[发明专利]一种无卤阻燃TPU复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种无卤阻燃TPU复合材料及其制备方法，属于塑料加工领域。其是以铝酸钠、尿素、KH550以及羟丙基二淀粉磷酸酯为原料制备有机无机杂化阻燃剂，再与苯氧基环磷腈进行复配，采用熔融共混、挤出成型的方法制备出一种无卤阻燃TPU复合材料。所得无卤阻燃TPU复合材料具有优异的熔融加工性能以及热稳定性，其在燃烧测试时可以实现表面迅速成碳，带有强抑烟效果，并且撤去火源之后可以实现迅速自熄。

技术领域

本发明属于塑料加工领域，具体涉及一种无卤阻燃TPU复合材料及其制备方法。

背景技术

热塑性聚氨酯弹性体（TPU，Thermoplastic polyurethane elastomer），是一种由二异氰酸酯-扩链剂（硬段）和低聚物二醇（软段）所组成的线性嵌段共聚物。具有一定分子量的柔性聚合物二元醇构成体系中的软段部分，赋予 TPU 优异的高弹性；二异氰酸酯和小分子扩链剂组成体系的硬段部分，提供 TPU 高强度。高分子主链由软段部分和硬段部分相嵌组成。在众多的聚氨酯材料种类当中，热塑性聚氨酯弹性体（TPU）在常温下展现传统橡胶的高弹性，高温下又具备普通塑料的可塑性，兼具塑料与橡胶的特性。其可以使用热塑性塑料的常用加工技术，如熔融共混挤出成型等，进行二次加工。并且热塑性聚氨酯弹性体（TPU）可回收再利用，属于环境友好型高分子材料，是聚氨酯材料大类中最具发展前景的一类。热塑性聚氨酯弹性体的分子链之间存在着物理交联，交联是由许多氢键构成的，氢键对其形态起到强化作用，从而赋予其许多优良的性能，如极高的耐磨性、耐低温性，良好的延展性、高强度和生物相容性等优异性能，如今在生物医学工程、建筑工程、国防军工等行业得到了广泛的应用。

值得注意的是，聚氨酯材料氧指数通常只有18-23%，其燃烧时分解释放出 HCN、CO等有毒气体，燃烧过程出现滴落现象，且伴随着浓重的黑烟。虽然聚氨酯弹性体具有这么多优异的性能，但其材料本身的易燃性需要被改善，才能使其被我们更方便地应用。在聚氨酯燃烧的时候，我们需要用一些手段来延缓火焰的燃烧，减少其火灾导致的损失。这就需要通过阻燃方面功能化改性的方式来使得材料变得难燃。阻燃剂的加入可以使聚氨酯材料在燃烧的过程中更快的熄灭，减缓其中材料的自身分解，使得释放的易燃气体与有毒成分的释放量大大减少，其合理使用能降低火灾损失。

常用的阻燃元素有卤族元素、N、P、B、Al等，其中商用的阻燃剂以卤系阻燃剂为主。但卤系阻燃剂在高温时明火点燃会放出有毒气体和大量的烟雾，会对环境造成严重的污染。开发高效、无毒、环保的新型阻燃剂已成为阻燃剂领域发展的前进方向。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无卤阻燃TPU复合材料，其具有良好的阻燃效果以及加工性能。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种无卤阻燃TPU复合材料，其所用原料按重量份数计为：有机无机杂化阻燃剂3-10份、苯氧基环磷腈2-10份、TPU颗粒85-90份、DMF 90份。

其中，所述的有机无机杂化阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：

1）将4g 铝酸钠和24g尿素溶解在90mL去离子水中，搅拌30 min。随后，将溶液转移到100mL不锈钢高压釜中，然后在 180℃下加热6h。冷却至室温后，过滤所得沉淀，分别用去离子水和无水乙醇洗涤3次。最后，获得的产品在 80℃干燥6h，即得到软水铝石。

2）取5ｇ软水铝石粉末加入200mL无水乙醇中，超声分散10min，取0.25g KH550偶联剂加入至10mL80wt%乙醇溶液中水解30min；将水解的KH550缓慢加入至软水铝石-乙醇分散液，通过80℃油浴加热回流12h；高速离心机离心混合液，倒掉上层液体后用无水乙醇洗涤3-4次；鼓风干燥箱80℃下干燥12ｈ，得到改性后的软水铝石。