耐磨無滷低煙膨脹型阻燃聚烯烴護套塑料及其製備方法

2023-07-19 14:59:01

專利名稱：耐磨無滷低煙膨脹型阻燃聚烯烴護套塑料及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種具有熱塑性無滷低煙膨脹型阻燃聚烯烴護套塑料的生產方法。
背景技術：
電線電纜廣泛用於能量及信息的傳遞，傳統的阻燃電纜一般採用聚氯乙烯作為護 套，但由於其含有滷素，燃燒時會放出大量滷化氫氣體和濃煙，造成火災的「二次危害」，從 而加大了火災的損失，所以需要開發無滷低煙電線電纜以滿足生產、生活的安全要求。傳統的無滷低煙阻燃電纜料一般採用無機阻燃劑，由於無滷阻燃材料是依賴無滷 阻燃劑產生的水達到阻燃聚合物材料目的的，因此無滷阻燃劑需要達到較高的添加量，才 有可能起到阻燃聚合物的作用，而高的添加量造成聚合物材料力學性能，尤其是韌性和強 度的大幅度下降。膨脹型阻燃劑以磷、氮為主要成分，具有無滷、低毒、低煙等優點，而且添加量小， 是一種環境友好、高效的阻燃劑，正越來越受到人們的青睞。膨脹型阻燃劑主要通過受熱分 解在表面生成多孔的膨脹炭層，起到隔絕熱、氧及可燃性氣體產物。但是使用膨脹型阻燃劑 的無滷低煙阻燃電纜護套塑料由於樹脂比例高，耐磨性差，不能滿足惡劣環境下正常使用 以及提高使用壽命。

發明內容
本發明的目的是提供一種耐磨熱塑性無滷低煙膨脹型阻燃聚烯烴護套塑料及其 製備方法，以克服現有技術存在的上述缺陷。本發明提出的耐磨熱塑性無滷低煙膨脹型阻燃聚烯烴護套塑料，包括如下重量份 數的組分聚烯烴樹脂50-80 份復配樹脂0-20 份接枝料3-15 份無滷膨脹型阻燃劑10-60 份偶聯劑0. 5-3 份抗氧劑0. 5-1. 5 份納米碳化矽1-10 份優選的，包括如下重量份數的組分聚烯烴樹脂50-65份復配樹脂15-20 份接枝料3-15 份無滷膨脹型阻燃劑10-60 份偶聯劑0. 5-3 份抗氧劑0. 5-1. 5 份
納米碳化矽1-10份所說的聚烯烴樹脂為以下物質的一種或者多種的混合物低密度聚乙烯(密度為 0. 916 0. 930g/cm3)、高密度聚乙烯(密度為0. 941 0. 960g/cm3)、線型低密度聚乙烯(密 度為0. 915 0. 940g/cm3)、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯/丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯 酸共聚物、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物。所說的復配樹脂為茂金屬線型低密度聚乙烯以及茂金屬超低密度聚乙烯中的一 種或其混合物，所述茂金屬線型低密度聚乙烯的密度為0. 915 0. 940g/cm3，茂金屬超低密 度聚乙烯的密度為0. 880 0. 910g/cm3 ；所說的接枝料為聚烯烴-馬來酸酐接枝料，其中聚烯烴選擇低密度聚乙烯(密度 為0. 916 0. 930g/cm3)、高密度聚乙烯(密度為0. 941 0. 960g/cm3)、線型低密度聚乙烯 (密度為0. 915 0. 940g/cm3)、乙烯-醋酸乙烯共聚物、均聚聚丙烯或共聚聚丙烯中一種 或幾種。所說的無滷膨脹型阻燃劑由磷酸銨類化合物、多元醇和發泡劑三者組成，三者重 量比為 1-6 0.5-2 0-2。其中磷酸銨類化合物選自聚磷酸銨、三聚氰胺焦磷酸、磷酸氫二銨、磷酸二氫銨、 偏磷酸銨或亞磷酸銨中的一種以上；其中多元醇選自季戊四醇、雙季戊四醇、丙三醇、乙二醇、環己二醇或三羥甲基甲 烷中的一種以上；其中發泡劑選自三聚氰胺、三羥基甲基三聚氰胺、六羥甲基三氰胺、三聚氰胺甲 醛、乙酸銨或尿素中的一種以上；所說的偶聯劑為乙烯基三乙氧基矽烷、乙烯基三[2-甲氧乙氧基]矽烷、Y-氨丙 基三乙氧基矽烷、Y -甲基丙烯酸丙酯基三甲氧基矽烷、Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽 烷、Ν-β-(氨乙基)-Y-氨丙基甲基二甲氧基矽烷、Ν-β-(氨乙基)-Y-氨丙基三甲氧基 矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)矽烷、異丙基三異十八醯鈦酸 酯、異丙基三(十二十四烷基)鈦酸酯、異丙基二(十八醯)甲基丙烯鈦酸酯、異丙基二甲 基丙烯異十八醯鈦酸酯、異丙基十二苯亞磺醯鈦酸酯、異丙基異十八醯二丙烯鈦酸酯、異丙 基三(二辛磷酸)鈦酸酯、異丙基三(二辛焦磷酸)鈦酸酯、異丙基三(N，N』 - 二甲基乙醇 胺)鈦酸酯、異丙基三(N-乙基胺乙醇胺)鈦酸酯中的一種或兩種。所說的抗氧劑選自四[3_(3』，5』 - 二叔丁基-4』 -羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯 (代號1010)、4，4』 -硫代雙-(6-叔丁基-3-甲基苯酚)、4，4』 -硫代雙(6-叔丁基間甲 酚)、Ν，Ν，-六甲撐雙(3，5-二叔丁基-4-羥基丙醯胺)、三(2，4_叔丁基酚)亞磷酸酯或 四(2，4-叔丁基酚)-4，4』 -雙酚二磷酸酯中的一種或幾種。所說的納米碳化矽平均粒徑為30-70nm。本發明的熱塑性無滷低煙膨脹型阻燃聚烯烴護套塑料的製備方法，包括以下步 驟(1)將未處理的無滷膨脹型阻燃劑和納米碳化矽粉料置於攪拌機中，將偶聯劑按 比例噴灑在粉料上，攪拌5-15min，乾燥，待用；(2)將配方中其餘組分置於密煉機中密煉，密煉時間為5-15min，溫度為 150-180°C ；
(3)將密煉機密煉過的物料經雙錐剪切輸送，再由單螺杆擠出機擠出造粒，雙錐 螺杆加熱溫度為100-12(TC，單螺杆擠出機主機溫度分為三段加熱/冷卻段分三區，I區 1450C 士 10°C，II 區 150°C 士 10°C，III 區 145°C 士 10°C ；換網分三區，I 區 135°C 士 10°C， II 區 130°C 士 10°C，III 區 120°C 士 10°C ；機頭為 120°C 士 10°C，即可獲得產品。本發明熱塑性無滷低煙膨脹型阻燃聚烯烴護套塑料及其製備方法，在共混體系中 加入納米碳化矽，提高了熱塑性無滷低煙膨脹型阻燃聚烯烴護套塑料的耐磨性，能夠滿足 惡劣環境下的正常使用需求，並且提高了其使用壽命。
具體實施例方式實施例1乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA茂金屬線型低密度聚乙烯mLLDPE馬來酸酐接枝線性低密度聚乙烯無滷膨脹型阻燃劑γ -氨丙基三乙氧基矽烷
65份
20份密度為0. 930g/cm3 10份密度為0. 925g/cm3 30份 1.5份
.聚氰胺構成，重量比為抗氧劑10100.5 份納米碳化矽5份其中無滷膨脹型阻燃劑由聚磷酸銨、季戊四醇和. 6 1.5 0. 5 ；納米碳化矽的平均粒徑為40nm。製備方法如下(1)將未處理的無滷膨脹型阻燃劑和納米碳化矽粉料置於高速攪拌機中，將偶聯 劑按比例均勻噴灑在粉料上，攪拌5min，乾燥，待用；(2)將配方中其餘組分置於密煉機中密煉，密煉時間為lOmin，溫度為160°C ；(3)將密煉機密煉過的物料經雙錐剪切輸送，再由單螺杆擠出機擠出造粒，雙 錐螺杆加熱溫度為110°C，單螺杆擠出機主機溫度分為三段加熱/冷卻段分三區，I區 1450C 士 10°C，II 區 150°C 士 10°C，III 區 145°C 士 10°C ；換網分三區，I 區 135°C 士 10°C， II 區 130°C 士 10°C，III 區 120°C 士 10°C;機頭為 120°C 士 10°C，即可獲得產品。採用 JB/T 10707-2007標準進行檢測，具體性能見下表1。實施例2EVAmLLDPE馬來酸酐接枝線性低密度聚乙烯無滷膨脹型阻燃劑
55份
15份密度為0. 915g/cm3 15份密度為0. 925g/cm3 25份 2. 5份γ -氨丙基三乙氧基矽烷抗氧劑10100.5 份納米碳化矽4份其中無滷膨脹型阻燃劑由聚磷酸銨、雙季戊四醇和: 6:1:1 ；納米碳化矽的平均粒徑為40nm。製備方法如下聚氰胺甲醛構成，重量比為
(1)將未處理的無滷膨脹型阻燃劑和納米碳化矽粉料置於攪拌機中，將偶聯劑按 比例均勻噴灑在粉料上，攪拌7min，乾燥，待用；(2)將配方中其餘組分以及事先處理好的粉料置於密煉機中密煉，密煉時間為 lOmin，溫度為 1600C ；(3)將密煉機密煉過的物料經雙錐剪切輸送，再由單螺杆擠出機擠出造粒，雙 錐螺杆加熱溫度為120°C，單螺杆擠出機主機溫度分為三段加熱/冷卻段分三區，I區 1450C 士 10°C，II 區 150°C 士 10°C，III 區 145°C 士 10°C ；換網分三區，I 區 135°C 士 10°C， II 區 130°C 士 10°C，III 區 120°C 士 10°C;機頭為 120°C 士 10°C，即可獲得產品。採用 JB/T 10707-2007標準進行檢測，具體性能見下表1。實施例3
EVA50份
mLLDPE20份
EVA接枝馬來酸酐8份
無滷膨脹型阻燃劑30份
異丙基三異十八醯鈦酸酯2份
抗氧劑10101份
納米碳化矽3份
其中無滷膨脹型阻燃劑由偏磷酸銨、雙季戊四醇和三聚氰胺構成，重量比為5 1. 51 ；納米碳化矽的平均粒徑為50nm。
製備方法如下
(1)將未處理的無滷膨脹型阻燃劑和納米碳化矽粉料置於攪拌機中，將偶聯劑按
比例均勻噴灑在粉料上，高速攪拌5min，乾燥，待用；(2)將配方中其餘組分以及事先處理好的粉料置於密煉機中密煉，密煉時間為 7min，溫度為 1700C ；(3)將密煉機密煉過的物料經雙錐剪切輸送，再由單螺杆擠出機擠出造粒，雙 錐螺杆加熱溫度為115°C，單螺杆擠出機主機溫度分為三段加熱/冷卻段分三區，I區 1450C 士 10°C，II 區 150°C 士 10°C，III 區 145°C 士 10°C ；換網分三區，I 區 135°C 士 10°C， II 區 130°C 士 10°C，III 區 120°C 士 10°C;機頭為 120°C 士 10°C，即可獲得產品。採用 JB/T 10707-2007標準進行檢測，具體性能見下表1。實施例1-3各性能測試結果如下表1所示
檢驗項目名稱及單位實施例ι實施例2實施例323°C密度g/cm31. 051. 071. 0720°C時體積電阻率Ω. m7. 3 X IO158. 4X10158. 2 X IO15介電強度MV/m323430拉伸強度Mpa14. 113. 514. 權利要求
1.耐磨熱塑性無滷低煙膨脹型阻燃聚烯烴護套塑料，其特徵在於，包括如下重量份數 的組分聚烯烴樹脂50-80 份復配樹脂0-20 份接枝料3-15 份無滷膨脹型阻燃劑10-60 份偶聯劑0. 5-3 份抗氧劑0. 5-1. 5 份納米碳化矽1-10 份。
2.根據權利要求1所述的耐磨熱塑性無滷低煙膨脹型阻燃聚烯烴護套塑料，其特徵在 於，包括如下重量份數的組分聚烯烴樹脂50-65份復配樹脂15-20份接枝料3-15份無滷膨脹型阻燃劑10-60份偶聯劑0. 5-3份抗氧劑0. 5-1. 5份納米碳化矽1-10份
3.根據權利要求1所述的耐磨熱塑性無滷低煙膨脹型阻燃聚烯烴護套塑料，其特徵 在於，所說的聚烯烴樹脂為以下物質的一種或者多種的混合物低密度聚乙烯、高密度聚乙 烯、線型低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯/丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸共 聚物、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物。
4.根據權利要求1所述的耐磨熱塑性無滷低煙膨脹型阻燃聚烯烴護套塑料，其特徵在 於，所說的復配樹脂為茂金屬線型低密度聚乙烯以及茂金屬超低密度聚乙烯中的一種或其 混合物。
5.根據權利要求1所述的耐磨熱塑性無滷低煙膨脹型阻燃聚烯烴護套塑料，其特徵在 於，所說的接枝料為聚烯烴-馬來酸酐接枝料、乙烯-醋酸乙烯共聚物、均聚聚丙烯或共聚 聚丙烯中一種或幾種。
6.根據權利要求1所述的耐磨熱塑性無滷低煙膨脹型阻燃聚烯烴護套塑料，其特徵在 於，所說的無滷膨脹型阻燃劑由磷酸銨類化合物、多元醇和發泡劑三者組成，三者重量比為 1-6 0.5-2 0-2。
7.根據權利要求6所述的耐磨熱塑性無滷低煙膨脹型阻燃聚烯烴護套塑料，其特徵在 於，其中磷酸銨類化合物選自聚磷酸銨、三聚氰胺焦磷酸、磷酸氫二銨、磷酸二氫銨、偏磷酸 銨或亞磷酸銨中的一種以上；其中多元醇選自季戊四醇、雙季戊四醇、丙三醇、乙二醇、環己二醇或三羥甲基甲烷中 的一種以上。
8.根據權利要求1所述的耐磨熱塑性無滷低煙膨脹型阻燃聚烯烴護套塑料，其特徵在 於，發泡劑選自三聚氰胺、三羥基甲基三聚氰胺、六羥甲基三氰胺、三聚氰胺甲醛、乙酸銨或 尿素中的一種以上，所說的偶聯劑為乙烯基三乙氧基矽烷、乙烯基三[2-甲氧乙氧基]矽烷、Y-氨丙基三乙氧基矽烷、Y-甲基丙烯酸丙酯基三甲氧基矽烷、Y-縮水甘油醚氧丙 基三甲氧基矽烷、Ν-β-(氨乙基)-Y-氨丙基甲基二甲氧基矽烷、Ν-β-(氨乙基)-Y-氨 丙基三甲氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)矽烷、異丙基三 異十八醯鈦酸酯、異丙基三(十二十四烷基)鈦酸酯、異丙基二(十八醯)甲基丙烯鈦酸 酯、異丙基二甲基丙烯異十八醯鈦酸酯、異丙基十二苯亞磺醯鈦酸酯、異丙基異十八醯二丙 烯鈦酸酯、異丙基三(二辛磷酸)鈦酸酯、異丙基三(二辛焦磷酸)鈦酸酯、異丙基三(N， N』-二甲基乙醇胺)鈦酸酯、異丙基三(N-乙基胺乙醇胺)鈦酸酯中的一種或兩種，所說的 抗氧劑選自四[3-(3』，5』 - 二叔丁基-4』 -羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯(代號1010)、4， 4』 -硫代雙-(6-叔丁基-3-甲基苯酚)、4，4』 -硫代雙(6-叔丁基間甲酚)、N，N』 -六甲 撐雙(3，5-二叔丁基-4-羥基丙醯胺)、三(2，4-叔丁基酚)亞磷酸酯或四(2，4-叔丁基 酚)-4，4』 -雙酚二磷酸酯中的一種或幾種。
9.根據權利要求1所述的耐磨熱塑性無滷低煙膨脹型阻燃聚烯烴護套塑料，其特徵在 於，所說的納米碳化矽平均粒徑為30-70nm。
10.根據權利要求1 9任一項所述的耐磨熱塑性無滷低煙膨脹型阻燃聚烯烴護套塑 料的製備方法，包括以下步驟(1)將未處理的無滷膨脹型阻燃劑和納米碳化矽粉料置於攪拌機中，將偶聯劑按比例 噴灑在粉料上，攪拌5-15min，乾燥，待用；(2)將配方中其餘組分置於密煉機中密煉，密煉時間為5-15min，溫度為150_180°C；(3)將密煉機密煉過的物料經雙錐剪切輸送，再由單螺杆擠出機擠出造粒，雙錐螺 杆加熱溫度為100-12(TC，單螺杆擠出機主機溫度分為三段加熱/冷卻段分三區，I區 1450C 士 10°C，II 區 150°C 士 10°C，III 區 145°C 士 10°C ；換網分三區，I 區 135°C 士 10°C， II 區 130°C 士 10°C，III 區 120°C 士 10°C ；機頭為 120°C 士 10°C，即可獲得產品。
全文摘要
本發明公開了一種耐磨熱塑性無滷低煙膨脹型阻燃聚烯烴護套塑料及其製備方法，包括如下重量份數的組分聚烯烴樹脂50-80份，復配樹脂0-20份，接枝料3-15份，無滷膨脹型阻燃劑10-60份，偶聯劑0.5-3份，抗氧劑0.5-1.5份，納米碳化矽1-10份。本發明熱塑性無滷低煙膨脹型阻燃聚烯烴護套塑料及其製備方法，在共混體系中加入納米碳化矽，提高了熱塑性無滷低煙膨脹型阻燃聚烯烴護套塑料的耐磨性，能夠滿足惡劣環境下的正常使用需求，並且提高了其使用壽命。
文檔編號H01B7/295GK102101922SQ200910200448
公開日2011年6月22日 申請日期2009年12月22日 優先權日2009年12月22日
發明者吳娟, 徐曉輝, 徐永衛, 辛靈敏, 鍾偉勤 申請人:上海新上化高分子材料有限公司