[发明专利]卤素阻燃热塑性聚氨酯

说明书

技术领域

本发明涉及阻燃热塑性聚氨酯(TPU)组合物，尤其是包含卤代阻燃剂和滑石的阻燃热塑性聚氨酯组合物。TPU组合物可用于其中需要高阻燃性能的领域，例如电线和电缆以及光纤电缆领域，吹塑薄膜，模塑领域等。本发明还涉及制备TPU组合物的方法和制备电线和电缆护套的方法。

背景技术

卤素添加剂，例如基于氟、氯和溴的那些，已经用于赋予TPU组合物阻燃性能。对于热塑性塑料例如TPU聚合物的阻燃剂而言，基于氯和溴的化合物是非常好的选择，因为其相对便宜，容易获得，并且很有效。卤素基阻燃剂的用量可根据特定用途所需的阻燃性能而变化。

TPU(热塑性聚氨酯)聚合物典型地通过使(1)羟基封端的聚醚或羟基封端的聚酯，(2)扩链剂，和(3)异氰酸酯化合物反应而制备。三种反应物的各种类型都已经在文献中公开。由这三种反应物制备的TPU聚合物可用于各种领域，其中通过将TPU熔融加工并将其形成各种形状来制造产品。对于许多的这类产品，需要向TPU加入阻燃剂。这对于电线和电缆尤其重要，其中所用的聚合物必须满足严格的阻燃性。

TPU是具有软链段和硬链段的链段聚合物。该特征使其具有优秀的弹性。软链段衍生自羟基封端的聚醚或聚酯，而硬链段衍生自异氰酸酯和扩链剂。扩链剂典型地为各种二元醇中的一种，例如1，4-丁二醇。

对于必须阻燃的TPU应用，TPU化合物的重要性能是限氧指数(LOI)。LOI是允许样品在规定条件下以烛状形式维持燃烧的最低氧百分比。LOI值越高，TPU化合物阻燃性越好。

现有商售的含卤代阻燃剂的TPU化合物具有的LOI值为25至高达约30。高达约30的LOI适合于某些应用，但对于槽式电缆应用，需要约35至36的LOI。LOI中5或6个单位的增加是非常明显的增量，并且不能通过简单地加入更多卤代阻燃剂来实现。该TPU化合物还必须具有良好的物理性能和加工性能，以使其是可用的。

现需要增加使用卤代阻燃剂体系的TPU化合物的LOI，并保持良好的物理性能和加工性能。

发明概述

本发明的一个目标是制备一种热塑性聚氨酯组合物，其限氧指数(LOI)％为至少30，优选至少31，32，33，34或35，并且更优选至少37，以及特别希望LOI为40。

该目标通过在TPU组合物中将卤代阻燃剂和选自三氧化二锑和五氧化二锑的氧化锑以及滑石一起使用来实现。卤代阻燃剂可以是氯化合物或溴化合物。滑石的用量为TPU组合物的1-20重量％，优选3-15重量％，并且更优选5-10重量％。

本发明的另一个目标是制备一种卤代阻燃的TPU组合物，其LOI％大于30，并且在根据ASTM D-2863的UL-94测试中显示出V-O等级。

本发明的另一个目标是制备一种卤素阻燃的TPU组合物，其LOI％大于40，并且在根据ASTM D-2863的UL-94测试中显示出V-O等级。该目标通过将溴代阻燃剂和三氧化二锑以及滑石联合使用来实现。

TPU组合物还必须能熔融加工成产品，例如通过挤出制造电缆护套，以及其它所需的产品。

发明详述

本发明的热塑性聚氨酯(简称为TPU)组合物包含至少一种TPU聚合物以及阻燃添加剂以实现良好的阻燃性。

本发明所用的TPU类型可以是本领域和文献中已知的任意常规的TPU聚合物，只要该TPU聚合物具有合适的分子量。TPU聚合物通常通过多异氰酸酯与中间体例如羟基封端的聚酯、羟基封端的聚醚、羟基封端的聚碳酸酯或其混合物，以及一种或多种扩链剂反应而制备，它们都是本领域技术人员公知的。