[发明专利]电缆用耐高温无卤阻燃热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，尤其涉及一种耐温等级为105℃的电缆用耐高温无卤阻燃热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法。

背景技术

目前，电缆被广泛应用于电力系统、信息传输和仪表系统等领域，但是，用传统的高分子材料PVC制成的电缆包覆材料在使用过程中容易发生起火燃烧，引起火灾，由于PVC中的氯含量高达60%，其在燃烧过程中会产生卤化氢和一氧化碳等有毒气体的烟雾。

聚氨酯弹性体是指在大分子主链上含有较多氨基甲酸酯基官能团（NH-CO-O-）的一类弹性体聚合物，是典型的多嵌段共聚物，其具有耐磨性好、硬度范围宽、强度高、伸长率高、负载支撑容量大、减震效果好、耐低温性能好和耐油耐候性能优异等诸多优点。根据加工方法的不同，聚氨酯弹性体一般可分为热塑性聚氨酯弹性体（TPU）、浇注型聚氨酯弹性体和混炼型聚氨酯弹性体。其中，热塑性聚氨酯弹性体（TPU）具有弹性好、物性佳和机械强度好等特点，因此广泛应用于射出、押出、压延及溶解成溶液型树脂等加工方式，是塑胶加工业者经常使用的塑胶材料，其特点使其也可应用于电线电缆工业中。

但是，一般的热塑性聚氨酯弹性体不具有阻燃性，为了达到阻燃的目的，人们一般通过添加含卤素（如溴）的阻燃剂来实现，但是如前所述，这种产品在燃烧时不但会放出大量的烟，而且会放出有毒气体，严重危害人们的生命财产安全，而且也不符合欧盟的环保指令。此外，TPU的耐高温性能较差，一旦其工作温度超过80℃，它的许多优良性能将丧失，材料甚至被破坏，这大大限制了它的应用。因此，具有无卤阻燃、燃烧不释放有毒气体且具有优异的耐高温特性的电缆用热塑性聚氨酯弹性体必然成为人们竞相研究和开发的主流方向。

为此，确有必要提供一种环保、安全、对环境无害且具有优异的耐高温特性的电缆用耐高温无卤阻燃热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法，这种热塑性聚氨酯弹性体燃烧时不会释放有毒气体，而且具有很好的阻燃性能、力学性能以及耐高温性能（耐温等级为105℃），可以作为优良的电缆包覆材料使用。

发明内容

本发明的目的之一在于：针对现有技术的不足，而提供一种环保、安全、对环境无害且具有优异的耐高温特性的电缆用耐高温无卤阻燃热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法，这种热塑性聚氨酯弹性体燃烧时不会释放有毒气体，而且具有很好的阻燃性能、力学性能以及耐高温性能（耐温等级为105℃），可以作为优良的电缆包覆材料使用。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种电缆用耐高温无卤阻燃热塑性聚氨酯弹性体，按重量百分比计，其包括以下组分：

热塑性聚氨酯 28.9-88.9%；

无卤阻燃剂 10-70%；

交联成分   1-30%；

抗氧剂  0.025-0.5%；

防老剂   0.025-0.5%；

稳定剂  0.025-0.5%；

抗水解剂 0.025-0.5%。

所述无卤阻燃剂为磷酸铵、聚磷酸铵、三聚氰胺及其化合物、硼酸锌、蒙脱土、粘土、金属氢氧化物、有机磷酸酯化合物、有机次磷酸酯化合物和多元醇中的至少一种。

所述交联成分为已交联硫化的橡胶，或者未交联硫化的橡胶与至少一种下列物质的混合物：异氰酸酯、过氧化物、硫磺、硫化物和酚醛树脂。其中，过氧化物为过氧化二异丙苯或过氧化苯甲酰，硫化物为二硫化四甲基秋兰姆或二硫化吗啡啉。

作为本发明电缆用耐高温无卤阻燃热塑性聚氨酯弹性体的一种改进，按重量百分比计，其包括以下组分：

热塑性聚氨酯 35-82%；

无卤阻燃剂 10-30%；

交联成分   5-15%；

抗氧剂  0.075-0.2%；

防老剂   0.075-0.2%；

稳定剂  0.075-0.2%；

抗水解剂 0.075-0.2%。

作为本发明电缆用耐高温无卤阻燃热塑性聚氨酯弹性体的一种改进，按重量百分比计，其包括以下组分：

热塑性聚氨酯 70%；

无卤阻燃剂 20%；

交联成分   9.6%；

抗氧剂  0.1%；

防老剂   0.1%；

稳定剂  0.1%；

抗水解剂 0.1%。

作为本发明电缆用耐高温无卤阻燃热塑性聚氨酯弹性体的一种改进，所述金属氧化物为三氧化二铁和/或氧化锌。