CN102492191B - 环保型耐高低温耐油耐磨阻燃橡塑组合物 - Google Patents
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
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Abstract
本发明涉及一种橡塑组合物，其由丁腈橡胶粉
40
～
50
份，预塑聚氯乙烯粉
30
～
40
份，三元共聚尼龙
5
～
15
份，氢氧化镁
5
～
15
份，三氧化二锑
5
～
15
份以及加工助剂
0.5
～
1.5
份组成，其中：丁腈橡胶粉由丁腈橡胶
90%
～
98%
、硫化剂
0.15%
～
1%
、防老剂
0.5%
～
3%
、活化剂
0.5%
～
3%
、硫化促进剂
0.3%
～
3%
以及隔离剂
0.5%
～
1.2%
组成
；
预塑聚氯乙烯
粉由聚氯乙烯树脂
75%
～
90%
，抗氧剂
0.2%
～
1%
，钙锌稳定剂
1%
～
8%
以及增塑剂邻苯二甲酸二异十三酯
8%
～
18%
组成。
本发明组合物具有优良的耐高低温、耐油、耐磨以及阻燃性能，且未使用不环保的原料，特别适于用作电线电缆用护套料。
Description
技术领域
本发明涉及一种椽塑组合物，其可用作例如电线电缆用护套料。
背景技术
由于耐寒耐油的阻燃护套料常常在恶劣的环境条件中使用，如在高温，强烈的紫外线照射、高臭氧浓度、化学腐蚀等条件下使用，有些地方，最高温度可超过100℃，如果电缆达不到上述所述的要求，电缆材料易碎甚至会分解电缆护套层，所有这些情况会直接增加发生火灾或人员的伤亡，同时发生电缆短路的风险也会增加。丁腈橡胶(NBR)作为丁二烯与丙烯腈的共聚橡胶，具有优异的耐油耐老化及耐磨等优点。又由于NBR分子中存在极性基团，与聚氯乙烯(PVC)的相容性较好，故它们的共混物具有良好的力学机械性能，特别是对PVC的抗冲击强度低、弹性不足等缺点有显著的改性效果。故NBR/PVC共混体系经常用作耐油耐低温的电线电缆用护套料。
但传统的NBR/PVC共混体系加工工艺复杂，一般需要加补强剂炭黑，否则力学性能欠佳，例如中国专利公开CN101353451A公开的耐油耐低温橡塑组合物和CN102050971A公开的电线电缆用阻燃热固性丁腈聚氯乙烯橡胶。传统体系的耐磨耐高温性能也不好，一般只能满足短期低温耐油性能，不能满足105℃下的长期高温油浸性能要求。传统的阻燃NBR/PVC共混体系，如果应用环保型镁铝阻燃体系，则需要较多的阻燃剂添加量(一般50～70份)，导致成本上升；而使用非环保阻燃剂用量虽然可以较少，但是对环境不利。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种环保型耐高低温耐油耐磨阻燃橡塑组合物。
本发明同时还要提供一种环保型耐高低温耐油耐磨阻燃橡塑组合物的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采取的一种技术方案是：
一种橡塑组合物，其包括如下重量份的组分：丁腈橡胶粉40～50份，预塑聚氯乙烯粉30～40份，三元共聚尼龙(PA)5～15份，氢氧化镁5～15份，三氧化二锑5～15份以及加工助剂0.5～1.5份，其中：
以所述丁腈橡胶粉的总重量为基准，所述丁腈橡胶粉由丁腈橡胶(NBR)90％～98％、硫化剂0.15％～1％、防老剂0.5％～3％、活化剂0.5％～3％、硫化促进剂0.3％～3％以及隔离剂0.5％～1.2％组成；
以预塑聚氯乙烯粉的总重量为基准，所述预塑聚氯乙烯粉由聚氯乙烯树脂(PVC)75％～90％，抗氧剂0.2％～1％，钙锌稳定剂1％～8％以及增塑剂邻苯二甲酸二异十三酯(DIDP)8％～18％组成。
根据本发明的一个优选方面，所述丁腈橡胶中丙烯腈含量为35wt％～40wt％。所述丁腈橡胶粉由丁腈橡胶、活化剂、硫化剂、防老剂、硫化促进剂以及隔离剂按重量比100∶0.8～1.2∶0.2～0.4∶0.8～1.2∶0.5～1∶1～1.05组成，其中活化剂优选为硬脂酸，硫化剂为硫磺，防老剂为N-异丙基-N′-苯基对苯二胺(4010NA)，硫化促进剂为二硫化四甲基秋兰姆(TMTD)，隔离剂为聚氯乙烯树脂，隔离剂的加入可以防止丁腈橡胶粉团聚。
根据本发明的又一优选方面，所述预塑聚氯乙烯粉由聚氯乙烯树脂、抗氧剂、钙锌稳定剂及增塑剂邻苯二甲酸二异十三酯按重量比100∶0.3～0.6∶2～8∶10～18组成。
在一个具体实施方式中，所述的三元共聚尼龙由尼龙6、66、1010按质量比70∶20∶10共聚而成。所述的加工助剂由ACR401和氧化聚乙烯蜡按重量比1∶0.8～1.2组成，更优选地，加工助剂中，ACR401与氧化聚乙烯的重量比为1∶1。
本发明采取的又一技术方案是：一种上述的橡塑组合物的制备方法，其包括如下步骤：
(1)、制备丁腈橡胶粉：按配方称取丁腈橡胶、硫化剂、防老剂、活化剂以及硫化促进剂，投入密炼机中，在温度120℃～170℃下进行混炼磨碎5～30min，出料后加入隔离剂，即得丁腈橡胶粉；
(2)、制备预塑聚氯乙烯粉：按配方称取聚氯乙烯树脂，加入高速搅拌机中，加入增塑剂邻苯二甲酸二异十三酯、钙锌稳定剂、抗氧剂，捏合到130℃～140℃，出料待用；
(3)、按配方称取步骤(1)所得丁腈橡胶粉、步骤(2)所得预塑聚氯乙烯粉、三元共聚尼龙、氢氧化镁、三氧化二锑以及加工助剂，投入密炼机，在温度150℃～200℃下混炼5～30min，再通过双锥混炼机进入双阶螺杆挤出机进行混炼挤出造粒，即得所述橡塑组合物。
优选地，步骤(1)中，在密炼机中进行的所述混炼的温度为150℃～170℃；步骤(3)中，在密炼机中进行的所述混炼的温度为180℃～190℃。步骤(2)中，所述高速搅拌机采取400～475转/分的转速。
根据本发明的进一步实施方案：步骤(3)中，双锥混炼机混炼温度为常温，双阶螺杆挤出机第一阶是双螺杆挤出机，长径比L/D＝40，挤出温度为：加料段128℃～132℃，压缩段150℃～158℃，均化段160℃～162℃，第二阶是单螺杆挤出机，挤出温度为125℃～135℃。
由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：
传统的PVC/NBR体系是由PVC和NBR进行简单混合，然后挤出造粒得到，没有混炼胶过程，而且橡胶组份比例不超过33wt％，否则物理机械性能将大幅下降。而本发明的橡塑组合物中，以NBR为主，以PVC和PA为辅，再结合本发明的独特的混炼制备方法，首先制备了NBR粉，使组合物中各组分混合得更加均匀，特别是组合物中添加了第三组分PA，保证了该体系力学性能尤其是耐磨性能优异，不再需要添加橡胶补强剂炭黑，从而也实现了产品的颜色可调性；耐105℃高温油浸；环保型耐热与绝缘效果更好的增塑剂DIDP和环保型钙锌稳定剂的使用使产品更加绿色环保，并通过添加优选的少量阻燃剂，使本产品具有良好的阻燃性，阻燃性能通过UL-94V-0垂直燃烧试验。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供一种橡塑组合物，其制备方法如下：
(1)、制备NBR粉：按重量比称取丙烯腈含量为35wt％的NBR 100份，硫磺0.2份，防老剂4010NA 1.0份，活化剂硬脂酸1.0份，硫化促进剂TMTD0.5份。投入密炼机中进行混炼磨碎，出料后加入1.03份隔离剂PVC树脂，其中：密炼机为50立升，混炼磨碎温度，控制温度不超过170℃，混炼时间10分钟；
(2)、制备预塑PVC粉：称取PVC树脂K：65100份，加入高速搅拌机中，加入增塑剂DIDP 10份，钙锌稳定剂2.0份，抗氧剂10100.3份，捏合到135℃，出料待用，其中，高速搅拌机是指100立升的搅拌混合器，以400～475转/分的转速运转；
(3)、称取步骤(1)所得NBR粉40份，步骤(2)所得预塑PVC粉40份、PA(由尼龙6、66、1010按质量比70∶20∶10共聚而成)5份、氢氧化镁5份、三氧化二锑15份、ACR4010.5份和氧化聚乙烯蜡0.5份，投入密炼机混炼，再通过双锥混炼机进入双阶螺杆挤出机进行混炼挤出造粒，得到最终橡塑组合物，其中：密炼机为50立升，混炼温度为185℃，双锥混炼机混炼温度为常温，双阶螺杆挤出机第一阶是双螺杆挤出机，长径比L/D＝40，挤出温度为：加料段130℃，压缩段155℃，均化段160℃，第二阶是单螺杆挤出机，挤出温度130℃。
上述制备的椽塑组合物的组成为：NBR粉40份、预塑PVC粉40份，PA5份，氢氧化镁5份，三氧化二锑15份、ACR4010.5.份和氧化聚乙烯蜡0.5份；其中NBR粉的成分重量配比为：丙烯腈含量为35wt％的NBR 96.4％、硫化剂硫磺0.19％、活化剂硬脂酸0.97％、防老剂4010NA 0.97％、硫化促进剂TMTD 0.48％以及隔离剂PVC树脂0.99％；预塑PVC粉的成分重量配比为：PVC树脂K：6589％，抗氧剂10100.3％，钙锌稳定剂1.8％以及增塑剂DIDP 8.9％。
实施例2
本实施例提供一种橡塑组合物，其组成如下：NBR粉45份，预塑PVC粉35份，PA (由尼龙6、66、1010按质量比70∶20∶10共聚而成)10份，氢氧化镁10份，三氧化二锑10份、ACR4010.5份和氧化聚乙烯蜡0.5份。其中NBR粉的成分重量配比为：丙烯腈含量为35wt％的NBR 96％、硫化剂硫磺0.3％、活化剂硬脂酸1％、防老剂4010NA 1％、硫化促进剂TMTD 0.7％以及隔离剂PVC树脂1％；预塑PVC粉的成分重量配比为：PVC树脂K：6583.75％，抗氧剂10100.34％，钙锌稳定剂3.35％以及增塑剂DIDP 12.56％。
本实施例的橡塑组合物的制备方法同实施例1。
实施例3
本实施例提供一种橡塑组合物，其组成如下：NBR粉50份，预塑PVC粉30份，PA (由尼龙6、66、1010按质量比70∶20∶10共聚而成)15份，氢氧化镁15份，三氧化二锑5份、ACR4010.5.份和氧化聚乙烯蜡0.5份。其中NBR粉的成分重量配比为：丙烯腈含量为35wt％的NBR 95.75％、硫化剂硫磺0.38％、活化剂硬脂酸0.956％、防老剂4010NA 0.957％、硫化促进剂TMTD0.957％以及隔离剂PVC树脂1％。预塑PVC粉的成分重量配比为：PVC树脂K：6579％，抗氧剂10100.5％，钙锌稳定剂6.3％以及增塑DIDP 14.2％。
本实施例的橡塑组合物的制备方法同实施例1。
对上述实施例1至3所得的椽塑组合物的机械性能和耐油性能进行了测试，结果分别见表1和表2。
表1实施例1至3的椽塑组合物的机械性能
表2实施例1至3的橡塑组合物的耐油性能
从表1和表2可见，本发明椽塑组合物具有优良的耐高低温、耐油、耐磨以及阻燃性能，特别适于用作电线电缆用护套料。另，本发明橡塑组合物未使用不环保的原料，属于环保型椽塑产品。
以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，且本发明不限于上述的实施例，凡根据本发明的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。
Claims (10)
1.一种橡塑组合物的制备方法，其特征在于：所述橡塑组合物包括如下重量份的组分：丁腈橡胶粉40～50份，预塑聚氯乙烯粉30～40份，三元共聚尼龙5～15份，氢氧化镁5～15份，三氧化二锑5～15份以及加工助剂0.5～1.5份，其中：
以所述丁腈橡胶粉的总重量为基准，所述丁腈橡胶粉由丁腈橡胶90%～98%、硫化剂0.15%～1%、防老剂0.5%～3%、活化剂0.5%～3%、硫化促进剂0.3%～3%以及隔离剂0.5%～1.2%组成；
以预塑聚氯乙烯粉的总重量为基准，所述预塑聚氯乙烯粉由聚氯乙烯树脂75%～90%，抗氧剂 0.2%～1%，钙锌稳定剂1%～8%以及增塑剂邻苯二甲酸二异十三酯8%～18%组成；
所述的制备方法包括如下步骤：
（1）、制备丁腈橡胶粉：按配方称取丁腈橡胶、硫化剂、防老剂、活化剂以及硫化促进剂，投入密炼机中，在温度120℃～170℃下进行混炼磨碎5～30min，出料后加入隔离剂，即得丁腈橡胶粉；
（2）、制备预塑聚氯乙烯粉：按配方称取聚氯乙烯树脂，加入高速搅拌机中，加入增塑剂邻苯二甲酸二异十三酯、钙锌稳定剂、抗氧剂，捏合到130℃～140℃，出料待用；
（3）、按配方称取步骤（1）所得丁腈橡胶粉、步骤（2）所得预塑聚氯乙烯粉、三元共聚尼龙、氢氧化镁、三氧化二锑以及加工助剂，投入密炼机，在温度150℃～200℃下混炼5～30min，再通过双锥混炼机进入双阶螺杆挤出机进行混炼挤出造粒，即得所述橡塑组合物。
2.根据权利要求1所述的橡塑组合物的制备方法，其特征在于：所述丁腈橡胶中丙烯腈含量为 35wt%～40wt%。
3.根据权利要求1所述的橡塑组合物的制备方法，其特征在于：所述丁腈橡胶粉由丁腈橡胶、活化剂、硫化剂、防老剂、硫化促进剂以及隔离剂按重量比100:0.8～1.2:0.2～0.4:0.8～1.2:0.5～1:1～1.05组成，其中所述活化剂为硬脂酸，所述的硫化剂为硫磺，所述防老剂为N-异丙基-N′-苯基对苯二胺，所述硫化促进剂为二硫化四甲基秋兰姆，所述隔离剂为聚氯乙烯树脂。
4.根据权利要求1所述的橡塑组合物的制备方法，其特征在于：所述预塑聚氯乙烯粉由聚氯乙烯树脂、抗氧剂、钙锌稳定剂及增塑剂邻苯二甲酸二异十三酯按重量比100: 0.3～0.6:2～8: 10～18 组成。
5.根据权利要求1所述的橡塑组合物的制备方法，其特征在于：所述的三元共聚尼龙由尼龙6、66、1010按质量比70:20:10共聚而成。
6.根据权利要求1所述的橡塑组合物的制备方法，其特征在于：所述的加工助剂由ACR401和氧化聚乙烯蜡按重量比1:0.8～1.2组成。
7.根据权利要求1至6中任一项权利要求所述的橡塑组合物的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，在密炼机中进行的所述混炼的温度为150℃～170℃，步骤（3）中，在密炼机中进行的所述混炼的温度为180℃～190℃。
8.根据权利要求1至6中任一项权利要求所述的橡塑组合物的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，所述高速搅拌机采取400～475转/分的转速。
9.根据权利要求1至6中任一项权利要求所述的橡塑组合物的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，双锥混炼机混炼温度为常温，双阶螺杆挤出机第一阶是双螺杆挤出机，长径比L/D=40，挤出温度为：加料段128℃～132℃，压缩段150℃～158℃，均化段160℃～162℃，第二阶是单螺杆挤出机，挤出温度为125℃～135℃。
10.一种由权利要求1~9中任一项权利要求所述的橡塑组合物的制备方法制备所得橡塑组合物。
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