CN101041731A - 一种低烟无卤高阻燃弹性聚烯烃电缆料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种低烟无卤高阻燃弹性聚烯烃电线电缆用塑料，其配方包含以下组份：EVA弹性体(乙烯－醋酸乙烯共聚物)，含量40～80份重量；POE弹性体(乙烯－辛烯共聚物)，含量20～50份重量；EMA弹性体(乙烯－丙烯酸甲酯共聚物)，含量5～15份重量；氢氧化镁或氢氧化铝，含量30～70份重量；纳米氢氧化镁，含量20～40份重量；DCP(过氧化二异丙苯)，含量0.1～0.6份重量。该材料硬度≤85邵氏A；强度≥9.0MPa；伸率≥150％；阻燃达到UL1581 VW－1要求，是一种柔软性好的高阻燃环保聚烯烃电线电缆用高分子混合材料。
Description
技术领域
本发明涉及电线电缆用塑料，特别涉及一种低烟无卤高阻燃弹性聚烯烃电线电缆用塑料高分子混合物。
背景技术
众所周知，电线电缆的导线外设有护套，这种护套除了提供最直接保护功能而外，还应具备绝缘、机械性能等基本要求。据了解，目前国内生产和使用的低烟无卤电缆料主要成份是：EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)60～100份重量；PE(聚乙烯)0～40份重量；氢氧化镁或氢氧化铝120～170份重量。这种电缆料虽然具有低烟和无卤特点，但材料硬度很大，在90-98邵氏A范围，无法在柔软电线、电源线、个人电子产品导线等要求柔软度和弹性的电线电缆上代替有着优越柔软性能的PVC电缆料。而PVC电缆料由于是一种含卤的聚合物燃烧后会产生浓烟，并释放氯化氢等有毒物质，不符合环保要求，属于淘汰产品。由于无卤低烟型阻燃电缆料在燃烧时不产生腐蚀性的有害气体，发烟量也极小，在火灾事故中可以将材料燃烧造成的灾害和损失降到最低限度，因此目前在国际上电缆料正逐渐向无卤低烟型方向发展。因此，如何开发一种柔软弹性好的低烟无卤电缆料，并且阻燃性优越，而且电线符合UL1581VW-1和IEC332.3垂直燃烧试验要求是本发明研究的问题。
发明内容
本发明目的是提供一种既要柔软又要高阻燃，而且环保的聚烯烃电线电缆用塑料。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种低烟无卤高阻燃弹性聚烯烃电缆料，其材料配方包含以下组份：
(1)、弹性体基料
①、EVA弹性体，化学名称为乙烯-醋酸乙烯共聚物，含量40～80份重量；
其中：所述共聚物的熔融指数≤5g/10min；
所述共聚物中醋酸乙烯含量≥30％重量；
②、POE弹性体，化学名称为乙烯-辛烯共聚物，含量20～50份重量；
其中：所述共聚物的熔融指数≤3g/10min；
所述共聚物的硬度≤75邵氏A；
③、EMA弹性体，化学名称为乙烯-丙烯酸甲酯共聚物，含量5～15份重量；
其中：所述共聚物的熔融指数≤5g/10min；
所述共聚物中丙烯酸甲酯含量≥20％重量；
(2)、阻燃剂
①、氢氧化镁或氢氧化铝，含量30～70份重量；
②、纳米氢氧化镁，含量20～40份重量；
其中：所述纳米氢氧化镁的粒径＜200nm；
(3)、交联剂
①、DCP，化学名称为过氧化二异丙苯，含量0.1～0.6份重量。
上述技术方案中的有关内容解释如下：
1、上述方案中，为了提高效果所述材料配方中各组份较好的含量范围为：
EVA弹性体，含量50～70份重量；
POE弹性体，含量20～40份重量；
EMA弹性体，含量6～14份重量；
氢氧化镁或氢氧化铝，含量40～60份重量；
纳米氢氧化镁，含量25～35份重量；
DCP，含量0.15～0.5份重量。
2、上述方案中，为了提高效果所述材料配方中各组份最佳的含量范围为：
EVA弹性体，含量58～62份重量；
POE弹性体，含量28～32份重量；
EMA弹性体，含量8～12份重量；
氢氧化镁或氢氧化铝，含量45～55份重量；
纳米氢氧化镁，含量28～32份重量；
DCP，含量0.2～0.3份重量。
3、上述方案中，为了提高效果所述材料配方中纳米氢氧化镁的粒径＜100nm。
4、上述方案中，所述氢氧化镁或氢氧化铝采用表面处理过的氢氧化镁或氢氧化铝。所述纳米氢氧化镁也采用表面处理过的纳米氢氧化镁。所谓表面处理是指用偶联剂或活化剂对上述阻燃剂的表面进行包裹处理。
5、上述方案中，所述交联剂DCP，化学名称为过氧化二异丙苯，又名二枯基过氧化物，化学分子式为：[C6H5C(CH3)2O]2。
6、上述方案中，所述材料配方还可以包含酚类抗氧剂(比如，1010抗氧剂等)，含量0.5～3份重量，较好为1～2份重量，最佳为1.2～1.8份重量；硅烷偶联剂(比如，A-172等)，含量1～5份重量，较好为2～4份重量，最佳为2.1～2.5份重量；润滑剂(比如，PE蜡等)，含量0.5～5份重量，较好为1～4份重量，最佳为2～3份重量。
总之，本发明主要技术构思是选用EVA共聚物作为主体基材，并用POE茂金属弹性体和EMA弹性体进行改性，同时添加了高性能的纳米氢氧化镁阻燃剂填料和氢氧化镁或氢氧化铝阻燃剂，在抗氧剂、偶联剂和最适合的交联剂DCP等助剂作用下采用同向双螺杆挤出机或密炼机加工混炼制得柔软性好的低烟无卤高阻燃弹性聚烯烃电缆料高分子混合物。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：
1、目前国内外的柔软低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料的硬度一般在88邵氏A以上；强度≥7.0Mpa；伸率≥150％；阻燃达不到UL1581VW-1要求。而本发明对整个配方的阻燃性能、机械物理性能和产品硬度得到综合考虑，其硬度≤85邵氏A；强度≥9.0Mpa；伸率≥150％；阻燃达到UL1581VW-1要求，因此是一种柔软性好的高阻燃环保聚烯烃电线电缆用高分子混合材料。
2、本发明在材料配方中采用高醋酸乙烯含量的乙烯-醋酸乙烯共聚物作为基体，其特点是柔软弹性，硬度较低，有利于阻燃自熄。
3、本发明在材料配方中采用了POE茂金属弹性体和EMA弹性体，更有利于提高阻燃剂的填充和分散，有利于提高基材的强度。
4、本发明在高性能阻燃填料选择上，以氢氧化镁和适量的纳米氢氧化镁复配，阻燃剂的填充比例最小，使得最终产品的硬度最低，弹性柔软度最佳，阻燃性能也最好。而纳米氢氧化镁加入使材料在火焰下燃烧并结壳，保持材料的形状并隔绝氧气和热量，使得材料具有自熄性能。
5、本发明在基料配比方面，高柔软弹性基料占的比例很大，充分考虑了柔软度与拉伸强度的平衡关系。
6、本发明在阻燃剂配比方面，填充的比例很小。但由于使用了新材料纳米阻燃剂，使得产品中的阻燃剂添加比例只有平时添加量的一半不到，但却能保证很优异的阻燃性能。
7、本发明在材料配方中采用了过氧化物DCP作为交联剂，并通过同向双螺杆挤出机或密炼机对材料进行动态硫化，提高了产品的机械性能和耐热温度。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述：
实施例一：一种低烟无卤高阻燃弹性聚烯烃电缆料
1、材料配方
| 组份 | 重量份数 |
| EVA弹性体，熔融指数≤5g/10min，共聚物中醋酸乙烯含量40％重量 | 50 |
| POE弹性体，熔融指数≤3g/10min，硬度≤75邵氏A | 36 |
| EMA弹性体，熔融指数≤5g/10min，共聚物中丙烯酸甲酯含量30％重量 | 14 |
| 表面处理氢氧化镁 | 60 |
| 表面处理纳米氢氧化镁，平均粒径40nm | 25 |
| 过氧化物交联剂(或称硫化剂)-DCP | 0.3 |
| 酚类抗氧剂(或称防老剂)-1010抗氧剂 | 2 |
| 硅烷偶联剂-A-172 | 3 |
| 润滑剂-PE蜡 | 3 |
| 共计： | 193.3 |
注：表面处理氢氧化镁和表面处理纳米氢氧化镁是指用偶联剂或活化剂对上述阻燃剂的表面进行包裹处理。这种处理通常由阻燃剂生产厂家完成。
2、制备工艺
第一步：将EVA、POE和EMA弹性体按配方计量混合，然后加入过氧化物DCP，在同向双螺杆挤出机上，在螺杆温度为150-190℃下混合挤出，保证过氧化物分解完全，并挤出造粒。
第二步：将上一步改性后的弹性体基料、表面处理好的氢氧化镁、表面处理好的纳米氢氧化镁、酚类抗氧剂、硅烷偶联剂和润滑剂，在混料装置中混合均匀。混合后将混合物在同向双螺杆挤出机上，在螺杆温度为140-170℃下混合挤出，保证阻燃剂被分散均匀，并挤出造粒，成品包装。
3、技术指标
| 试验项目 | 单位 | 检测值 | |
| 硬度 | ShoreA | 84 | |
| 拉伸强度 | MPa | 11.0 | |
| 断裂伸长率 | ％ | 360 | |
| 氧指数 | 34 | ||
| VW-1阻燃试验 | 通过 | ||
| 烟密度 | 有焰 | 64 | |
| 无焰 | 147 | ||
| 放出气体酸度(PH值) | 5.3 | ||
| 放出气体电导率 | μs/mm | 1 | |
| 卤酸气体含量测定 | mg/g | 0.9 | |
实施例二：一种低烟无卤高阻燃弹性聚烯烃电缆料
1、材料配方
| 组份 | 重量份数 |
| EVA弹性体，熔融指数≤5g/10min，共聚物中醋酸乙烯含量40％重量 | 70 |
| POE弹性体，熔融指数≤3g/10min，硬度≤75邵氏A | 25 |
| EMA弹性体，熔融指数≤5g/10min，共聚物中丙烯酸甲酯含量30％重量 | 5 |
| 表面处理氢氧化镁 | 50 |
| 表面处理纳米氢氧化镁，平均粒径40nm | 30 |
| 过氧化物交联剂(或称硫化剂)-DCP | 0.3 |
| 酚类抗氧剂(或称防老剂)-1010抗氧剂 | 1 |
| 硅烷偶联剂-A-172 | 2 |
| 润滑剂-PE蜡 | 2 |
| 共计： | 185.3 |
2、制备工艺
同实施例一，不再重复描述。
3、技术指标
| 试验项目 | 单位 | 检测值 | |
| 硬度 | ShoreA | 83 | |
| 拉伸强度 | MPa | 11.9 | |
| 断裂伸长率 | ％ | 380 | |
| 氧指数 | 33 | ||
| VW-1阻燃试验 | 通过 | ||
| 烟密度 | 有焰 | 75 | |
| 无焰 | 154 | ||
| 放出气体酸度(PH值) | 6.0 | ||
| 放出气体电导率 | μs/mm | 1 | |
| 卤酸气体含量测定 | mg/g | 0.9 | |
实施例三：一种低烟无卤高阻燃弹性聚烯烃电缆料
1、材料配方
| 组份 | 重量份数 |
| EVA弹性体，熔融指数≤5g/10min，共聚物中醋酸乙烯含量40％重量 | 60 |
| POE弹性体，熔融指数≤3g/10min，硬度≤75邵氏A | 30 |
| EMA弹性体，熔融指数≤5g/10min，共聚物中丙烯酸甲酯含量30％重量 | 10 |
| 表面处理氢氧化镁 | 55 |
| 表面处理纳米氢氧化镁，平均粒径40nm | 30 |
| 过氧化物交联剂(或称硫化剂)-DCP | 0.3 |
| 酚类抗氧剂(或称防老剂)-1010抗氧剂 | 1.5 |
| 硅烷偶联剂-A-172 | 2.5 |
| 润滑剂-PE蜡 | 2.5 |
| 共计： | 191.8 |
2、制备工艺
同实施例一，不再重复描述。
实施例四：一种低烟无卤高阻燃弹性聚烯烃电缆料
1、材料配方
| 组份 | 重量份数 |
| EVA弹性体，熔融指数≤5g/10min，共聚物中醋酸乙烯含量40％重量 | 75 |
| POE弹性体，熔融指数≤3g/10min，硬度≤75邵氏A | 20 |
| EMA弹性体，熔融指数≤5g/10min，共聚物中丙烯酸甲酯含量30％重量 | 5 |
| 表面处理氢氧化镁 | 65 |
| 表面处理纳米氢氧化镁，平均粒径40nm | 25 |
| 过氧化物交联剂(或称硫化剂)-DCP | 0.3 |
| 酚类抗氧剂(或称防老剂)-1010抗氧剂 | 1 |
| 硅烷偶联剂-A-172 | 2.5 |
| 润滑剂-PE蜡 | 3 |
| 共计： | 196.8 |
2、制备工艺
同实施例一，不再重复描述。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1、一种低烟无卤高阻燃弹性聚烯烃电缆料，其特征在于：材料配方包含以下组份：
(1)、弹性体基料
①、EVA弹性体，化学名称为乙烯-醋酸乙烯共聚物，含量40～80份重量；
其中：所述共聚物的熔融指数≤5g/10min；
所述共聚物中醋酸乙烯含量≥30％重量；
②、POE弹性体，化学名称为乙烯-辛烯共聚物，含量20～50份重量；
其中：所述共聚物的熔融指数≤3g/10min；
所述共聚物的硬度≤75邵氏A；
③、EMA弹性体，化学名称为乙烯-丙烯酸甲酯共聚物，含量5～15份重量；
其中：所述共聚物的熔融指数≤5g/10min；
所述共聚物中丙烯酸甲酯含量≥20％重量；
(2)、阻燃剂
①、氢氧化镁或氢氧化铝，含量30～70份重量；
②、纳米氢氧化镁，含量20～40份重量；
其中：所述纳米氢氧化镁的粒径＜200nm；
(3)、交联剂
①、DCP，化学名称为过氧化二异丙苯，含量0.1～0.6份重量。
2、根据权利要求1所述的低烟无卤高阻燃弹性聚烯烃电缆料，其特征在于：所述材料配方中各组份的含量进一步为：
EVA弹性体，含量50～70份重量；
POE弹性体，含量20～40份重量；
EMA弹性体，含量6～14份重量；
氢氧化镁或氢氧化铝，含量40～60份重量；
纳米氢氧化镁，含量25～35份重量；
DCP，含量0.15～0.5份重量。
3、根据权利要求2所述的低烟无卤高阻燃弹性聚烯烃电缆料，其特征在于：所述材料配方中各组份的含量进一步为：
EVA弹性体，含量58～62份重量；
POE弹性体，含量28～32份重量；
EMA弹性体，含量8～12份重量；
氢氧化镁或氢氧化铝，含量45～55份重量；
纳米氢氧化镁，含量28～32份重量；
DCP，含量0.2～0.3份重量。
4、根据权利要求1所述的低烟无卤高阻燃弹性聚烯烃电缆料，其特征在于：所述材料配方中纳米氢氧化镁的粒径＜100nm。
5、根据权利要求1所述的低烟无卤高阻燃弹性聚烯烃电缆料，其特征在于：所述材料配方进一步包含酚类抗氧剂，含量0.5～3份重量。
6、根据权利要求1所述的低烟无卤高阻燃弹性聚烯烃电缆料，其特征在于：所述材料配方进一步包含硅烷偶联剂，含量1～5份重量。
7、根据权利要求1所述的低烟无卤高阻燃弹性聚烯烃电缆料，其特征在于：所述材料配方进一步包含润滑剂，含量0.5～5份重量。
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