CN101445625A - 彩色无卤低烟阻燃聚烯烃复合物及其制备方法 - Google Patents

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辛灵敏
吴娟
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Abstract

本发明提供了一种彩色无卤低烟阻燃聚烯烃复合物及其制备方法，复合物的组分和重量份数包括：聚烯烃树脂30－80份，无机阻燃剂130－180份，偶联剂0.5－3份，润滑剂2－8份，复合染色剂A2－10份。本发明的彩色无卤低烟阻燃聚烯烃复合物不仅具有低烟、无卤、阻燃等性能上的特点，还能够通过复合染色剂A来调节颜色，生产的彩色复合物色泽均匀，能够满足不同客户的要求。

Description

彩色无卤低烟阻燃聚烯烃复合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种可用作电线电缆护套材料的彩色无卤低烟阻燃聚烯烃复合物及其制备方法。
背景技术
随着我国冶金、电力、电子、自动化以及信息化网络等行业的迅猛发展，使得与之配套的电线电缆特别是阻燃电线电缆的用量急剧增加，包括电力电缆、控制电缆、信号电缆、仪器仪表电缆、计算机电缆等。传统的阻燃电缆一般采用聚氯乙烯作为护套，虽然聚氯乙烯材料具有阻燃性好、价廉、挤出工艺好等特点，但由于其含有卤素，燃烧时会放出大量卤化氢气体和浓烟，造成火灾的“二次危害”，从而加大了火灾的损失。尤其是很多科学研究已证实，卤化物对人体健康与环境所造成的损害已越来越严重，人们越来越重视环保，欧盟和日本的一些大公司例如Sony、Toshiba等都提出了对聚氯乙烯限制使用的条例；在国内，北京供电局1998年3月发文规定禁止PVC类电线电缆在该局系统内使用，2002年华东建筑设计研究院推出的《民用建筑电线电缆防火设计规程》明确提出了使用无卤低烟电线电缆的要求。以上这些，使得不含卤素的无卤低烟阻燃电缆料得到广泛的使用并呈现出很大的发展潜力，特别是在地铁、船舰、高层建筑和石油平台用电缆、家用电器用电线、汽车低压电线等场合大有完全取代聚氯乙烯之势。
随着无卤低烟阻燃电缆料的大量应用，对其各方面的要求也进一步提高，其单一的色调已无法满足电力电缆发展的需求，开发彩色无卤低烟阻燃电缆料是适应市场需要的。目前常用的方法为添加色母料，但此方法成本较高，而且由于染色剂极性问题容易在连续生产中混合不均匀，从而产生色差的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种彩色无卤低烟阻燃聚烯烃复合物及其制备方法，以满足现在生产彩色电缆护套料的需要。
本发明的彩色无卤低烟阻燃聚烯烃复合物，组分和重量份数包括：
聚烯烃树脂              30-80份
无机阻燃剂              130-180份
偶联剂                  0.5-3份
润滑剂                  2-8份
复合染色剂A             2-10份
优选的，组分和重量份数包括：
聚烯烃树脂              55-70份
无机阻燃剂              160-170份
偶联剂                  1-2.5份
润滑剂                  3-6份
复合染色剂A             2-5份
所述聚烯烃树脂选自低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯/丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯共聚物或乙烯-辛烯共聚物中的一种或几种。
所述无机阻燃剂选自氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌或包覆红磷中的一种或几种。
所述偶联剂选自钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂或铝酸化合物中的一种或几种。
所述润滑剂选自乙撑双硬脂酸酰胺、乙撑双油酸酰胺、硬脂酸锌、硬脂酸钙、聚乙烯蜡、石蜡或硅树脂的一种或几种。
所述复合染色剂A，是以铝硅酸盐为载体，负载了有机染料的复合染色剂，所述有机染料包括有机染料阳离子染料或碱性染料；
有机染料阳离子染料选自阳离子红GTL(C20H28N5O6Cl)或阳离子翠兰X-GB(C20H26N3OCl3)的一种或几种。
碱性染料选自碱性嫩黄O(C17H22N3Cl)、碱性橙(C12H13N4Cl)、碱性紫5BN(C25H30N3Cl)、碱性品红(C20H10N3Cl.4H2O)或碱性绿(C23H25N2Cl)中的一种或几种。
所述铝硅酸盐为铝硅酸钠或铝硅酸钾，其中：SiO2:Al2O3＝3～25:0～3，摩尔比；
所述铝硅酸盐，其中铝源为硫酸铝、氯化铝或以上混合物；硅源为硅酸钠、硅酸钾、偏硅酸钠或以上混合物。
所述复合染色剂A的制备方法如下：
将铝硅酸盐、有机染料和水混合，室温下搅拌10-60min，100-130℃加热24～36小时，用乙醇或水洗涤，烘干即可；
有机染料、铝硅酸盐以及水的重量比为0.2～1:9～9.8:1100。
本发明的彩色无卤低烟阻燃聚烯烃复合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)密炼机预处理：将无机阻燃剂、偶联剂、聚烯烃树脂和复合染色剂A加入密炼机，加热至温度为115～130℃，然后加入润滑剂，在料温150～180℃密炼，密炼时间为5～20min；
(2)双锥造粒：将步骤(1)的产物，经双锥机剪切输送，再由单螺杆挤出机挤出造粒，双锥机螺杆加热温度为100～120℃，单螺杆挤出机加热温度为120～155℃。
所述密炼机、双锥单螺杆挤出机均为本领域通用的设备，密炼机可采用大连冰山橡塑股份有限公司容量为55L的产品；双锥机单螺杆挤出机可采用连冰山橡塑股份有限公司生产的螺杆直径为Φ200mm、长径比为9∶1的产品。
本发明的彩色无卤低烟阻燃聚烯烃复合物不仅具有低烟、无卤、阻燃等性能上的特点，还能够通过复合染色剂A来调节颜色，生产的彩色复合物色泽均匀，能够满足不同客户的要求。
具体实施方式
实施例1
乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)              65份
氢氧化铝                              170份
乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷偶联剂    1份
乙撑双硬脂酸酰胺                      3份
复合染色剂A(暗红色)                   2份
复合染色剂A的制备方法如下：
将铝硅酸盐(硅源为硅酸钠，铝源为硫酸铝)、有机染料和水混合，室温下搅拌10min，100℃加热36小时，用乙醇或水洗涤，烘干即可；
有机染料、铝硅酸盐以及水的重量比为0.2:9:1100；
有机染料为阳离子红GTL(C20H28N5O6Cl)；
复合物制备方法如下：
(1)密炼机预处理：将无机阻燃剂、偶联剂、聚烯烃树脂和复合染色剂A加入密炼机，加热至温度为120℃，然后加入润滑剂，在料温150℃密炼，密炼时间为10min；
(2)双锥造粒：将步骤(1)的产物，经双锥机剪切输送，再由单螺杆挤出机挤出造粒，双锥机螺杆加热温度为100℃，单螺杆挤出机主机温度145℃。
所获得的产品，检测结果见表1。
实施例2
乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)              55份
氢氧化铝                              150份
硼酸锌                                20份
异丙基三异硬脂酰基钛酸酯偶联剂        2.5份
聚乙烯蜡                              6份
复合染色剂A(天蓝色)                   5份
复合染色剂A的制备方法如下：
将铝硅酸盐(硅源为硅酸钠，铝源为氯化铝)、有机染料和水混合，室温下搅拌60min，130℃加热24小时，用乙醇或水洗涤，烘干即可；
有机染料、铝硅酸盐以及水的重量比为0.5:9.5:1100；
有机染料为阳离子翠兰X-GB(C20H26N3OCl3)；
复合物制备方法如下：
(1)密炼机预处理：将无机阻燃剂、偶联剂、聚烯烃树脂和复合染色剂A加入密炼机，加热至温度为125℃，然后加入润滑剂，在料温180℃密炼，密炼时间为10min；
(2)双锥造粒：将步骤(1)的产物，经双锥机剪切输送，再由单螺杆挤出机挤出造粒，双锥机螺杆加热温度为120℃，单螺杆挤出机主机温度分140℃。
所获得的产品，检测结果见表1。
实施例3
乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)            70份
氢氧化铝                            130份
氢氧化镁                            30份
乙烯基三乙氧基硅烷偶联剂            2份
聚乙烯蜡                            4份
复合染色剂A(橙色)                   4份
复合染色剂A的制备方法同实施例1，其中，有机染料为碱性橙(C12H13N4Cl)；
复合物制备方法同实施例1，检测结果见表1。
表1是采用机械行业标准JB/T 10707-2007获得的。
表1
 
检验项目名称及单位 实施例1 实施例2 实施例3
23℃密度                            g/cm3 1.49 1.48 1.47
20℃时体积电阻率                    Ω.m 7.3×1011 1.4×1011 5.3×1011
介电强度                            MV/m 25 28 30
拉伸强度                            Mpa 12.1 11.5 10.3
断裂伸长率                          ％ 196 172 185
热老化试验
 
试验温度：                         100℃试验时间：                         168h老化后拉伸强度最大变化率           ％老化后断裂伸长率最大变化率         ％ 12-22 15-18 20-8
熔融指数150℃      21.60kg       g/10min 7.3 5.6 8.2
热开裂           130℃   1h 好 好 好
热变形           90℃   4h％ 15 10 13
烟密度无焰有焰 13070 14578 11664
冲击脆化温度(-25℃) 通过 通过 通过
氧指数                               ％ 37 38 36
卤酸气体含量                         mg/g 0 0 0
pH电导率                               μS/mm 6.39.1 5.48.8 6.09.5
色泽 均匀、光亮红色 均匀、光亮天蓝色 均匀、光亮橙色

Claims (9)

1.彩色无卤低烟阻燃聚烯烃复合物，其特征在于，组分和重量份数包括：
聚烯烃树脂           30-80份
无机阻燃剂           130-180份
偶联剂               0.5-3份
润滑剂               2-8份
复合染色剂A          2-10份。
2.根据权利要求1所述的彩色无卤低烟阻燃聚烯烃复合物，其特征在于，组分和重量份数包括：
聚烯烃树脂             55-70份
无机阻燃剂             160-170份
偶联剂                 1-2.5份
润滑剂                 3-6份
复合染色剂A            2-5份。
3.根据权利要求1或2所述的彩色无卤低烟阻燃聚烯烃复合物，其特征在于，所述聚烯烃树脂选自低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯/丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯共聚物或乙烯-辛烯共聚物中的一种或几种。
4.根据权利要求1或2所述的彩色无卤低烟阻燃聚烯烃复合物，其特征在于，所述无机阻燃剂选自氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌或包覆红磷中的一种或几种。
5.根据权利要求1或2所述的彩色无卤低烟阻燃聚烯烃复合物，其特征在于，所述偶联剂选自钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂或铝酸化合物中的一种或几种。
6.根据权利要求1或2所述的彩色无卤低烟阻燃聚烯烃复合物，其特征在于，所述润滑剂选自乙撑双硬脂酸酰胺、乙撑双油酸酰胺、硬脂酸锌、硬脂酸钙、聚乙烯蜡、石蜡或硅树脂的一种或几种。
7.根据权利要求1或2所述的彩色无卤低烟阻燃聚烯烃复合物，其特征在于，所述复合染色剂A是以铝硅酸盐为载体，负载了有机染料的复合染色剂，所述有机染料包括有机染料阳离子染料或碱性染料。
8.根据权利要求7所述的彩色无卤低烟阻燃聚烯烃复合物，其特征在于，有机染料阳离子染料选自阳离子红GTL(C20H28N5O6Cl)或阳离子翠兰X-GB(C20H26N3OCl3)的一种或几种；碱性染料选自碱性嫩黄O(C17H22N3Cl)、碱性橙(C12H13N4Cl)、碱性紫5BN(C25H30N3Cl)、碱性品红(C20H10N3Cl.4H2O)或碱性绿(C23H25N2Cl)中的一种或几种。
9.权利要求1～8任一项所述的彩色无卤低烟阻燃聚烯烃复合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)密炼机预处理：将无机阻燃剂、偶联剂、聚烯烃树脂和复合染色剂A加入密炼机，加热至温度为115～130℃，然后加入润滑剂，在料温150～180℃密炼，密炼时间为5～20min；
(2)双锥造粒：将步骤(1)的产物，经双锥机剪切输送，再由单螺杆挤出机挤出造粒，双锥机螺杆加热温度为100～120℃，单螺杆挤出机加热温度为120～155℃。
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