CN101928453B - 用于电线电缆的阻燃聚苯醚组合物及利用所述组合物制备阻燃聚苯醚树脂的方法 - Google Patents
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Abstract
用于电线电缆的阻燃聚苯醚组合物，包含以下重量份组分：30-60份聚苯醚、15-45份弹性体、15-45份聚烯烃、5-15份相容剂、30-45份阻燃剂、0.1-1份抗氧化剂和0.1-1份润滑剂。制备阻燃聚苯醚树脂的方法，包括：a.在混合机中混合聚苯醚、相容剂、阻燃剂、抗氧化剂、润滑剂、基于弹性体为40-50％重量的弹性体以及基于聚烯烃为40-50％重量的聚烯烃3-5min；b.从主料口加入步骤a的预混合物，在挤出机下游其长度的中点位置加入剩余弹性体和聚烯烃，其中一区温度为220℃，二区温度为230℃，三区温度为230℃，四区温度为240℃，五区温度为240℃，六区温度为230℃，机头温度为225℃，螺杆转速为200-400rpm/min，停留时间为1.0-2.0min；c.使挤出的料条过水、风干、造粒。所得无卤阻燃聚苯醚树脂具有良好的机械性能和阻燃性能且比重低。
Description
技术领域
本发明涉及用于电线电缆的阻燃聚苯醚组合物以及利用所述组合物制备阻燃聚苯醚树脂的方法，更具体地，涉及用于电线电缆的无卤阻燃聚苯醚组合物以及利用所述组合物制备无卤阻燃聚苯醚树脂的方法。
背景技术
目前，电线电缆广泛用于国民经济各个领域，例如汽车、电子电气、建筑工程和电力工程等。全球用于包覆电线电缆的树脂的产量也在不断增长，与此同时由于电线电缆燃烧引起的火灾事故也频繁发生。普通电线电缆包覆材料主要通过加入含卤素的阻燃剂而获得阻燃性能，但随之而来的是这种电线电缆在燃烧过程中放出大量有毒、腐蚀性气体，对环境造成很大污染的同时，也对发生火灾时人员撤离造成一定麻烦。现有的无卤阻燃电线电缆包覆材料一般通过加入氢氧化镁和氢氧化铝等无机阻燃剂来制备。这两种阻燃剂具有无毒、不挥发、不产生腐蚀性气体以及抑烟等优点，但要达到一定阻燃效果所需添加量较大。由于无机填料与聚合物基体之间的亲和力较弱，大量添加容易造成分散不均和粒子团聚，从而对电线电缆包覆材料的机械性能影响很大，同时由此所得电线电缆包覆材料的密度较高。
发明内容
本发明目的在于获得具有良好机械性能、良好阻燃性能和低比重的无卤阻燃聚苯醚树脂。
为解决以上技术问题，本发明一方面提供了一种阻燃聚苯醚组合物，所述组合物包含以下重量份的组分：30-60份聚苯醚、15-45份弹性体、15-45份聚烯烃、5-15份相容剂、30-45份阻燃剂、0.1-1份抗氧化剂和0.1-1份润滑剂。
其中所述聚苯醚是聚(2，6-二甲基-1，4-亚苯基)醚，其粘度为38-42cm3/g。
其中所述弹性体是苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物。
其中所述聚烯烃选自聚丙烯、低密度聚乙烯或线性低密度聚乙烯中的任一种。
其中所述相容剂是接枝率为0.5-2％的接枝有马来酸酐的聚苯醚。
其中所述阻燃剂是阻燃剂(A)和阻燃剂(B)组成；其中阻燃剂(A)是有机磷系阻燃剂与三聚氰胺衍生物的混合物；其中有机磷系阻燃剂是聚磷酸铵；其中三聚氰胺衍生物是三聚氰胺、三聚氰酸和二亚甲基三聚氰胺的混合物；其中阻燃剂(B)是硼酸锌，其粒径为1500-2500目。
其中所述抗氧化剂是受阻酚类抗氧化剂与亚磷酸酯类抗氧化剂的混合物，受阻酚类抗氧化剂与亚磷酸酯类抗氧化剂比例为2∶1；其中受阻酚类抗氧化剂四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯、N，N′-六甲基双(3，5-二叔丁基-4-羟基苯丙酰胺或三甘醇双-3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙烯酸酯中的任一种；其中亚磷酸酯类抗氧化剂是亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯、季戊四醇双二亚磷酸二(2，4-二叔丁基苯基)酯或四(2，4-二叔丁基苯基-4，4‘-联苯基)双磷酸酯中的任一种。
其中所述润滑剂选自季戊四醇硬脂酸酯、N，N’-亚乙基双硬脂酰胺、氧化聚乙烯蜡、聚乙烯蜡或聚丙烯蜡中的任一种。
所述组合物还包含0.1-2份二烯丙基氰酸酯或三烯丙基异氰酸酯。
本发明另一方面提供了一种上述阻燃聚苯醚组合物制备阻燃聚苯醚树脂的方法，所述方法包括：a.在混合机中混合聚苯醚、相容剂、阻燃剂、抗氧化剂、润滑剂、基于弹性体为40-50％重量的弹性体以及基于聚烯烃为40-50％重量的聚烯烃3-5min得预混合物；b.从挤出机主料口加入步骤a所得预混合物，在挤出机下游其长度的中点位置加入剩余弹性体和聚烯烃，其中一区温度为220℃，二区温度为230℃，三区温度为230℃，四区温度为240℃，五区温度为240℃，六区温度为230℃，机头温度为225℃，螺杆转速为200-400rpm/min，停留时间为1.0-2.0min；c.使挤出机挤出的料条过水、风干、造粒。
本发明的有益效果是利用所述阻燃聚苯醚组合物制得的阻燃聚苯醚树脂具有良好的机械性能；通过加入相对较少的无机阻燃剂使该阻燃聚苯醚树脂具有良好阻燃性能的同时，比重也相对较低。同时由于所得阻燃聚苯醚树脂不含卤素，燃烧时不会产生有毒的腐蚀性气体。
具体实施方式
下文将参照实施例对本发明进行具体描述。
实施例1
准确称取如表1所示各原料。在混合机中混合除星型苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物和低密度聚乙烯外的其他所有原料以及40％重量星型苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物和40％重量低密度聚乙烯3-5min制得预混合物。从挤出机主料口加入所得预混合物，在挤出机下游其长度的中点位置加入剩余的60％重量星型苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物共聚物和60％重量低密度聚乙烯，其中一区温度为220℃，二区温度为230℃，三区温度为230℃，四区温度为240℃，五区温度为240℃，六区温度为230℃，机头温度为225℃，螺杆转速为400rpm/min，停留时间大约为1.0min。使挤出机挤出的料条过水、风干、造粒得本发明阻燃聚苯醚树脂。
实施例2
准确称取如表1所示各原料。在混合机中混合除星型苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物和低密度聚乙烯外的其他所有原料以及40％重量星型苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物共聚物和40％重量低密度聚乙烯3-5min制得预混合物。从挤出机主料口加入所得预混合物，在挤出机下游其长度的中点位置加入剩余的60％重量星型苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物共聚物和60％重量低密度聚乙烯，其中一区温度为220℃，二区温度为230℃，三区温度为230℃，四区温度为240℃，五区温度为240℃，六区温度为230℃，机头温度为225℃，螺杆转速为200rpm/min，停留时间大约为2.0min。使挤出机挤出的料条过水、风干、造粒得本发明阻燃聚苯醚树脂。
实施例3
准确称取如表1所示各原料。在混合机中混合除星型苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物和低密度聚乙烯外的其他所有原料以及40％重量星型苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物共聚物和40％重量低密度聚乙烯3-5min制得预混合物。从挤出机主料口加入所得预混合物，在挤出机下游其长度的中点位置加入剩余的60％重量星型苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物共聚物和60％重量低密度聚乙烯，其中一区温度为220℃，二区温度为230℃，三区温度为230℃，四区温度为240℃，五区温度为240℃，六区温度为230℃，机头温度为225℃，螺杆转速为200rpm/min，停留时间大约为2.0min。使挤出机挤出的料条过水、风干、造粒得本发明阻燃聚苯醚树脂。
实施例4
准确称取如表1所示各原料。在混合机中混合除星型苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物和低密度聚乙烯外的其他所有原料以及42％重量星型苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物和42％重量低密度聚乙烯3-5min制得预混合物。从挤出机主料口加入所得预混合物，在挤出机下游其长度的中点位置加入剩余的58％重量星型苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物共聚物和58％重量低密度聚乙烯，其中一区温度为220℃，二区温度为230℃，三区温度为230℃，四区温度为240℃，五区温度为240℃，六区温度为230℃，机头温度为225℃，螺杆转速为300rpm/min，停留时间为1.5min。使挤出机挤出的料条过水、风干、造粒得本发明阻燃聚苯醚树脂。
乙烯共聚物和58％重量低密度聚乙烯，其中一区温度为220℃，二区温度为230℃，三区温度为230℃，四区温度为240℃，五区温度为240℃，六区温度为230℃，机头温度为225℃，螺杆转速为300rpm/min，停留时间大约为1.5min。使挤出机挤出的料条过水、风干、造粒得本发明阻燃聚苯醚树脂。
实施例6
准确称取如表1所示各原料。在混合机中混合除星型苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物和低密度聚乙烯外的其他所有原料以及45％重量星型苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物共聚物和45％重量低密度聚乙烯3-5min制得预混合物。从挤出机主料口加入所得预混合物，在挤出机下游其长度的中点位置加入剩余的55％重量星型苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物共聚物和55％重量低密度聚乙烯，其中一区温度为220℃，二区温度为230℃，三区温度为230℃，四区温度为240℃，五区温度为240℃，六区温度为230℃，机头温度为225℃，螺杆转速为300rpm/min，停留时间大约为1.5min。使挤出机挤出的料条过水、风干、造粒得本发明阻燃聚苯醚树脂。
实施例7
准确称取如表1所示各原料。在混合机中混合除星型苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物和低密度聚乙烯外的其他所有原料以及45％重量星型苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物共聚物和45％重量低密度聚乙烯3-5min制得预混合物。从挤出机主料口加入所得预混合物，在挤出机下游其长度的中点位置加入剩余的55％重量星型苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物共聚物和55％重量低密度聚乙烯，其中一区温度为220℃，二区温度为230℃，三区温度为230℃，四区温度为240℃，五区温度为240℃，六区温度为230℃，机头温度为225℃，螺杆转速为400rpm/min，停留时间大约为1.0min。使挤出机挤出的料条过水、风干、造粒得本发明阻燃聚苯醚树脂。
实施例8
准确称取如表1所示各原料。在混合机中混合所述各原料3-5min制得预混合物。从挤出机主料口加入所得预混合物，其中一区温度为220℃，二区温度为230℃，三区温度为230℃，四区温度为240℃，五区温度为240℃，六区温度为230℃，机头温度为225℃，螺杆转速为400rpm/min，停留时间大约为1.0min。使挤出机挤出的料条过水、风干、造粒得本发明阻燃聚苯醚树脂。
实施例9
准确称取如表1所示各原料。在混合机中混合除星型苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物和聚丙烯外的其他所有原料以及50％重量星型苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物共聚物和50％重量聚丙烯3-5min制得预混合物。从挤出机主料口加入所得预混合物，在挤出机下游其长度的中点位置加入剩余的50％重量星型苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物共聚物和50％重量聚丙烯，其中一区温度为220℃，二区温度为230℃，三区温度为230℃，四区温度为240℃，五区温度为240℃，六区温度为230℃，机头温度为225℃，螺杆转速为400rpm/min，停留时间大约为1.0min。使挤出机挤出的料条过水、风干、造粒得本发明阻燃聚苯醚树脂。
实施例10
准确称取如表1所示各原料。在混合机中混合除星型苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物和低密度聚乙烯外的其他所有原料以及50％重量星型苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物共聚物和50％重量低密度聚乙烯3-5min制得预混合物。从挤出机主料口加入所得预混合物，在挤出机下游其长度的中点位置加入剩余的50％重量星型苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物共聚物和50％重量低密度聚乙烯，其中一区温度为220℃，二区温度为230℃，三区温度为230℃，四区温度为240℃，五区温度为240℃，六区温度为230℃，机头温度为225℃，螺杆转速为400rpm/min，停留时间大约为1.0min。使挤出机挤出的料条过水、风干、造粒得本发明阻燃聚苯醚树脂。
性能测试
在120℃干燥本发明阻燃聚苯醚树脂2-4h，然后注塑成ISO标准样条，冷却至室温。依据ISO 527测定所得标准样条的拉伸强度。依据ISO 527测定所得标准样条的断裂伸长率。依据ISO 4589测定所得标准样条的氧指数。依据ISO 75-2测定所得标准样条的邵氏D硬度。依据ISO 1183测定所得标准样条的比重。所得结果见表2。
由表2可以看出，所制得的阻燃聚苯醚树脂具有很好的机械性能(拉伸强度为20-30Mpa)、阻燃性能以及相对较低的比重(比重为1.1-1.2g/cm3)，而普通无卤电缆包覆材料的拉伸强度仅为10-20Mpa，比重达1.3-1.5g/cm3。实施例8表明如果从主喂料口加入全部弹性体和聚烯烃，所得阻燃聚苯醚树脂的机械性能较低。
Claims (8)
1.一种用于电线电缆的阻燃聚苯醚组合物，其特征在于，所述组合物包含以下重量份的组分：30-60份聚苯醚、15-45份弹性体、15-45份聚烯烃、5-15份相容剂、30-45份阻燃剂、0.1-1份抗氧化剂和0.1-1份润滑剂；
所述组合物由如下的工艺制备：
a.在混合机中混合聚苯醚、相容剂、阻燃剂、抗氧化剂、润滑剂、基于弹性体为40-50％重量的弹性体以及基于聚烯烃为40-50％重量的聚烯烃3-5min得预混合物；b.从挤出机主料口加入步骤a所得预混合物，在挤出机下游其长度的中点位置加入剩余弹性体和聚烯烃，其中一区温度为220℃，二区温度为230℃，三区温度为230℃，四区温度为240℃，五区温度为240℃，六区温度为230℃，机头温度为225℃，螺杆转速为200-400rpm/min，停留时间为1.0-2.0min；c.使挤出机挤出的料条过水、风干、造粒；
所述阻燃剂由阻燃剂(A)和阻燃剂(B)组成；
其中阻燃剂(A)是有机磷系阻燃剂与三聚氰胺衍生物的混合物；
其中有机磷系阻燃剂是聚磷酸铵；
其中三聚氰胺衍生物是三聚氰胺、三聚氰酸和二亚甲基三聚氰胺的混合物；
其中阻燃剂(B)是硼酸锌，其粒径为1500-2500目。
2.如权利要求1所述的阻燃聚苯醚组合物，其特征在于，其中所述聚苯醚是聚(2，6-二甲基-1，4-亚苯基)醚，其粘度为38-42cm3/g。
3.如权利要求1所述的阻燃聚苯醚组合物，其特征在于，其中所述弹性体是苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物。
4.如权利要求1所述的阻燃聚苯醚组合物，其特征在于，其中所述聚烯烃选自聚丙烯、低密度聚乙烯或线性低密度聚乙烯中的任一种。
5.如权利要求1所述的阻燃聚苯醚组合物，其特征在于，其中所述相容剂是接枝率为0.5-2％的接枝有马来酸酐的聚苯醚。
6.如权利要求1所述的阻燃聚苯醚组合物，其特征在于，其中所述抗氧化剂是受阻酚类抗氧化剂与亚磷酸酯类抗氧化剂的混合物，受阻酚类抗氧化剂与亚磷酸酯类抗氧化剂比例为2∶1；
其中受阻酚类抗氧化剂是四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯、N，N′-六甲基双(3，5-二叔丁基-4-羟基苯丙酰胺或三甘醇双-3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙烯酸酯中的任一种；
其中亚磷酸酯类抗氧化剂是亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯、季戊四醇双二亚磷酸二(2，4-二叔丁基苯基)酯或四(2，4-二叔丁基苯基-4，4‘-联苯基)双磷酸酯中的任一种。
7.如权利要求1所述的阻燃聚苯醚组合物，其特征在于，其中所述润滑剂选自季戊四醇硬脂酸酯、N，N’-亚乙基双硬脂酰胺、氧化聚乙烯蜡、聚乙烯蜡或聚丙烯蜡中的任一种。
8.如权利要求1所述的阻燃聚苯醚组合物，其特征在于，所述组合物还包含0.1-2份二烯丙基氰酸酯或三烯丙基异氰酸酯。
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