[发明专利]一种耐老化无卤阻燃热塑性聚氨酯弹性体

说明书

技术领域

本发明涉及一种热塑性聚氨酯弹性体，尤其涉及一种耐老化无卤阻燃热塑性聚氨酯弹性体，属于高分子材料技术领域。

背景技术

热塑性聚氨酯(TPU)具有优良的延伸回复性，耐寒、耐油、耐磨损、耐折弯、耐臭氧老化等特性，其耐磨性更是首屈一指。大量用于工业，汽车业，制鞋业、电线和电缆等行业中。但是，热塑性聚氨酯的阻燃性较差，一旦燃烧，火焰非常剧烈且伴有浓烈的黑烟，同时会有严重的熔滴现象，有扩大火灾火势的风险。此外，热塑性聚氨酯耐水解、抗老化性能较差。聚酯型聚氨酯弹性体的耐水解性要低于聚醚型聚氨酯弹性体，而聚醚型聚氨酯弹性体的阻燃成炭性要低于聚酯型聚氨酯弹性体。

改善热塑性聚氨酯阻燃性的方法之一是在热塑性聚氨酯中添加阻燃剂，阻燃剂一般分为有卤阻燃剂和无卤阻燃剂。有卤阻燃剂燃烧时产生的烟雾含有有毒的腐蚀性卤化氢气体，危害人体健康和环境保护，也不符合欧RoHS2.0(关于在电子电器设备中限制使用某些有害成分的指令)指令要求。因此，一般选用无卤阻燃剂改善热塑性聚氨酯弹性体的阻燃性。但是，现有技术的热塑性聚氨酯阻燃需要添加大量的无卤阻燃剂，在改善阻燃性的同时往往明显降低了材料的机械性能如拉伸强度、断裂伸长率，尤其材料的老化性能也变差。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的缺陷，提供一种同时具有较好阻燃性能和机械性能，尤其具有较好耐高温高湿、耐水解、耐热老化性能，且无卤、符合欧RoHS2.0指令要求的阻燃热塑性聚氨酯弹性体。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：一种耐老化无卤阻燃热塑性聚氨酯弹性体，所述的弹性体包括如下重量百分比的组分：

本发明在热塑性聚氨酯中加入适量的无卤阻燃剂、阻燃协效剂及反应型耐老化扩链剂，通过各组分之间产生的协同作用，在保证TPU的高拉伸强度和柔韧性的同时具有良好的阻燃性、耐高温高湿、耐水解、耐热老化和阻燃抗滴落性，且不含卤素和重金属，尤其不含铅、汞、镉、六价铬重金属，以及聚溴二苯醚和聚溴联苯。

在上述耐老化无卤阻燃热塑性聚氨酯弹性体中，所述的热塑性聚氨酯为聚醚型热塑性聚氨酯、聚酯型热塑性聚氨酯中的一种或两种。

热塑性聚氨酯中聚酯型聚氨酯的耐磨性、抗撕裂性以及拉伸、撕裂强度较好，都优于聚醚型热塑性聚氨酯，但聚醚型热塑性聚氨酯具有较好的耐老化和耐水解性，且优于聚酯型聚氨酯。

作为优选，所述的热塑性聚氨酯为聚醚型热塑性聚氨酯与聚酯型热塑性聚氨酯的混合物，所述混合物中聚醚型热塑性聚氨酯的重量百分比为40-80％。

通过不断试验发现，聚醚型热塑性聚氨酯与聚酯型热塑性聚氨酯按如上含量复合使用时，可以相互补充，产生协同作用，进而不仅可以提高弹性体的耐高温、耐老化、耐水解，还可以提高弹性体的耐磨性、抗撕裂性以及拉伸、撕裂强度等。

在上述耐老化无卤阻燃热塑性聚氨酯弹性体中，所述的反应性耐老化扩链剂为双酚A型环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、酚醛型环氧树脂、脂环族环氧树脂、脂肪族缩水甘油醚环氧树脂、四缩水甘油二氨基二苯甲烷、环氧化烯烃类中的一种或多种。在聚氨酯材料中，存在大量对水解敏感的基团如酯基、氨基甲酸酯和脲基等，会与水发生反应，生成羧酸和醇，而羧酸又作为催化剂进一步促进酯基的水解。该类反应在加工的高温条件下尤其变得显著，严重影响材料的机械和老化性能。本发明选用的反应型耐老化扩链剂通过环氧官能团，与已降解聚合物的端基发生化学反应，桥接降解的聚合物，恢复其原来的分子量和特性黏度，降低熔融指数。上述的反应性耐老化扩链剂具有高效的封端及链修补能力，加入到本发明弹性体中可显著改善材料的机械性能、耐高温高湿、耐水解、耐热老化性能。

作为优选，所述的反应性耐老化扩链剂为酚醛型环氧树脂、脂环族环氧树脂、四缩水甘油二氨基二苯甲烷中的一种或多种。与其他反应性耐老化扩链剂相比，本发明优选上述这些扩链剂分子结构中含有较多的环氧基团，桥接效率高，而且和聚氨酯相容性好，并且还可以作为成炭剂，尤其可以显著改善弹性体的综合性能。

在上述耐老化无卤阻燃热塑性聚氨酯弹性体中，所述的无卤阻燃剂为氮系无卤阻燃剂和磷系无卤阻燃剂的混合物，混合物中所述的氮系无卤阻燃剂的重量百分含量为60-75％。本发明选用氮系、磷系阻燃剂复配使用，从固相和气相分别阻燃，进而提高综合阻燃效果。且经不断试验发现，氮系、磷系无卤阻燃剂按质量百分比60-75％与25-40％复配的阻燃效果最好。