本发明涉及阻燃材料
技术领域：
，具体涉及一种阻燃型热塑性聚氨酯弹性体的加工方法。
背景技术：
：热塑性聚氨酯弹性体(tpu)具有独特的软硬段嵌段共聚物的结构，这种结构使得tpu具有强度高、弹性大、耐磨性好、耐油、低温柔软、高伸长率、耐腐蚀性好等优异性能。tpu同时兼具橡胶的高弹性和塑料的易加工性，易被广泛应用于鞋材、板材、冠词、薄膜、线缆、汽车部件等领域。聚醚型tpu因具有良好的韧性、回弹性、耐低温性和耐水解性而广泛应用于电缆护套、汽车部件等领域，但聚醚型tpu的氧指数仅在18％左右，属于易燃材料。聚醚型tpu本身不具备阻燃性能，燃烧时火焰剧烈且伴有浓烈黑烟以及严重的滴流现象。为了使聚醚型tpu得到广泛应用，必须提高其阻燃性能。目前，向聚醚型tpu中加入添加型阻燃剂以提高阻燃性能的方法具有操作简单、成本低的明显优势，但想要达到高效阻燃效果就必须增加阻燃剂的添加量，而大量阻燃剂的添加又会降低聚醚型tpu的物理机械性能。因此，开发新型阻燃型热塑性聚氨酯弹性体迫在眉睫。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题在于提供一种在低添加量下既能增强阻燃效果又能保证物理机械性能的阻燃型热塑性聚氨酯弹性体的加工方法。本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：一种阻燃型热塑性聚氨酯弹性体的加工方法，包括如下步骤：(1)阻燃剂载体的制备：将海泡石纤维分散于85-95％乙醇中，并加入二甲基丙烯酸锌、引发剂和链转移剂，再加热至回流状态保温搅拌，反应结束后减压浓缩以回收乙醇，浓缩剩余物加水洗涤，经冷冻干燥机干燥后利用粉碎机制成粗粉，即得阻燃剂载体；(2)阻燃成分的负载：将上述阻燃剂载体分散于65-75％乙醇中，再加入纳米二氧化钛，搅拌均匀后利用微波反应器微波回流搅拌5min，间隔5min后再次微波回流搅拌5min，如此反复，负载完成后停止微波处理，并减压浓缩以回收乙醇，继续减压浓缩至水分蒸干，浓缩剩余物置于70-80℃烘箱中干燥至恒重，最后经粉碎机制成粗粉；(3)添加型阻燃剂的制备：将上步所得粗粉置于-10℃环境中密封冷冻8-12h，并经超微粉碎机制成微粉，然后加入聚氧化乙烯，充分混合均匀，再于温度110-120℃、压力3-4mpa下热压2-5min，自然冷却至室温，最后将所得片状物经超微粉碎机制成微粉，即得添加型阻燃剂；(4)热塑性聚氨酯弹性体颗粒的制备：将聚醚多元醇加热至90-110℃熔化，真空脱除水分，并将二异氰酸酯和扩链剂分别加热至40-55℃和35-50℃熔化，再将脱水后的聚醚多元醇与二异氰酸酯和扩链剂混合均匀，所得混合料注入双螺杆反应器中，经反应制得热塑性聚氨酯弹性体颗粒；(5)阻燃型热塑性聚氨酯弹性体的制备：将所制热塑性聚氨酯弹性体颗粒和添加型阻燃剂混合均匀后注入开炼机中，加热至175-190℃保温塑炼，熔融均匀后压成薄片，即得阻燃型热塑性聚氨酯弹性体。所述海泡石纤维、二甲基丙烯酸锌、引发剂、链转移剂的质量比为30-50:5-15:0.05-1:0.05-1。所述引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的一种。所述链转移剂为十二硫醇。所述阻燃剂载体、纳米二氧化钛、聚氧化乙烯的质量比为30-50:30-50:1-10。所述聚氧化乙烯的分子量为50-100万。所述聚醚多元醇为官能度2～4、数均分子量1000～5000的聚醚多元醇。所述二异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯。所述扩链剂选自新戊二醇、三羟甲基丙烷中的一种。所述聚醚多元醇、二异氰酸酯、扩链剂的质量比为40-60:20-30:2-5。所述热塑性聚氨酯弹性体颗粒、添加型阻燃剂的质量比为90-100:1-10。所述海泡石纤维在使用前经过预处理，其处理方法为：将海泡石纤维分散于水中，并加热至45-55℃保温搅拌0.5-1h，再加入水解聚马来酸酐，继续于45-55℃保温搅拌1-3h，过滤，滤渣水洗后送入冷冻干燥机中，干燥所得固体经粉碎机制成粗粉。所述海泡石纤维、水解聚马来酸酐的质量比为30-50:1-10。所述微波反应器的微波频率为2450mhz、输出功率为700w。本发明的有益效果是：(1)本发明通过预处理操作去除海泡石纤维中所含杂质，保留海泡石纤维的主要成分，以保证海泡石纤维作为阻燃成分载体的吸附性能；(2)本发明利用二甲基丙烯酸锌对海泡石纤维进行改性处理，二甲基丙烯酸锌在引发剂和链转移剂作用下发生原位聚合生成聚二甲基丙烯酸锌，并且生成的聚二甲基丙烯酸锌即时融入海泡石纤维的三维结构中，从而增强海泡石纤维的负载性能和赋予海泡石纤维一定的阻燃性能；(3)本发明以纳米二氧化钛作为阻燃成分，以改性海泡石纤维作为载体，通过负载形式在海泡石纤维上牢固附着纳米二氧化钛，利用纳米二氧化钛和改性海泡石纤维的阻燃性能来综合提高所制添加型阻燃剂的使用性能；(4)本发明以聚氧化乙烯作为助分散剂，以提高所制添加型阻燃剂与不饱和聚氨酯树脂的共混相容性，从而使所制添加型阻燃剂发挥最佳的阻燃性能，降低添加型阻燃剂的添加量；(5)本发明所制热塑性聚氨酯弹性体不仅在低添加量下能够具备优异的阻燃性能，而且加工成型性好，物理机械性能优异，解决了常规热塑性聚氨酯弹性体虽然阻燃性能好但阻燃剂添加量大、物理机械性能差的技术问题，可广泛应用于线缆护套、汽车部件等领域。具体实施方式：为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。实施例1(1)阻燃剂载体的制备：将50g海泡石纤维分散于95％乙醇中，并加入12g二甲基丙烯酸锌、0.5g引发剂偶氮二异丁腈和0.5g链转移剂十二硫醇，再加热至回流状态保温搅拌，反应结束后减压浓缩以回收乙醇，浓缩剩余物加水洗涤，经冷冻干燥机干燥后利用粉碎机制成粗粉，即得阻燃剂载体；(2)阻燃成分的负载：将上述50g阻燃剂载体分散于75％乙醇中，再加入35g纳米二氧化钛，搅拌均匀后利用微波反应器微波回流搅拌5min，间隔5min后再次微波回流搅拌5min，如此反复，微波处理总时间30min，负载完成后停止微波处理，并减压浓缩以回收乙醇，继续减压浓缩至水分蒸干，浓缩剩余物置于80℃烘箱中干燥至恒重，最后经粉碎机制成粗粉；微波反应器的微波频率为2450mhz、输出功率为700w；(3)添加型阻燃剂的制备：将上步所得粗粉置于-10℃环境中密封冷冻8h，并经超微粉碎机制成微粉，然后加入3g聚氧化乙烯(分子量为50万)，充分混合均匀，再于温度120℃、压力3mpa下热压3min，自然冷却至室温，最后将所得片状物经超微粉碎机制成微粉，即得添加型阻燃剂；(4)热塑性聚氨酯弹性体颗粒的制备：将60g聚四氢呋哺二醇(分子量2000)加热至110℃熔化，真空脱除水分，并将25g二苯基甲烷二异氰酸酯和3g扩链剂新戊二醇分别加热至45℃和40℃熔化，再将脱水后的聚醚多元醇与二异氰酸酯和扩链剂混合均匀，所得混合料注入双螺杆反应器中，经反应制得热塑性聚氨酯弹性体颗粒；(5)阻燃型热塑性聚氨酯弹性体的制备：将95g所制热塑性聚氨酯弹性体颗粒和5g添加型阻燃剂混合均匀后注入开炼机中，加热至180℃保温塑炼，熔融均匀后压成薄片，即得阻燃型热塑性聚氨酯弹性体。实施例2(1)阻燃剂载体的制备：将50g海泡石纤维分散于95％乙醇中，并加入15g二甲基丙烯酸锌、0.5g引发剂偶氮二异丁腈和0.5g链转移剂十二硫醇，再加热至回流状态保温搅拌，反应结束后减压浓缩以回收乙醇，浓缩剩余物加水洗涤，经冷冻干燥机干燥后利用粉碎机制成粗粉，即得阻燃剂载体；(2)阻燃成分的负载：将上述50g阻燃剂载体分散于75％乙醇中，再加入35g纳米二氧化钛，搅拌均匀后利用微波反应器微波回流搅拌5min，间隔5min后再次微波回流搅拌5min，如此反复，微波处理总时间30min，负载完成后停止微波处理，并减压浓缩以回收乙醇，继续减压浓缩至水分蒸干，浓缩剩余物置于80℃烘箱中干燥至恒重，最后经粉碎机制成粗粉；微波反应器的微波频率为2450mhz、输出功率为700w；(3)添加型阻燃剂的制备：将上步所得粗粉置于-10℃环境中密封冷冻8h，并经超微粉碎机制成微粉，然后加入4g聚氧化乙烯(分子量为50万)，充分混合均匀，再于温度120℃、压力3mpa下热压3min，自然冷却至室温，最后将所得片状物经超微粉碎机制成微粉，即得添加型阻燃剂；(4)热塑性聚氨酯弹性体颗粒的制备：将60g聚四氢呋哺二醇(分子量2000)加热至110℃熔化，真空脱除水分，并将25g二苯基甲烷二异氰酸酯和3g扩链剂新戊二醇分别加热至45℃和40℃熔化，再将脱水后的聚醚多元醇与二异氰酸酯和扩链剂混合均匀，所得混合料注入双螺杆反应器中，经反应制得热塑性聚氨酯弹性体颗粒；(5)阻燃型热塑性聚氨酯弹性体的制备：将95g所制热塑性聚氨酯弹性体颗粒和5g添加型阻燃剂混合均匀后注入开炼机中，加热至180℃保温塑炼，熔融均匀后压成薄片，即得阻燃型热塑性聚氨酯弹性体。实施例3(1)海泡石纤维的预处理：将50g海泡石纤维分散于水中，并加热至55℃保温搅拌0.5h，再加入2.5g水解聚马来酸酐，继续于55℃保温搅拌2h，过滤，滤渣水洗后送入冷冻干燥机中，干燥所得固体经粉碎机制成粗粉；(2)阻燃剂载体的制备：将50g经预处理后的海泡石纤维分散于95％乙醇中，并加入15g二甲基丙烯酸锌、0.5g引发剂偶氮二异丁腈和0.5g链转移剂十二硫醇，再加热至回流状态保温搅拌，反应结束后减压浓缩以回收乙醇，浓缩剩余物加水洗涤，经冷冻干燥机干燥后利用粉碎机制成粗粉，即得阻燃剂载体；(3)阻燃成分的负载：将上述50g阻燃剂载体分散于75％乙醇中，再加入35g纳米二氧化钛，搅拌均匀后利用微波反应器微波回流搅拌5min，间隔5min后再次微波回流搅拌5min，如此反复，微波处理总时间30min，负载完成后停止微波处理，并减压浓缩以回收乙醇，继续减压浓缩至水分蒸干，浓缩剩余物置于80℃烘箱中干燥至恒重，最后经粉碎机制成粗粉；微波反应器的微波频率为2450mhz、输出功率为700w；(4)添加型阻燃剂的制备：将上步所得粗粉置于-10℃环境中密封冷冻8h，并经超微粉碎机制成微粉，然后加入4g聚氧化乙烯(分子量为50万)，充分混合均匀，再于温度120℃、压力3mpa下热压3min，自然冷却至室温，最后将所得片状物经超微粉碎机制成微粉，即得添加型阻燃剂；(5)热塑性聚氨酯弹性体颗粒的制备：将60g聚四氢呋哺二醇(分子量2000)加热至110℃熔化，真空脱除水分，并将25g二苯基甲烷二异氰酸酯和3g扩链剂新戊二醇分别加热至45℃和40℃熔化，再将脱水后的聚醚多元醇与二异氰酸酯和扩链剂混合均匀，所得混合料注入双螺杆反应器中，经反应制得热塑性聚氨酯弹性体颗粒；(6)阻燃型热塑性聚氨酯弹性体的制备：将95g所制热塑性聚氨酯弹性体颗粒和5g添加型阻燃剂混合均匀后注入开炼机中，加热至180℃保温塑炼，熔融均匀后压成薄片，即得阻燃型热塑性聚氨酯弹性体。实施例4(1)海泡石纤维的预处理：将50g海泡石纤维分散于水中，并加热至55℃保温搅拌0.5h，再加入4g水解聚马来酸酐，继续于55℃保温搅拌2h，过滤，滤渣水洗后送入冷冻干燥机中，干燥所得固体经粉碎机制成粗粉；(2)阻燃剂载体的制备：将50g经预处理后的海泡石纤维分散于95％乙醇中，并加入15g二甲基丙烯酸锌、0.5g引发剂偶氮二异丁腈和0.5g链转移剂十二硫醇，再加热至回流状态保温搅拌，反应结束后减压浓缩以回收乙醇，浓缩剩余物加水洗涤，经冷冻干燥机干燥后利用粉碎机制成粗粉，即得阻燃剂载体；(3)阻燃成分的负载：将上述50g阻燃剂载体分散于75％乙醇中，再加入35g纳米二氧化钛，搅拌均匀后利用微波反应器微波回流搅拌5min，间隔5min后再次微波回流搅拌5min，如此反复，微波处理总时间30min，负载完成后停止微波处理，并减压浓缩以回收乙醇，继续减压浓缩至水分蒸干，浓缩剩余物置于80℃烘箱中干燥至恒重，最后经粉碎机制成粗粉；微波反应器的微波频率为2450mhz、输出功率为700w；(4)添加型阻燃剂的制备：将上步所得粗粉置于-10℃环境中密封冷冻8h，并经超微粉碎机制成微粉，然后加入4g聚氧化乙烯(分子量为50万)，充分混合均匀，再于温度120℃、压力3mpa下热压3min，自然冷却至室温，最后将所得片状物经超微粉碎机制成微粉，即得添加型阻燃剂；(5)热塑性聚氨酯弹性体颗粒的制备：将60g聚四氢呋哺二醇(分子量2000)加热至110℃熔化，真空脱除水分，并将25g二苯基甲烷二异氰酸酯和3g扩链剂新戊二醇分别加热至45℃和40℃熔化，再将脱水后的聚醚多元醇与二异氰酸酯和扩链剂混合均匀，所得混合料注入双螺杆反应器中，经反应制得热塑性聚氨酯弹性体颗粒；(6)阻燃型热塑性聚氨酯弹性体的制备：将95g所制热塑性聚氨酯弹性体颗粒和5g添加型阻燃剂混合均匀后注入开炼机中，加热至180℃保温塑炼，熔融均匀后压成薄片，即得阻燃型热塑性聚氨酯弹性体。对照例1(1)阻燃剂载体的制备：将50g海泡石纤维分散于95％乙醇中，并加入15g二甲基丙烯酸锌、0.5g引发剂偶氮二异丁腈和0.5g链转移剂十二硫醇，再加热至回流状态保温搅拌，反应结束后减压浓缩以回收乙醇，浓缩剩余物加水洗涤，经冷冻干燥机干燥后利用粉碎机制成粗粉，即得阻燃剂载体；(2)阻燃成分的负载：将上述50g阻燃剂载体分散于75％乙醇中，再加入35g纳米二氧化钛，搅拌均匀后利用微波反应器微波回流搅拌5min，间隔5min后再次微波回流搅拌5min，如此反复，微波处理总时间30min，负载完成后停止微波处理，并减压浓缩以回收乙醇，继续减压浓缩至水分蒸干，浓缩剩余物置于80℃烘箱中干燥至恒重，最后经粉碎机制成粗粉；微波反应器的微波频率为2450mhz、输出功率为700w；(3)添加型阻燃剂的制备：将上步所得粗粉置于-10℃环境中密封冷冻8h，并经超微粉碎机制成微粉，再于温度120℃、压力3mpa下热压3min，自然冷却至室温，最后将所得片状物经超微粉碎机制成微粉，即得添加型阻燃剂；(4)热塑性聚氨酯弹性体颗粒的制备：将60g聚四氢呋哺二醇(分子量2000)加热至110℃熔化，真空脱除水分，并将25g二苯基甲烷二异氰酸酯和3g扩链剂新戊二醇分别加热至45℃和40℃熔化，再将脱水后的聚醚多元醇与二异氰酸酯和扩链剂混合均匀，所得混合料注入双螺杆反应器中，经反应制得热塑性聚氨酯弹性体颗粒；(5)阻燃型热塑性聚氨酯弹性体的制备：将95g所制热塑性聚氨酯弹性体颗粒和5g添加型阻燃剂混合均匀后注入开炼机中，加热至180℃保温塑炼，熔融均匀后压成薄片，即得阻燃型热塑性聚氨酯弹性体。对照例2(1)阻燃成分的负载：将50g海泡石纤维分散于75％乙醇中，再加入35g纳米二氧化钛，搅拌均匀后利用微波反应器微波回流搅拌5min，间隔5min后再次微波回流搅拌5min，如此反复，微波处理总时间30min，负载完成后停止微波处理，并减压浓缩以回收乙醇，继续减压浓缩至水分蒸干，浓缩剩余物置于80℃烘箱中干燥至恒重，最后经粉碎机制成粗粉；微波反应器的微波频率为2450mhz、输出功率为700w；(2)添加型阻燃剂的制备：将上步所得粗粉置于-10℃环境中密封冷冻8h，并经超微粉碎机制成微粉，然后加入4g聚氧化乙烯(分子量为50万)，充分混合均匀，再于温度120℃、压力3mpa下热压3min，自然冷却至室温，最后将所得片状物经超微粉碎机制成微粉，即得添加型阻燃剂；(3)热塑性聚氨酯弹性体颗粒的制备：将60g聚四氢呋哺二醇(分子量2000)加热至110℃熔化，真空脱除水分，并将25g二苯基甲烷二异氰酸酯和3g扩链剂新戊二醇分别加热至45℃和40℃熔化，再将脱水后的聚醚多元醇与二异氰酸酯和扩链剂混合均匀，所得混合料注入双螺杆反应器中，经反应制得热塑性聚氨酯弹性体颗粒；(4)阻燃型热塑性聚氨酯弹性体的制备：将95g所制热塑性聚氨酯弹性体颗粒和5g添加型阻燃剂混合均匀后注入开炼机中，加热至180℃保温塑炼，熔融均匀后压成薄片，即得阻燃型热塑性聚氨酯弹性体。对照例3(1)热塑性聚氨酯弹性体颗粒的制备：将60g聚四氢呋哺二醇(分子量2000)加热至110℃熔化，真空脱除水分，并将25g二苯基甲烷二异氰酸酯和3g扩链剂新戊二醇分别加热至45℃和40℃熔化，再将脱水后的聚醚多元醇与二异氰酸酯和扩链剂混合均匀，所得混合料注入双螺杆反应器中，经反应制得热塑性聚氨酯弹性体颗粒；(2)阻燃型热塑性聚氨酯弹性体的制备：将95g所制热塑性聚氨酯弹性体颗粒和5g添加型阻燃剂纳米二氧化钛混合均匀后注入开炼机中，加热至180℃保温塑炼，熔融均匀后压成薄片，即得阻燃型热塑性聚氨酯弹性体。对照例4(1)热塑性聚氨酯弹性体颗粒的制备：将60g聚四氢呋哺二醇(分子量2000)加热至110℃熔化，真空脱除水分，并将25g二苯基甲烷二异氰酸酯和3g扩链剂新戊二醇分别加热至45℃和40℃熔化，再将脱水后的聚醚多元醇与二异氰酸酯和扩链剂混合均匀，所得混合料注入双螺杆反应器中，经反应制得热塑性聚氨酯弹性体颗粒；(2)热塑性聚氨酯弹性体的制备：将95g所制热塑性聚氨酯弹性体颗粒注入开炼机中，加热至180℃保温塑炼，熔融均匀后压成薄片，即得热塑性聚氨酯弹性体。实施例5以实施例2为基础，设置在添加型阻燃剂制备时不添加聚氧化乙烯的对照例1、直接以海泡石纤维作为阻燃剂载体的对照例2、以纳米二氧化钛作为添加型阻燃剂的对照例3、不添加阻燃剂的对照例4。分别利用实施例1-4、对照例1-4制备热塑性聚氨酯弹性体，并对其使用性能进行测试，测试结果如表1所示。表1本发明实施例所制阻燃型热塑性聚氨酯弹性体的使用性能组别拉伸强度mpa断裂伸长率％撕裂强度kn/m氧指数％实施例1276127338.7实施例2306237839.1实施例3366388441.5实施例4386458741.8对照例1235906638.0对照例2145275030.2对照例3185545831.7对照例4416619418.4以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。当前第1页12