[发明专利]无卤阻燃热塑性聚氨酯

说明书

发明背景

技术领域

本发明涉及一种无卤阻燃热塑性聚氨酯复合树脂组合物。更具体地，本发明涉及一种阻燃热塑性聚氨酯复合树脂组合物，其通过燃烧时形成所需的炭从而能够改善热塑性聚氨酯树脂的阻燃性和燃烧滴落性(flaming-drip)，其中使用亚膦酸酯、二亚膦酸酯和/或由其得到的聚合物；二季戊四醇；滑石；三聚氰胺衍生物等作为阻燃剂来代替含卤阻燃剂。

背景技术

通常，热塑性聚氨酯树脂具有良好的机械性能(例如高抗磨损性)和高弹力，通过例如注射成型，挤出成型等方法而用于制备产品，而不像传统的热固性树脂(即弹性体例如交联的橡胶)，并且由于其良好的可成型性，已经被用于许多工业领域，例如汽车，电线，气动软管，鞋等。然而，热塑性聚氨酯树脂具有较差的阻燃性，并因此导致在需要高阻燃性的一些领域的应用被限制。相应地，使这样的热塑性聚氨酯树脂具有阻燃性的方法已经得到发展，尤其是，主要使用一些向树脂中加入阻燃剂的方法。由于阻燃剂的加入可能降低热塑性聚氨酯的机械性能，例如断裂伸长率，回弹弹力，弹性模量，磨损性等，优选尽可能少量地向树脂中加入阻燃剂以使所述性能损失最小化。同时，热塑性聚氨酯经燃烧后会分解成低分子量的熔融物质，由此引起燃烧滴落。这种情况下，如果火灾发生，燃烧滴落可能扩大火势。所以，改善燃烧期间燃烧滴落的发生，是发展热塑性聚氨酯时需要考虑的许多重要事情中的一项。

改善热塑性聚氨酯树脂阻燃性的一种方法是单独或与金属氧化物一起使用含卤阻燃剂，所述金属氧化物是例如氧化锑等。然而，由于其烟(由燃烧产生)和侵蚀性，将使用含卤阻燃剂的该树脂用于某些用途是困难的。因此，为了解决由使用含卤阻燃剂所造成的问题，使用无卤阻燃剂的阻燃热塑性聚氨酯树脂的研究和发展最近已经开始进行。

例如，美国专利No，4,413,101公开了一种热塑性聚氨酯树脂，其使用包括聚芳基膦酸酯和聚芳基膦酸酯碳酸酯的高分子量树酯作为阻燃剂，加入量为20至40重量份，其中氧指数得到提高从而提高了阻燃性。但其中并没有涉及物理性能和燃烧滴落性。

同时，美国专利No，4,542,170公开了通过使用氨基-s-三嗪的戊酸(PENTATE)盐，和含氮磷酸盐(例如磷酸胺，磷酸铵，和聚磷酸铵)作为阻燃剂而改善了热塑性聚氨酯的阻燃性和燃烧滴落性。然而，发现该方法导致了机械性能(例如拉伸强度)的明显降低。

美国专利No，5,110,850也公开了一种仅使用三聚氰胺来作为阻燃剂的阻燃热塑性聚氨酯，其中阻燃性得到改善并达到UL(Underwriter’s Laboratory)等级的UL 94-VO级。然而，该方法并没有涉及燃烧滴落性。

因此，需要提供一种能够改善燃烧滴落性和阻燃性、并同时保持机械性能的阻燃热塑性聚氨酯树脂。另外，需要一种比已知树脂具有更高阻燃性的树脂。

发明概述

相应地，为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明的发明人通过向热塑性聚氨酯树脂中加入亚膦酸酯、二亚膦酸酯和/或由其得到的聚合物；二季戊四醇；滑石；三聚氰胺衍生物等作为阻燃剂，来代替含卤阻燃剂开发了一种阻燃热塑性聚氨酯组合物。该阻燃热塑性聚氨酯组合物具有自熄性能，阻燃性(高于传统组合物)和改善的燃烧滴落性。

相应地，本发明在于提供一种阻燃热塑性聚氨酯树脂组合物，其燃烧时是高度可自熄的并可以改善阻燃性和燃烧滴落性。

根据本发明所涉及的一个方面，提供一种阻燃热塑性聚氨酯树脂组合物，包括：35至85wt％的热塑性聚氨酯树脂，所述聚氨酯树脂的二异氰酸酯与包括在二元醇和多元醇中的醇基团的当量比为0.95至1.10的范围；0.5至15wt％的有机磷系阻燃剂；0.5至10wt％的二季戊四醇；0.5至5wt％的滑石；和5至35wt％的三聚氰胺衍生物。

由于其本身改善的阻燃性和改善燃烧滴落性，本发明的无卤阻燃热塑性聚氨酯复合树脂组合物是环保的。因此可以预期聚氨酯树脂组合物应用于电线绝缘体，汽车内部材料，等等。

发明详述

下文中，本发明将被详细地描述。

本发明涉及一种阻燃热塑性聚氨酯复合树脂组合物，其通过燃烧时形成所需的炭从而能够解决热塑性聚氨酯树脂的阻燃性和燃烧滴落性问题，其中将无卤阻燃剂与热塑性聚氨酯树脂一起使用。

本发明所使用的热塑性聚氨酯树脂包括硬链段和软链段。硬链段由二异氰酸酯和扩链剂的二元醇反应而得到。软链段由多元醇和二异氰酸酯反应得到，而且链段的特性由所用多元醇的种类决定。