高阻燃環(huán)保熱塑性聚氨酯彈性體的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于化工合成【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種高阻燃環(huán)保熱塑性聚氨酯彈性體的制備方法，先制備熱塑性聚氨酯彈性體顆粒，再制備高阻燃環(huán)保熱塑性聚氨酯彈性體。本發(fā)明制備的彈性體氧指數(shù)高，空氣中燃燒試驗(yàn)無熔滴且僅具有少量的黑煙和自熄性；加工方便，阻燃劑可在粒子后加工過程中直接與粒子混合加入；制品機(jī)械性能損失少、保持了優(yōu)良的耐低溫性、柔韌性和耐水解性。由于使用了復(fù)合無鹵阻燃劑，減少了加入單一阻燃劑的量，極大的保證了彈性體本身的優(yōu)良性能。即使遇火燃燒也不產(chǎn)生對環(huán)境有害的氣體，可廣泛用于線纜護(hù)套、汽車部件和輸油軟管等領(lǐng)域。
【專利說明】高阻燃環(huán)保熱塑性聚氨酯彈性體的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于化工合成【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種高阻燃環(huán)保熱塑性聚氨酯彈性體的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]熱塑性聚氨酯彈性體(TPU)具有獨(dú)特的軟硬段嵌段共聚物的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)使得TPU具有強(qiáng)度高、彈性大、耐磨性好、耐油、低溫柔軟、高伸長率，耐腐蝕性好等優(yōu)異性能。TPU同時兼具橡膠的高彈性和塑料的易加工性，已被廣泛應(yīng)用于鞋材、板材、管材、薄膜、線纜、汽車部件、醫(yī)療及運(yùn)動休閑等領(lǐng)域。聚醚型TPU具有良好的韌性、回彈性、耐低溫性和耐水解性等，其在電纜護(hù)套、汽車部件及消防救生等領(lǐng)域得到了廣泛的關(guān)注。但是聚醚型TPU氧指數(shù)僅18%左右，屬易燃材料。TPU自身沒有阻燃性能，空氣中燃燒時，火焰非常劇烈且伴有濃烈的黑煙，并具有嚴(yán)重的滴流現(xiàn)象。長期以來TPU的阻燃特性一直沒有得到滿意解決，制約了 TPU在電纜護(hù)套、汽車部件及輸油軟管等領(lǐng)域的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種高阻燃環(huán)保熱塑性聚氨酯彈性體的制備方法，科學(xué)合理、簡單易行，制備的彈性體可以實(shí)現(xiàn)自熄滅，空氣中燃燒時不產(chǎn)生對環(huán)境有毒害的鹵化氫氣體，降低對救援人員和民眾的傷害。
[0004]本發(fā)明所述的高阻燃環(huán)保熱塑性聚氨酯彈性體的制備方法，步驟如下:
[0005](I)熱塑性聚氨酯彈性體顆粒的制備:聚醚多元醇在90_110°C熔化，加入阻燃劑A混合均勻，真空脫除水分，二異氰酸酯和擴(kuò)鏈劑分別在40-55°C和35-50°C熔化；以重量百分比計，將聚醚多元醇55-65%、二異氰酸酯28-35%、擴(kuò)鏈劑7-10%和阻燃劑A混合均勻，異氰酸酯指數(shù)控制在1.005-1.03，混合物料注入雙螺桿反應(yīng)器中，經(jīng)連續(xù)反應(yīng)制得熱塑性聚氣酷彈性體顆粒；
[0006](2)高阻燃環(huán)保熱塑性聚氨酯彈性體的制備:將塑料開煉機(jī)升溫至175_190°C，加入熱塑性聚氨酯彈性體顆粒塑煉至熔融均勻，加入阻燃劑B，塑煉均勻后壓成熱塑性彈性體薄片。
[0007]步驟(1)中所述的聚醚多元醇是聚四氫呋喃二醇，分子量為1000-2000。
[0008]步驟(1)中所述的二異氰酸酯是二苯基甲烷二異氰酸酯。
[0009]步驟(1)中所述的擴(kuò)鏈劑是含有2-10個碳原子的小分子二元醇。
[0010]步驟(1)中所述的擴(kuò)鏈劑是乙二醇、丙二醇、二甘醇、1，4_ 丁二醇或1，6_己二醇中的一種或幾種。
[0011]步驟(1)中所述的阻燃劑A是甲基膦酸二甲酯(DMMP)或磷酸三苯酯中的一種或兩種。
[0012]步驟(1)中所述的阻燃劑A的質(zhì)量是聚醚多元醇、二異氰酸酯和擴(kuò)鏈劑總質(zhì)量的6-12%。[0013]步驟(2)中所述的阻燃劑B是納米氫氧化鎂、納米氫氧化鋁、聚磷酸銨(APP)或三聚氰胺氰尿酸鹽中的一種或幾種。
[0014]步驟(2)中所述的阻燃劑B的質(zhì)量是熱塑性聚氨酯彈性體顆粒質(zhì)量的10-25%。
[0015]本發(fā)明所述的高阻燃環(huán)保熱塑性聚氨酯彈性體的制備方法，具體步驟如下:
[0016](I)熱塑性聚氨酯彈性體顆粒的制備:聚醚多元醇在90_110°C熔化，加入液態(tài)阻燃劑A混合均勻，真空脫除水分，二異氰酸酯和擴(kuò)鏈劑分別在40-55°C和35-50°C熔化；以重量百分比計，以聚醚多元醇、二異氰酸酯和擴(kuò)鏈劑的總質(zhì)量為100%計，將聚醚多元醇55-65%、二異氰酸酯28-35%、擴(kuò)鏈劑7-10%和阻燃劑A混合均勻，異氰酸酯指數(shù)控制在
1.005-1.03，混合物料注入雙螺桿反應(yīng)器中，經(jīng)連續(xù)反應(yīng)制得熱塑性聚氨酯彈性體顆粒；
[0017](2)高阻燃環(huán)保熱塑性聚氨酯彈性體的制備:將塑料開煉機(jī)升溫至175-190°C，加入熱塑性聚氨酯彈性體顆粒塑煉至熔融均勻，加入固態(tài)阻燃劑B，塑煉均勻后壓成l_3mm熱塑性彈性體薄片。
[0018]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果: [0019]本發(fā)明制備的彈性體氧指數(shù)高，空氣中燃燒試驗(yàn)無熔滴且僅具有少量的黑煙和自熄性；加工方便，阻燃劑可在粒子后加工過程中直接與粒子混合加入；制品機(jī)械性能損失少、保持了優(yōu)良的耐低溫性、柔韌性和耐水解性。由于使用了復(fù)合無鹵阻燃劑，減少了加入單一阻燃劑的量，極大的保證了彈性體本身的優(yōu)良性能。即使遇火燃燒也不產(chǎn)生對環(huán)境有害的氣體，可廣泛用于線纜護(hù)套、汽車部件和輸油軟管等領(lǐng)域。
【具體實(shí)施方式】
[0020]以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步描述。
[0021]實(shí)施例1
[0022]高阻燃環(huán)保熱塑性聚氨酯彈性體制備:聚四氫呋喃二醇(PTMG2000，M=2000)，加入甲基膦酸二甲酯(DMMP)，在110°C真空脫除水分，二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)和1，4-丁二醇(BDO)分別在 45。。和 40°C保溫。將 PTMG2000:200g、MD1:89.7g、BDO:22.8g、DMMP:31.3g混合均勻，異氰酸酯指數(shù)為1.01。將上述物料劇烈攪拌，混合物料注入雙螺桿反應(yīng)器中，經(jīng)連續(xù)反應(yīng)制得TPU顆粒。
[0023]取200g制得的TPU顆粒加入塑料開煉機(jī)，升溫至180°C塑煉Imin至熔融均勻。向TPU熔融態(tài)中加入18.8g納米氫氧化鎂(MgOH)和25g聚磷酸銨(APP)，繼續(xù)塑煉Imin下料至160°C平板硫化機(jī)，壓成標(biāo)準(zhǔn)厚度的TPU薄片。
[0024]性能測試:垂直燃燒按GB/T2408-1996測試，樣品尺寸125mmX 12.5mmX 1.6mm;氧指數(shù)按GB/T2406-1993測試，樣品尺寸85mmX IOmmX 1.6mm;拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率按GB/T528-1998測試；邵A硬度按GB/T531-1992測試。力學(xué)性能及燃燒性能見表1。
[0025]實(shí)施例2
[0026]按照實(shí)施例1的制備方法。
[0027]高阻燃環(huán)保熱塑性聚氨酯彈性體制備:PTMG2000:200g、MD1:105g、BDO:28.3g、DMMP:33.3g，納米 MgOH:20g、APP:26.7g。
[0028]其性能測試方法同實(shí)施例1，結(jié)果見表1。
[0029]實(shí)施例3[0030]按照實(shí)施例1的制備方法。
[0031]高阻燃環(huán)保熱塑性聚氨酯彈性體制備:PTMG2000:200g、MD1:122.6g、BD0:34.6g、DMMP:35.7g,納米 MgOH:21.4g、APP:28.6g。
[0032]其性能測試方法同實(shí)施例1，結(jié)果見表1。
[0033]實(shí)施例4
[0034]按照實(shí)施例1的制備方法。
[0035]高阻燃環(huán)保熱塑性聚氨酯彈性體制備:PTMG-1400:200g、MD1:123g、BDO:31g、DMMP:35.4g,納米 MgOH:21.2g、APP:28.3g。
[0036]其性能測試方法同實(shí)施例1，結(jié)果見表1。
[0037]對比例I
[0038]按照實(shí)施例1的制備方法。
[0039]聚氨酯彈性體制備:PTMG2000:200g、MD1:105g、BD0:28.3g
[0040]表1各實(shí)施例所制得剛性聚氨酯制品性能
[0041]
【權(quán)利要求】
1.一種高阻燃環(huán)保熱塑性聚氨酯彈性體的制備方法，其特征在于步驟如下: (1)熱塑性聚氨酯彈性體顆粒的制備:聚醚多元醇在90-110°C熔化，加入阻燃劑A混合均勻，真空脫除水分，二異氰酸酯和擴(kuò)鏈劑分別在40-55°C和35-50°C熔化；以重量百分比計，將聚醚多元醇55-65%、二異氰酸酯28-35%、擴(kuò)鏈劑7-10%和阻燃劑A混合均勻，異氰酸酯指數(shù)控制在1.005-1.03,混合物料注入雙螺桿反應(yīng)器中，經(jīng)連續(xù)反應(yīng)制得熱塑性聚氨酯彈性體顆粒； (2)高阻燃環(huán)保熱塑性聚氨酯彈性體的制備:將塑料開煉機(jī)升溫至175-190°C，加入熱塑性聚氨酯彈性體顆粒塑煉至熔融均勻，加入阻燃劑B，塑煉均勻后壓成熱塑性彈性體薄片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高阻燃環(huán)保熱塑性聚氨酯彈性體的制備方法，其特征在于步驟(I)中所述的聚醚多元醇是聚四氫呋喃二醇，分子量為1000-2000。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高阻燃環(huán)保熱塑性聚氨酯彈性體的制備方法，其特征在于步驟(I)中所述的二異氰酸酯是二苯基甲烷二異氰酸酯。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高阻燃環(huán)保熱塑性聚氨酯彈性體的制備方法，其特征在于步驟(I)中所述的擴(kuò)鏈劑是含有2-10個碳原子的小分子二元醇。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高阻燃環(huán)保熱塑性聚氨酯彈性體的制備方法，其特征在于步驟(I)中所述的擴(kuò)鏈劑是乙二醇、丙二醇、二甘醇、I，4- 丁二醇或I，6-己二醇中的一種或幾種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高阻燃環(huán)保熱塑性聚氨酯彈性體的制備方法，其特征在于步驟(I)中所述的阻燃劑A是甲基膦酸二甲酯或磷酸三苯酯中的一種或兩種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高阻燃環(huán)保熱塑性聚氨酯彈性體的制備方法，其特征在于步驟(I)中所述的阻燃劑A的質(zhì)量是聚醚多元醇、二異氰酸酯和擴(kuò)鏈劑總質(zhì)量的6-12%。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高阻燃環(huán)保熱塑性聚氨酯彈性體的制備方法，其特征在于步驟(2)中所述的阻燃劑B是納米氫氧化鎂、納米氫氧化鋁、聚磷酸銨或三聚氰胺氰尿酸鹽中的一種或幾種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高阻燃環(huán)保熱塑性聚氨酯彈性體的制備方法，其特征在于步驟(2)中所述的阻燃劑B的質(zhì)量是熱塑性聚氨酯彈性體顆粒質(zhì)量的10-25%。
【文檔編號】C08G18/66GK103665829SQ201310662303
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月9日
【發(fā)明者】李健, 陳淑海, 陳海良, 高振勝 申請人:山東一諾威聚氨酯股份有限公司