热塑性聚氨酯弹性体(TPU)是由二异氰酸酯、扩链剂和大分子二醇聚合反应得到的高分子聚合物。TPU分子结构中低聚物多元醇构成软链段占50% 一90% ,二异氰酸酯和小分子扩链剂构成硬链段占10% ~50% ;硬链段极性强、相互引力大,容易聚集在一起形成大量微区,并分布于软段相中,形成TPU的二相态结构。这种结构使得TPU具有强度高、弹性大、耐磨性好、耐油、柔软、高伸长率,耐腐蚀性好等优异性能。
TPU按照软段的结构可分为聚酯型、聚醚型。TPU在常温下耐水解性能较好,但随着温度的升高,聚酯型TPU耐水解性能急剧下降,而聚醚型TPU的耐水解性能比较稳定。电缆的使用环境非常复杂,要求的使用寿命10年以上,因此,电缆护套用TPU应为聚醚型(本文提及的TPU都为聚醚型热塑性聚氨酯弹性体)。
1 无卤低烟阻燃型TPU
TPU自身没有阻燃性能,空气中燃烧时,火焰非常剧烈且伴有浓烈的黑烟,并具有严重的滴流现象,长期以来TPU的阻燃特性一直没有得到满意解决,也制约了TPU在电缆上的应用。近些年兴起的膨胀型阻燃剂具有优异的阻燃、抑烟和消除熔滴的作用,对改善TPU的燃烧特性非常具有针对性。添加阻燃剂后,TPU的阻燃性能参照UL94可达到V一0级,氧指数参照GB/T 2406可达到29,烟密度参照GB/T 8323有焰可达到85、无焰可达到130,氯化氢含量参照GB/T 17650.1可达到0 mg/g;而抗拉强度大于25 MPa、断裂伸长率大于500% ,其性能仍然非常优异。与无卤低烟聚烯烃护套料相比,阻燃型TPU的工艺和机械性能近乎,因此,成为备受追捧的新型电缆无卤低烟阻燃护套材料。