[发明专利]阻燃热塑性聚氨酯组合物

说明书

发明领域

本发明涉及阻燃热塑性聚氨酯(TPU)，其通过共混特定TPU与聚膦酸酯聚合物(例如均聚物或共聚物)而制备。更特别地，本发明涉及通过ASTM E84Class I和UL94V0评价的TPU组合物。本发明还涉及进一步包括固有地散逸性聚合物的组合物，以提供一种具有阻燃性、静电放电性、良好澄清性和/或透明性、或其任何组合的TPU组合物。

发明背景

本发明涉及具有良好阻燃性的TPU组合物，以及除了良好的澄清性和/或透明性以外还包括静电散逸性聚合物的TPU组合物。

改进TPU组合物的阻燃性通常极具挑战性。这是因为TPU材料当暴露于高温时典型地解聚成较易燃的低分子量单体，而导致滴落和烟雾产生。有效的非卤化阻燃剂尤其有限。尽管可将液体阻燃添加剂加入TPU组合物中，但在组合物暴露于近燃烧条件时可知其通常造成烟雾密度的急剧增加。当使用传统固体阻燃剂时，所形成的TPU组合物在某些应用所需的澄清性经常受损甚至完全丧失。

现在希望TPU组合物具有改进的阻燃性，特别是在ASTM E84Class I和UL94V0评价步骤中改进的性能。最希望不使用卤化阻燃添加剂，或者完全不使用任何阻燃添加剂而获得这些改进的结果。还希望这种TPU组合物也是半透明和/或透明的。还希望这种TPU组合物对于静电电荷也是固有地散逸性。组合具有良好阻燃性的材料与具有良好静电性的材料则生成使这些方面之一或两者的效果减少的共混物。非常难以保持材料的所希望的性能而获得在两方面均具有良好性能的最终组合物。澄清性和透明性更增加难度，并且即使是在本身各为透明时，组合材料仍经常生成澄清性降低共混物。需要所有这些性能均衡的组合物而生成具有良好阻燃性、良好静电性和良好澄清性的材料。

发明内容

本发明提供一种组合物，其包括以下的共混物：(i)热塑性聚氨酯组分；(ii)聚膦酸酯聚合物组分；和任选地一种或多种额外的性能添加剂。所述聚膦酸酯聚合物组分可包括膦酸酯的均聚物、两种或更多种膦酸酯的共聚物、或其组合，也可以是聚烷基膦酸酯聚合物。所述热塑性聚氨酯组分可通过使(a)至少一种多元醇中间体与(b)至少一种二异氰酸酯和(c)至少一种增链剂反应而制备。

本发明进一步提供一种组合物，其包括以下的共混物：(i)热塑性聚氨酯组分；(ii)聚膦酸酯聚合物组分；和(iii)固有地散逸性聚合物组分，并任选包括一种或多种额外的性能添加剂。

本发明的组合物还可包括增容剂作为额外的共混物组分，其通常为与聚膦酸酯聚合物组分一起作用而改进组合物的整体性能的阻燃添加剂的形式。这种额外的组分可以是溴化有机化合物，如溴化二醇。

本发明进一步提供上述组合物，其中所述组合物：(i)根据ASTM E84测量符合Class II或更好的评价；(ii)根据UL94测量符合V1或更好的评价；(iii)根据ASTM D-1003测量具有低于50%的雾度；(iv)在50%相对湿度根据ASTM D-257测量具有1E6-1E12欧姆/平方米（ohms/sq）的表面电阻率；或(v)其任意组合物。

本发明进一步提供一种制备组合物的方法，所述组合物包括如下的共混物：(i)热塑性聚氨酯组分；和(ii)聚膦酸酯组分；其中所述方法包括在诸如双螺杆挤出机的密炼机中混合(i)和(ii)的步骤。

本发明进一步提供一种由本文所述的热塑性聚氨酯组合物之一所制备的成形聚合物制品。这些制品可通过常规聚合物加工方法制备，所述方法包括：注入模塑、板材挤出、型材挤出、吹膜挤出、熔融层压、压缩模塑或其任意组合。

发明详述

下面将通过非限制性说明描述本发明的各种特征和实施方案。

共混物组合物

本发明的组合物是以下的共混物：(i)热塑性聚氨酯组分(TPU)；和(ii)聚膦酸酯聚合物组分。本发明的组合物也可被描述为阻燃热塑性聚氨酯组合物。所述共混物也可以含有一种或多种额外的性能添加剂。在其它实施方案中，所述共混物组合物可进一步包含(iii)固有地散逸性聚合物(IDP)组分，其也可以被称作静电散逸性TPU(ESD-TPU)。在一些实施方案中，这些共混物：(i)根据ASTM E84测量符合Class2或更好的，或Class1评价；(ii)根据UL94测量符合V1或更好的，或V0评价；(iii)根据ASTM D-1003测量具有低于50%或甚至30%的雾度；(iv)在50%相对湿度根据ASTM D-257测量具有1E6或1E7直至1E13欧姆/平方米的表面电阻率；或(v)其任意组合。