[發(fā)明專利]一種阻燃性能達(dá)到垂直燃燒V0等級的TPU材料及其制備方法

有效

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• 申請日: 2018-11-13
• 公開（公告）號: CN109385071B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄒毅;費宏巖;鄭曉龍;沈曉香
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州亨利通信材料有限公司
• 主分類號: C08L75/08
• 分類號: C08L75/08;C08L97/00;C08K5/3492;C08K5/5313;C08K3/38;C08K3/34
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發(fā)明提供了一種阻燃性能達(dá)到垂直燃燒V0等級的TPU材料及其制備方法，按重量份數(shù)計算，所述TPU材料由100份熱塑性聚氨酯、35～65份磷氮阻燃體系、2～10份成炭劑和3～15份阻燃助劑混煉得到，本發(fā)明通過將磷氮阻燃體系應(yīng)用于熱塑性聚氨酯，同時改變其中各組分之間的配比關(guān)系，能夠獲得一種阻燃性能優(yōu)異，垂直燃燒等級達(dá)到V0級，氧指數(shù)達(dá)到39％且力學(xué)性能基本不發(fā)生改變的TPU材料，能夠滿足絕大多數(shù)TPU材料的使用場合對于其阻燃性能的需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于阻燃材料領(lǐng)域，尤其涉及一種阻燃性能達(dá)到垂直燃燒V0等級的TPU材料及其制備方法。

背景技術(shù)

聚氨酯，尤其是熱塑性聚氨酯(TPU)材料在很多領(lǐng)域具有廣泛的用途，然而，其有一個非常致命的弱點即易燃且不易自熄，TPU材料的分子結(jié)構(gòu)中含有大量可燃的碳?xì)滏湺危涿芏刃。缺砻娣e大，導(dǎo)熱系數(shù)低，未經(jīng)阻燃處理的TPU材料是常見的易燃物，其極限氧指數(shù)一般低于19，遇火燃燒時會產(chǎn)生大量的有毒煙霧，給滅火帶來困難，尤其是其在燃燒過程中還會發(fā)生膨脹開孔，開孔率較高，可燃成分多，一旦著火，燃燒時由于具有較高的空氣流通性和源源斷的氧氣供給，很難自熄，嚴(yán)重地限制了其廣泛使用。

隨著全球經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展以及人類環(huán)保意識的增強(qiáng)，各領(lǐng)域?qū)PU材料的質(zhì)量和性能的要求越來越高，尤其是在其阻燃性能方面，為了降低火災(zāi)的發(fā)生率和發(fā)生火災(zāi)的時的死亡率，低煙、無鹵、阻燃、環(huán)保成為了TPU材料行業(yè)的主流發(fā)展方向。傳統(tǒng)的阻燃改性方法為在TPU材料中加入大量的氯化石蠟和無機(jī)填料等組分來達(dá)到阻燃效果，然而，大量上述阻燃材料的加入，對TPU材料的物理機(jī)械性能和加工性能存在較大的影響，使其在常溫下的柔軟性能、耐氣候性能、耐油性能、耐低溫性能等都不是很好。向TPU材料中加入反應(yīng)型阻燃劑是提高其阻燃性能的一種更為方便和經(jīng)濟(jì)有效的方法，主要是通過無機(jī)阻燃劑如銻、鋁、硼、磷等的化合物和有機(jī)阻燃劑如磷-鹵有機(jī)酯、鹵代磷酸酯、鹵代脂肪烴、有機(jī)磷化合物等與阻燃協(xié)效劑，如成炭劑和阻燃助劑等之間在燃燒的過程中發(fā)生化合反應(yīng)，生成導(dǎo)熱性較差的碳化層，以隔絕氧氣和高溫對內(nèi)部材料的影響，避免燃燒過程的進(jìn)一步發(fā)生。

目前，可用于TPU材料的阻燃劑和阻燃協(xié)效劑通常以有機(jī)含磷、氯、溴等元素的化合物為主，例如，CN104650441A中公開了一種可陶瓷化的阻燃高分子復(fù)合材料，包括30～40重量份的熱塑性聚氨酯彈性體、25～45重量份的成瓷填料、20～30重量份的無鹵阻燃劑、1～5重量份的協(xié)效阻燃劑、1～3重量份的增塑劑、0.5～2重量份的抗氧劑和0.02～0.15重量份的交聯(lián)劑，其垂直燃燒試驗的性能指標(biāo)能達(dá)到V0級，極限氧指數(shù)能夠達(dá)到28％；CN104693782A中公開了一種無鹵阻燃聚醚型熱塑性聚氨酯彈性體，其原料組份包括100份的聚醚型熱塑性聚氨酯彈性體樹脂、30～50重量份的磷氮阻燃體系、1～5重量份的阻燃增效劑、0.5～2重量份的抗氧劑、0.5～2重量份的表面改性劑、0.5～2重量份的偶聯(lián)劑和0.5～4重量份的潤滑劑，其得到的無慮阻燃TPU材料也具有較好的阻燃效果，UL-94測試能夠達(dá)到V0級別，極限氧指數(shù)能夠達(dá)到33％以上；然而，上述有機(jī)阻燃體系用于TPU材料時的阻燃效果仍有待進(jìn)一步提高，將其與聚氨酯材料共混后，對聚氨酯材料的力學(xué)性能如韌性和模量等，降低程度較大，其與聚氨酯材料共混后的相容性也較差，通過加工使其均勻分散在聚氨酯材料中較為困難，其價格相對較昂貴，也限制了其應(yīng)用。

因此，在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域的技術(shù)人員需要開發(fā)一種新型的阻燃性能良好的阻燃體系，使其成本較低，適用于熱塑性聚氨酯彈性體材料，加工工藝簡便，在聚氨酯彈性體中分散均勻，不會導(dǎo)致TPU材料力學(xué)性能的下降，同時使得得到的TPU材料具有優(yōu)良的阻燃性能，阻燃性能達(dá)到垂直燃燒V0等級，極限氧指數(shù)能夠達(dá)到33％以上。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種新型的阻燃性能良好的阻燃體系，使其成本較低，適用于熱塑性聚氨酯彈性體材料，加工工藝簡便，在聚氨酯彈性體中分散均勻，不會導(dǎo)致TPU材料力學(xué)性能的下降，同時使得得到的TPU材料具有優(yōu)良的阻燃性能，阻燃性能達(dá)到垂直燃燒V0等級，極限氧指數(shù)能夠達(dá)到33％以上。