一种阻燃高强度聚氨酯玻纤布包带材料及其制备方法与流程

本发明属于阻燃材料制备，具体涉及一种无卤阻燃高强度热塑性聚氨酯/玻璃纤维布电缆包带复合材料及其制备方法。

背景技术：

1、电线电缆作为为输送信号、传输电力或者实现电磁转化的一种线材产品，已经成为居民日常生活、现代社会生产运转不可或缺的一部分。然而，电缆在为人们带来便利的同时，也存在着一定的危险性，国内外电缆火灾事故频发造成的经济亏损和社会负面评价，给电缆材料的安全性提出了巨大的挑战。因此，如何提升电缆的防火性能，降低火灾危险性，确保其长期、安全地运行成为了当下亟需解决的一个难题。

2、目前，提升电缆防火性能主要分为以下两类方法：第一种类型是选用阻燃耐火的材料制备电缆，这种方法可以很好地提升电缆整体的防火性能，但是存在着造价昂贵、使用寿命不长、在穿过墙体或电缆连接处防火性能薄弱等缺陷限制了其的应用；第二种类型是采用防火施工法而提升电缆的防火性能，包括耐火槽盒、防火堵料、防火涂料以及阻燃包带。对比其他几种方法，阻燃包带具有制作工艺简单、施工便捷、工程造价较低等特点，而被广泛使用。近年来，有不少的科研人员对阻燃包带进行了研究，cai等人制备了一种电缆用阻燃包带材料，通过向橡胶内加入阻燃剂后外附骨架材料制备而成，制得的阻燃包带材料具有良好的透气性且具有体积小、可弯折、制备工艺简单等优势，但橡胶本身存在易软化、易腐蚀、长期使用后容易出现开裂等缺陷限制了其使用范围；liu等人将芳纶纳米纤维分散液与云母纳米片分散液混合均匀，真空干燥后制得一种高耐温白云母基柔性包带材料，制备的复合材料具有耐高温、高绝缘和耐电击穿等特性，且制备工艺简单，但是存在着性脆、易受潮、易氧化分解等缺陷，影响了包带材料的使用寿命，且原材料造价昂贵，不适宜进行大规模产业化生产。所以，制备出一种兼具阻燃、高强度、造价低且使用寿命长的电缆包带材料显得十分有意义。

3、热塑性聚氨酯(tpu)具有优异的机械强度、耐紫外线、耐弯曲疲劳等特点，其耐磨性更是突出，被广泛的应用于电缆、软管、医疗器械、交通工具等众多领域，而玻璃纤维布是一种性能优异的无机非金属材料，具有性好、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高等优点，但存在性脆、毛边多、耐磨性较差等不足。将阻燃改性后的液态tpu涂覆于玻璃纤维布表面可以很好的克服这一缺陷，而如何选用合适的阻燃剂成为了当下我们亟需解决的问题。

4、在种类繁多的纳米阻燃剂中，蒙脱土(mmt)是一种很有前途的增效剂，蒙脱土作为一种天然的粘土，具有优异的热稳定性和力学性能。将其作为填料加入到聚合物中，可以有效地提升膨胀材料的阻燃性能和力学性能。但是，由于蒙脱土的纳米片层结构，导致其直接应用于聚合物中可能会出现团聚，分散性差等问题，导致不能充分发挥其作用。而对蒙脱土进行表面改性则可以很好地解决这个问题，yue等人基于单宁的表面和界面改性，制备了具有高阻燃性和抑烟效率的改性蒙脱土阻燃剂，提高了分散性的同时也增强了复合材料的阻燃性能，对比于只加入蒙脱土的样品，当聚磷酸铵和单宁改性的蒙脱土的负载量分别为24wt％和1wt％时，氧指数由25.6％上升到36.8％；tang等人将磷酸化壳聚糖包覆蒙脱土纳米阻燃剂加入到pbt聚酯材料中，有效地增强了两种材料之间的界面相容性，提高了pbt材料的阻燃和力学性能，但经过我们的测试，把单一的磷酸化壳聚糖改性的蒙脱土纳米片加入热塑性聚氨酯(tpu)中表现出的阻燃性能较差，不能充分发挥其阻燃性能。二乙基次磷酸铝作为一种无卤阻燃剂具有耐热性高、分散性好、高效阻燃、无毒低烟、相容性好等优良性能，考虑将二者复配加入液态热塑性聚氨酯材料中，形成协同阻燃作用的同时，也提高了其在热塑性聚氨酯材料中的分散性，而制得一种无卤阻燃高强度热塑性聚氨酯涂料。

技术实现思路

1、本发明的第一个目的是制备一种无卤阻燃高强度热塑性聚氨酯涂料，通过加入二乙基次磷酸铝、磷酸化壳聚糖改性的蒙脱土纳米片杂化物，使得制备的热塑性聚氨酯涂料具有高效阻燃性能，且具有优异的机械性能。

2、本发明的第二个目的是制备一种无卤阻燃高强度热塑性聚氨酯/玻璃纤维布电缆包带复合材料，通过在玻璃纤维布上涂覆上述热塑性聚氨酯涂料制备而成，可以有效改善玻璃纤维布性脆，毛边多，耐磨性较差等不足，使得电缆包带材料具备优异的机械性能。

3、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

4、一种无卤阻燃高强度热塑性聚氨酯涂料，包括以下重量份的组份：热塑性聚氨酯80份、二乙基次磷酸铝15-20份、磷酸化壳聚糖改性的蒙脱土纳米片1-5份；

5、所述磷酸化壳聚糖改性的蒙脱土纳米片通过以下步骤制备而成：

6、(1)将1克壳聚糖、5克尿素和30毫升磷酸加入装有机械搅拌器的三颈圆底烧瓶中。120℃下油浴搅拌3小时，冷却后倒入100毫升无水乙醇中，丙酮洗涤3次，80℃下真空干燥12小时，得到物质a。

7、(2)将1克钠基蒙脱土超声分散于100毫升去离子水中，不断搅拌2小时，得到溶液b；同时将3克磷酸化壳聚糖用50毫升去离子水充分溶解，ph值保持在3，得到溶液c。待搅拌结束后将溶液c加入溶液b中，70℃搅拌9小时，得到的浆液离心，用去离子水洗涤后60℃真空干燥12小时得到磷酸化壳聚糖改性的蒙脱土纳米片。

8、所述无卤阻燃高强度热塑性聚氨酯涂料通过以下步骤制备而成：

9、(1)称取热塑性聚氨酯、二乙基次磷酸铝、磷酸化壳聚糖改性的蒙脱土纳米片、n,n-二甲基甲酰胺为原料组；

10、(2)将热塑性聚氨酯加入n,n-二甲基甲酰胺中80℃搅拌溶解至液态，获得溶液a；

11、(3)将二乙基次磷酸铝加入n,n-二甲基甲酰胺中80℃，搅拌至完全溶解后，获得溶液b；

12、(4)将溶液b加入溶液a中搅拌30分钟，获得溶液c；

13、(5)将磷酸化壳聚糖改性的蒙脱土纳米片加入溶液c中，超声搅拌30分钟后获得无卤阻燃高强度热塑性聚氨酯涂料。

14、一种无卤阻燃高强度热塑性聚氨酯/玻璃纤维布电缆包带复合材料的制备方法，包括以下步骤：将上述无卤阻燃高强度热塑性聚氨酯涂料通过涂布机均匀涂于玻璃纤维布一侧后放入鼓风干燥机中80℃热塑，待定型后涂覆另一面，再放入鼓风干燥机中热塑后得到无卤阻燃高强度热塑性聚氨酯/玻璃纤维布电缆包带复合材料。

15、本发明的有益效果在于：本发明采用独创的热塑性聚氨酯复合材料作为涂料，涂覆于玻璃纤维布上，制备出的电缆包带优化了原先玻璃纤维布存在的性脆、毛边多和耐磨性差等缺点，同时兼具优异的阻燃、力学性能，且成本较低，制备工艺简单。

技术特征：

1.一种无卤阻燃高强度热塑性聚氨酯/玻璃纤维布电缆包带复合材料，其特征在于：将无卤阻燃高强度热塑性聚氨酯涂料涂覆于玻璃纤维布上，80℃热塑定型，得到所述的无卤阻燃高强度热塑性聚氨酯/玻璃纤维布电缆包带复合材料：

2.根据权利要求1所述的电缆包带复合材料，其特征在于：所述的磷酸化壳聚糖改性的蒙脱土纳米片的制备方法包括以下步骤：

3.根据权利要求1所述的电缆包带复合材料，其特征在于：所述的无卤阻燃高强度热塑性聚氨酯涂料的制备方法包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种无卤阻燃高强度热塑性聚氨酯/玻璃纤维布电缆包带复合材料及其制备方法。将无卤阻燃高强度热塑性聚氨酯涂料涂覆于玻璃纤维布上，80℃热塑定型，得到所述的无卤阻燃高强度热塑性聚氨酯/玻璃纤维布电缆包带复合材料：所述的无卤阻燃高强度热塑性聚氨酯涂料包括以下重量份数的组分：热塑性聚氨酯80份、二乙基次磷酸铝15‑20份、磷酸化壳聚糖改性的蒙脱土纳米片1‑5份。本发明制得的无卤阻燃高强度热塑性聚氨酯/玻璃纤维布电缆包带复合材料具有优异的机械性能，且外附的阻燃涂层可以大大降低电缆的火灾危险性，对环境保护、人身安全都具有重要意义。

技术研发人员：张云,施永乾,姜淞琼,陆赵情,文青波,江涛,仇亚昕,邹红飞
受保护的技术使用者：扬州腾飞电缆电器材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23