德國(guó)巴斯夫Elastollan 664D50U TPU無(wú)鹵阻燃聚醚型TPU的研究
聚醚型熱塑性聚氨酯彈性體(TPu)廣泛用于電線電纜護(hù)套、運(yùn)動(dòng)登山鞋材、防火隔熱隔音多功能薄膜。但是聚醚型TPU氧指數(shù)僅18％左右，屬易燃材料，且燃燒時(shí)有濃煙并伴有大量有害氣體和嚴(yán)重熔滴，因此需對(duì)其阻燃改性以滿足應(yīng)用要求
目前商品化的阻燃聚醚型TPU主要是采用溴系阻燃劑，但存在環(huán)保問(wèn)題。近年來(lái)無(wú)鹵阻燃TPU已成為研究關(guān)注的重點(diǎn)，其阻燃劑主要有：(1)氫氧化鎂和氫氧化鋁，但添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)在60％ 以上，才能達(dá)到阻燃要求，對(duì)力學(xué)性能破壞嚴(yán)重，且制品表面易出現(xiàn)不光滑現(xiàn)象
德國(guó)巴斯夫Elastollan 664D50U TPU阻燃性能和力學(xué)性能分析
阻燃聚醚型TPU材料通過(guò)聚醚型TPU和阻燃劑熔融混合獲得，其阻燃性能主要通過(guò)垂直燃燒時(shí)間和氧指數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，，單獨(dú)加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)30％ 的ADP或MCA的試樣具有一定的阻燃性能，氧指數(shù)相對(duì)于純TPU的19．2％分別提高到29．2％和24．5％ ，熔滴也有一定改善，發(fā)煙量減少，但尚達(dá)不到任何阻燃級(jí)別。ADP與MCA的阻燃機(jī)理均以氣相機(jī)理為主，但是具體過(guò)程不一樣，前者在氣相中受熱分解產(chǎn)生的PO·自由基吸收助燃自由基HO·、H·等形成穩(wěn)定的HPO·、PO·自由基，阻止燃燒進(jìn)行；而后者在受熱分解產(chǎn)生的氣體稀釋了空氣中氧的濃度。此外，ADP也兼具凝聚相阻燃機(jī)理，即乙基次膦酸基團(tuán)與氧氣作用生成聚偏磷酸覆蓋在材料表面隔絕空氣，同時(shí)促進(jìn)TPU基體成炭，從而達(dá)到阻燃的目的。
在使用ADP和MCA復(fù)合阻燃劑的基礎(chǔ)上，加入少量A1 TiO 所制備的阻燃聚醚型TPU(試樣5)不僅能自熄，而且達(dá)到完全不滴，垂直燃燒僅持續(xù)5 s，阻燃達(dá)到FV-0級(jí)；而氧指數(shù)提高到31．1％。由于阻燃性能的提高，其燃燒所導(dǎo)致的發(fā)煙量也大幅降低。從燃燒現(xiàn)象來(lái)看，此體系屬于典型的膨脹成炭阻燃機(jī)理。A1 TiO 之所以具有協(xié)效阻燃作用，可能是由于本身結(jié)構(gòu)的特殊性，能夠在高溫下催化11P成炭，燃燒時(shí)在材料表面形成致密炭層，同時(shí)對(duì)ADP與MCA的分解也有一定的催化作用，促進(jìn)其在氣相凝聚相更好地發(fā)揮作用，從而獲得更好的阻燃效果。但是加入阻燃劑后力學(xué)性能下降幅度較大.
德國(guó)巴斯夫Elastollan 664D50U TPU熱釋放速率
熱釋放速率可以反映阻燃材料的燃燒性能，即引燃時(shí)間越長(zhǎng)或*大熱釋放速率越小，阻燃性能越好。
德國(guó)巴斯夫Elastollan 664D50U TPU添加劑對(duì)加工性能的影響
純聚氨酯轉(zhuǎn)矩隨}昆合時(shí)間變化過(guò)程如圖1所示，轉(zhuǎn)矩先上升、隨后下降并達(dá)到平衡值是由于混合體系的溫度上升，聚合物熔化、擴(kuò)散混合所造成的。混合時(shí)間約6min時(shí)轉(zhuǎn)矩恒定，說(shuō)明聚氨酯已均勻熔化。此時(shí)平衡轉(zhuǎn)矩是由粘度所決定的。粘度越大，轉(zhuǎn)矩也大
德國(guó)巴斯夫Elastollan 664D50U TPU添加劑對(duì)熔體流變性能的影響
純TPU熔體表現(xiàn)出典型的“切力變稀”行為。粘度在剪切速率450sI1附近時(shí)出現(xiàn)了粘度先升高再降低的反常現(xiàn)象。這是由于大分子鏈發(fā)生熱氧化斷裂、濕熱水解斷裂，以及分解形成的小分子揮發(fā)而引起的。
由于尼龍中的酰胺基團(tuán)、增塑劑S中的極性基團(tuán)與TPU中的氨基甲酸酯發(fā)生極性相互作用，致使TPU熔體表觀粘度升高，這與轉(zhuǎn)矩流變儀結(jié)論吻合。隨著增塑劑S量的增加，剪切粘度增加。但在高剪切速率下，粘度上升不明顯，表明這種極性作用弱，易受剪切作用的破壞，這也表現(xiàn)為非牛頓行為加強(qiáng)。在較低的剪切速率下未出現(xiàn)純TPu粘度異?，F(xiàn)象，表明偶聯(lián)劑可控制TPU主鏈的斷裂。
增塑劑和尼龍的增塑作用、偶聯(lián)劑化學(xué)作用和納米微粒的增強(qiáng)作用，均使共混體系的粘度上升。EVOH與rrPU發(fā)生增塑作用和化學(xué)反應(yīng)，其用量不大于6phr，增塑作用使*大轉(zhuǎn)矩下降、平衡轉(zhuǎn)矩上升；否則使TPU主鏈降解，體系*大轉(zhuǎn)矩、平衡轉(zhuǎn)矩均降低。
在較低的剪切速率下，添加劑均提高了熔體的表觀粘度，非牛頓指數(shù)減小和結(jié)構(gòu)粘度指數(shù)上升，共混體系可紡性將會(huì)劣化。
德國(guó)巴斯夫Elastollan 664D50U TPU的生產(chǎn)、加工與應(yīng)用
熱塑性聚氨酯(thermoplastic polyurethane，簡(jiǎn)稱TPU)是一類加熱可塑化、溶劑可溶解的聚氨酯，與混煉型聚氨酯(MPu)和澆注型聚氨酯(cPu)比較；化學(xué)結(jié)構(gòu)上沒(méi)有或很少有化學(xué)交聯(lián)，其分子基本上是線性的，然而卻存在一定量的物理交聯(lián)。TPU的性能和MPU、CPU一樣，都有高強(qiáng)度、高模量、高伸長(zhǎng)和高彈性；并且具有優(yōu)良的耐磨、耐油、耐低溫和耐老化等特性，是一類綜合性能優(yōu)良的高分子合成材料。