CN101161719B - 一种注塑级无卤阻燃电线插头专用料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种注塑级无卤阻燃电线插头专用料及其制备方法。该专用料以弹性体和聚烯烃树脂为基料，加入膨胀型阻燃剂、阻燃增效剂、相容剂、抗氧剂以及加工助剂等，充分混合后经带有自动计量下料装置的布式(BUSS)混炼机挤出、切粒而成。本方法混炼效果好，配方组成稳定，加工效率高，制备的粒子大小均匀且外观光亮，用该材料生产的产品阻燃等级达到UL94 V-0级，熔融指数最高可达55g/10min，在满足阻燃要求和高熔融指数的情况下邵氏硬度可在65A～95A之间。本发明的复合材料为环境友好物质，完全符合目前国际上对无卤材料的环保要求，不仅具有优良的阻燃性能和流动性能，而且制品表面光滑且手感好，适合用于制造各类高阻燃要求的注塑级电线插头。

Description

一种注塑级无卤阻燃电线插头专用料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种注塑级无卤阻燃电线插头专用料及其制备方法，属于高分子材料技术领域。

背景技术

聚氯乙烯(PVC)是用于电线插头最为传统的树脂原材料之一。由于PVC本身具有高阻燃性，在其基础上添加少量阻燃剂就可使材料达到UL94 V-0级，但燃烧时会释放氯化氢等有毒气体并产生大量有毒烟雾，国内外已陆续开展用无卤阻燃材料进行替代的工作。

氢氧化镁、氢氧化铝等无机阻燃剂虽然价格便宜、来源丰富，但往往要添加较大用量才能达到较好的阻燃效果，由此降低了材料的流动性能而不利于注塑加工。单独采用聚烯烃树脂作为基料，虽然可获得较好的物理机械性能，但不能满足各类电线插头的大范围硬度要求。所以寻找高效且适合注塑加工的阻燃剂，以及选用应用范围宽的树脂基料组合是成功开发无卤阻燃电线插头料的关键因素。

发明内容

本发明的目的是提供一种无毒、材料的流动性能好，有利于加工的注塑级无卤阻燃电线插头专用料及其制备方法。

为实现以上目的，本发明的技术方案是提供一种注塑级无卤阻燃电线插头专用料，其特征在于，由以下重量份原料组成：A弹性体15～40份、B弹性体15～40份、聚乙烯5～15份、相容剂1～5份、膨胀型阻燃剂15～30份、阻燃增效剂2～8份、抗氧剂0.5～1.5份、加工助剂0.5～1.5份；

所述的A弹性体为茂金属催化聚合的乙烯-丙烯嵌段共聚物，乙烯含量为5～30％；所述的B弹性体为充油型苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS。

一种注塑级无卤阻燃电线插头专用料的制备方法，其特征在于，为高速预混合分散自动计量挤出法，其步骤为：

第一步.即将未充油的SEBS和磷酸酯按1∶0.5-3的比例经混合机高速搅拌后得到充油型苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS，混合机速度为1400转/分钟-1600转/分钟，混合时间为7分钟-10分钟；

第二步.先将充油型SEBS、乙烯-丙烯嵌段共聚物、LLDPE、抗氧剂、加工助剂经高速混合机分散预混合后得到C预混料，混合机速度为400转/分-600钟转/分钟，混合时间为4分钟-6分钟；

第三步.再将膨胀型阻燃剂和阻燃增效剂经高速混合机分散预混合后得到D预混料，混合机速度为400转/分钟-600转/分钟，混合时间为4分钟-6分钟；

第四步.通过自动计量装置将C、D两种预混料加入布式混炼机中熔融、混炼、挤出、冷却、干燥、切粒和包装，加料段-输送段-熔融段-机头的挤出温度分别为110℃-130℃、120℃-140℃、130℃-150℃、140℃-160℃。

另一方面，由于弹性体中已引入了阻燃剂，从而可降低复配阻燃剂的用量，使材料的阻燃等级达到UL94 V-0，且保持了弹性体本身优良的物理机械性能。制品表面光滑且手感好，具有较高的实用价值。

本发明的A弹性体为茂金属催化聚合的乙烯-丙烯嵌段共聚物，乙烯含量为5～30％。通过乙烯含量的变化，可获得不同硬度不同强度的乙烯-丙烯嵌段共聚物。

本发明的的B弹性体为充油型苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)可同步提高材料的阻燃性和流动性，同时根据比例的调整来调节复合材料的硬度。

本发明的聚乙烯为熔融指数大于50g/10min的线性低密度聚乙烯LLDPE，选用高熔融指数的聚烯烃，是为了增加材料刚性和强度的同时改善复合材料的流动性，使该专用料适合进行注塑加工。

本发明的相容剂同时和树脂以及阻燃剂具有优良的界面作用力，分散在材料基体中的相容剂对形成互相渗透的均匀相结构起着重要作用。

本发明的膨胀型阻燃剂为经表面处理过的燃烧时发生体积膨胀的阻燃剂，当这类阻燃剂加热燃烧时，体积可增大几百倍形成充满了不燃气体的多孔层，这种膨胀刚性耐火层可隔热和隔氧，提高燃烧后形成的炭层厚度和强度，从而达到阻燃的效果。

优良的膨胀型阻燃剂应具备以下特性：

(1)热稳定性好，在复合材料注塑加工过程中至少经受200℃的温度；

(2)耐吸水性强，避免在加工和存放过程中吸潮和水解；

(3)与高分子材料有较好的相容性，在阻燃的同时不会大幅度恶化复合材料的物理机械性能。

由于弹性体中已引入了阻燃剂，从而可降低复配阻燃剂的用量，使材料的阻燃等级达到UL94 V-0，且保持了弹性体本身优良的物理机械性能。制品表面光滑且手感好，具有较高的实用价值。

本发明将含磷阻燃剂加入和膨胀型阻燃剂复配是为了充分发挥两者的阻燃协同效应。

加工助剂通过促进各组分的分散，降低塑料熔体的内摩擦和熔体与螺杆、螺筒金属表面的黏附力，从而改善材料的加工性，提高制品表面光泽，增加加工效率。

和传统的无卤阻燃料相比，本发明的优点是：

1.用复合型弹性体和高熔融指数聚烯烃作为材料基体，综合了弹性体和聚烯烃的优点，利于对强度、硬度、熔融指数等进行调节；

2.以膨胀型阻燃剂为主阻燃剂，不但阻燃性能优越而且不会影响复合材料的流动性能，有利于注塑加工；

3.以磷系为增效阻燃剂，可以和膨胀型阻燃剂产生阻燃协同效应，大大提高阻燃效率；

4.将磷酸酯类物质间接引入复合材料中，使得材料基体本身具有初步阻燃性能，为高分子基材树脂的用量留下了较大调整空间。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步说明，但并不限制本发明的范围。

实施例1：

第一步.按重量份数取SEBS 20份，在高速搅拌机中加入磷酸酯20份共同处理8分钟后得到充油SEBS 40份，混合机速度为1500转/分钟；

第二步.将充油SEBS 40份、乙烯-丙烯共聚物25份、LLDPE 12份、IRGNOX 10350.5份，SEBS接枝马来酸酐共聚物3份、2，2’-硫代双[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸乙酯]0.5份、β，β’-硫代二丙酸二硬脂酸酯0.5份、芥酸酰胺0.3份、硬脂酸锌0.7份在高速搅拌机中预混合均匀得到C预混料，混合机速度为500转/分钟，混合时间为5分钟；

第三步.然后将JLS-APP15份和灰色红磷3份在高速搅拌机中预混合均匀得到D预混料，混合机速度为500转/分钟，混合时间为5分钟；

第四步.将C、D预混料分别加入计量称中，通过自动计量两种预混料经布氏混炼机挤出，加料段-输送段-熔融段-机头的挤出温度分别为120℃-130℃-140℃-150℃，然后经冷却、干燥和切粒得到复合材料。

用该实施例制备的复合材料按标准尺寸用注塑机注塑成测试用标准样条，阻燃性按美国UL标准测试，其他各性能按中国国家标准测试，结果见表1。

实施例2：

第一步.按重量份数取SEBS 15份，在高速搅拌机中加入磷酸酯15份共同处理8分钟后得到充油SEBS 30份，混合机速度为1500转/分钟；

第二步.将充油SEBS 30份、乙烯-丙烯共聚物30份、LLDPE 12份、Naugard 4452份，乙烯-丙烯共聚物接枝马来酸酐共聚物3份、2，2’-硫代双[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸乙酯]0.5份、3，3’-硫代二丙酸十二酸酯0.5份、芥酸酰胺0.3份、硬脂酸锌0.7份在高速搅拌机中预混合均匀得到C预混料，混合机速度为500转/分钟，混合时间为5分钟；

第三步.然后将MCA20份和微胶囊化红磷3份在高速搅拌机中预混合均匀得到D预混料，混合机速度为500转/分钟，混合时间为5分钟；

第四步的加工方法及测试同实施例1。测试结果见表1。

实施例3：

第一步.按重量份数取SEBS 10份，在高速搅拌机中加入磷酸酯10份共同处理8分钟后得到充油SEBS 20份，混合机速度为1500转/分钟；

第二步.将充油SEBS 20份、乙烯-丙烯共聚物35份、LLDPE 12份、IRGAFOS 1681.5份聚丙烯接枝马来酸酐共聚物3份、2，2’-硫代双[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸乙酯]0.5份、β，β’-硫代二丙酸二硬脂酸酯0.5份、有机硅油0.3份、硬脂酸锌0.7份在高速搅拌机中预混合均匀得到C预混料，混合机速度为500转/分钟，混合时间为5分钟；

第三步.然后将季戊四醇25份和微胶囊化红磷3份在高速搅拌机中预混合均匀得到D预混料，混合机速度为500转/分钟，混合时间为5分钟；

第四步的加工方法及测试同实施例1。测试结果见表1。

表1

物理机械性能	单位	测试方法	原来的材料	实施例1	实施例2	实施例3
							拉伸强度	MPa	GB1040	6.0	7.5	9	12
断裂伸长率	％	GB1040	250	580	550	510
							硬度	Shore A	GB2411	75	65	80	95
熔融指数	g/10min	GB3682	22	55	48	40
							介电强度	MV/m	GB1409	20	20	22	22
脆化温度	℃	GB5470	-20℃	-50℃	-50℃	-50℃
							氧指数	％	GB2406	28	31	32	35
烟密度(有焰)	-	GB8323	55	48	45	42
							烟密度(无焰)	-	GB8323	150	132	125	110
燃烧性(3.2mm)	-	UL94	V-2	V-0	V-0	V-0

Claims (2)

1.一种注塑级无卤阻燃电线插头专用料，其特征在于，由以下重量份原料组成：A弹性体15～40份、B弹性体15～40份、聚乙烯5～15份、相容剂1～5份、膨胀型阻燃剂15～30份、阻燃增效剂2～8份、抗氧剂0.5～1.5份、加工助剂0.5～1.5份；

所述的A弹性体为茂金属催化聚合的乙烯-丙烯嵌段共聚物，乙烯含量为5～30％；所述的B弹性体为充油型苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS。

2.根据权利要求1所述的一种注塑级无卤阻燃电线插头专用料的制备方法，其特征在于，为高速预混合分散自动计量挤出法，其步骤为：

第一步.即将未充油的SEBS和磷酸酯按1∶0.5-3的比例经混合机高速搅拌后得到充油型苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS，混合机速度为1500转/分钟，混合时间为8分钟；

第二步.先将充油型SEBS、乙烯-丙烯嵌段共聚物、LLDPE、抗氧剂、加工助剂经高速混合机分散预混合后得到C预混料，混合机速度为500转/分钟，混合时间为5分钟；

第三步.再将膨胀型阻燃剂和阻燃增效剂经高速混合机分散预混合后得到D预混料，混合机速度为500转/分钟，混合时间为5分钟；

第四步.通过自动计量装置将C、D两种预混料加入布式混炼机中熔融、混炼、挤出、冷却、干燥、切粒和包装，加料段-输送段-熔融段-机头的挤出温度分别为110℃-130℃、120℃-140℃、130℃-150℃、140℃-160℃。