度聚氨酯电缆保护套的制备方法，其主要原料组成为：聚氨酯40
‑
80份，无卤阻燃剂15
‑
40份，玻纤粉末1
‑
8份，偶联剂0.1
‑
1份。其中无卤阻燃剂为次磷酸铝和三聚氰胺，会大幅破坏聚氨酯材料的结晶度，导致材料在受热或受力时会因为强度不够发生破裂；而玻纤的存在既可以提升聚氨酯材料的阻燃性能又可以提高材料的强度，所以使用次磷酸铝、三聚氰胺、玻纤复配可获得具有较高阻燃效果和较高的强度聚氨酯材料。虽然通过加入阻燃剂可以提高聚氨酯材料的阻燃性能，但是其与基体材料的相容性差导致聚氨酯材料的强度、韧性受到了很大的影响，大大限制了聚氨酯材料的应用。加入玻纤和偶联剂可以在一定程度上提高聚氨酯材料的力学性能，但阻燃剂与基体之间的问题依未解决，所以如何解决阻燃剂的分散性和相容性问题是获得兼具高阻燃、高强韧聚氨酯材料的热点与难点。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种高阻燃聚氨酯电缆保护复合材料，利用膨胀型阻燃型与无机纳米粒子阻燃剂进行协同阻燃，在实现高阻燃性能的同时赋予材料高的力学强度，有效解决阻燃剂和增强剂在加工过程中分散性及相容性差的问题，有效提高了材料物理性能。
[0006]本专利技术的目的可通过下列技术方案来实现：
[0007]一种高阻燃聚氨酯电缆保护复合材料，复合材料包括如下质量份数的原料：60
‑
80份聚氨酯，10
‑
30份改性三聚氰胺聚磷酸盐，5
‑
25份改性蒙脱土，5
‑
25份改性玻纤。
[0008]本专利技术通过改性蒙脱土的加入可以显著的提高聚氨酯材料的阻燃性、抗冲击性、尺寸稳定性及气体阻隔性，而改性玻纤可以有效提高聚氨酯材料强度、耐热性、耐腐蚀性，
当两种材料相互搭配时，其制备得到的聚氨酯具有更好的综合物理和化学性能。
[0009]作为优选，聚氨酯选用聚醚型热塑性聚氨酯树脂。
[0010]进一步优选，聚氨酯树脂选用硬度为60
‑
90A的聚醚型聚氨酯树脂。
[0011]在上述的一种高阻燃聚氨酯电缆保护复合材料中，改性三聚氰胺聚磷酸盐制备过程具体包括如下步骤：
[0012]S1、将三聚氰胺聚磷酸盐分散于水中，然后滴加硅烷偶联剂均匀混合；
[0013]S2、升温后加入催化剂进行脱氨反应，反应结束后进行过滤、洗涤得改性半成品，再分散于水中，升温后加入季戊四醇进行热聚反应；
[0014]S3、最后经过滤、洗涤、干燥并粉碎得到改性三聚氰胺聚磷酸盐。
[0015]作为优选，改性三聚氰胺聚磷酸盐化学结构式如(1)所示：
[0016][0017]作为优选，步骤S2中催化剂为N,N
‑
二环己基碳酸二亚胺、4
‑
二甲基胺吡啶、1
‑
乙基
‑
(3
‑
二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺、N
‑
羟基丁二酰亚胺中的至少一种。
[0018]作为优选，步骤S1分散过程中三聚氰胺聚磷酸盐与水的质量比为1：(1
‑
10)。
[0019]作为优选，步骤S1三聚氰胺聚磷酸盐与硅烷偶联剂的质量比为(25
‑
100)：1。
[0020]作为优选，步骤S2三聚氰胺聚磷酸盐与催化剂的质量比为200：(1
‑
10)。
[0021]作为优选，步骤S2分散过程中改性半成品与水的质量比为1：(1
‑
2)。
[0022]作为优选，步骤S2改性半成品与季戊四醇的质量比为1：(5
‑
20)。
[0023]作为优选，脱氨反应温度为50
‑
100℃，时间为24
‑
48h。
[0024]作为优选，热聚反应温度为50
‑
100℃，时间为10
‑
12h。
[0025]在上述的一种高阻燃聚氨酯电缆保护复合材料中，改性蒙脱土制备过程具体包括如下步骤：
[0026]S1、将蒙脱土分散在甲苯溶液中，然后滴加硅烷偶联剂均匀混合，升温后进行反应；
[0027]S2、反应结束后进行降温处理，经过滤、洗涤、干燥并粉碎得到改性蒙脱土。
[0028]作为优选，甲苯与蒙脱土的质量比为(1
‑
5)：1。
[0029]作为优选，硅烷偶联剂与蒙脱土的质量比为1：(50
‑
100)。
[0030]作为优选，步骤S1反应温度为50
‑
100℃，时间为1
‑
5h。
[0031]在上述的一种高阻燃聚氨酯电缆保护复合材料中，改性玻纤制备过程具体包括如下步骤：
[0032]S1、将玻纤分散在水中，然后滴加硅烷偶联剂均匀混合，升温后进行反应；
[0033]S2、反应结束后进行降温处理，经过滤、洗涤、干燥并粉碎得到改性玻纤。
[0034]作为优选，水与玻纤的质量比为(10
‑
20)：1。
[0035]作为优选，硅烷偶联剂与玻纤的质量比为1：(50
‑
100)。
[0036]作为优选，步骤S1反应温度为25
‑
80℃，时间为24
‑
48h。
[0037]在上述的一种高阻燃聚氨酯电缆保护复合材料中，硅烷偶联剂为γ
‑
氨丙基三乙氧基硅烷、γ
‑
缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ
‑
(甲基丙本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高阻燃聚氨酯电缆保护复合材料，特征在于，复合材料包括如下质量份数的原料：60
‑
80份聚氨酯，10
‑
30份改性三聚氰胺聚磷酸盐，5
‑
25份改性蒙脱土，5
‑
25份改性玻纤。2.根据权利要求1所述的一种高阻燃聚氨酯电缆保护复合材料，其特征在于，改性三聚氰胺聚磷酸盐制备过程具体包括如下步骤：S1、将三聚氰胺聚磷酸盐分散于水中，然后滴加硅烷偶联剂均匀混合；S2、升温后加入催化剂进行脱氨反应，反应结束后进行过滤、洗涤得改性半成品，再分散于水中，升温后加入季戊四醇进行热聚反应；S3、最后经过滤、洗涤、干燥并粉碎得到改性三聚氰胺聚磷酸盐。3.根据权利要求1所述的一种高阻燃聚氨酯电缆保护复合材料，其特征在于，改性蒙脱土制备过程具体包括如下步骤：S1、将蒙脱土分散在甲苯溶液中，然后滴加硅烷偶联剂均匀混合，升温后进行反应；S2、反应结束后进行降温处理，经过滤、洗涤、干燥并粉碎得到改性蒙脱土。4.根据权利要求1所述的一种高阻燃聚氨酯电缆保护复合材料，其特征在于，其特征在于，改性玻纤制备过程具体包括如下步骤：S1、将玻纤分散在水中，然后滴加硅烷偶联剂均匀混合，升温后进行反应；S2、反应结束后进行降温处理，经过滤、洗涤、干燥并粉碎得到改性玻纤。5.根据权利要求2
‑
4任意一项所述的一种高阻燃聚氨酯电缆保护复合材料，其特征在于，硅烷偶联剂为γ
‑
氨丙...

【专利技术属性】
技术研发人员：项赛飞，应建波，何晓敏，杨晋涛，
申请(专利权)人：宁波聚泰新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：