[发明专利]含三聚氰胺氰脲酸盐的阻燃热塑性聚氨酯

说明书

本申请是申请号为03804965.1的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及阻燃热塑性聚氨酯(TPU)组合物，其包含高含量的三聚氰胺氰脲酸盐作为唯一的有机阻燃添加剂，同时保持TPU组合物的高拉伸强度。该TPU组合物可用于要求有低的燃烧性能的应用，如电线和电缆应用、吹塑薄膜、模塑应用等。本发明还涉及在双螺杆挤出机中生产该TPU组合物的方法，及生产电线和电缆护套的方法。

背景技术

卤素添加剂，如基于氯和溴的那些，已被用来给TPU组合物带来阻燃性能。近年来，某些最终应用领域规定TPU组合物应为无卤的。这就要求TPU配方设计人员寻找其它的阻燃剂来代替目前使用的卤素添加剂。

授予Ozaki的日本专利54-85242公开了的树脂组合物，包括TPU，为了阻燃性，该组合物含有3至33.3％重量的三聚氰胺氰脲酸盐。一个含TPU的实例表明三聚氰胺氰脲酸盐的含量为23％重量。

授予Hackl et al.的美国专利5,837,760公开了单独使用有机磷酸酯和/或有机膦酸酯或使用其与三聚氰胺衍生物如三聚氰胺氰脲酸盐的混合物来作为在TPU中的阻燃剂。据说该组合物含有35-80％重量的TPU，3-15％重量的有机磷酸酯和/或膦酸酯，及如果需要的话，0-50％重量的三聚氰胺衍生物，所述重量百分数是基于TPU和磷酸酯的混合物。

授予Farkas的美国专利5,110,850公开了使用30-40％重量的无衍生物的三聚氰胺作为用于TPU的阻燃剂。

授予Mogami et al.的美国专利5,684,071公开了一种用于热塑性塑料阻燃性和机械性能的添加剂，它是杂环化合物，如三聚氰胺氰脲酸盐，该化合物涂布有含至少两个官能团如环氧的化合物。该表面处理的三聚氰胺氰脲酸盐的用量为聚合物树脂重量的2-50％，该用量是组合物重量的2-33.3％。

授予Scarso的EP 0389768 A2公开了使用三聚氰胺氰脲酸盐与磷酸酯及氢氧化镁作为TPU中的阻燃剂。

授予Sprenkle的美国专利5,037,869和授予Ohshita等的美国专利4,321,189公开了在聚酰胺模塑树脂中使用三聚氰胺氰脲酸盐。

三聚氰胺氰脲酸盐是TPU和其它热塑性塑料中使用的已知的阻燃剂，但在TPU中避免高含量地使用它，因为它对TPU的物理性能如拉伸强度和分子量有不利的影响。

如果可以在TPU组合物中高含量地使用三聚氰胺氰脲酸盐，同时获得良好的拉伸强度和分子量，这将是理想的。

发明概述

本发明的一个目的是制备一种无卤阻燃的TPU组合物，其具有高含量的三聚氰胺氰脲酸盐，同时又保持高的极限拉伸强度。

本发明进一步的目的是制备一种TPU组合物，其可以用作电线和电缆结构的护套，且同时通过UL-1581 section 1080以及UL-1581 section1080，subject 758 section G试验。

本发明的另一个目的是制备一种TPU组合物，虽然该组合物具有低的极限氧指数(％LOI)，但是也具有低的峰值释热速率(PRHR)值。

本发明的另一个目的是提供制备TPU组合物的方法，该组合物适用于电线和电缆结构中的阻燃护套。

本发明的另一个目的是混炼及挤出成为护套以制备电线和电缆结构的一步方法。

还有，本发明的另一个目的是在制备用于TPU组合物的TPU聚合物时，通过加入少量的交联剂来改善含有降解型阻燃添加剂的阻燃剂组合物。

这些和其它的目的是通过使用热塑性聚氨酯(TPU)组合物来实现的，该组合物含有约28至约50％重量的作为唯一的有机阻燃添加剂的三聚氰胺氰脲酸盐，其中所述的TPU组合物的极限拉伸强度为大于1500psi，和该TPU组合物中TPU聚合物的重均分子量(Mw)为大于70,000Dalton，根据其成品进行测量。

一方面，三聚氰胺氰脲酸盐的含量为该TPU组合物的约34至约45％重量。另一方面，其含量为该TPU组合物的约35至约45％重量。

一方面，该TPU组合物的优选Mw为约85,000至约180,000Dalton。另一方面，Mw为约100,000至约160,000Dalton。

当TPU组合物是用于电线和电缆护套时，该TPU组合物的优选极限拉伸强度为至少2900psi，更优选极限拉伸强度为至少3500psi。

该TPU组合物的LOI小于24，同时其PRHR小于310kW/m²。

发明详述