[发明专利]三聚氰胺氰尿酸盐包覆二乙基次膦酸铝膨胀阻燃热塑性聚氨酯及其制备方法

说明书

本发明属于高分子材料领域，涉及一种三聚氰胺氰尿酸盐（MCA）包覆二乙基次膦酸铝（ADP）膨胀阻燃热塑性聚氨酯及其制备方法。本发明采用分子自组装技术制备出MCA@ADP阻燃剂，利用MCA@ADP做酸源兼气源，双季戊四醇做碳源，构成膨胀阻燃体系；经熔融共混制备三聚氰胺氰尿酸盐包覆二乙基次膦酸铝膨胀阻燃热塑性聚氨酯复合材料。添加MCA@ADP和双季戊四醇有利于热塑性聚氨酯复合材料燃烧后形成致密的炭层，改善了材料与阻燃剂之间的相容性，提高了材料的阻燃性能，增强了材料的火灾安全性能。

技术领域

本发明属于高分子材料领域，特别涉及一种三聚氰胺氰尿酸盐包覆二乙基次膦酸铝膨胀阻燃热塑性聚氨酯及其制备方法。

背景技术

热塑性聚氨酯(Thermoplastic Polyurethane，TPU)是一种多功能工程塑料，作为一种弹性嵌段共聚物，是由软段多元醇、硬段二异氰酸酯和扩链剂合成。其中组成TPU软段中的多元醇种类很多，主要为TPU提供弹性和韧性。而TPU硬段呈玻璃态，主要为TPU材料提供硬度与模量。TPU可以通过调节软段和硬段之间的比例从而具备不同性能，例如耐磨性能、拉伸性能、撕裂性能、屈折性能、和低温性能等。TPU正在逐渐广泛的被人类所使用，橡胶、电缆保护套、轮胎以及航空领域等都有TPU的存在。但是TPU的热性能很差，熔点很低，未阻燃TPU的氧指数(LOI)普遍在16％-22％。在遇到明火发生燃烧时，TPU内部从交联网状结构转变为线性结构，熔体粘度下降至不能承受熔滴本身的重量，所以继而会出现熔滴滴落的现象，极易引发二次火灾；且多元醇在高温会分解为大量有毒烟雾，如一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物以及氰化氢气体等。综上，所以在工业以及日常生活领域对热塑性聚氨酯进行阻燃工作的探究与研讨是十分重要的。据文献报道，研究用于TPU阻燃的阻燃剂主要有磷系、膨胀型、纳米材料、氮系、硅系等。其中磷系阻燃应用广泛且阻燃效果较好，但是单独使用在高温时后其会分解成对人体有重大危害的气体(如磷化氢)，这给火灾逃生以及救援工作增大了危险性。

专利CN113881216A公开了使用二乙基次膦酸铝与纳米氢氧化镁阻燃剂，专利CN106967230A公开了使用三聚氰胺氰尿酸盐、二乙基次膦酸铝、次磷酸铝膨胀阻燃体系，以此来分别提高TPU和三元乙丙橡胶的阻燃性能，但是未经改性的二乙基次膦酸铝易出现团聚，且含二乙基次膦酸铝的复合材料高温燃烧时会释放对人体有毒害的磷化氢气体，会对逃亡人员的生命安全造成威胁。因此，在无卤环保的膨胀阻燃体系中提高TPU复合材料阻燃性能的同时提高阻燃剂与TPU基体的相容性、延缓二乙基次膦酸铝高温产生的磷化氢气体的释放是本发明待解决的技术问题。

发明内容

针对背景技术存在的问题，本发明的目的之一在于提供一种三聚氰胺氰尿酸盐包覆二乙基次膦酸铝膨胀阻燃热塑性聚氨酯，既可以提高热塑性聚氨酯的阻燃性能又可以降低二乙基次膦酸铝高温产生的磷化氢气体，同时还可以提高阻燃剂与热塑性聚氨酯的相容性，从而减少复合材料力学性能的劣化。

本发明三聚氰胺氰尿酸盐包覆二乙基次膦酸铝膨胀阻燃热塑性聚氨酯按照质量百分比的组成为：热塑性聚氨酯75-80％，阻燃剂20％-25％，其中阻燃剂包括三聚氰胺氰尿酸盐包覆二乙基次膦酸铝(MCA@ADP)12.5-25％，双季戊四醇(DPER)0-12.5％；所述三聚氰胺氰尿酸盐包覆量为二乙基次膦酸铝质量的10％～20％。

优选的，三聚氰胺氰尿酸盐包覆二乙基次膦酸铝膨胀阻燃热塑性聚氨酯按照质量百分比的组成为：热塑性聚氨酯75％，阻燃剂25％，其中阻燃剂由三聚氰胺氰尿酸盐包覆二乙基次膦酸铝(MCA@ADP)12.5-25％，双季戊四醇(DPER)0-12.5％组成；所述三聚氰胺氰尿酸盐包覆量为二乙基次膦酸铝质量的15％。

更优选的，三聚氰胺氰尿酸盐包覆二乙基次膦酸铝膨胀阻燃热塑性聚氨酯按照质量百分比的组成为：热塑性聚氨酯75％，三聚氰胺氰尿酸盐包覆二乙基次膦酸铝(MCA@ADP)12.5％，双季戊四醇(DPER)12.5％组成；所述三聚氰胺氰尿酸盐包覆量为二乙基次膦酸铝质量的15％。