CN101037519A - 可辐射交联低烟无卤阻燃聚烯烃材料 - Google Patents

可辐射交联低烟无卤阻燃聚烯烃材料 Download PDF

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陈竹平
彭朝荣
汪秀英
周雪梅
王静霞
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Abstract

本发明提供一种低烟无卤阻燃聚烯烃材料，其成分包括基础树脂、阻燃体系、复配偶联剂及其它成分。各成分的配合比例按重量百分数计是：基础树脂39.0～65.8，阻燃体系33.6～56.5复配偶联剂0.33～3.1，其它成分0,27～1.4。其中，基础树脂是由乙烯－醋酸乙烯酯共聚物、乙烯－辛烯共聚物及高密度聚乙烯组成的三元共混物，复配偶联剂是钛酸酯类和硅氧环类的混合物，其配合比例按重量份计是钛酸酯∶硅氧烷＝2～8∶1。具有高阻燃性，低烟，无卤，力学性能优良且加工性能好。广泛用于生产辐射交联电线电缆或其它热缩材料。

Description

可辐射交联低烟无卤阻燃聚烯烃材料
技术领域
本发明涉及一种聚烯烃材料，特别是涉及一种可辐射交联低烟无卤阻燃聚烯烃材料。
背景技术
火灾是人类面临的最严重的灾害之一，随着电气化程度的提高，因电线电缆引起的火灾在火灾中所占比例日趋增大，据统计损失超过50亿元。为了减少火灾带来的损失，研究人员对电线电缆进行阻燃改性。过去主要采用含卤阻燃剂对其进行改性。而阻燃剂产品在使用过程中也存在一定的安全隐患及环保问题。中国专利CN1445973A公开了一种低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料及其制备方法。其原料按重量份计是乙烯-醋酸乙烯其聚物65～75，高密聚乙烯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及交联剂4～5。该材料低烟、低腐蚀、低毒，具有一定的阻燃性能，但拉伸强度及断裂伸长率较低，阻燃性能较差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种拉伸强度高、断裂伸长率长且氧指数大的可辐射交联低烟无卤阻燃聚烯烃材料。
本发明可辐射交联低烟无卤阻燃聚烯烃材料其成分包括基础树脂、阻燃体系、复配偶联剂及其它成分，各成分的配合比例按重量百分数计是：
基础树脂                        39.0～65.8，
阻燃体系                        33.6～56.5，
复配偶联剂                      0.33～3.1，
其它成分                        0.27～1.4。
其中，基础树脂是由乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-辛烯共聚物及高密度聚乙烯组成的三元共混物，配合比例按重量份计是：
乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)      50～85，
乙烯-辛烯共聚物(POE)            5～35，
高密度聚乙烯(HDPE)              10～15。
阻燃体系由阻燃剂A、阻燃剂B及阻燃协效剂组成，其配合比例按重量份计是：
阻燃剂A                 50～120，
阻燃剂B                 0～15，
阻燃协效剂              1～10；
阻燃剂A是氢氧化镁、氢氧化铝中的一种或两种；阻燃剂B是粒径小于5μm的微胶囊化红磷；阻燃协效剂是超高分子量硅酮S-M305和硼酸锌。
复配偶联剂是钛酸酯类和硅氧烷类的混合物，其配合比例按重量份计是钛酸酯∶硅氧烷＝2～8∶1。
其它成分由抗氧剂及润滑剂组成，其配合比例按重量份计是：抗氧剂0.2～2.5，润滑剂0.2～2。其中，抗氧剂是β-(4-羟基-3-5二叔丁基苯)丙基正十八碳醇酯(抗氧剂1076)、亚磷酸三(2，4二叔丁基苯基)酯(抗氧剂168)、四[β-(3、5二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)中的两种，润滑剂是液体石蜡、硬酯酸锌中的一种或两种。
本发明可辐射交联低烟无卤阻燃聚烯烃材料的优点在于其一，具有高阻燃性，选用阻燃剂A、阻燃剂B和阻燃协效剂C组成的复合阻燃体系能赋予材料以优异的阻燃性能。经国家电线电缆测试中心测试，阻燃性能氧指数达40％，并通过了UL94-VO级的测试。其二，低烟性，经国家电线电缆测试中心测试，显示其优良的低烟特性，无论是有焰燃烧还是无焰燃烧所产生的烟雾都极少。其三，环保性，该材料不含卤素，通过SGS认证，材料的重金属含量达欧盟ROHS和WEEE指令要求，因而具有低腐蚀性，低毒性。其四，具有优异的力学性能及加工性能，由于基础树脂采用三元共混物，特别是引入乙烯-辛烯共聚物，以及复配偶联剂，大大提高了无机阻燃剂与基础树脂的相容性，从而克服因大量阻燃剂加入而降低材料力学性能的缺点，使得材料的用途更广，既能作辐射交联电线电缆材料，又可用于生产辐射交联热收缩制品。
具体实施方式
实施例1：
1)基础树脂的制备(重量份)：
EVA                     50
POE                     35
HDPE                    15
将上述树脂混合均匀待用。
2)阻燃体系的制备(重量份)：
  氢氧化铝                            40
  氢氧化镁                            80
  微胶囊化红磷                        0
  硼酸锌                              8
  超高分子量硅酮S-M305                2
将上述组分混匀待用。
3)复配偶联剂的制备(重量份)：
  钛酸酯                              6
  硅氧烷                              1
将上述组分混匀待用。
4)其它成分的制备(重量份)
  抗氧剂1010                          0.5
  抗氧剂168                           0.5
  硬酯酸锌                            2
将上述组分混匀待用。
5)本发明各成分的配合比例(重量百分数)
  基础树脂                            41.7
  阻燃体系                            54.2
  复配偶联剂                          2.9
  其它成分(抗氧剂、润滑剂)            1.2
将高速混合机升温至60～110℃，按5)的比例加入上述步骤2)、3)所得成分，高速搅拌5～10分钟，再加入步骤1)、4)所得成分，搅拌2～10分钟至原料混合均匀，送至双螺杆机造粒，螺杆各段温度如下：
加料段                                90～120℃
压缩段                                125～140℃
均化段                                140～175℃
口模                                  150～160℃
最后将所得粒料于60～80℃温度干燥0.5～1小时得本发明。其性能指标如表1所示。
实施例2：
1)基础树脂的制备(重量份)：
  EVA                             70
  POE                             20
  HDPE                            10
将上述树脂混合均匀待用。
2)阻燃体系的制备(重量份)：
  氢氧化铝                        35
  氢氧化镁                        65
  微胶囊化红磷                    5
  硼酸锌                          5
  超高分子量硅酮S-M305            2
将上述组分混匀待用。
3)复配偶联剂的制备(重量份)：
  钛酸酯                          4
  硅氧烷                          1
将上述组分混匀待用。
4)其它成分的制备(重量份)
  抗氧剂1076                      1
  抗氧剂168                       1
  硬酯酸锌                        1
将上述组分混匀待用。
5)本发明各成分的配合比例(重量百分数)
  基础树脂                        45.5
  阻燃体系                        50.9
  复配偶联剂                      2.2
  其它成分(抗氧剂、润滑剂)        1.4
操作步骤同实施例1，所得本发明的性能指标如表1所示。
实施例3：
1)基础树脂的制备(重量份)：
  EVA                             80
  POE                             15
  HDPE                            5
将上述树脂混合均匀待用。
2)阻燃体系的制备(重量份)：
  Mg(OH)                            40
  微胶囊化红磷                      8
  硼酸锌                            5
  超高分子量硅酮S-M305              1
将上述组分混匀待用。
3)复配偶联剂的制备(重量份)：
  钛酸酯                            2
  硅氧烷                            1
将上述组分混匀待用。
4)其它成分的制备(重量份)
  抗氧剂1010                        0.5
  抗氧剂168                         0.5
  液体石蜡                          0.5
将上述组分混匀待用。
5)本发明各成分的配合比例(重量百分数)
  基础树脂                          63.1
  阻燃体系                          34.1
  复配偶联剂                        1.9
  其它成分(抗氧剂、润滑剂)          0.9
操作步骤同实施例1，所得本发明的性能指标如表1所示。
表1：本发明性能指标：
  检测项目   试验方法   实施例1   实施例2   实施例3
  拉伸强度(MPa)   GB/T1040   11.3   18.5   16.7
  断裂伸长率(％)   GB/T1040   258   630   680
  热老化试验(90℃，168小时)拉伸强度(MPa)断裂伸长率(％)   GB7141 11.8186 19.3568 17.2620
  耐环境应力开裂(个)(23℃，100小时)开裂数/式样数   GB/T1842 0/10 0/10 0/10
  氧指数(％)   GB/T2406   30   40   36
  UL94垂直燃烧实验   UL94   UL94V-0   UL94V-0   UL94V-0
  最大严密度Dm   GB8323
  有烟发无烟发   8856   13796   175120
  燃烧气体导电率(μS/mm) GB/T1765.2 1.2 1 0.8
  氯化氢气体含量(Mg/g)   GB/T1765.1   0   0   0
  20℃时体积电阻率(Ω.m) GB/T1410 2..8×1012 3.2×1012 3.7×1012

Claims (5)

1、一种可辐射交联低烟无卤阻燃聚烯烃材料，其成分包括基础树脂、阻燃体系、复配偶联剂及其它成分，其特征在于各成分的配合比例按重量百分数计是：
基础树脂          39.0～65.8
阻燃体系          33.6～56.5，
复配偶联剂        0.33～3.1，
其它成分          0,27～1.4；
其中，基础树脂是由乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-辛烯共聚物及高密度聚乙烯组成的三元共混物，配合比例按重量份计是：
乙烯-醋酸乙烯酯共聚物    50～85，
乙烯-辛烯共聚物          5～35，
高密度聚乙烯             10～15；
阻燃体系由阻燃剂A、阻燃剂B及阻燃协效剂组成，其配合比例按重量份计是：
阻燃剂A                  50～120，
阻燃剂B                  0～15，
阻燃协效剂               1～10；
其它成分由抗氧剂及润滑剂组成，其配合比例按重量份计是：
抗氧剂                   0.2～1.5，
润滑剂                   0.2～2。
2、如权利要求1所述可辐射交联低烟无卤阻燃聚烯烃材料，其特征在于阻燃剂A是氢氧化镁、氢氧化铝中的一种或两种；阻燃剂B是粒径小于5μm的微胶囊化红磷；阻燃协效剂是超高分子量硅酮和硼酸锌。
3、如权利要求1所述可辐射交联低烟无卤阻燃聚烯烃材料，其特征在于复配偶联剂是钛酸酯类和硅氧环类的混合物，其配合比例按重量份计是钛酸酯∶硅氧烷＝2～8∶1。
4、如权利要求1所述可辐射交联低烟无卤阻燃聚烯烃材料，其特征在于抗氧剂是β-(4-羟基-3-5二叔丁基苯)丙基正十八碳醇酯、亚磷酸三(2，4二叔丁基苯基)酯及四[β-(3、5二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯中的两种。
5、如权利要求1所述可辐射交联低烟无卤阻燃聚烯烃材料，其特征在于润滑剂是液体石蜡、硬酯酸锌中的一种或两种。
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