[发明专利]一种阻燃抗静电热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法和应用

说明书

本发明属于高分子材料技术领域，尤其涉及一种阻燃抗静电热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法和应用，该阻燃抗静电热塑性聚氨酯弹性体由以下重量份原料组成：热塑性聚氨酯弹性体100份、阻燃剂1‑20份、抗静电剂1‑10份、增塑剂1‑20份和抗氧剂0.05‑0.2份；本发明制备得到的聚氨酯弹性体具有优异的阻燃、抗静电性能，其制备方法简单易行。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，尤其涉及一种阻燃抗静电热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法和应用。

背景技术

热塑性聚氨酯弹性体(TPU)是一类加热可以塑化，化学结构上没有或很少有化学交联的聚氨酯，在宽广的硬度范围内具有高强度、高模量、较好的弹性、优良的耐磨性和良好的耐油性，因此，广泛应用于医学、工业、农业、军事等各大领域。

但是在未经任何处理时，聚氨酯弹性体的阻燃效果和抗静电效果都较差，其极限氧指数仅为18％左右，因此在空气中可燃。在电线电缆、电子电器等领域均需要阻燃剂的TPU材料，这大大限制了TPU材料的使用。并且，TPU材料的体积电阻率达10¹³-10¹⁵Ω.cm²，因此静电荷容易聚集在聚氨酯弹性体材料的表面，产生静电，静电的积累容易导致短路、火灾，严重时会发生爆炸。因此，功能性聚氨酯弹性体的一大研究方向是消除静电作用，这在国民经济各领域中有广泛的应用前景。目前比较有效的一项措施就是赋予材料一定的抗静电性，使其产生的静电荷可以尽快消散。抗静电剂一般会涂覆于材料的表面，或者直接添加到材料的内部，其作用机理主要是两个方面：一方面是抗静电剂在材料表面形成具有一定吸湿性与离子性的连续的导电性薄膜，从而使聚氨酯弹性体的表面电阻率和体积电阻率下降；另一方面是降低材料表面的摩擦系数，使材料表面的润滑性增强，从而抑制或者减少表面静电荷。

传统的改性热塑性聚氨酯弹性体的制备方法一般分为两种，一种是在聚合前将改性剂加入到中间体多元醇中，这种方法只适用于一些低熔点的改性剂，并且该改性剂的加入不能影响热塑性聚氨酯弹性体的合成反应，对于一些熔点较高的改性剂，由于不能在中间体多元醇中均匀的分散，不能采用此方法；另外一种是通过共混挤出的方法，将改性剂分散在TPU基材中，以赋予TPU材料某种特殊的性能，该方法适用范围较广，但是在共混挤出的过程中，会对热塑性聚氨酯弹性体的物理性能产生很大的影响。

CN103980695A介绍了一种阻燃抗静电TPU材料及其制备方法，通过添加烷基类次磷酸金属盐和由甘油单硬脂酰酯与乙氧化胺组成的复合抗静电剂，制备了阻燃抗静电TPU材料。但是，大量粉末阻燃剂和抗静电剂的加入，使得产品强度大大下降；并且，制备过程需要二次造粒，工艺复杂，生产成本高。

DE 3528597介绍了一种导电炭黑作为电导率改进剂的方法，该方法一个缺点为导电炭黑用量过大，产品着色为黑色并且机械性能降低严重。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题提供一种阻燃抗静电热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法和应用，其制备得到的聚氨酯弹性体具有优异的阻燃、抗静电性能，其制备方法简单易行。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种阻燃抗静电热塑性聚氨酯弹性体，由以下重量份原料组成：热塑性聚氨酯弹性体100份、阻燃剂1-20份、抗静电剂1-10份、增塑剂1-20份和抗氧剂0.05-0.2份。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述阻燃剂为磷酸三甲苯酯、磷酸三苯酯、磷酸三丁酯、磷酸三辛酯、磷酸二苯一辛酯、磷酸甲苯二苯酯、叔丁基化磷酸三苯酯、磷酸三(2-氯丙基)酯、磷酸三(β-氯乙基)酯、四苯基间苯二酚二磷酸酯与四苯基双酚A二磷酸酯中的一种或至少两种的混合物。