CN102898768A - 一种利用废弃交联聚乙烯电缆料生产的阻燃热塑性弹性体及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用废弃交联聚乙烯电缆料生产的阻燃热塑性弹性体及其制备方法，按重量份计包含以下组份：废弃交联聚乙烯电缆料200~400份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物300~500份、填充油10~100份、硅烷偶联剂1~20份、膦酸酯阻燃剂 100~200份、其他助剂0~10份。本发明的利用废弃交联聚乙烯电缆料生产的阻燃热塑性弹性体为废弃交联聚乙烯电缆料的循环利用提供了途径，可以降低成本，减少环境污染，节约资源。所制备的阻燃热塑性弹性体具有优越的阻燃型且其它性能均符合标准。

Description

一种利用废弃交联聚乙烯电缆料生产的阻燃热塑性弹性体及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种利用废弃交联聚乙烯电缆料生产的阻燃热塑性弹性体及其制备方法。
背景技术
近年来，随着国家电网建设加快、特高压工程相继投入建设，极大的促进了电线电缆行业的发展。据统计，近15年来，电线电缆行业年均增长达15%以上，成为我国机械电子工业中仅次于汽车行业的第二大产业，生产能力超过美国，居世界首位。"十二五"期间我国电网总投资将达到2.9万亿元，可以预见，西电东送、特高压交流/直流输电工程、骨架电网升压扩容、全国联网等大规模的电网建设将为电线电缆行业提供广阔的发展空间。此外，通信、汽车、造船、煤矿、建筑等领域的快速发展也为电线电缆行业创造了巨大的需求。
我国电线电缆企业大多集中在华东、华南地区，占全国总数的72.4%。江苏省电线电缆企业有792家，成产能力居全国第二位，而宜兴企业约占了江苏省的34.4%，是我国最大的电线电缆制造基地。2010年，宜兴电线电缆年产值超过1000亿，成为宜兴市支柱性产业之一。
目前，电线电缆绝缘体和包覆保护层所用原料主要为聚乙烯和聚氯乙烯，其中交联聚乙烯电缆料是将线型结构聚乙烯经过氧化物或硅烷交联形成网状或体型结构，具有不溶解不融熔的特性，与聚氯乙烯相比，其耐热性优良，可以在90℃下长期使用；绝缘电阻高，介质损耗角正切小；有良好的耐化学性、耐磨性和耐环境应力开裂，且交联聚乙烯一旦发生电缆燃烧，散发出的是二氧化碳和水，而聚氯乙烯电缆燃烧时产生氯化氢等有害气体；此外，交联聚乙烯的密度比聚氯乙烯小40%左右，可以明显减轻架空线的质量，因此，交联聚乙烯绝缘料已成为电线电缆生产中最主要的绝缘料。
由于电线电缆制备工艺的特殊性，在生产和制造过程中，约产生5%的废弃交联聚乙烯。此外，随着我国城乡电网改造和通信设施的大面积升级，每年产生大量的废弃电缆，其中电缆中的导电材料，如铜、铝等金属可通过简单的方法回收利用，但产生大量的交联聚乙烯由于不熔难以回收，造成环境污染，带来了沉重的环境负担。但废弃交联聚乙烯是极具回收利用价值的资源，回收利用1吨废旧交联聚乙烯相当于少用3-5吨石油，这对缺乏原生资源，原油大量依赖进口（2009年，我国原油进口量为2.04亿吨，中国国家统计年鉴2010）的我国国民经济无疑具有十分重要的意义。
目前，国内外处理废弃交联聚乙烯电缆料的方法主要有填埋、焚烧和回收利用等。
填埋法：占地面积大，与城市建设争地矛盾突出，填埋费用高，多与其他城市固体垃圾一同填埋，填埋渗出的有机物污染水源，影响地下生态环境。
焚烧法：多余其他城市废弃固体垃圾一起焚烧，产生有毒气体，污染大气，焚烧的无毒化处理设备投资大，成本高（建一座大型焚烧厂需20多亿元）。
填埋和焚烧均浪费了废弃交联聚乙烯电缆料中有用的物质和能量。
目前采用专利号为95111258.9的固相力化学反应器将废弃交联聚乙烯电缆料制成超细粉碎制成粒径为20μm~100μm的超细粉体，作为制备其他材料的原料进行循环再利用。
发明内容
本发明的目的在于针对背景技术中存在的技术问题，提供一种利用废弃交联聚乙烯电缆料生产的阻燃热塑性弹性体。
本发明的目的在于另一目的在于提供一种利用废弃交联聚乙烯电缆料生产的阻燃热塑性弹性体的制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种利用废弃交联聚乙烯电缆料生产的阻燃热塑性弹性体，按重量份计包含以下组份：
Figure BDA0000219303061
所述的废弃交联聚乙烯电缆料是将废弃交联聚乙烯电缆料常规粉碎得到粒径为0.1~10mm的粗粉体；再将上述粗粉体，利用固相力化学反应器在室温（25±5℃）下进行固相超细粉碎得到的粒径为20μm~100μm的超细粉体。
所述的苯乙烯- 丁二烯- 苯乙烯嵌段共聚物(SBS)可选用韩国LG 化学：SBS LG-501；台橡(TAIPOL) ：SBS 4202；巴陵石化：SBS YH-788、YH-792等牌号的市售产品中的一种或多种。
所述的填充油为石蜡油或白油。
所述的膦酸酯阻燃剂为三苯基氧化膦、三（3-羟丙基）氧化膦、环状烷基膦酸酯中的一种或几种；所述的硅烷偶联剂为KH-550、KH-560和A-171中的任意一种。
所述的其他助剂为为抗氧化剂、抗紫外剂、润滑剂中的一种或几种。所述的抗氧化剂为168和1098；所述的抗紫外剂为：UV-P或抗紫外剂770；所述的润滑剂为AC-540A。
上述的利用废弃交联聚乙烯电缆料生产的阻燃热塑性弹性体，采用以下方法制备：（1）将废弃交联聚乙烯电缆料常规粉碎得到粒径为0.1~10mm的粗粉体；再将上述粗粉体，利用固相力化学反应器进行固相超细粉碎得到的粒径为20μm~100μm的超细粉体；（2）按比例将废弃交联聚乙烯电缆料的超细粉体、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、填充油、硅烷偶联剂、膦酸酯阻燃剂和其他助剂加入搅拌机中搅拌均匀后，经双螺杆挤出机共混造粒而成，其挤出工艺为：螺杆转速300~400r/min，机头到加料口温度为一区200~210℃，二区210~220℃，三区至七区温度在220~230℃，加料口150~170℃。
上述的利用废弃交联聚乙烯电缆料生产的阻燃热塑性弹性体的制备方法：（1）将废弃交联聚乙烯电缆料常规粉碎得到粒径为0.1~10mm的粗粉体；再将上述粗粉体，利用固相力化学反应器进行固相超细粉碎得到的粒径为20μm~100μm的超细粉体；（2）按比例将废弃交联聚乙烯电缆料的超细粉体、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、填充油、硅烷偶联剂、膦酸酯阻燃剂和其他助剂加入搅拌机中搅拌均匀后，经双螺杆挤出机共混造粒而成，其挤出工艺为：螺杆转速300~400r/min，机头到加料口温度为一区200~210℃，二区210~220℃，三区至七区温度在220~230℃，加料口150~170℃。
本发明的有益效果：
本发明的利用废弃交联聚乙烯电缆料生产的阻燃热塑性弹性体为废弃交联聚乙烯电缆料的循环利用提供了途径，可以降低成本，减少环境污染，节约资源。所制备的阻燃热塑性弹性体具有优越的阻燃型且其它性能均符合标准。
具体实施方式
实施例1
Figure BDA0000219303062
（1）将废弃交联聚乙烯电缆料常规粉碎得到粒径为0.1~10mm的粗粉体；再将上述粗粉体，利用固相力化学反应器（专利号为95111258.9的固相力化学反应器）进行固相超细粉碎得到的粒径为20μm~100μm的超细粉体。（2）将废弃交联聚乙烯电缆料的超细粉体、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS  YH 792，巴陵石化）、32#白油、KH-550（南京能德化工有限公司）和三苯基氧化膦（科莱恩公司）、抗氧剂168（汽巴公司提供）加入搅拌机中搅拌均匀后，经双螺杆挤出机共混造粒而成，其挤出工艺为：螺杆转速400r/min；其机头到加料口温度为：一区205℃，二区215℃，三区220℃，四区225℃，五区220℃，六区220℃，七区220℃，加料口160℃。
所得的阻燃热塑性弹性体的极限氧指数(LOI)为33.8%，通过UL 94V-0级阻燃测试以及850℃的GWIT测试。阻燃复合材料的拉伸强度为14.5MPa，保留强度约为93.2%，力学保留率较高。其综合性能较好。
实施例2
Figure BDA0000219303063
（1）将废弃交联聚乙烯电缆料常规粉碎得到粒径为0.1~10mm的粗粉体；再将上述粗粉体，利用固相力化学反应器（专利号为95111258.9的固相力化学反应器）进行固相超细粉碎得到的粒径为20μm~100μm的超细粉体。（2）将废弃交联聚乙烯电缆料的超细粉体、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS  YH 788，巴陵石化）、石蜡油150SN、KH-560（南京能德化工有限公司）和三（3-羟丙基）氧化膦（科莱恩公司）、润滑剂AC-540A（honeywell公司提供）加入搅拌机中搅拌均匀后，经双螺杆挤出机共混造粒而成，其挤出工艺为：螺杆转速350r/min；其机头到加料口温度为：一区200℃，二区210℃，三区220℃，四区225℃，五区220℃，六区220℃，七区220℃，加料口160℃。
所得的阻燃热塑性弹性体的极限氧指数(LOI)为30.5%，通过UL 94V-0级阻燃测试以及850℃的GWIT测试。阻燃复合材料的拉伸强度为15.8MPa，保留强度约为92.8%，力学保留率较高。其综合性能较好。
实施例3
Figure BDA0000219303064
Figure BDA0000219303065
（1）将废弃交联聚乙烯电缆料常规粉碎得到粒径为0.1~10mm的粗粉体；再将上述粗粉体，利用固相力化学反应器（专利号为95111258.9的固相力化学反应器）进行固相超细粉碎得到的粒径为20μm~100μm的超细粉体。（2）将废弃交联聚乙烯电缆料的超细粉体、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS  YH 792，巴陵石化）、32#白油、KH-550（南京能德化工有限公司）和三苯基氧化膦（科莱恩公司）、抗氧剂168（汽巴公司提供）加入搅拌机中搅拌均匀后，经双螺杆挤出机共混造粒而成，其挤出工艺为：螺杆转速400r/min；其机头到加料口温度为：一区205℃，二区215℃，三区220℃，四区225℃，五区220℃，六区220℃，七区220℃，加料口160℃。
所得的阻燃热塑性弹性体的极限氧指数(LOI)为34.6%，通过UL 94V-0级阻燃测试以及850℃的GWIT测试。阻燃复合材料的拉伸强度为15.0MPa，保留强度约为93.0%，力学保留率较高。其综合性能较好。

Claims (8)

1.一种利用废弃交联聚乙烯电缆料生产的阻燃热塑性弹性体，其特征在于按重量份计包含以下组份：
Figure FDA0000219303051
。
2.根据权利要求1所述的利用废弃交联聚乙烯电缆料生产的阻燃热塑性弹性体，其特征在于所述的废弃交联聚乙烯电缆料是将废弃交联聚乙烯电缆料常规粉碎得到粒径为0.1~10mm的粗粉体；再将上述粗粉体，利用固相力化学反应器进行固相超细粉碎得到的粒径为20μm~100μm的超细粉体。
3.根据权利要求1所述的利用废弃交联聚乙烯电缆料生产的阻燃热塑性弹性体，其特征在于所述的填充油为石蜡油或白油。
4.根据权利要求1所述的利用废弃交联聚乙烯电缆料生产的阻燃热塑性弹性体，其特征在于所述的膦酸酯阻燃剂为三苯基氧化膦、三（3-羟丙基）氧化膦、环状烷基膦酸酯中的一种或几种；所述的硅烷偶联剂为KH-550、KH-560和A-171中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的利用废弃交联聚乙烯电缆料生产的阻燃热塑性弹性体，其特征在于所述的其他助剂为为抗氧化剂、抗紫外剂、润滑剂中的一种或几种。
6.根据权利要求5所述的利用废弃交联聚乙烯电缆料生产的阻燃热塑性弹性体，其特征在于所述的抗氧化剂为168和1098；所述的抗紫外剂为：UV-P或抗紫外剂770；所述的润滑剂为AC-540A。
7.根据权利要求1所述的利用废弃交联聚乙烯电缆料生产的阻燃热塑性弹性体，其特征在于采用以下方法制备：（1）将废弃交联聚乙烯电缆料常规粉碎得到粒径为0.1~10mm的粗粉体；再将上述粗粉体，利用固相力化学反应器进行固相超细粉碎得到的粒径为20μm~100μm的超细粉体；（2）按比例将废弃交联聚乙烯电缆料的超细粉体、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、填充油、硅烷偶联剂、膦酸酯阻燃剂和其他助剂加入搅拌机中搅拌均匀后，经双螺杆挤出机共混造粒而成，其挤出工艺为：螺杆转速300~400r/min，机头到加料口温度为一区200~210℃，二区210~220℃，三区至七区温度在220~230℃，加料口150~170℃。
8.权利要求1所述的利用废弃交联聚乙烯电缆料生产的阻燃热塑性弹性体的制备方法，其特 征在于：（1）将废弃交联聚乙烯电缆料常规粉碎得到粒径为0.1~10mm的粗粉体；再将上述粗粉体，利用固相力化学反应器进行固相超细粉碎得到的粒径为20μm~100μm的超细粉体；（2）按比例将废弃交联聚乙烯电缆料的超细粉体、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、填充油、硅烷偶联剂、膦酸酯阻燃剂和其他助剂加入搅拌机中搅拌均匀后，经双螺杆挤出机共混造粒而成，其挤出工艺为：螺杆转速300~400r/min，机头到加料口温度为一区200~210℃，二区210~220℃，三区至七区温度在220~230℃，加料口150~170℃。 
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