CN100363415C - 低烟无卤膨胀阻燃聚烯烃电子线料及其制备方法 - Google Patents

低烟无卤膨胀阻燃聚烯烃电子线料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种低烟无卤膨胀阻燃聚烯烃电子线料及其制备方法，由聚烯烃树脂混合物48～52份、氮磷复合阻燃剂38～42份、分散剂8～12份、阻燃增效剂0.2～0.5份、润滑剂1.5～3.5份、抗氧剂0.4～0.6份组成，聚烯烃树脂混合物由聚乙烯混合物和乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)组成，聚乙烯混合物由低密度聚乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)组成。没有氯乙烯单体、卤化氢气体污染，阻燃性能好，安全、环保，用其生产的电子线，外观光滑，硬度适中，拉伸强度高，拉伸断裂伸长率大于200%，燃烧性能达到美国UL1581标准，即VW-1级。

Description

低烟无卤膨胀阻燃聚烯烃电子线料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种电线料，特别是一种低烟无卤膨胀阻燃聚烯烃电子线料及其制备方法。
背景技术
现有的电线料是由PVC树脂和各种增塑剂、稳定剂、润滑剂、阻燃剂组成。该材料在加工过程中随着温度的提高会释放氯乙烯单体，它是一种严重危害人体健康的有毒物质。还有一些润滑剂、稳定剂和增塑剂、阻燃剂等助剂，大都含有铅、镉、汞、六价铬、聚溴联苯、聚溴二苯醚等有害物质，这是欧盟、日本、美国等国家明令禁止在电器及其材料中使用的物质。PVC电源插头料在燃烧的过程中会放出大量浓烟，PVC分解，放出HCl气体和含有铅、镉、汞、六价铬、聚溴联苯、聚溴二苯醚等有害物质的化合物，严重污染环境，对人们的身体健康造成伤害。为了克服上述材料的缺点，人们发明了一些低烟无卤阻燃材料用作电缆料、电线料等，其有不同的特点，如专利申请号“CN200410013782.9”提供了“低烟无卤无毒环保型电缆材料的配方和生产工艺方法”，由乙烯-醋酸乙烯68公斤、其中醋酸乙烯含量28％，高密度聚乙烯52公斤、水滑石108公斤、活化处理的，粒径小于2微米，高纯消烟剂4公斤、粒径小于3微米的，红磷8.5公斤、微化处理，主抗氧剂1公斤、辅抗氧剂1公斤、硅烷偶联剂3公斤、聚乙烯蜡1公斤、白油4公斤加工配制而成。专利申请号“CN200510038048.2”供的一种低烟无卤阻燃电缆料包括甲基乙烯基硅橡胶、乙烯/乙烯丙稀酸丁脂共聚物、界面相容剂、氢氧化铝、氢氧化镁、碳阻燃体系和环氧润滑，其重量配比甲基乙烯基硅橡胶15％、乙烯/乙烯丙烯酸丁脂共聚物25-30％、界面相容剂5％、氢氧化铝20-25％、氢氧化镁10-15％、碳阻燃体系13％和拉氧润滑5％。专利申请号“CN02111063.8”涉及一种低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料及其制备方法，该电缆料的原料包括以下组分及含量(重量份)：乙烯-醋酸乙酸共聚物65～75，高密度聚乙烯25～35，阻燃剂A90～140，阻燃剂B7～10，相容剂15～30，抗氧剂A1～2.5，抗氧剂B1～2.5，润滑剂1～1.5，交联剂4～5；该电缆料的制备方法包括配料、混合、造粒、干燥等工艺步骤；与现有技术相比，本发明具有机械及加工性能好、耐温等级高、燃烧时不易滴落等优点。
发明内容
本发明的目的是提供一种新的低烟无卤膨胀阻燃聚烯烃电子线料及其制备方法，提高电子线产品的安全性，满足产品物理性能的要求，提升产品质量，无卤化氢有毒气体污染。
本发明的目的可以通过如下技术措施来实现：本电子线料由聚烯烃树脂混合物和氮磷复合阻燃剂、分散剂、阻燃增效剂、润滑剂、抗氧剂高速混合后，经配混挤出机挤出、冷却、切粒而成。电子线料原料组分及含量(重量份)如下：
聚烯烃树脂混合物48～52份、氮磷复合阻燃剂38～42份、分散剂8～12份、阻燃增效剂0.2～0.5份、润滑剂1.5～3.5份、抗氧剂0.4～0.6份；
所述的聚烯烃树脂混合物由聚乙烯混合物和乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)组成，其重量配比为聚乙烯混合物∶乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)＝0.8～1.2∶1；
所述的聚乙烯混合物由低密度聚乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)组成，其重量配比为低密度聚乙烯(LDPE)∶线性低密度聚乙烯(LLDPE)∶高密度聚乙烯(HDPE)＝1∶3∶1；
所述的氮磷复合阻燃剂为改性氮磷复合阻燃剂，并采用如下方法制备：将多聚磷酸铵在80～100℃温度下干燥至其含水量小于0.2％；投入高速混合机内，加入偶联剂在常压下进行偶联处理，偶联剂的用量为氮磷复合阻燃剂重量的1～2％，偶联处理温度70～120℃、时间10～15分钟；然后在100～120℃温度烘2～3小时得改性氮磷复合阻燃剂。
所述的氮磷复合阻燃剂为多聚磷酸铵，分子量大于10万。
所述的分散剂由乙烯-醋酸乙烯共聚物的马来酸酐接枝物和线性低密度聚乙烯的马来酸酐接枝物组成，其重量配比为1∶1。
所述的阻燃增效剂为聚四氟乙烯。
所述的润滑剂为硅酮类化合物。
所述的抗氧剂由1010、168和1024组成，其重量配比为1010∶168∶1024＝3∶5∶4。
本发明电子线料的制备方法，包括如下步骤：
(1)、将氮磷复合阻燃剂在80～100℃温度下干燥至其含水量小于0.2％，投入高速混合机内，加入偶联剂KH570在常压下进行偶联处理，偶联剂的用量为氮磷复合阻燃剂重量的1～2％，偶联处理温度70～120℃ 、时间10～15分钟，将所得在100～120℃温度烘2～3小时得改性氮磷复合阻燃剂；
(2)、按上述配比将低密度聚乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)进行混合处理得聚乙烯混合物；
(3)、按上述配比将聚乙烯混合物和乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)进行常温混合得聚烯烃树脂混合物；
(4)、按上述配比将聚烯烃树脂混合物、氮磷复合阻燃剂、分散剂、阻燃增效剂、润滑剂、抗氧剂按顺序投入到高速混合机内，常温高速混合5～10分钟，出料待用；
(5)、将步骤(4)所得的料在双螺杆配混挤出机中加热挤出条状，经冷却切粒得成品。
本发明的有益效果：由于不含卤素和铅、镉、汞、六价铬、聚溴联苯、聚溴二苯醚等有害物质，从根本改善了材料的加工环境和使用环境，在加工过程中不会释放有毒的氯乙烯单体，即使在燃烧的过程中也不会产生有毒的卤化氢气体，起到了保护环境的效果，所用的阻燃剂为氮磷复合阻燃剂，其可在燃烧时发泡、膨胀，并在树脂表面形成一薄碳层，有效地隔绝了与空气的接触，大大提高了阻燃性能。符合欧盟的Rosh指令和日本Jis、美国UL标准对电器材料的要求。
用本发明电子线料生产的电子线，外观光滑，硬度适中，拉伸强度高，拉伸断裂伸长率大于200％，燃烧性能达到美国UL1581标准，即VW-1级。
具体实施方式
低密度聚乙烯(LDPE)采用EXXON公司生产的100WB，线性低密度聚乙烯(LLDPE)为茂名乙烯公司生产的2076，高密度聚乙烯(HDPE)为齐鲁石化公司生产的QHJ-01，乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)选用法国阿托公司生产的2805，氮磷复合阻燃剂选用杭州捷而思公司生产的PNP1，分散剂的乙烯-醋酸乙烯共聚物的马来酸酐接枝物采用宁波能之光公司生产的MC328，线性低密度聚乙烯的马来酸酐接枝物采用南京聚星公司生产的9904，阻燃增效剂采用美国大湖公司生产的A-449，润滑剂选用重庆同力公司生产的Lys1-100，抗氧剂选用汽巴公司生产的1010、168和1024组成。
聚乙烯混合物的制备是按重量配比为低密度聚乙烯(LDPE)∶线性低密度聚乙烯(LLDPE)∶高密度聚乙烯(HDPE)＝1∶3∶1投料进行混合处理而得。
改性氮磷复合阻燃剂的制备是将氮磷复合阻燃剂PNP1放进干燥箱加热至95℃干燥至含水量小于0.2％，投入高速混合机，加入PNP1重量1.5％的偶联剂KH570在常压、温度95℃进行偶联处理13分钟，再在温度110℃烘箱内烘2.5小时而得。
分散剂按重量配比为乙烯-醋酸乙烯共聚物的马来酸酐接枝物∶线性低密度聚乙烯的马来酸酐接枝物组成＝1∶1混合配制。
抗氧剂按重量配比为1010∶168∶1024＝3∶5∶4混合配制。
实施例一：
(1)、按重量配比为聚乙烯混合物∶乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)＝0.9∶1投料进行常温混合得聚烯烃树脂混合物；
(2)、将聚烯烃树脂混合物50公斤、改性氮磷复合阻燃剂40公斤、分散剂10公斤、A-449阻燃增效剂0.4公斤、Lys1-100润滑剂2.5公斤、抗氧剂0.5公斤的配比按顺序投入到高速混合机内，常温高速混合8分钟，出料待用；
(3)、将步骤(2)所得的料加入加热的双螺杆配混挤出机，各区的加热温度分别为：I区150～160℃、II区180～190℃、III区180～190℃、IV区180～185℃、V区180～185℃、VI区175～180℃、VII区175～180℃、VIII区175～180℃，在螺杆转速80r/min，喂料速度9r/min下挤成条状，经冷却，切粒为成品。材料性能见下表：
  熔体流动速率g/10min   密度g/cm<sup>3</sup>   硬度邵A   拉伸断裂强度MPa   拉伸断裂伸长率％   燃烧性能UL94标准
  0.3   1.18   93   9.84   大于200   VW-1
实施例二：
(1)、按重量配比为聚乙烯混合物∶乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)＝0.9∶1投料进行常温混合得聚烯烃树脂混合物；
(2)、将聚烯烃树脂混合物48公斤、改性氮磷复合阻燃剂42公斤、分散剂9公斤、A-449阻燃增效剂0.5公斤、Lys-100润滑剂3.5公斤、抗氧剂0.6公斤的配比按顺序投入到高速混合机内，常温高速混合10分钟，出料待用；
(3)、将步骤(2)所得的料加入加热的双螺杆配混挤出机，各区的加热温度分别为：I区150～160℃、II区180～190℃、III区180～190℃、IV区180～185℃、V区180～185℃、VI区175～180℃、VII区175～180℃、VIII区175～180℃，在螺杆转速100r/min，喂料速度12r/min下挤成条状，经冷却，切粒为成品。材料性能见下表：
  熔体流动速率g/10min   密度g/cm<sup>3</sup>   硬度邵A   拉伸断裂强度MPa   拉伸断裂伸长率％   燃烧性能UL94标准
  0.5   1.09   92   9.70   大于200   VW-1
实施例三：
(1)、按重量配比为聚乙烯混合物∶乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)＝1.2∶1投料进行常温混合得聚烯烃树脂混合物；
(2)、将聚烯烃树脂混合物52公斤、改性氮磷复合阻燃剂38公斤、分散剂12公斤、A-449阻燃增效剂0.2公斤、Lys1-100润滑剂1.5公斤、抗氧剂0.4公斤的配比按顺序投入到高速混合机内，常温高速混合5分钟，出料待用；
(3)、将步骤(2)所得的料加入加热的双螺杆配混挤出机，各区的加热温度分别为：I区150～160℃、II区180～190℃、III区180～190℃、IV区180～185℃、V区180～185℃、VI区175～180℃、VII区175～180℃、VIII区175～180℃，在螺杆转速120r/min，喂料速度14r/min下挤成条状，经冷却，切粒为成品。材料性能见下表：
  熔体流动速率g/10min   密度g/cm<sup>3</sup>   硬度邵A   拉伸断裂强度MPa   拉伸断裂伸长率％   燃烧性能UL94标准
  0.4   1.09   92   9.8   大于200   VW-1

Claims (4)

1.一种低烟无卤膨胀阻燃聚烯烃电子线料，其特征是它由如下重量份的原料制成：
聚烯烃树脂混合物48～52份、氮磷复合阻燃剂38～42份、分散剂8～12份、阻燃增效剂0.2～0.5份、润滑剂1.5～3.5份、抗氧剂0.4～0.6份；
所述的聚烯烃树脂混合物由聚乙烯混合物和乙烯-醋酸乙烯共聚物组成，其重量配比为聚乙烯混合物∶乙烯-醋酸乙烯共聚物＝0.8～1.2∶1；
所述的聚乙烯混合物由低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯组成，其重量配比为低密度聚乙烯∶线性低密度聚乙烯∶高密度聚乙烯＝1∶3∶1；
所述的氮磷复合阻燃剂为改性氮磷复合阻燃剂，并采用如下方法制备：将多聚磷酸铵在80～100℃温度下干燥至其含水量小于0.2％；投入高速混合机内，加入偶联剂在常压下进行偶联处理，偶联剂的用量为氮磷复合阻燃剂重量的1～2％，偶联处理温度70～120℃、时间10～15分钟；然后在100～120℃温度烘2～3小时得改性氮磷复合阻燃剂。
2.根据权利要求1所述的低烟无卤膨胀阻燃聚烯烃电子线料，其特征是所述的氮磷复合阻燃剂为多聚磷酸铵，分子量大于10万。
3.根据权利要求1所述的低烟无卤膨胀阻燃聚烯烃电子线料，其特征是分散剂由乙烯-醋酸乙烯共聚物的马来酸酐接枝物和线性低密度聚乙烯的马来酸酐接枝物组成，其重量配比为1∶1。
4.权利要求1所述低烟无卤膨胀阻燃聚烯烃电子线料的制备方法，其特征是包括如下步骤：
(1)、将氮磷复合阻燃剂在80～100℃温度下干燥至其含水量小于0.2％，投入高速混合机内，加入偶联剂在常压下进行偶联处理，偶联剂的用量为氮磷复合阻燃剂重量的1～2％，偶联处理温度70～120℃、时间10～15分钟，然后在100～120℃温度烘2～3小时得改性氮磷复合阻燃剂；
(2)、按重量配比为低密度聚乙烯∶线性低密度聚乙烯∶高密度聚乙烯(HDPE)＝1∶3∶1投料进行混合处理得聚乙烯混合物；
(3)、按重量配比为聚乙烯混合物∶乙烯-醋酸乙烯共聚物＝0.8～1.2∶1投料进行常温混合得聚烯烃树脂混合物；
(4)、按聚烯烃树脂混合物48～52份、氮磷复合阻燃剂38～42份、分散剂8～12份、阻燃增效剂0.2～0.5份、润滑剂1.5～3.5份、抗氧剂0.4～0.6份的配比按顺序投入到高速混合机内，常温高速混合5～10分钟，出料待用；
(5)、将步骤(4)所得的料在双螺杆配混挤出机中加热挤出条状，经冷却切粒得成品。
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Address after: 525000 Guangdong Province, Maoming city Guandu Road No. 49 North Lane

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Co-patentee after: Lead Ya Electronic Technology Co., Ltd.

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Patentee before: Xiao Qihai

Co-patentee before: Guangdong Xinya Wire&Cable Co., Ltd.

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