[发明专利]无卤素阻燃TPU

说明书

发明领域

本发明涉及阻燃热塑性聚氨酯(TPU)组合物，更特别是包含非卤素阻燃剂的阻燃热塑性聚氨酯组合物。本发明TPU组合物用于其中高阻燃性能、任选低烟性能以及高拉伸强度是理想的应用，例如电线和电缆应用、膜应用、模塑应用等。本发明还涉及生产所述非卤素阻燃TPU组合物的方法和由这类组合物生产电线和电缆护套的方法。

发明背景

卤素添加剂，例如基于氟、氯和溴的那些用于赋予TPU组合物阻燃性能。近年来，包含TPU的某些最终应用指定TPU组合物是无卤素的。这要求TPU配制者研究其它阻燃剂代替先前使用的卤素添加剂。

授予NoveonIPHoldingCo.的美国专利No.6,777,466公开了氰尿酸三聚氰胺作为热塑性聚氨酯组合物中的唯一有机阻燃添加剂的用途。

授予ElastogramGmbH的美国专利No.5,837,760公开了包含一种或多种有机膦酸盐和与三聚氰胺衍生物混合的一种或多种有机膦酸盐的自熄性阻燃热塑性聚氨酯。

授予B.F.GoodrichCo.的美国专利No.5,110,850公开了无卤素阻燃热塑性聚合物，其中唯一的阻燃剂为不含三聚氰胺衍生物的三聚氰胺。

授予Noveon，Inc.的WO2006/121549公开了包含阻燃剂组合的热塑性聚氨酯，所述阻燃剂组合包含次膦酸盐化合物(phosphinatecompounds)、磷酸盐化合物和季戊四醇和二季戊四醇组分。

授予Lubrizol，Inc.的WO2012/067685公开了非常类似的热塑性聚氨酯组合物。然而，该参考文献的热塑性聚氨酯组合物不具有对用于所有应用中而言足够高的极限氧指数(LOI)值和/或阻燃性能。

用于许多应用，包括船用电缆的火焰规格目前变得越来越严格。加上正在进行的远离含卤素添加剂的运动，目前市场上不存在可通过关于船用电缆的更严苛电缆火焰试验如CSAFT-4的非卤化阻燃TPU基产品。因此，需要具有改进的高阻燃性能，且适于这类应用，同时不削弱TPU的机械性能和加工性的TPU组合物和TPU基产品。更具体而言，需要可用于电缆护套应用中的TPU组合物，其中TPU组合物可通过EL1581部分1061电缆火焰试验，同时还提供强机械性能，例如至少25MPa的拉伸强度。

理想的是提供具有所需阻燃性能，而且还提供良好机械性能如良好拉伸强度和/或高挠性，同时在至少一些情况下还不含卤素的TPU组合物。理想的还有提供一种TPU组合物，其具有改进的阻燃特征使得材料通过高级火焰试验，具有良好膨胀和炭形成性能，并且任选具有低烟性能，在一些情况下也不需要含卤素材料。

本发明满足这些进行中的要求。

发明概述

本发明提供阻燃热塑性聚氨酯组合物，其包含：(a)热塑性聚氨酯树脂，(b)无机次膦酸铝，(c)三聚氰胺衍生物，(d)多元醇；和(e)一种或多种包含滑石的填料，其中无机次膦酸铝构成阻燃热塑性聚氨酯组合物的小于18重量％，且其中滑石构成阻燃热塑性聚氨酯组合物的小于10重量％。在一些实施方案中，无机次膦酸铝构成阻燃热塑性聚氨酯组合物的不多于15重量％。在一些实施方案中，热塑性聚氨酯树脂构成阻燃热塑性聚氨酯组合物的62-71重量％。

本发明进一步提供阻燃热塑性聚氨酯组合物，其包含：(a)热塑性聚氨酯树脂，(b)无机次膦酸铝，(c)其它阻燃添加剂；和(d)一种或多种包含滑石的填料，其中无机次膦酸铝构成阻燃热塑性聚氨酯组合物的多于15重量％，其中滑石构成阻燃热塑性聚氨酯组合物的小于10重量％，其中其它阻燃添加剂包含三聚氰胺衍生物、多元醇或其组合，且其中热塑性聚氨酯树脂构成阻燃热塑性聚氨酯组合物的多于60重量％。

本发明进一步提供阻燃热塑性聚氨酯组合物，其包含：(a)热塑性聚氨酯树脂，(b)无机次膦酸铝，(c)磷酸酯，(d)其它阻燃添加剂，和(e)一种或多种包含滑石的填料，其中滑石构成阻燃热塑性聚氨酯组合物的小于10重量％，其中其它阻燃添加剂包含三聚氰胺衍生物、多元醇或其组合。在一些实施方案中，无机次膦酸铝构成阻燃热塑性聚氨酯组合物的多于7重量％。在一些实施方案中，磷酸酯构成阻燃热塑性聚氨酯组合物的至少4重量％。

本发明阻燃热塑性聚氨酯组合物可进一步包含一种或多种抗氧化剂。

本发明阻燃热塑性聚氨酯组合物可进一步包含一种或多种磷酸酯。