[發明專利]三聚氰胺氰尿酸鹽包覆二乙基次膦酸鋁膨脹阻燃熱塑性聚氨酯及其制備方法

在審

• 申請號: 202310135336.8
• 申請日: 2023-02-20
• 公開（公告）號: CN116162343A
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發明（設計）人: 歐紅香;冉鎰檸;溫凱越;薛洪來;潘夢麗;仇維斌
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: C08L75/04
• 分類號: C08L75/04;C08K9/10;C08K5/5313;C08K5/06;C08K5/3492
• 代理公司: 常州市英諾創信專利代理事務所(普通合伙) 32258
• 代理人: 王美華

本發明屬于高分子材料領域，涉及一種三聚氰胺氰尿酸鹽（MCA）包覆二乙基次膦酸鋁（ADP）膨脹阻燃熱塑性聚氨酯及其制備方法。本發明采用分子自組裝技術制備出MCA@ADP阻燃劑，利用MCA@ADP做酸源兼氣源，雙季戊四醇做碳源，構成膨脹阻燃體系；經熔融共混制備三聚氰胺氰尿酸鹽包覆二乙基次膦酸鋁膨脹阻燃熱塑性聚氨酯復合材料。添加MCA@ADP和雙季戊四醇有利于熱塑性聚氨酯復合材料燃燒后形成致密的炭層，改善了材料與阻燃劑之間的相容性，提高了材料的阻燃性能，增強了材料的火災安全性能。

技術領域

本發明屬于高分子材料領域，特別涉及一種三聚氰胺氰尿酸鹽包覆二乙基次膦酸鋁膨脹阻燃熱塑性聚氨酯及其制備方法。

背景技術

熱塑性聚氨酯(Thermoplastic?Polyurethane，TPU)是一種多功能工程塑料，作為一種彈性嵌段共聚物，是由軟段多元醇、硬段二異氰酸酯和擴鏈劑合成。其中組成TPU軟段中的多元醇種類很多，主要為TPU提供彈性和韌性。而TPU硬段呈玻璃態，主要為TPU材料提供硬度與模量。TPU可以通過調節軟段和硬段之間的比例從而具備不同性能，例如耐磨性能、拉伸性能、撕裂性能、屈折性能、和低溫性能等。TPU正在逐漸廣泛的被人類所使用，橡膠、電纜保護套、輪胎以及航空領域等都有TPU的存在。但是TPU的熱性能很差，熔點很低，未阻燃TPU的氧指數(LOI)普遍在16％-22％。在遇到明火發生燃燒時，TPU內部從交聯網狀結構轉變為線性結構，熔體粘度下降至不能承受熔滴本身的重量，所以繼而會出現熔滴滴落的現象，極易引發二次火災；且多元醇在高溫會分解為大量有毒煙霧，如一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物以及氰化氫氣體等。綜上，所以在工業以及日常生活領域對熱塑性聚氨酯進行阻燃工作的探究與研討是十分重要的。據文獻報道，研究用于TPU阻燃的阻燃劑主要有磷系、膨脹型、納米材料、氮系、硅系等。其中磷系阻燃應用廣泛且阻燃效果較好，但是單獨使用在高溫時后其會分解成對人體有重大危害的氣體(如磷化氫)，這給火災逃生以及救援工作增大了危險性。

專利CN113881216A公開了使用二乙基次膦酸鋁與納米氫氧化鎂阻燃劑，專利CN106967230A公開了使用三聚氰胺氰尿酸鹽、二乙基次膦酸鋁、次磷酸鋁膨脹阻燃體系，以此來分別提高TPU和三元乙丙橡膠的阻燃性能，但是未經改性的二乙基次膦酸鋁易出現團聚，且含二乙基次膦酸鋁的復合材料高溫燃燒時會釋放對人體有毒害的磷化氫氣體，會對逃亡人員的生命安全造成威脅。因此，在無鹵環保的膨脹阻燃體系中提高TPU復合材料阻燃性能的同時提高阻燃劑與TPU基體的相容性、延緩二乙基次膦酸鋁高溫產生的磷化氫氣體的釋放是本發明待解決的技術問題。

發明內容

針對背景技術存在的問題，本發明的目的之一在于提供一種三聚氰胺氰尿酸鹽包覆二乙基次膦酸鋁膨脹阻燃熱塑性聚氨酯，既可以提高熱塑性聚氨酯的阻燃性能又可以降低二乙基次膦酸鋁高溫產生的磷化氫氣體，同時還可以提高阻燃劑與熱塑性聚氨酯的相容性，從而減少復合材料力學性能的劣化。

本發明三聚氰胺氰尿酸鹽包覆二乙基次膦酸鋁膨脹阻燃熱塑性聚氨酯按照質量百分比的組成為：熱塑性聚氨酯75-80％，阻燃劑20％-25％，其中阻燃劑包括三聚氰胺氰尿酸鹽包覆二乙基次膦酸鋁(MCA@ADP)12.5-25％，雙季戊四醇(DPER)0-12.5％；所述三聚氰胺氰尿酸鹽包覆量為二乙基次膦酸鋁質量的10％～20％。

優選的，三聚氰胺氰尿酸鹽包覆二乙基次膦酸鋁膨脹阻燃熱塑性聚氨酯按照質量百分比的組成為：熱塑性聚氨酯75％，阻燃劑25％，其中阻燃劑由三聚氰胺氰尿酸鹽包覆二乙基次膦酸鋁(MCA@ADP)12.5-25％，雙季戊四醇(DPER)0-12.5％組成；所述三聚氰胺氰尿酸鹽包覆量為二乙基次膦酸鋁質量的15％。

更優選的，三聚氰胺氰尿酸鹽包覆二乙基次膦酸鋁膨脹阻燃熱塑性聚氨酯按照質量百分比的組成為：熱塑性聚氨酯75％，三聚氰胺氰尿酸鹽包覆二乙基次膦酸鋁(MCA@ADP)12.5％，雙季戊四醇(DPER)12.5％組成；所述三聚氰胺氰尿酸鹽包覆量為二乙基次膦酸鋁質量的15％。