【技术实现步骤摘要】
本申请涉及阻燃剂，更具体地说，涉及一种用于tpu充电桩的阻燃剂及其制备方法。
技术介绍
1、随着新能源汽车的普及，相对应的汽车充电桩也就越来越多，其中，tpu充电桩是使用tpu材料作为充电桩线缆护套的一种电桩。tpu材料具有良好的强度、抗损伤、抗弯曲、耐磨性、耐热性以及绝缘性等特性，能起到很好的保护作用。但是，tpu具有易燃性，因此，在制备tpu充电桩时，往往还会添加大量的无机阻燃剂，如氢氧化镁、氢氧化铝、三氧化二锑以及三氧化二砷等。无机阻燃剂具有热稳定性好、不挥发、效果持久、价格便宜等优点，是tpu材料的阻燃剂首选之一。
2、添加大量的无机阻燃剂，能很好地增加tpu材料的阻燃性，但是由于无机填料的添加量大，导致无机填料与tpu树脂之间的相容性较差，使得无机填料在tpu材料中难以均匀分散，易形成团聚体，进而影响tpu材料的拉伸强度、抗冲击性能和硬度等。因此需要设计一款添加量少且不影响tpu材料的的拉伸强度、抗冲击性能和硬度等性能。
技术实现思路
1、为了提高tpu的阻燃性，保持tpu的力学性能，本申请提供一种用于tpu充电桩的阻燃剂及其制备方法。
2、第一方面，本申请提供一种用于tpu充电桩的阻燃剂，采用如下的技术方案：一种用于tpu充电桩的阻燃剂，由以下重量百分比的原料制备得到：
3、次磷酸铝1-50％
4、磷酸硼1-50％
5、焦磷酸哌嗪1-50％
6、三聚氰胺氰尿酸盐1-50％
7、有机蒙脱土
8、其余量为改性剂
9、所述改性剂是由石蜡、脂肪酸衍生物和2，4-二氨基-6-二烯丙氨基-1，3，5-三嗪混合得到。
10、通过采用上述技术方案，制备得到的阻燃剂用量少具有良好的阻燃效果，能均匀地分散于tpu材料中，不影响tpu材料的力学机械性能。本申请中的阻燃剂通过将次磷酸铝、磷酸硼、焦磷酸哌嗪和三聚氰胺氰尿酸盐共同使用，能大大提高阻燃剂的阻燃效果，减少阻燃剂的用量。
11、其中，次磷酸铝能够分解形成稳定的磷酸盐层，覆盖在材料表面，隔绝氧气和热量，从而抑制火焰的蔓延；磷酸硼在燃烧时会形成玻璃态的熔融层，阻止火焰的进一步接触和热量传递；焦磷酸哌嗪能够在燃烧时释放出不燃性气体(如氮气)，稀释空气中的氧气浓度，降低燃烧速度。同时，焦磷酸哌嗪还能与材料中的其他成分发生化学反应，生成多磷酸盐等阻燃物质；聚氰胺氰尿酸盐在受热时会发生膨胀，形成多孔炭层，能够有效隔绝火焰和热量，降低材料的燃烧速度。有机蒙脱土能够提高阻燃剂的分散性和稳定性，同时还能增强tpu材料的机械性能。通过上述几种材料之间相互配合使用，能在高温下形成稳定的炭层，隔绝氧气和热量，从而有效阻止火焰的蔓延。在添加阻燃剂后，tpu材料的拉伸强度、冲击强度等机械性能均有所提高，主要原因在于：改性剂能提高阻燃剂与tpu材料之间的相容性；石蜡能够改善阻燃剂与tpu材料的相容性；脂肪酸衍生物则可以提高阻燃剂的分散性和稳定性；2，4-二氨基-6-二烯丙氨基-1，3，5-三嗪是一种含氮化合物，能够进一步提高阻燃剂的阻燃性能。
12、优选的，所述石蜡、脂肪酸衍生物和2，4-二氨基-6-二烯丙氨基-1，3，5-三嗪的重量比为(2-4)：(3-5)：1。
13、通过采用上述技术方案，优化石蜡、脂肪酸衍生物和2，4-二氨基-6-二烯丙氨基-1，3，5-三嗪的重量比，提高阻燃剂与tpu材料之间的相容性，使得阻燃剂中的各种组分能充分与tpu材料混合，进而提高tpu材料的阻燃性能和力学机械性能。
14、优选的，所述有机蒙脱土由以下方法制备得到：
15、a：将蒙脱土与硅烷偶联剂加入到无水乙醇溶液中，回流反应后，过滤，取固体，淋洗，干燥，得到硅烷化蒙脱土；
16、b：将步骤a得到的硅烷化蒙脱土加入到n-甲基吡咯烷酮中，然后依次加入聚醚酰亚胺和催化剂，回流反应后，温度为70-90℃，过滤，取固体，淋洗，干燥，得到有机蒙脱土。
17、优选的，制备有机蒙脱土所用原料重量份如下：
18、
19、
20、通过采用上述技术方案，增强阻燃剂的阻燃效果，有机蒙脱土在tpu材料中具有更好的分散性和相容性，能够更均匀地分布在tpu基体中，提供更均匀和有效的阻燃保护。
21、通过硅烷偶联剂的处理(步骤a)，蒙脱土的表面性质得到了改善，使其更容易与有机物质相互作用。这种硅烷化处理增强了蒙脱土在有机溶剂中的分散性，从而提高了阻燃剂在tpu材料中的分散性和相容性。
22、聚醚酰亚胺的阻燃效果好，在n-甲基吡咯烷酮中，通过加入聚醚酰亚胺和催化剂(步骤b)，硅烷化蒙脱土进一步转化为有机蒙脱土。这种有机化过程不仅增强了蒙脱土与tpu基体的相容性，还有助于提高阻燃剂在tpu材料中的稳定性。
23、优选的，所述硅烷偶联剂包括3-氨丙基三甲基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、n-(氨乙基)-氨丙基三甲氧基硅烷、n-(氨乙基)-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、n-(氨乙基)-氨丙基三乙氧基硅烷和二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。
24、通过采用上述技术方案，优化硅烷偶联剂的种类，使得硅烷化蒙脱土的表面带有氨基和硅烷基，有利于与聚醚酰亚胺发生反应，形成有机蒙脱土。
25、优选的，所述三聚氰胺氰尿酸盐由以下方法制备得到：
26、1)将三聚氰胺溶解于吡啶，得到三聚氰胺液；
27、2)将氰尿酸溶解于硫酸溶液中，升温至110-120℃，加入尿素和三聚氰胺液，保持加热1-2h，再升温至140-150℃，再加入氢氧化钠溶液调节ph至7.5-8，过滤、取固体，淋洗，干燥，得到三聚氰胺氰尿酸盐。
28、优选的，制备所述三聚氰胺氰尿酸盐使用原料的重量份如下所示：
29、
30、通过采用上述技术方案，制备得到三聚氰胺氰尿酸盐纯度高，三聚氰胺氰尿酸盐纯度越高，阻燃效果和稳定性会更好，能够更有效地保护tpu充电桩在极端条件下的安全。本申请中通过将三聚氰胺制备溶液，将氰尿酸制备溶液，使得三聚氰胺与氰尿酸的反应效率提高，通过两次升温保证反应充分完成，尿素促进反应的进行，减少杂质生成。
31、优选的，所述脂肪酸衍生物包括丙氧基甘油酯、芥酸酰胺、脂肪酸醇、脂肪酸酰胺、脂肪酸酯和脂肪酸聚氧乙烯醚中的至少一种。
32、通过采用上述技术方案，优化脂肪酸衍生物的种类，提高改性剂对次磷酸铝、磷酸硼、焦磷酸哌、三聚氰胺氰尿酸盐和有机蒙脱土的作用，使其更均匀分散于tpu材料中，提高阻燃剂的阻燃效果。
33、优选的，所述次磷酸铝的平均粒径为3-5μm，磷酸硼的的平均粒径为40-80nm，焦磷酸哌嗪的平均粒径为4-7μm，三聚氰胺氰尿酸盐的平均粒径为5-7μm，有机蒙脱土的平均好粒径为16-20μm。
34、通过采用上述技术方案，优化次磷酸铝、磷酸硼、焦磷酸哌嗪、三聚氰胺氰尿酸盐本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于TPU充电桩的阻燃剂，其特征在于，由以下重量百分比的原料制备得到：
2.根据权利要求1所述的一种用于TPU充电桩的阻燃剂，其特征在于：所述石蜡、脂肪酸衍生物和2，4-二氨基-6-二烯丙氨基-1，3，5-三嗪的重量比为（2-4）：（3-5）：1。
3.根据权利要求1所述的一种用于TPU充电桩的阻燃剂，其特征在于，所述有机蒙脱土由以下方法制备得到：
4.根据权利要求3所述的一种用于TPU充电桩的阻燃剂，其特征在于，制备有机蒙脱土所用原料重量份如下：
5.根据权利要求4所述的一种用于TPU充电桩的阻燃剂，其特征在于：所述硅烷偶联剂包括3-氨丙基三甲基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、N-(氨乙基)-氨丙基三甲氧基硅烷、N-(氨乙基)-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-(氨乙基)-氨丙基三乙氧基硅烷和二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种用于TPU充电桩的阻燃剂，其特征在于，所述三聚氰胺氰尿酸盐由以下方法制备得到：
7.根据权利要求6所述的一种用于TPU充电桩的阻燃剂，其特征在于，
8.根据权利要求1所述的一种用于TPU充电桩的阻燃剂，其特征在于：所述脂肪酸衍生物包括丙氧基甘油酯、芥酸酰胺、脂肪酸醇、脂肪酸酰胺、脂肪酸酯和脂肪酸聚氧乙烯醚中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的一种用于TPU充电桩的阻燃剂，其特征在于：所述次磷酸铝的平均粒径为3-5μm，磷酸硼的的平均粒径为40-80nm，焦磷酸哌嗪的平均粒径为4-7μm，三聚氰胺氰尿酸盐的平均粒径为5-7μm，有机蒙脱土的平均好粒径为16-20μm。
10.一种如权利要求1-9任一项所述用于TPU充电桩的阻燃剂，其特征在于，包括以下制备步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种用于tpu充电桩的阻燃剂，其特征在于，由以下重量百分比的原料制备得到：
2.根据权利要求1所述的一种用于tpu充电桩的阻燃剂，其特征在于：所述石蜡、脂肪酸衍生物和2，4-二氨基-6-二烯丙氨基-1，3，5-三嗪的重量比为（2-4）：（3-5）：1。
3.根据权利要求1所述的一种用于tpu充电桩的阻燃剂，其特征在于，所述有机蒙脱土由以下方法制备得到：
4.根据权利要求3所述的一种用于tpu充电桩的阻燃剂，其特征在于，制备有机蒙脱土所用原料重量份如下：
5.根据权利要求4所述的一种用于tpu充电桩的阻燃剂，其特征在于：所述硅烷偶联剂包括3-氨丙基三甲基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、n-(氨乙基)-氨丙基三甲氧基硅烷、n-(氨乙基)-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、n-(氨乙基)-氨丙基三乙氧基硅烷和二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。
...【专利技术属性】
技术研发人员：潘凯宏，潘知健，黄起渊，谢松，刘伟明，
申请(专利权)人：东莞市宏泰基阻燃材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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