Thermoplastic polyolefin elastomer composition and artificial leather thereof

Abstract

The present invention discloses a thermoplastic polyolefin elastomer composition and an artificial leather thereof. The thermoplastic polyolefin elastomer composition comprises a polymer composition, and the polymer composition comprises a polyolefin resin or a mixture of a polyolefin resin and a rubber elastomer. The thermoplastic polyolefin elastomer composition comprises a halogen-free flame retardant, and the halogen-free flame retardant comprises aluminum diethylphosphinate, piperazine pyrophosphate, and melamine polyphosphate. According to the present invention, flame retardancy of the thermoplastic polyolefin elastomer composition and the artificial leather prepared therefrom is improved by compound use of the three, that is, the aluminum diethylphosphinate, the piperazine pyrophosphate, and the melamine polyphosphate, thereby meeting requirements for safety and environmental protection.

Description

THERMOPLASTIC POLYOLEFIN ELASTOMER COMPOSITION AND ARTIFICIAL LEATHER THEREOFTechnical Field

[0001] The present invention relates to a thermoplastic polyolefin elastomer composition and an artificial leather thereof. The thermoplastic polyolefin elastomer composition and the artificial leather thereof comprise a halogen-free flame retardant.Background

[0002] Leathers, as a kind of surface decoration materials, have been widely used in many fields such as automobiles and home decoration. Common leathers comprise a genuine leather, a polar artificial leather such as a polyvinyl chloride (hereinafter referred to as PVC) artificial leather, a non-polar artificial leather such as a thermoplastic polyolefin elastomer (hereinafter referred to as TPO) artificial leather, a polyurethane (PU) artificial leather, etc.

[0003] TPO materials themselves do not have flame retardant properties, and have a lower limiting oxygen index (LOI value) of about 18%, thus having greater potential safety hazards when used in fields such as automobiles. Therefore, it is necessary to optimize TPO artificial leather materials to improve their flame retardant properties. In the prior art, a commonly used technical means to improve the flame retardant properties of materials is to add a flame retardant into the TPO artificial leather materials. Flame retardants on the market include halogen-free flame retardants and halogenated flame retardants. In recent years, with increasingly stringent environmental protection regulations, the halogenated flame retardants have gradually been abandoned by the market due to their disadvantages such as being environmentally unfriendly and highly toxic, while the safer and more environmentally friendly halogen-free flame retardants have become the focus of attention. However, the halogen-free flame retardants have disadvantages such as low flame retardant efficiency and higher cost.

[0004] Therefore, it is expected to propose a new technical solution to solve at least one of the above-mentioned technical problems.Summary

[0005] The technical problem to be solved by the present invention is to provide a TPO composition and an artificial leather thereof with excellent flame retardancy. To solve the above-mentioned technical problem, the present invention may adopt the following technical solution: a TPO composition, which comprises a polymer composition, wherein the polymer composition comprises a polyolefin resin or a mixture of a polyolefin resin and a rubber elastomer, the TPO composition comprises a halogen-free flame retardant, and the halogen-free flame retardant comprises aluminum diethylphosphinate (hereinafter referred to as ADP) , piperazine pyrophosphate (hereinafter referred to as PAPP) , and melamine polyphosphate (hereinafter referred to as MPP) .

[0006] In the present invention, a cross-linking reaction may occur between a P element and a C element in the halogen-free flame retardant to form a stable P-containing carbon layer, thereby achieving flame retardancy in the form of a condensed phase and protecting a TPO base material from being harmed by flames. An N element in the halogen-free flame retardant may generate a non-toxic flame-retardant gas at a high temperature, which may dilute the concentration of the flame-retardant gas. Meanwhile, the flame-retardant gas generated by the N element may also serve as a foaming agent for the carbon layer to form a foamed porous carbon layer, thereby restricting the flame-retardant gas from entering a gas phase and achieving the effect of heat insulation and oxygen isolation, and producing a synergistic effect with the P element. An Al element in the halogen-free flame retardant may improve stability of the carbon layer, thereby better protecting the TPO base material, and producing a synergistic effect with the P element and the N element. In addition, the halogen-free flame retardant containing the P element and the N element may effectively capture free radicals C-H generated during TPO combustion to generate a quenching effect and establish gas-phase flame retardancy.

[0007] In the present invention, the applicant further unexpectedly finds through a large number of experiments that a flame retardant effect of the halogen-free flame retardant may be further enhanced by compound use of the three, that is, the ADP, the PAPP, and the MPP, such that an acid source and a carbon source further undergo an esterification reaction for dehydration to form a carbon layer, and a gas source releases a non-flammable gas to expand the carbon layer when thermally decomposed so as to generate a ternary synergistic effect, thereby effectively improving the flame retardancy of the TPO artificial leather prepared from the thermoplastic polyolefin elastomer composition.

[0008] In the present invention, the polymer composition comprises one or more of polypropylene (hereinafter referred to as PP) , polyethylene (hereinafter referred to as PE) , a polyolefin elastomer (hereinafter referred to as POE) , thermoplastic vulcanizate (TPV) , and ethylene-propylene-diene monomer rubber (EPDM) . For example, the polymer composition may be composed of the PP, the PE, the TPV, and the POE, may also be composed of the PP, the PE, and the TPV, may also be composed of the PP, the PE, and the POE, and may also be composed of the PP and the EPDM, etc. Those skilled in the art may select appropriate components of the polymer composition and their use amounts according to actual application demands.

[0009] In the present invention, the ADP has a molecular formula of Al (PO2C4H10) 3 and a structural formula of

[0010] In the present invention, the PAPP has a molecular formula of C4H14N2O7P2 and a structural formula of

[0011] In the present invention, the MPP has a molecular formula of C3H10N6O7P2 and a structural formula of

[0012] In the present invention, the polymer composition comprises 20-60 parts by weight of the PP, 40-60 parts by weight of the PE, 10-30 parts by weight of the POE, and 20-50 parts by weight of the TPV.

[0013] In the present invention, based on 100 parts of a total weight of the polymer composition, the halogen-free flame retardant comprises 10-30 parts by weight of the ADP, greater than zero and less than 10 parts by weight of the PAPP, and greater than zero and less than 10 parts by weight of the MPP, and a sum of the ADP, the PAPP, and the MPP is 10-30 parts by weight.

[0014] In the present invention, based on 100 parts of the total weight of the polymer composition, the halogen-free flame retardant comprises 12-20 parts by weight of the ADP, 2-7 parts by weight of the PAPP, and 1-5 parts by weight of the MPP.

[0015] In the present invention, based on 100 parts of the total weight of the polymer composition, the sum of the ADP, the PAPP, and the MPP is 15-25 parts by weight.

[0016] In addition, those skilled in the art may add other necessary additives, such as a light stabilizer, a masterbatch, and an antioxidant, into the TPO composition according to actual application demands.

[0017] To solve the above-mentioned technical problems, the present invention may further adopt the following technical solution: an artificial leather, which comprises a TPO leather layer, wherein the TPO leather layer is prepared from the aforementioned TPO composition.Detailed Description

[0018] The present invention is further illustrated below through examples and comparative examples.

[0019] Example 1

[0020] This example provides preparation of a TPO artificial leather. A method for preparing the TPO artificial leather used in this example is a conventional method in the art. Those skilled in the art may clearly know how to select specific equipment, process steps, and conditions. Therefore, description of the following preparation process only involves key steps and conditions of one preparation method.

[0021] Step 1: Preparation of a TPO leather layer

[0022] 40 parts by weight of PP, 15 parts by weight of low-density polyethylene (LDPE) , 15 parts by weight of POE, 30 parts by weight of TPV, an ADP masterbatch containing 10 parts by weight of ADP, a PAPP masterbatch containing 3.5 parts by weight of PAPP, and an MPP masterbatch containing 1.5 parts by weight of MPP were used as raw materials and extruded to form the TPO leather layer.

[0023] Step 2: Printing

[0024] In a printing stage, after the above-mentioned wound TPO leather layer material was unwound, waterborne polyurethane paint was printed on the TPO leather layer. After the waterborne polyurethane paint was printed by a printing machine, the material was sent to an oven for drying, and then cooled and wound to obtain a printed semi-finished product of a wound TPO artificial leather. The printed semi-finished product of the TPO artificial leather was sent to an embossing stage.

[0025] Step 3: Embossing

[0026] In an embossing stage, the above-mentioned printed semi-finished product of the wound TPO artificial leather was unwound. After a surface of the printed semi-finished product of the TPO artificial leather was softened by heating, a pattern on a surface of an embossing roller was imparted to the surface of the TPO artificial leather by using the embossing roller at a pressure. After cooling was performed, the TPO artificial leather with the pattern on the surface was obtained.

[0027] Examples 2-11

[0028] Examples 2-11 similarly provide preparation of TPO artificial leathers, and preparation processes of the TPO artificial leathers and raw materials of paint layers are exactly the same as those in Example 1, with differences shown in Table 1-1 and Table 1-2.

[0029] Comparative Examples 1-8

[0030] Comparative Examples 1-8 similarly provide preparation of TPO artificial leathers, and preparation processes of the TPO artificial leathers and raw materials of paint layers are exactly the same as those in Example 1, with differences shown in Table 1-2 and Table 1-3.

[0031] Table 1-1

[0032] Table 1-2

[0033] Table 1-3

[0034] Test of horizontal burning velocity of TPO:

[0035] The horizontal burning velocity and LOI of the TPO artificial leathers prepared in Examples 1-11 and Comparative Examples 1-8 were tested in accordance with the national standard GB8410-2006. Test results are shown in Table 2.

[0036] Test of tensile strength:

[0037] The longitudinal tensile strength and transverse tensile strength of the TPO artificial leathers prepared in Examples 1-11 and Comparative Examples 1-8 were tested in accordance with ISO 527-3. Test results are shown in Table 2.

[0038] Test of elongation at break:

[0039] The longitudinal elongation at break and transverse elongation at break of the TPO artificial leathers prepared in Examples 1-11 and Comparative Examples 1-8 were tested in accordance with ISO 527-3. Test results are shown in Table 2.

[0040] Test of tear strength:

[0041] The longitudinal tear strength and transverse tear strength of the TPO artificial leathers prepared in Examples 1-11 and Comparative Examples 1-8 were tested in accordance with ISO 34-1. Test results are shown in Table 2.

[0042] Table 2

[0043] It can be seen from the above examples and comparative examples that compared with separate use of the halogen-free flame retardants ADP, PAPP, and MPP or compound use of any two, compound use of the three, that is, the ADP, the PAPP, and the MPP, may improve flame retardancy of the TPO artificial leather. When the use amounts of the ADP, the PAPP, and the MPP as well as their total use amount are respectively controlled within a certain range, the flame retardancy of the TPO artificial leather may be improved more effectively.

[0044] It can also be seen from the above examples and comparative examples that introduction of the halogen-free flame retardants ADP, PAPP, and MPP affects physical properties of a material, including a decrease in the tensile strength, a decrease in the elongation at break, and a decrease in the tear strength. Moreover, with an increase in the total use amount, an impact on the physical properties becomes greater. Therefore, the total use amount of the halogen-free flame retardants should not be too large, and may be specifically selected according to actual application scenarios.

[0045] It is understandable that the above examples of the present invention may be combined with each other to obtain more examples without conflict. Various specific technical features described in the above specific embodiments may be combined in any appropriate manner without contradiction.

[0046] The above examples are only preferred examples of the present invention, rather than all examples. It is understandable that those skilled in the art may make many reasonable changes to the technical solutions of the present invention without departing from the essential spirit and scope of the present invention, and these reasonable changes are within the scope of protection of the present invention.

Claims

1.A thermoplastic polyolefin elastomer composition, comprising a polymer composition, and the polymer composition comprising a polyolefin resin or a mixture of a polyolefin resin and a rubber elastomer, wherein the thermoplastic polyolefin elastomer composition comprises a halogen-free flame retardant, and the halogen-free flame retardant comprises aluminum diethylphosphinate, piperazine pyrophosphate, and melamine polyphosphate.2.The thermoplastic polyolefin elastomer composition according to claim 1, wherein the aluminum diethylphosphinate has a molecular formula of Al (PO2C4H10) 3 and a structural formula of 3.The thermoplastic polyolefin elastomer composition according to claim 1, wherein the piperazine pyrophosphate has a molecular formula of C4H14N2O7P2 and a structural formula of 4.The thermoplastic polyolefin elastomer composition according to claim 1, wherein the melamine polyphosphate has a molecular formula of C3H10N6O7P2 and a structural formula of 5.The thermoplastic polyolefin elastomer composition according to any one of claims 1 to 4, wherein the polymer composition comprises one or more of polypropylene, polyethylene, a polyolefin elastomer, thermoplastic vulcanizate, and ethylene-propylene-diene monomer rubber.6.The thermoplastic polyolefin elastomer composition according to any one of claims 1 to 4, wherein based on 100 parts of a total weight of the polymer composition, the halogen-free flame retardant comprises 10-30 parts by weight of the aluminum diethylphosphinate, greater than zero and less than 10 parts by weight of the piperazine pyrophosphate, and greater than zero and less than 10 parts by weight of the melamine polyphosphate, and a sum of the aluminum diethylphosphinate, the piperazine pyrophosphate, and the melamine polyphosphate is 10-30 parts by weight.7.The thermoplastic polyolefin elastomer composition according to claim 6, wherein based on 100 parts of the total weight of the polymer composition, the halogen-free flame retardant comprises 12-20 parts by weight of the aluminum diethylphosphinate, 2-7 parts by weight of the piperazine pyrophosphate, and 1-5 parts by weight of the melamine polyphosphate.8.The thermoplastic polyolefin elastomer composition according to claim 6, wherein based on 100 parts of the total weight of the polymer composition, the sum of the aluminum diethylphosphinate, the piperazine pyrophosphate, and the melamine polyphosphate is 15-25 parts by weight.9.An artificial leather, comprising a thermoplastic polyolefin elastomer leather layer, wherein the thermoplastic polyolefin elastomer leather layer is prepared from the thermoplastic polyolefin elastomer composition according to any one of claims 1 to 8.

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