高阻燃环保热塑性聚氨酯弹性体的制备方法
【专利摘要】本发明属于化工合成【技术领域】，具体涉及一种高阻燃环保热塑性聚氨酯弹性体的制备方法，先制备热塑性聚氨酯弹性体颗粒，再制备高阻燃环保热塑性聚氨酯弹性体。本发明制备的弹性体氧指数高，空气中燃烧试验无熔滴且仅具有少量的黑烟和自熄性；加工方便，阻燃剂可在粒子后加工过程中直接与粒子混合加入；制品机械性能损失少、保持了优良的耐低温性、柔韧性和耐水解性。由于使用了复合无卤阻燃剂，减少了加入单一阻燃剂的量，极大的保证了弹性体本身的优良性能。即使遇火燃烧也不产生对环境有害的气体，可广泛用于线缆护套、汽车部件和输油软管等领域。
【专利说明】高阻燃环保热塑性聚氨酯弹性体的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于化工合成【技术领域】，具体涉及一种高阻燃环保热塑性聚氨酯弹性体的制备方法。
【背景技术】
[0002]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，已被广泛应用于鞋材、板材、管材、薄膜、线缆、汽车部件、医疗及运动休闲等领域。聚醚型TPU具有良好的韧性、回弹性、耐低温性和耐水解性等，其在电缆护套、汽车部件及消防救生等领域得到了广泛的关注。但是聚醚型TPU氧指数仅18%左右，属易燃材料。TPU自身没有阻燃性能，空气中燃烧时，火焰非常剧烈且伴有浓烈的黑烟，并具有严重的滴流现象。长期以来TPU的阻燃特性一直没有得到满意解决，制约了 TPU在电缆护套、汽车部件及输油软管等领域的应用。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种高阻燃环保热塑性聚氨酯弹性体的制备方法，科学合理、简单易行，制备的弹性体可以实现自熄灭，空气中燃烧时不产生对环境有毒害的卤化氢气体，降低对救援人员和民众的伤害。
[0004]本发明所述的高阻燃环保热塑性聚氨酯弹性体的制备方法，步骤如下:
[0005](I)热塑性聚氨酯弹性体颗粒的制备:聚醚多元醇在90_110°C熔化，加入阻燃剂A混合均匀，真空脱除水分，二异氰酸酯和扩链剂分别在40-55°C和35-50°C熔化；以重量百分比计，将聚醚多元醇55-65%、二异氰酸酯28-35%、扩链剂7-10%和阻燃剂A混合均匀，异氰酸酯指数控制在1.005-1.03，混合物料注入双螺杆反应器中，经连续反应制得热塑性聚氣酷弹性体颗粒；
[0006](2)高阻燃环保热塑性聚氨酯弹性体的制备:将塑料开炼机升温至175_190°C，加入热塑性聚氨酯弹性体颗粒塑炼至熔融均匀，加入阻燃剂B，塑炼均匀后压成热塑性弹性体薄片。
[0007]步骤(1)中所述的聚醚多元醇是聚四氢呋喃二醇，分子量为1000-2000。
[0008]步骤(1)中所述的二异氰酸酯是二苯基甲烷二异氰酸酯。
[0009]步骤(1)中所述的扩链剂是含有2-10个碳原子的小分子二元醇。
[0010]步骤(1)中所述的扩链剂是乙二醇、丙二醇、二甘醇、1，4_ 丁二醇或1，6_己二醇中的一种或几种。
[0011]步骤(1)中所述的阻燃剂A是甲基膦酸二甲酯(DMMP)或磷酸三苯酯中的一种或两种。
[0012]步骤(1)中所述的阻燃剂A的质量是聚醚多元醇、二异氰酸酯和扩链剂总质量的6-12%。[0013]步骤(2)中所述的阻燃剂B是纳米氢氧化镁、纳米氢氧化铝、聚磷酸铵(APP)或三聚氰胺氰尿酸盐中的一种或几种。
[0014]步骤(2)中所述的阻燃剂B的质量是热塑性聚氨酯弹性体颗粒质量的10-25%。
[0015]本发明所述的高阻燃环保热塑性聚氨酯弹性体的制备方法，具体步骤如下:
[0016](I)热塑性聚氨酯弹性体颗粒的制备:聚醚多元醇在90_110°C熔化，加入液态阻燃剂A混合均匀，真空脱除水分，二异氰酸酯和扩链剂分别在40-55°C和35-50°C熔化；以重量百分比计，以聚醚多元醇、二异氰酸酯和扩链剂的总质量为100%计，将聚醚多元醇55-65%、二异氰酸酯28-35%、扩链剂7-10%和阻燃剂A混合均匀，异氰酸酯指数控制在
1.005-1.03，混合物料注入双螺杆反应器中，经连续反应制得热塑性聚氨酯弹性体颗粒；
[0017](2)高阻燃环保热塑性聚氨酯弹性体的制备:将塑料开炼机升温至175-190°C，加入热塑性聚氨酯弹性体颗粒塑炼至熔融均匀，加入固态阻燃剂B，塑炼均匀后压成l_3mm热塑性弹性体薄片。
[0018]本发明与现有技术相比，具有如下有益效果: [0019]本发明制备的弹性体氧指数高，空气中燃烧试验无熔滴且仅具有少量的黑烟和自熄性；加工方便，阻燃剂可在粒子后加工过程中直接与粒子混合加入；制品机械性能损失少、保持了优良的耐低温性、柔韧性和耐水解性。由于使用了复合无卤阻燃剂，减少了加入单一阻燃剂的量，极大的保证了弹性体本身的优良性能。即使遇火燃烧也不产生对环境有害的气体，可广泛用于线缆护套、汽车部件和输油软管等领域。
【具体实施方式】
[0020]以下结合实施例对本发明做进一步描述。
[0021]实施例1
[0022]高阻燃环保热塑性聚氨酯弹性体制备:聚四氢呋喃二醇(PTMG2000，M=2000)，加入甲基膦酸二甲酯(DMMP)，在110°C真空脱除水分，二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和1，4-丁二醇(BDO)分别在 45。。和 40°C保温。将 PTMG2000:200g、MD1:89.7g、BDO:22.8g、DMMP:31.3g混合均匀，异氰酸酯指数为1.01。将上述物料剧烈搅拌，混合物料注入双螺杆反应器中，经连续反应制得TPU颗粒。
[0023]取200g制得的TPU颗粒加入塑料开炼机，升温至180°C塑炼Imin至熔融均匀。向TPU熔融态中加入18.8g纳米氢氧化镁(MgOH)和25g聚磷酸铵(APP)，继续塑炼Imin下料至160°C平板硫化机，压成标准厚度的TPU薄片。
[0024]性能测试:垂直燃烧按GB/T2408-1996测试，样品尺寸125mmX 12.5mmX 1.6mm;氧指数按GB/T2406-1993测试，样品尺寸85mmX IOmmX 1.6mm;拉伸强度和断裂伸长率按GB/T528-1998测试；邵A硬度按GB/T531-1992测试。力学性能及燃烧性能见表1。
[0025]实施例2
[0026]按照实施例1的制备方法。
[0027]高阻燃环保热塑性聚氨酯弹性体制备:PTMG2000:200g、MD1:105g、BDO:28.3g、DMMP:33.3g，纳米 MgOH:20g、APP:26.7g。
[0028]其性能测试方法同实施例1，结果见表1。
[0029]实施例3[0030]按照实施例1的制备方法。
[0031]高阻燃环保热塑性聚氨酯弹性体制备:PTMG2000:200g、MD1:122.6g、BD0:34.6g、DMMP:35.7g,纳米 MgOH:21.4g、APP:28.6g。
[0032]其性能测试方法同实施例1，结果见表1。
[0033]实施例4
[0034]按照实施例1的制备方法。
[0035]高阻燃环保热塑性聚氨酯弹性体制备:PTMG-1400:200g、MD1:123g、BDO:31g、DMMP:35.4g,纳米 MgOH:21.2g、APP:28.3g。
[0036]其性能测试方法同实施例1，结果见表1。
[0037]对比例I
[0038]按照实施例1的制备方法。
[0039]聚氨酯弹性体制备:PTMG2000:200g、MD1:105g、BD0:28.3g
[0040]表1各实施例所制得刚性聚氨酯制品性能
[0041]
【权利要求】
1.一种高阻燃环保热塑性聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于步骤如下: (1)热塑性聚氨酯弹性体颗粒的制备:聚醚多元醇在90-110°C熔化，加入阻燃剂A混合均匀，真空脱除水分，二异氰酸酯和扩链剂分别在40-55°C和35-50°C熔化；以重量百分比计，将聚醚多元醇55-65%、二异氰酸酯28-35%、扩链剂7-10%和阻燃剂A混合均匀，异氰酸酯指数控制在1.005-1.03,混合物料注入双螺杆反应器中，经连续反应制得热塑性聚氨酯弹性体颗粒； (2)高阻燃环保热塑性聚氨酯弹性体的制备:将塑料开炼机升温至175-190°C，加入热塑性聚氨酯弹性体颗粒塑炼至熔融均匀，加入阻燃剂B，塑炼均匀后压成热塑性弹性体薄片。
2.根据权利要求1所述的高阻燃环保热塑性聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于步骤(I)中所述的聚醚多元醇是聚四氢呋喃二醇，分子量为1000-2000。
3.根据权利要求1所述的高阻燃环保热塑性聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于步骤(I)中所述的二异氰酸酯是二苯基甲烷二异氰酸酯。
4.根据权利要求1所述的高阻燃环保热塑性聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于步骤(I)中所述的扩链剂是含有2-10个碳原子的小分子二元醇。
5.根据权利要求1所述的高阻燃环保热塑性聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于步骤(I)中所述的扩链剂是乙二醇、丙二醇、二甘醇、I，4- 丁二醇或I，6-己二醇中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的高阻燃环保热塑性聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于步骤(I)中所述的阻燃剂A是甲基膦酸二甲酯或磷酸三苯酯中的一种或两种。
7.根据权利要求1所述的高阻燃环保热塑性聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于步骤(I)中所述的阻燃剂A的质量是聚醚多元醇、二异氰酸酯和扩链剂总质量的6-12%。
8.根据权利要求1所述的高阻燃环保热塑性聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于步骤(2)中所述的阻燃剂B是纳米氢氧化镁、纳米氢氧化铝、聚磷酸铵或三聚氰胺氰尿酸盐中的一种或几种。
9.根据权利要求1所述的高阻燃环保热塑性聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于步骤(2)中所述的阻燃剂B的质量是热塑性聚氨酯弹性体颗粒质量的10-25%。
【文档编号】C08G18/66GK103665829SQ201310662303
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月9日 优先权日:2013年12月9日
【发明者】李健, 陈淑海, 陈海良, 高振胜 申请人:山东一诺威聚氨酯股份有限公司