CN102295818A - 一种无卤低烟阻燃tpe电缆料及其制备方法 - Google Patents

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本发明公开了一种无卤低烟阻燃TPE电缆料及其制备方法。本发明的无卤低烟阻燃TPE电缆料以弹性体类树脂为基材，加入聚烯烃树脂、无卤膨胀型阻燃剂、相容剂以及加工助剂等混合均匀后强制喂料于双螺杆挤出机挤出造粒而成。本发明的无卤低烟阻燃TPE电缆料不含卤素、重金属元素等，对环境无害并且可以重复回收利用，阻燃性能与机械性能俱佳，适合用于生产各类要求柔软的阻燃电子电器线缆。

Description

一种无卤低烟阻燃TPE电缆料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种无卤低烟阻燃TPE(热塑性弹性体)电缆料及其制备方法。
背景技术
传统的PVC以及含溴类阻燃电线电缆以及电子接插件因为出现致癌物二恶英以及在燃烧过程中产生大量有毒浓烟以及腐蚀性气体，这将加速火灾现场人员的窒息和加大救援人员的救援难度；而且释放的腐蚀性气体将会使火灾现场及附近的电器遭到腐蚀而报废；另外，卤系阻燃剂在生产、运输、储藏、应用、废弃产品的回收过程中存在毒性积累以及产生致癌物质。这一切使得市场迫切需要一种环保、低发烟量、无卤无腐蚀性气体、可达到UL-94V-0阻燃级别的新型材料。
当前市场中的无卤低烟阻燃材料主要为聚烯烃树脂/无机阻燃剂体系无卤阻燃复合材料，聚烯烃树脂中通过添加大量的无机氢氧化物可以制备高阻燃等级的材料。但无机氢氧化物的粒径和用量导致了材料阻燃性能与物理机械性能的严重失衡，所以市场中的无卤低烟阻燃材料大多机械性能如拉伸强度、断裂伸长率偏低，加工性能不佳同时物料的硬度偏高，手感不佳等。
为了克服当前市场中无卤低烟阻燃材料的这些缺点，人们发明了一些柔软无卤低烟阻燃材料，这些材料的硬度大幅度下降，手感很好，但是材料的阻燃性能也有明显的下降。如中国专利200610115439.4公开了非卤素阻燃性热塑性弹性体混合物制造方法及电线电缆，含有(A)橡胶40～80重量份、(B)结晶性聚烯烃系树脂60～20重量份、(C)相对于(A)与(B)的总计100重量份为40～250重量份的金属氢氧化物，并且该橡胶进行了硅烷交联。该非卤素阻燃性热塑性弹性体混合物的缺点在于：1.为了保持该混合物比较低的硬度，混合物中无机氢氧化物阻燃剂添加量不高，但阻燃性能不佳，不能用于有高阻燃要求的电线电缆。2.为了提高该混合物的机械性能，该混合物进行了硅烷交联，无法重复回收利用，一旦材料废弃，就会污染环境。
而氢化聚苯乙烯-(乙烯丁烯无规共聚物)-聚苯乙烯三嵌段共聚物(SEBS)是一种性能优良的热塑性弹性体，具有优良的耐候、抗老化、耐热、耐压缩变形、可回收再利用等性能，因而广泛应用于电器电缆，汽车制造、建筑等领域。但是易燃性制约着SEBS的广泛应用，因此利用新型无卤膨胀型阻燃剂燃烧后膨胀阻燃的机理，在阻燃剂较少用量的情况下就可达到优良的阻燃性能，同时保持SEBS自身优良的机械性能与柔软性能。
发明内容
本发明的目的主要是根据现有技术中的不足，提供一种无卤低烟阻燃TPE电缆料。
本发明采用如下技术方案解决上述技术问题：
一种无卤低烟阻燃TPE电缆料，采用包括下列组分及重量份的原料制得：弹性体类树脂20～40重量份，聚烯烃树脂10～30重量份，无卤膨胀型阻燃剂20～40重量份，相容剂5～10重量份，抗氧剂0.5～2.0重量份，抗滴落剂0.1～0.2重量份，加工助剂2～10重量份。
较佳的，所述弹性体类树脂为充油型苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS，进一步优选为美国科腾的G4610H型号的SEBS树脂或FG1901X型号的SEBS树脂。
较佳的，所述聚烯烃树脂为乙烯共聚树脂。
优选的，所述乙烯共聚树脂为乙烯和选自丙稀、丁烯、己烯或辛烯中任意两种物质经共聚制得的树脂，如乙烯与丁烯及辛烯共聚树脂。
更优选的，所述的乙烯共聚树脂选自TAFMER树脂或Exact树脂，如聚烯烃树脂为TAFMER系列中的DF610树脂、DF810树脂；Exact系列中的5062树脂。TAFMER树脂为日本三井化学公司生产的树脂，Exact树脂为埃克森美孚公司提供，均可以从市场购得。
较佳的，所述无卤膨胀型阻燃剂为磷氮阻燃剂，以磷氮阻燃剂的总重量计，磷的质量分数为22.1～23.5％，氮的质量分数为21％，且该阻燃剂的平均粒径为10μm。
进一步优选的，所述磷氮阻燃剂选自：道尔化工磷氮阻燃剂Doher-6000、深圳市瑞鸿化工材料有限公司的热塑性弹性体无卤阻燃剂RHPP-028或RHTPE-030。
较佳的，所述相容剂选自乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐共聚物、乙烯-丙烯共聚物接枝马来酸酐共聚物、SEBS接枝马来酸酐共聚物中的一种，其接枝率为1.2～1.5％，熔指(190℃×2.16kg)为1～10g/10min。
较佳的，所述抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168的组合，其中抗氧剂1010的重量百分比为40％，抗氧剂168的重量百分比为60％，所述抗氧剂1010为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，所述抗氧剂168为三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯。
较佳的，所述抗滴落剂选自道康宁公司的硅酮粉或3M公司的含氟聚合物，优选为3M公司的含氟聚合物TF-1645。
较佳的，所述加工助剂选自硬脂酸(C18H36O2)、硬脂酸镁、白油、有机硅油和石蜡中一种或多种的组合，优选为白油与有机硅油的组合；所述白油具有40℃运动粘度为15～22(cSt)，闪点为170℃，比重为0.8283g/cm3；所述有机硅油的粘度范围是45～50(cSt)，密度为0.963，熔点为-50℃，折射率为1.403～1.406，闪点300℃。
本发明的另一个目的是提供所述无卤低烟阻燃TPE电缆料的制备方法，包括如下步骤：将未充油的弹性体类SEBS树脂20～40重量份、加工助剂2～10重量份放置于回转式混料机中进行混合，混合3-5分钟后强制喂料于双螺杆挤出机挤出造粒，而后物料进入热风干燥机在65℃～70℃下干燥1～2小时，干燥后的物料按20～40重量份再加聚烯烃树脂10～30重量份，无卤膨胀型阻燃剂20～40重量份，相容剂5～10重量份，抗氧剂0.5～2.0重量份，抗滴落剂0.1～0.2重量份于高速混合机中进行混合；混合3～5分钟后强制喂料于双螺杆挤出机挤出造粒，粒料再进入热风干燥机在65℃～70℃下干燥1～2小时，干燥后即得无卤低烟阻燃TPE电缆料。
较佳的，所述物料生产时双螺杆挤出机温度设置为：加料段120℃，熔融段180℃，熔体输送段180～190℃，混炼段200℃，均化段190℃，机头计量段190℃。
本发明的无卤低烟阻燃TPE电缆料不含卤素及重金属元素等，对环境无害，并且可以重复回收利用，阻燃性能与机械性能俱佳，适合用于生产各类要求柔软的阻燃电子电器线缆。
具体实施方式
下面通过具体实施例进一步描述本发明的技术方案。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
新型无卤低烟阻燃TPE电缆料的制备方法，按重量比将未充油的弹性体类SEBS树脂、加工助剂放置于回转式混料机中进行混合，混合5分钟后强制喂料于双螺杆挤出机挤出造粒，而后物料进入热风干燥机在70℃下干燥1～2小时，干燥后的物料再加聚烯烃树脂，无卤膨胀型阻燃剂，相容剂，抗氧剂，抗滴落剂于高速混合机中进行混合；混合3～5分钟后强制喂料于双螺杆挤出机挤出造粒，粒料再进入热风干燥机在70℃下干燥1～2小时，干燥后即得无卤低烟阻燃TPE电缆料。
Figure BSA00000181358200041
其中，实施例1至3中的SEBS树脂为美国科腾的G4610H，实施例4至6中的SEBS树脂为美国科腾的FG1901X。
其中，实施例1至2中的聚烯烃树脂为TAFMER系列中的DF810树脂与Exact系列中的5062树脂，配比为50∶50；实施例3中的聚烯烃树脂为TAFMER系列中的DF640树脂与DF810，配比为80∶20；实施例4的聚烯烃树脂为Exact系列中的5062树脂；实施例5-6中聚烯烃树脂为TAFMER系列中的DF640树脂。
其中，实施例1至6中的无卤膨胀型阻燃剂为磷氮阻燃剂，磷质量分数为22.1-23.5％，氮质量分数为21％，平均粒径约10μm。
其中，实施例1至2中的相容剂为乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐共聚物，实施例3至4中的相容剂为乙烯-丙烯共聚物接枝马来酸酐共聚物，实施例5至6中的相容剂为SEBS接枝马来酸酐共聚物。
其中，实施例1至6中的抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168，其中抗氧剂1010的重量百分比为40％，抗氧剂168的重量百分比为60％，。
其中，实施例1至6中的抗滴落剂为3M公司的含氟聚合物TF-1645。
其中，实施例1至3中的加工助剂为有机硅油。实施例4中的加工助剂为白油与有机硅油，其中白油的重量百分比为50％，有机硅油的重量百分比为50％。实施例5至6中的加工助剂为白油与有机硅油，其中白油的重量百分比为80％，有机硅油的重量百分比为20％。；其中，所使用的白油具有40℃运动粘度为15-22(cSt)，闪点为170℃，比重为0.8283g/cm3；所使用的有机硅油的粘度范围是45～50(cSt)，密度为0.963，熔点为-50℃，折射率为1.403～1.406，闪点为300℃。
所述的物料生产时双螺杆挤出机温度设置为：加料段120℃，熔融段180℃，熔体输送段180-190℃，混炼段200℃，均化段190℃，机头计量段190℃。
对实施例4进行检测，所获的各性能数值如表1所示。
表1实施例4中制得的电缆料的性能检测结果
由表1中数据可知：本发明中制得的无卤低烟阻燃TPE电缆料不含卤素及重金属元素等，对环境无害，并且可以重复回收利用，阻燃性能与机械性能俱佳，适合用于生产各类要求柔软的阻燃电子电器线缆。

Claims (12)

1.一种无卤低烟阻燃TPE电缆料，采用包括下列组分及重量份的原料制得：弹性体类树脂20～40重量份，聚烯烃树脂10～30重量份，无卤膨胀型阻燃剂20～40重量份，相容剂5～10重量份，抗氧剂0.5～2.0重量份，抗滴落剂0.1～0.2重量份，加工助剂2～10重量份。
2.如权利要求1中所述的无卤低烟阻燃TPE电缆料，其特征在于，所述弹性体类树脂为充油型苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS。
3.如权利要求1中所述的无卤低烟阻燃TPE电缆料，其特征在于，所述聚烯烃树脂为乙烯共聚树脂。
4.如权利要求3中所述的无卤低烟阻燃TPE电缆料，其特征在于，所述乙烯共聚树脂为乙烯和选自丙稀、丁烯、己烯或辛烯中任意两种物质经共聚制得的树脂。
5.如权利要求4中所述的无卤低烟阻燃TPE电缆料，其特征在于，所述乙烯共聚树脂选自TAFMER树脂或Exact树脂。
6.如权利要求1中所述的无卤低烟阻燃TPE电缆料，其特征在于，所述无卤膨胀型阻燃剂为磷氮阻燃剂，以磷氮阻燃剂的总重量计，磷的质量分数为22.1～23.5％，氮的质量分数为21％。
7.如权利要求1中所述的无卤低烟阻燃TPE电缆料，其特征在于，所述相容剂选自乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐共聚物、乙烯-丙烯共聚物接枝马来酸酐共聚物、SEBS接枝马来酸酐共聚物中的一种。
8.如权利要求1中所述的无卤低烟阻燃TPE电缆料，其特征在于，所述抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯的组合。
9.如权利要求1中所述的无卤低烟阻燃TPE电缆料，其特征在于，所述抗滴落剂选自硅酮粉或含氟聚合物中的一种。
10.如权利要求1中所述的无卤低烟阻燃TPE电缆料，其特征在于，所述加工助剂选自硬脂酸、硬脂酸镁、白油、有机硅油和石蜡中一种或多种的组合。
11.权利要求1～10中任一权利要求中所述无卤低烟阻燃TPE电缆料的制备方法，包括如下步骤：将弹性体类树脂20～40重量份、加工助剂2～10重量份放置于回转式混料机中进行混合，混合后强制喂料于双螺杆挤出机挤出造粒，而后物料进入热风干燥机进行干燥，干燥后的物料按20～40重量份再加入聚烯烃树脂10～30重量份，无卤膨胀型阻燃剂20～40重量份，相容剂5～10重量份，抗氧剂0.5～2.0重量份，抗滴落剂0.1～0.2重量份于高速混合机中进行混合；混合3～5分钟后强制喂料于双螺杆挤出机挤出造粒，粒料再进入热风干燥机中进行干燥后即得所述无卤低烟阻燃TPE电缆料。
12.如权利要求11中所述无卤低烟阻燃TPE电缆料的制备方法，其特征在于，所述物料生产时双螺杆挤出机温度设置为：加料段120℃，熔融段180℃，熔体输送段180～190℃，混炼段200℃，均化段190℃，机头计量段190℃。
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