[发明专利]阻燃热塑性聚氨酯组合物及其发泡珠粒

说明书

本发明提供了一种阻燃热塑性聚氨酯组合物，其包括：热塑性聚氨酯基础树脂、阻燃剂以及任选地抗氧剂，其中所述阻燃剂包括氧化膦与过渡金属盐形成的配合物。本发明采用的热塑性聚氨酯基础树脂制成的发泡珠粒泡孔致密均匀，且制成的发泡珠粒成型体的压缩强度非常高；同时，将本发明提供的热塑性聚氨酯组合物与特定的阻燃剂和特定的抗静电剂配合使用时，阻燃剂和抗静电剂之间可以发生协同作用，同时提高阻燃性能和抗静电性能。由本发明的阻燃热塑性聚氨酯组合物制备的发泡珠粒具有低温抗冲击性能佳、抗静电、阻燃、工艺简便、闭孔率高、密度可控的特点。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种阻燃热塑性聚氨酯组合物及其发泡珠粒。

背景技术

热塑性聚氨酯(TPU)是一类溶剂可以溶解、加热可以塑化的热塑性树脂，具有耐油脂、高强高韧耐磨耐老化等良好性能，且加工性能好，广泛应用于食品、医疗、体育、航空航天及汽车等领域。微观上，TPU由两种嵌段(硬段和软段)构成：硬段部分由二异氰酸酯组成，如六亚甲基二异氰酸酯(MDI)等；软段部分由二元醇组成，如丁二醇、聚醚二醇和聚酯二醇，而用得较多的是聚醚二醇和聚酯二醇。TPU根据软段成分的不同，可分为聚醚型和聚酯型。TPU的分子链基本是线性的，硬段会相互排列形成硬段区，从而起到类似交联点的作用。线型聚氨酯分子链之间存在着许多氢键构成的物理交联，氢键对其形态起到强化作用，从而赋予许多优良的性能，如高模量、高强度，优良的耐磨性、耐化学品、耐水解性、耐髙低温和耐霉菌性。这些良好的性能使得TPU被广泛应用于鞋材、电缆、服装、汽车、医药卫生、管材、薄膜和片材等许多领域。最终制品一般不需要进行硫化交联，可以缩短反应周期，降低能耗。由于它基本上是线型结构聚合物，可采用与热塑性塑料同样的技术和设备来加工，如注塑、挤出、吹塑、压延等，特别适用于大批量生产的中、小型尺寸部件。废弃物料能够回收并重新利用，生产或加工过程中可使用不同助剂或填料来改善某些物理性能并降低成本。

在TPU制品的生产、加工和应用过程中，静电产生是非常普遍的。然而，TPU的体积电阻率一般在10¹⁶～10²⁰Ω·cm的范围内，静电荷产生后很难消除。这些电荷积聚容易导致加工及使用过程中发生火灾、爆炸和电击等危险事故。抗静电的方法主要有两类：一类是添加具有表面活性的抗静电剂，使其中的亲水基团增强表面吸湿性，形成一层单分子层的导电膜，从而加快静电荷的漏泄；另一类是添加具有一定导电性能的添加剂或导电树脂，利用其在塑料共混体系中形成的导电通道起抗静电效果，这种共混物称为复合型导电高分子材料或导电高分子合金。此外，TPU自身通常是可燃的，从而限制了其在汽车，航空航天等领域的应用。现有技术中已经有报道制备TPU阻燃复合物。例如，在用于形成所述聚氨酯泡沫的异氰酸酯反应性组分中可以包括阻燃添加剂，该阻燃添加剂包括矿物(例如氢氧化铝)、盐(例如羟甲基磷盐)、磷化合物、磷酸酯、和卤代烃或其它卤化的化合物(例如含有溴和/或氯等卤族元素)。中国专利201480023502.4公开了，作为在发泡剂存在下异氰酸酯组分和异氰酸酯反应性组分的反应产物形成了具有V0的初始UL 94垂直火焰等级和在150℃下加热老化一星期后保持V0的UL 94垂直火焰等级的聚氨酯泡沫。所述异氰酸酯组分包括含有异氰酸酯基的化合物和非反应性磷化合物，所述非反应性磷化合物存在的量为基于所述聚氨酯泡沫总重量计1至20wt％。所述异氰酸酯反应性组分包括聚醚多羟基化合物和可膨胀石墨，所述可膨胀石墨存在的量为基于所述聚氨酯泡沫总重量计3至30wt％。但该专利阻燃剂的添加量较高，且未提及TPU发泡珠粒的制备以及氧指数等其他阻燃指标。

现有的热塑性聚氨酯及由其制备的热塑性聚氨酯发泡珠粒及板材存在阻燃及抗静电性差，且经阻燃抗静电改性后，热塑性聚氨酯发泡材料的泡孔形貌及发泡倍率控制出现问题，影响后续模塑成型应用。因此，目前存在的问题是急需研究开发一种兼具良好的阻燃性能和抗静电性能的阻燃热塑性聚氨酯组合物及其发泡珠粒。

发明内容