一种TPU阻燃母粒、TPU薄膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种TPU阻燃母粒、TPU薄膜及其制备方法和应用。该TPU阻燃母粒，其包括TPU、磷系阻燃剂和氮系阻燃剂；磷系阻燃剂为磷酸酯类阻燃剂、膦酸酯类阻燃剂、磷杂菲类阻燃剂、磷腈类阻燃剂和含磷多元醇类阻燃剂中的一种或多种；氮系阻燃剂为三聚氰胺及其衍生物中的一种或多种；磷系阻燃剂与氮系阻燃剂的质量比为(1

【技术实现步骤摘要】
一种TPU阻燃母粒、TPU薄膜及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于聚氨酯
，具体涉及一种TPU阻燃母粒、TPU薄膜及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]TPU名称为热塑性聚氨酯弹性体，具有较为特殊的软硬段嵌段共聚物结构，具有高强度和优良的机械性能，在生活中有广泛的应用，但是TPU材料属于易燃材料，极限氧指数(LOI)仅有20％左右，特别对于厚度较小的膜产品，其可燃性远远高于壁厚较大的产品，在传统的阻燃TPU薄膜生产中，添加的固体阻燃剂一般很影响膜的透明度，即使阻燃效果很好，但还是限制了特定场景的使用，比方说，客户需求透明的TPU窗帘膜和户外帐篷的透明视窗膜等，在既要求阻燃性也要求高透光率的场景下限制了其使用。并且，由于环保要求，最希望不使用卤化阻燃添加剂。
[0003]中国专利文献：CN113845678A公开了一种高透明阻燃聚乙烯醇膜的制备方法，通过简单的一锅法制备技术即制得性能优良的聚乙烯醇阻燃膜，该膜阻燃性能优越，且阻燃聚乙烯醇膜的透明性高，但是TPU薄膜与聚乙烯醇膜的主基材有差异。
[0004]中国专利文献：CN113771466A公开了一种阻燃TPU薄膜复合面料及制备方法，该专利技术中的TPU薄膜虽然有较好的阻燃性能，但是加入含纳米银的黏土，膜的透明度很受影响。
[0005]中国专利文献：CN113861664A公开了一种耐磨阻燃TPU材料及其制备方法，该配方大量加入硫酸钙晶须，复合阻燃剂含有聚磷酸铵、石墨粉、季戊四醇，这样所制得的TPU即使阻燃效果很好，但基本不透光，透明度更无从谈起。
[0006]因此，如何提供一种既具有较好的透明性，又具有较好的阻燃性的TPU薄膜，已成为目前亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术中仍需要一种同时具备较好的透明性和阻燃性的TPU薄膜的问题，而提供了一种TPU阻燃母粒、TPU薄膜及其制备方法和应用。本专利技术的TPU薄膜可同时具备较好的透明性和阻燃性，含有的阻燃母粒较少，且能达到UL94薄膜燃烧级别VTM
‑
0，对膜的物性和透明度影响较小。本专利技术的制备方法简便，易规模化生产。
[0008]本专利技术通过以下技术方案解决上述技术问题。
[0009]本专利技术提供了一种TPU阻燃母粒，其包括TPU、磷系阻燃剂和氮系阻燃剂；
[0010]所述磷系阻燃剂为磷酸酯类阻燃剂、膦酸酯类阻燃剂、磷杂菲类阻燃剂、磷腈类阻燃剂和含磷多元醇类阻燃剂中的一种或多种；
[0011]所述氮系阻燃剂为三聚氰胺及其衍生物中的一种或多种；
[0012]所述磷系阻燃剂与所述氮系阻燃剂的质量比为(1
‑
15):1；
[0013]所述TPU与所述磷系阻燃剂的质量比为100:(10
‑
50)；
[0014]所述TPU与所述氮系阻燃剂的质量比为100:(1
‑
15)。
[0015]本专利技术中，所述磷系阻燃剂优选为磷酸酯类阻燃剂、膦酸酯类阻燃剂、磷杂菲类阻燃剂、磷腈类阻燃剂和含磷多元醇类阻燃剂中的一种或两种，更优选为2
‑
乙基己基二苯基磷酸酯(DPOP)、O,O`
‑
二乙基
‑
N,N
‑
双(2
‑
羟基乙基)氨甲基膦酸酯和N,N
‑
双(2
‑
羟乙基)氨基亚甲基膦酸二乙酯中的一种或两种，例如2
‑
乙基己基二苯基磷酸酯(DPOP)和/或N,N
‑
双(2
‑
羟乙基)氨基亚甲基膦酸二乙酯。
[0016]本专利技术中，所述氮系阻燃剂优选为三聚氰胺及其衍生物中的一种或两种，更优选为三聚氰胺磷酸盐、氰尿酸三聚氰胺盐、磷酸蜜胺和六苯氧基环三磷腈中的一种或两种，例如氰尿酸三聚氰胺盐和/或六苯氧基环三磷腈。
[0017]本领域内的磷系阻燃剂、氮系阻燃剂一般指的范围都很广，对于二者在制备透明阻燃薄膜中的作用，现有技术中尚未披露。本专利技术通过反复试验、多次筛选、尝试配比，意外发现，只有满足特定性能要求(如分解温度要高于TPU加工成型温度、不影响TPU的熔融指数等)的磷系、氮系阻燃剂才可用于本专利技术，制得同时具备较好透明、阻燃效果的TPU薄膜。
[0018]本专利技术的特定种类及用量的磷系阻燃剂在热解可在TPU聚合物表面形成磷酸及多磷酸的粘层膜，使TPU聚合物与氧气隔离。同时在气相中形成PO
·
和HPO
·
等自由基，捕获材料燃烧时生成的H
·
和OH
·
自由基，降低火焰中的自由基浓度，抑制燃烧自由基链式反应；而特定种类及用量的氮系阻燃剂受热分解后，更易放出氨气、氮气、深度氮氧化物、水蒸汽等不燃性气体，不仅起到了稀释空气中的氧气和高聚物受热分解产生可燃性气体的浓度的作用，还能消耗空气中的氧气达到良好的阻燃效果。
[0019]本专利技术中，所述TPU阻燃母粒中，所述磷系阻燃剂与所述氮系阻燃剂的质量比优选为(1
‑
14):1，更优选为(1.5
‑
8):1，例如5:1、6:1或7:1。
[0020]本专利技术中，所述TPU阻燃母粒中，所述TPU与所述磷系阻燃剂的质量比优选为100:(12
‑
45)，更优选为100:(20
‑
40)，例如100:25、100:28、100:35、或100:38。
[0021]本专利技术中，所述TPU阻燃母粒中，所述TPU与所述氮系阻燃剂的质量比优选为100:(3
‑
15)，例如100:4、100:5、100:8、100:10或100:12。
[0022]本专利技术一些优选实施方案中，所述TPU阻燃母粒包括100重量份所述TPU、10
‑
40重量份所述磷系阻燃剂和3
‑
10重量份所述氮系阻燃剂。
[0023]本专利技术一些优选实施方案中，所述TPU阻燃母粒包括100重量份所述TPU、15
‑
40重量份所述磷系阻燃剂和5
‑
10重量份所述氮系阻燃剂。
[0024]本专利技术一些优选实施方案中，所述TPU阻燃母粒包括100重量份所述TPU、10
‑
20重量份所述磷系阻燃剂和3
‑
8重量份所述氮系阻燃剂。
[0025]本专利技术中，TPU与磷系阻燃剂、氮系阻燃剂之间的用量配比、磷系阻燃剂与氮系阻燃剂之间的用量配比，必须维持在一定范围内，制备的TPU阻燃母粒制得的TPU薄膜才可具备较好的透明、阻燃效果。阻燃剂用量太少会影响阻燃效果，而过高的添加剂量会增加加工难度和成本。
[0026]本专利技术中，所述TPU可为聚酯型TPU、聚醚型TPU或脂肪类TPU，优选为聚酯型TPU，例如HF
‑
3385A
‑
6PF。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种TPU阻燃母粒，其特征在于，其包括TPU、磷系阻燃剂和氮系阻燃剂；所述磷系阻燃剂为磷酸酯类阻燃剂、膦酸酯类阻燃剂、磷杂菲类阻燃剂、磷腈类阻燃剂和含磷多元醇类阻燃剂中的一种或多种；所述氮系阻燃剂为三聚氰胺及其衍生物中的一种或多种；所述磷系阻燃剂与所述氮系阻燃剂的质量比为(1
‑
15):1；所述TPU与所述磷系阻燃剂的质量比为100:(10
‑
50)；所述TPU与所述氮系阻燃剂的质量比为100:(1
‑
15)。2.如权利要求1所述的TPU阻燃母粒，其特征在于，所述磷系阻燃剂为磷酸酯类阻燃剂、膦酸酯类阻燃剂、磷杂菲类阻燃剂、磷腈类阻燃剂和含磷多元醇类阻燃剂中的一种或两种，优选为2
‑
乙基己基二苯基磷酸酯、O,O`
‑
二乙基
‑
N,N
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双(2
‑
羟基乙基)氨甲基膦酸酯和N,N
‑
双(2
‑
羟乙基)氨基亚甲基膦酸二乙酯中的一种或两种，例如2
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乙基己基二苯基磷酸酯和/或N,N
‑
双(2
‑
羟乙基)氨基亚甲基膦酸二乙酯；和/或，所述氮系阻燃剂为三聚氰胺及其衍生物中的一种或两种，优选为三聚氰胺磷酸盐、三聚氰胺氰尿酸盐、磷酸蜜胺和六苯氧基环三磷腈中的一种或两种，例如三聚氰胺氰尿酸盐和/或六苯氧基环三磷腈；和/或，所述TPU阻燃母粒中，所述磷系阻燃剂与所述氮系阻燃剂的质量比为(1
‑
14):1，优选为(1.5
‑
8):1，例如5:1、6:1或7:1；和/或，所述TPU阻燃母粒中，所述TPU与所述磷系阻燃剂的质量比为100:(12
‑
45)，优选为100:(20
‑
40)，例如100:25、100:28、100:35、或100:38；和/或，所述TPU阻燃母粒中，所述TPU与所述氮系阻燃剂的质量比为100:(3
‑
15)，例如100:4、100:5、100:8、100:10或100:12；优选地，所述TPU阻燃母粒包括100重量份所述TPU、10
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40重量份所述磷系阻燃剂和3
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10重量份所述氮系阻燃剂；优选地，所述TPU阻燃母粒包括100重量份所述TPU、15
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40重量份所述磷系阻燃剂和5
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10重量份所述氮系阻燃剂；优选地，所述TPU阻燃母粒包括100重量份所述TPU、10
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20重量份所述磷系阻燃剂和3
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8重量份所述氮系阻燃剂；和/或，所述TPU为聚酯型TPU、聚醚型TPU或脂肪类TPU，优选为聚酯型TPU，例如HF
‑
3385A
‑
6PF；优选地，所述聚酯型TPU的原料粒子硬度为85
‑
90邵氏A，例如85邵氏A；优选地，所述TPU阻燃母粒包括100重量份聚酯型TPU、30重量份2
‑
乙基己基二苯基磷酸酯和5重量份氰尿酸三聚氰胺盐；优选地，所述TPU阻燃母粒包括2重量份四[3
‑
(3,5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟苯基)丙酸]季戊醇酯、2重量份N,N'
‑
乙撑双硬脂酰胺和0.5重量份间
‑
异丙烯基
‑
2,2
‑
二甲基苯酰二异氰酸酯；优选地，所述TPU阻燃母粒包括100重量份聚酯型TPU、30重量份2
‑
乙基己基二苯基磷酸酯、5重量份氰尿酸三聚氰胺盐和0.5重量份间
‑
异丙烯基
‑
2,2
‑
二甲基苯酰二异氰酸酯；优选地，所述TPU阻燃母粒包括100重量份聚酯型TPU、30重量份2
‑
乙基己基二苯基磷酸酯、5重量份氰尿酸三聚氰胺盐、2重量份四[3
‑
(3,5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟苯基)丙酸]季戊醇酯、2重量份N,N'
‑
乙撑双硬脂酰胺和0.5重量份间
‑
异丙烯基
‑
2,2
‑
二甲基苯酰二异氰酸酯。
3.如权利要求1所述的TPU阻燃母粒，其特征在于，所述TPU阻燃母粒中，还包括添加剂；所述添加剂可为填料、颜料、热稳定剂、UV稳定剂、增塑剂、流变改性剂、相容剂、加工助剂、润滑剂、脱模剂、抗氧剂和分散剂中的一种或多种，优选为相容剂、抗氧剂和分散剂中的一种或多种，例如相容剂、抗氧剂和分散剂；优选地，所述添加剂包括相容剂，所述相容剂为异氰酸酯型相容剂，优选为亚甲基苯基多异氰酸酯，例如间
‑
异丙烯基
‑
2,2
‑
二甲基苯酰二异氰酸酯；优选地，所述添加剂包括抗氧剂，所述抗氧剂为受阻酚类，优选为多元受阻酚，更优选为2,2'
‑
亚甲基双
‑
(4
‑
甲基
‑6‑
叔丁基苯酚)、1,3,5
‑
三(3,5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苄基)异氰尿酸、N,N'
‑
双
‑
(3
‑
(3,5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苯基)丙酰基)己二胺和四[3
‑
(3,5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟苯基)丙酸]季戊醇酯中的一种或多种，例如四[3
‑
(3,5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟苯基)丙酸]季戊醇酯；优选地，所述添加剂包括分散剂，所述分散剂为酰胺类，优选为硬脂酰胺，例如N,N'
‑
乙撑双硬脂酰胺；优选地，所述添加剂包括相容剂、抗氧剂和分散剂，所述相容剂为间
‑
异丙烯基
‑
2,2
‑
二甲基苯酰二异氰酸酯，所述抗氧剂为四[3
‑
(3,5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟苯基)丙酸]季戊醇酯，所述分散剂为N,N'
‑
乙撑双硬脂酰胺；优选地，所述TPU阻燃母粒中，所述添加剂包括相容剂，所述TPU与所述相容剂的质量比为100:(0.1
‑
1)，优选为100:(0.1
‑
0.8)，例如100:0.3、100:0.5、100:0.7；优选地，所述添加剂包括抗氧剂和分散剂，所述抗氧剂和分散剂的质量比为(0.2
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩桂泉，徐肃勤，王晓松，
申请(专利权)人：上海鑫亘环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：