CN102516742A - 一种调节硬度的聚苯醚电缆料复合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种调节聚苯醚电缆料硬度的复合物及其制备方法。该复合物中，聚苯醚树脂(PPE)20～30质量份数；弹性体20～40质量份数；聚烯烃10～20质量份数；阻燃剂20～35质量份数；增塑剂20～60质量份数；无机填充剂5～15质量份数；润滑剂0.1～0.3质量份数；抗氧剂0.1～1.0质量份数。该方法可以有效调节PPE电缆料复合物的硬度，为制备具有外观光滑手感好、机械性能优良、高阻燃性以及较高回弹性能的PPE电缆料复合物提供了一项经济可行的技术。

Description

一种调节硬度的聚苯醚电缆料复合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种聚苯醚(PPE)电缆料复合物，具体涉及一种调节PPE电缆料复合物硬度的方法，属于高聚物加工改性领域。
背景技术
随着科技的不断发展，电线电缆广泛用于能量传输及信息传递，遍布工业、农业、日常生活各个领域。由于世界各国的环保意识的增强，无卤阻燃电线电缆逐步成为电线电缆产业的发展趋势。
聚苯醚(PPE)树脂具有优良的物理机械性能，电气绝缘性及耐热性，另外，聚苯醚由于自熄性、耐化学腐蚀性及自身具有阻燃性，很适合用于制造无卤环保阻燃电线电缆料。但是，聚苯醚较高的熔体粘度使得加工性能差，较硬的手感也妨碍了其在电线电缆中的应用。
在中国专利200710077378.1(一种低烟无卤阻燃聚苯醚电线电缆料及其制备方法)的专利申请中，利用聚苯醚材料本身具有较高的刚性、良好的电绝缘性和耐水性，通过加入柔软的弹性体，降低共混体系的硬度和增强柔韧性，加入相容剂提高聚苯醚与弹性体之间的结合力，改善共混物的综合机械性能。专利CN200810120720.6(以聚苯醚为基料的无卤阻燃热塑性弹性体电缆料及其制备方法)公开了一种以聚苯醚为基料的无卤阻燃热塑性弹性体电缆料及其制备方法。该专利利用聚苯醚材料本身具有较高的刚性，通过加入柔软的弹性体，调节材料的组份，降低共混体系的硬度，获得良好的手感。
本发明采用增塑剂和无机填充剂并用调节了PPE电缆料复合物的硬度，减少了增塑剂用量，达到产品外观平滑、手感好的效果，且与仅用弹性体和增塑剂调节硬度相比明显降低了成本。增塑剂的加入有效的改善了PPE电缆料复合物的加工性能，一定品种和规格的无机填充剂的使用，减少了增塑剂的用量，使得电缆料生产成本降低，可以在实现PPE电缆料柔软性的同时保证机械性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种调节硬度聚苯醚(PPE)电缆料复合物及其制备的方法。
为实现上述发明目的，本发明在现有技术的基础上进行了大量的研究，将增塑剂和无机填充剂并用以改善PPE电缆料复合物的加工性能，获得外观平滑手感好的产品，调节了PPE电缆料复合物的硬度，降低了成本。
所述复合物的质量份数组成为：
Figure BDA00001145678600021
其中，所述的聚苯醚树脂的特性粘度为0.45dl/g，该特性粘度又称特性粘数，用乌氏粘度计测得。
其中，所述的弹性体为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚烯烃弹性体、三元乙丙橡胶、乙烯丙烯酸共聚物和乙烯醋酸乙烯共聚物的一种或几种。
其中，所述的聚烯烃为聚乙烯、聚丙烯的一种或两种。
其中，所述的阻燃剂为磷酸三(二甲苯)酯、磷酸三甲苯(酚)酯、磷酸三乙酯、磷酸三甲酯、磷酸三苯酯等磷系阻燃剂与氢氧化镁复配而成。阻燃剂进行复配后，阻燃剂之间的协同效应可降低阻燃剂用量，提高阻燃剂的阻燃性能，而且可使材料物理机械性能的损坏减到最小程度。
其中，所述增塑剂为饱和直链烷烃油、环烷烃油的一种或几种。
其中，所述无机填充剂为滑石粉、水滑石、碳酸钙、硫酸钡的一种或几种。
其中，所述润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、石蜡的一种或几种。
其中，所述抗氧剂为有机受阻酚类或亚磷酸酯类抗氧剂一种或两种混合，其中有机受阻酚类抗氧剂为抗氧剂1010(四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯)，亚磷酸酯类抗氧剂为抗氧剂168(三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯)。
上述无卤阻燃PPE电缆料复合物的制备方法包括下述步骤：
①预混：将聚苯醚树脂、弹性体、聚烯烃、阻燃剂、增塑剂、无机填充剂、润滑剂、抗氧剂等依次加入混合机预混合，混合温度为50～80℃，转速为100～800转/分钟，混合时间为1～6分钟；
②挤出造粒：将预混合的物料加入双螺杆挤出机，熔融挤出造粒，螺杆转速为100～500转/分钟，喂料机转速为10～60转/分钟。
其中，步骤②中双螺杆挤出机双螺杆的长径比为35～45。
其中，步骤②双螺杆挤出机各段温度为180～300℃。
本发明具有如下有益效果：
采用增塑剂和无机填充剂复合来降低PPE电缆料复合物硬度，有效地降低了PPE电缆料复合物硬度，减少了增塑剂的用量，达到产品外观平滑、手感好的效果，且与仅用弹性体和增塑剂调节硬度相比明显降低了成本。制备的PPE电缆料复合物具有柔韧性好、机械性能优良、高阻燃性以及较高回弹性能等优点，为低碳节能型产品，可广泛应用于电线电缆领域。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1-5中所用的各种组分如下：
聚苯醚树脂(PPE)，为中国蓝星芮城分公司生产的粘度为45g/cm3产品；
弹性体SEBS，牌号Kraton-G1651，美国科腾公司生产；SBS，牌号Septon-4033日本株式会社可乐丽公司生产；
聚烯烃为上海石化公司生产的牌号为GM750E的聚丙烯(PP)和北京燕山石油化工有限公司生产的牌号为5000S的聚乙烯(PE)；
阻燃剂为如东通园化工有限公司生产磷酸三苯酯(TPP)，磷酸三(二甲苯)苯酯(TXP)，佛山金戈消防材料有限公司生产的粒径5000目的Mg(OH)2；
增塑剂为茂名石化生产白油，克拉玛依石化生产环烷烃油；
无机填充剂为硫酸钡，河北省鹿泉市安利达粉体材料厂生产的5000目滑石粉；
润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌，石蜡；
抗氧剂为瑞士汽巴精细化工公司生产的抗氧剂168和抗氧剂1010。
实施例1-5制备的样品进行相应的性能测试方法如下：
力学性能测试方法：将干燥后的PPE电缆料复合物粒料在240℃下注塑成样条，按国标测得普通试样力学性能。
阻燃性能测试方法：将干燥后的PPE电缆料复合物粒料在240℃下注塑成样条，按国标测得普通试样阻燃性能。
实施例1
称取按照以下质量份数的物质：PPE树脂质量份数为20份，SEBS质量份数为35份，PP质量份数为15份，TPP质量份数为20份，Mg(OH)2质量份数为10份，抗氧剂1010质量份数为0.1份，润滑剂质量份数为0.1份，抗氧剂168质量份数为0.2份依次加入混合机预混合，混合温度为70℃，混合机转速为100转/分钟，混合时间为5分钟。将预混合后的物料加入双螺杆挤出机，进行挤出造粒。挤出时双螺杆挤出机各段加工温度分别设定第一段220℃、第二段240℃、第三段260℃、第四段260℃、第五段260℃、第六段260℃、第七段260℃、第八段260℃、第九段260℃，模头温度255℃，双螺杆长径比为40，螺杆转速为260转/分钟，喂料机转速为10转/分钟，拉条过水切粒。
测试PPE电缆料复合物的性能，测试结果见表2。
实施例2
称取按照以下质量份数的物质：PPE树脂质量份数为20份，SEBS质量份数为35份，PP质量份数为15份，TPP质量份数为20份，Mg(OH)2质量份数为10份，增塑剂质量份数为25份，润滑剂质量份数为0.1份，抗氧剂1010质量份数为0.1份，抗氧剂168质量份数为0.2份依次加入混合机预混合，混合温度为70℃，混合机转速为100转/分钟，混合时间为5分钟。
将预混合后的物料加入双螺杆挤出机，进行挤出造粒。挤出时双螺杆挤出机各段加工温度分别设定第一段220℃、第二段240℃、第三段260℃、第四段260℃、第五段260℃、第六段260℃、第七段260℃、第八段260℃、第九段260℃，模头温度255℃，双螺杆长径比为40，螺杆转速为260转/分钟，喂料机转速为10转/分钟，拉条过水切粒。
测试PPE电缆料复合物的性能，测试结果见表2。
实施例3
称取按照以下质量份数的物质：PPE树脂质量份数为30份，SBS质量份数为40份，PP质量份数为20份，TPP质量份数为25份，Mg(OH)2质量份数为10份，增塑剂质量份数为60份，润滑剂质量份数为0.3份，抗氧剂1010质量份数为0.8份，抗氧剂168质量份数为0.2份依次加入混合机预混合，混合温度为80℃，混合机转速为800转/分钟，混合时间为6分钟。
将预混合后的物料加入双螺杆挤出机，进行挤出造粒。挤出时双螺杆挤出机各段加工温度分别设定第一段220℃、第二段240℃、第三段260℃、第四段260℃、第五段260℃、第六段260℃、第七段260℃、第八段260℃、第九段300℃，模头温度255℃，双螺杆长径比为45，螺杆转速为500转/分钟，喂料机转速为60转/分钟，拉条过水切粒。
测试PPE电缆料复合物的性能，测试结果见表2。
实施例4
称取按照以下质量份数的物质：PPE树脂质量份数为20份，SEBS质量份数为20份，PP质量份数为10份，TPP质量份数为20份，增塑剂质量份数为20份，硫酸钡质量份数为5份，润滑剂质量份数为0.1份，抗氧剂1010质量份数为0.1份，依次加入混合机预混合，混合温度为70℃，混合机转速为100转/分钟，混合时间为5分钟。
将预混合后的物料加入双螺杆挤出机，进行挤出造粒。挤出时双螺杆挤出机各段加工温度分别设定第一段180℃、第二段240℃、第三段260℃、第四段260℃、第五段260℃、第六段260℃、第七段260℃、第八段260℃、第九段260℃，模头温度255℃，双螺杆长径比为35，螺杆转速为260转/分钟，喂料机转速为10转/分钟，拉条过水切粒。
测试PPE电缆料复合物的性能，测试结果见表2。
实施例5
称取按照以下质量份数的物质：PPE树脂质量份数为20份，SEBS质量份数为35份，PE质量份数为15份，TXP质量份数为20份，增塑剂质量份数为25份，滑石粉质量份数为10份，石蜡质量份数为0.1份，抗氧剂1010质量份数为0.1份，抗氧剂168质量份数为0.2份依次加入混合机预混合，混合温度为70℃，混合机转速为100转/分钟，混合时间为5分钟。
将预混合后的物料加入双螺杆挤出机，进行挤出造粒。挤出时双螺杆挤出机各段加工温度分别设定第一段220℃、第二段240℃、第三段260℃、第四段260℃、第五段260℃、第六段260℃、第七段260℃、第八段260℃、第九段260℃，模头温度255℃，双螺杆长径比为40，螺杆转速为260转/分钟，喂料机转速为10转/分钟，拉条过水切粒。测试PPE电缆料复合物的性能，测试结果见表2。
对实施例1-5制备的样品进行测试，各实施例制备的复合物组成见表1，测试方法和结果见表2。
表1各实施例制备的PPE电缆料复合物的组成
Figure BDA00001145678600071
表2各实施例制备的PPE电缆料复合物的物理性能
Figure BDA00001145678600081

Claims (12)

1.一种调节硬度的聚苯醚电缆料复合物，由下述质量份数的成分组成：
Figure FDA00001145678500011
2.根据权利要求1所述的聚苯醚电缆料复合物，其特征在于，所述的聚苯醚树脂的特性粘度为0.45dl/g。
3.根据权利要求1所述的聚苯醚电缆料复合物，其特征在于，所述的弹性体为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚烯烃弹性体和乙烯醋酸乙烯共聚物中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的聚苯醚电缆料复合物，其特征在于，所述的聚烯烃为聚乙烯、聚丙烯中的一种或两种。
5.根据权利要求1所述的聚苯醚电缆料复合物，其特征在于，所述的阻燃剂为磷酸三(二甲苯)酯、磷酸三甲苯(酚)酯、磷酸三乙酯、磷酸三甲酯、磷酸三苯酯等磷系与氢氧化镁阻燃剂中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的聚苯醚电缆料复合物，其特征在于，所述增塑剂为饱和直链烷烃油、环烷烃油中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的聚苯醚电缆料复合物，其特征在于，所述无机填充剂为滑石粉、水滑石、碳酸钙和硫酸钡中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的聚苯醚电缆料复合物，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌和石蜡中的一种或几种。
9.根据权利要求1所述的聚苯醚电缆料复合物，其特征在于，所述抗氧剂为有机受阻酚类或亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或两种混合。
10.一种制备权利要求1所述聚苯醚电缆料复合物的方法，其特征在于，所述的方法包括下述步骤：
①预混：将聚苯醚树脂、弹性体、聚烯烃、阻燃剂、增塑剂、无机填充剂、润滑剂和抗氧剂等依次加入混合机预混合，混合温度为50～80℃，转速为100～800转/分钟，混合时间为1～6分钟；
②挤出造粒：将预混合的物料加入双螺杆挤出机，熔融挤出造粒，螺杆转速为100～500转/分钟，喂料机转速为10～60转/分钟。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述步骤②中双螺杆挤出机双螺杆的长径比为35～45。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述步骤②中双螺杆挤出机各段温度为180～300℃。
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