CN104194158A - 一种耐刮擦电线绝缘层组合物及其制备方法和电线 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种耐刮擦电线绝缘层组合物及其制备方法和电线。所述耐刮擦电线绝缘层组合物包括聚丙烯70-90重量份、苯乙烯热塑性弹性体60-80重量份、无机填充物50-65重量份、增容剂1-5重量份、卤系阻燃剂30-35重量份、内润滑剂1-3重量份和外润滑剂1-3重量份。本发明的组合物制成的电线或电缆具有优异的耐刮擦性能同时还兼顾拉伸性能。

Description

一种耐刮擦电线绝缘层组合物及其制备方法和电线
技术领域
本发明涉及电线或电缆的绝缘层材料技术领域，尤其涉及一种耐刮擦电线绝缘层组合物及其制备方法和电线。
背景技术
目前，电线电缆已被广泛应用于各类能量和信号的传输。与其他材料相比，聚合物具有比重轻、易于成型、良好的综合力学性能和电绝缘性能优良等优点，成为各类电线电缆覆盖物的首选基体材料。多年来，软质PVC材料(含稳定剂、增塑剂、填充剂等各类助剂)由于其具有必要的力学强度、优异的挠性、相对低廉的价格以及成熟的加工工艺，一直是电线电缆覆盖材料最典型和最常用的树脂体系。
电线电缆的研究多年来一直关注于阻燃性、耐热性和绝缘性等方面的性能，对于电线电缆的耐刮擦性能很少涉及。如CN 103155052A，公开了一种用于耐热电线的树脂组合物和耐热电线，其含有25至60重量份的聚苯醚，15至42重量份的聚丙烯系树脂，8至27重量份的苯乙烯系弹性体，5至15重量份的聚酰胺以及1至10重量份的酸改性的聚烯烃，其中所述聚酰胺具有201℃或更高的熔点；所述树脂组合物在高温熔化耐受特性、蓄电池液耐受性和热老化耐受性方面全都有出色的表现；CN 103347953A公开了一种电线包覆材料用组合物、绝缘电线和线束，所述电线包覆材料用组合物含有：(A)硅烷接枝聚烯烃、(B)未改性聚烯烃、(C)官能团改性聚烯烃、(D)具有邻苯二甲酰亚胺结构的溴系阻燃剂、或者具有邻苯二甲酰亚胺结构的溴系阻燃剂和三氧化锑、(E)在树脂中分散有交联催化剂的交联催化剂批料、(F)氧化锌和咪唑类化合物、或硫化锌、(G)熔点150℃以上的三嗪系受阻酚类抗氧化剂以及(H)三唑衍生物或酰肼类金属钝化剂；所述电线和线束不使用电子束交联、能够极力减少作为阻燃剂的填料并且交联被膜具有高耐热性和凝胶分数、即使暴露在高温下也具有高剥离性。
但是，上述专利均未提及材料的耐刮擦性能。由于电线电缆在生产、运输及使用的过程中，不可避免的相互产生摩擦或者受到硬物的摩擦，而产生摩擦刮白等现象，对线材的外观产生很大的影响。因此，如何提高电线电缆的耐刮擦性能也是一个非常重要且亟待解决的问题。
发明内容
针对目前的电线或电缆的绝缘层材料的耐刮擦性不足的问题，本发明提供一种耐刮擦电线绝缘层组合物及其制备方法和电线。
在第一方面，本发明提供一种耐刮擦电线绝缘层组合物，所述组合物包括聚丙烯70-90重量份、苯乙烯热塑性弹性体60-80重量份、无机填充物50-65重量份、增容剂1-5重量份、卤系阻燃剂30-35重量份、内润滑剂1-3重量份和外润滑剂1-3重量份。
作为本发明的优选技术方案，所述内润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯、聚乙烯蜡、聚四氟乙烯微粉中的一种或多种的混合物。
作为本发明的优选技术方案，所述外润滑剂为芥酸酰胺、油酸酰胺、硅酮粉、硅酮母粒、硬脂酸锌、硬脂酸钙中的一种或多种的混合物。
作为本发明的优选技术方案，所述卤系阻燃剂为溴系阻燃剂；优选地，所述溴系阻燃剂选自十溴二苯乙烷、1,2-双(三溴苯氧基)乙烷、四溴双酚A、四溴苯酐、八溴醚、双(四溴邻苯二甲醚亚胺)乙烷、六溴环十二烷或它们的混合物。
作为本发明的优选技术方案，所述聚丙烯的熔融指数为0.5-10g/10min；优选地，所述苯乙烯热塑性弹性体包括苯乙烯与乙烯、丙烯和/或丁二烯的共聚物；优选地，所述的无机填充物选自碳酸钙、滑石、高岭土、硫酸钡或它们的混合物；优选地，所述的增容剂选自SEBS-MAH(Kraton公司)、PP-MAH或它们的混合物；优选地，所述苯乙烯热塑性弹性体的重均分子量范围为8-50万，且选自苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯共聚物或它们的混合物。
作为本发明的优选技术方案，所述组合物还包括锑系阻燃剂三氧化二锑和/或锌系阻燃剂，所述锌系阻燃剂为硼酸锌、氧化锌、或它们的混合物。
作为本发明的优选技术方案，所述组合物还包括其他助剂，所述其他助剂包括阻燃增效剂、增塑剂、抗氧剂、热稳定剂或无机填料中的一种或几种的混合物。
作为本发明的优选技术方案，所述组合物包括聚丙烯75-85重量份、苯乙烯热塑性弹性体65-72重量份、无机填充物52-60重量份、增容剂1.5-4重量份。
作为本发明的优选技术方案，所述组合物包括卤系阻燃剂32-35重量份、内润滑剂1.5-2.5重量份和外润滑剂1.5-2.5重量份。
在第二方面，本发明提供一种在第一方面所述的组合物的制备方法，包括：
(1)预混：将所述组分按照配比加入到高混机进行预混，混合温度为20-50℃，转速为100-800rpm，混合时间为2-20分钟；
(2)挤出造粒：将预混合的物料加入到双螺杆挤出机，融融挤出造粒，挤出时双螺杆挤出机各段温度为185-215℃，螺杆转速为300-500rpm。
在第三方面，本发明提供一种电线或电缆，所述电线或电缆的绝缘层采用第一方面所述的耐刮擦电线绝缘层组合物制成。
本发明的有益效果为：
本发明的耐刮擦电线绝缘层组合物中采用内润滑剂和外润滑剂配合。内润滑剂的加入使高分子链之间的相互作用力减弱，使得外润滑剂更容易迁移到材料的表面，从而降低材料表面的摩擦系数，提高材料的耐刮擦性能。本发明在降低润滑剂总用量的基础上可以得到更好的耐刮擦性能，既降低了成本，又降低了表面析出喷霜的风险，本发明的耐刮擦电线绝缘层组合物还兼顾拉伸性能通过136℃、168H的测定强度伸长保持率大于92％。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述。本领域技术人员将会理解，以下实施例仅为本发明的优选实施例，以便于更好地理解本发明，因而不应视为限定本发明的范围。
对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
在以下各个实施例中，将各个组分按所述的用量(单位为重量份)精确称量后，加入高混机(SHR-200A型，张家港市贝尔机械有限公司)进行预混，混合温度为20-50℃，转速为100-800rpm，混合时间为2-20分钟；将预混合的物料加入到双螺杆挤出机(CTE-50型，科倍隆科亚(南京)机械有限公司)，融融挤出造粒，挤出时双螺杆挤出机各段温度为185-215℃，螺杆转速为300-500rpm。
各个实施例中制得的产物用如下方法测试各个性能。
1)拉伸强度按GB/T 528-2009进行测试。
2)断裂拉伸率按GB/T 528-2009进行测试。
3)耐刮擦等级：根据纺织品色挠度实验耐摩擦色牢度标准GB/T 3920-2008，按干摩擦布方法进行测试，评价方法如下：本评价方法参考纺织品色挠度实验耐摩擦色牢度标准GB/T 3920-2008。首先将电线电缆料注塑成50mm×140mm的方板，放置24小时后，然后采用干摩擦布方法进行刮擦实验，摩擦头采用圆形摩擦头并包覆一层棉质摩擦布，所施加向下压力位9±0.2N，刮擦一定次数后，用二次元显微镜对方板表面划痕进行评价。按照刮擦程度的不同，把无卤阻燃电线电缆料的耐刮擦等级分为五级。数字越大，划痕越轻微，代表耐刮擦等级越好。
(4)析出喷霜测试：注塑成型84.5mm×54.5mm×2.0mm片状试样，在80℃的换气烘箱中放置200小时后，肉眼并结合二次元显微镜观察试样表面是否有白色霜状物质析出，若有则为喷霜。
实施例1
将聚丙烯70重量份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物60重量份、碳酸钙50重量份、SEBS-MAH 1重量份、十溴二苯乙烷30重量份、季戊四醇硬脂酸酯1重量份和芥酸酰胺1重量份，加入高混机进行预混，混合温度为20℃，转速为800rpm，混合时间为2分钟；将预混合的物料加入到双螺杆挤出机，融融挤出造粒，挤出时双螺杆挤出机各段温度为185℃，螺杆转速为500rpm。
实施例2
将聚丙烯75重量份、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物62重量份、滑石55重量份、SEBS-MAH 1.5重量份、1,2-双(三溴苯氧基)乙烷33重量份、聚乙烯蜡1.5重量份和油酸酰胺1.4重量份，加入高混机进行预混，混合温度为35℃，转速为120rpm，混合时间为20分钟；将预混合的物料加入到双螺杆挤出机，融融挤出造粒，挤出时双螺杆挤出机各段温度为190℃，螺杆转速为400rpm。
实施例3
将聚丙烯78重量份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物68重量份、高岭土56重量份、SEBS-MAH 2重量份、四溴双酚A 32重量份、聚乙烯蜡1.5重量份和油酸酰胺1.5重量份，加入高混机进行预混，混合温度为30℃，转速为500rpm，混合时间为10分钟；将预混合的物料加入到双螺杆挤出机，融融挤出造粒，挤出时双螺杆挤出机各段温度为215℃，螺杆转速为300rpm。
实施例4
将聚丙烯80重量份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物70重量份、硫酸钡20重量份、碳酸钙45重量份、SEBS-MAH 2.5重量份、四溴苯酐35重量份、聚四氟乙烯微粉2.2重量份和芥酸酰胺1.8重量份，加入高混机进行预混，混合温度为40℃，转速为100rpm，混合时间为10分钟；将预混合的物料加入到双螺杆挤出机，融融挤出造粒，挤出时双螺杆挤出机各段温度为189℃，螺杆转速为400rpm。
实施例5
将聚丙烯85重量份、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯共聚物80重量份、碳酸钙65重量份、SEBS-MAH 5重量份、八溴醚30重量份、季戊四醇硬脂酸酯3重量份和芥酸酰胺2重量份，加入高混机进行预混，混合温度为45℃，转速为400rpm，混合时间为8分钟；将预混合的物料加入到双螺杆挤出机，融融挤出造粒，挤出时双螺杆挤出机各段温度为210℃，螺杆转速为250rpm。
实施例6
将聚丙烯90重量份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物80重量份、高岭土58重量份、SEBS-MAH 3.5重量份、双(四溴邻苯二甲醚亚胺)乙烷33重量份、聚乙烯蜡2重量份和硅酮母粒2重量份，加入高混机进行预混，混合温度为35℃，转速为200rpm，混合时间为16分钟；将预混合的物料加入到双螺杆挤出机，融融挤出造粒，挤出时双螺杆挤出机各段温度为200℃，螺杆转速为470rpm。
实施例7
将聚丙烯85重量份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物80重量份、碳酸钙58重量份、SEBS-MAH 4重量份、十溴二苯乙烷34重量份、季戊四醇硬脂酸酯2重量份和芥酸酰胺2.5重量份，加入高混机进行预混，混合温度为45℃，转速为700rpm，混合时间为16分钟；将预混合的物料加入到双螺杆挤出机，融融挤出造粒，挤出时双螺杆挤出机各段温度为214℃，螺杆转速为500rpm。
实施例8
将聚丙烯80重量份、苯乙烯-乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯共聚物70重量份、滑石60重量份、SEBS-MAH 4重量份、十溴二苯乙烷32重量份、季戊四醇硬脂酸酯2.5重量份和芥酸酰胺2.5重量份，加入高混机进行预混，混合温度为30℃，转速为500rpm，混合时间为12分钟；将预混合的物料加入到双螺杆挤出机，融融挤出造粒，挤出时双螺杆挤出机各段温度为185℃，螺杆转速为500rpm。
对比例1
将聚丙烯70重量份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物60重量份、碳酸钙50重量份、SEBS-MAH 1重量份、十溴二苯乙烷30重量份和芥酸酰胺1重量份，加入高混机进行预混，混合温度为20℃，转速为800rpm，混合时间为2分钟；将预混合的物料加入到双螺杆挤出机，融融挤出造粒，挤出时双螺杆挤出机各段温度为185℃，螺杆转速为500rpm。
对比例2
将聚丙烯75重量份、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物62重量份、滑石55重量份、SEBS-MAH 1.5重量份、1,2-双(三溴苯氧基)乙烷33重量份、聚乙烯蜡1.5重量份，加入高混机进行预混，混合温度为35℃，转速为120rpm，混合时间为20分钟；将预混合的物料加入到双螺杆挤出机，融融挤出造粒，挤出时双螺杆挤出机各段温度为190℃，螺杆转速为400rpm。
对比例1和对比例2相对于实施例1-8分别缺少内润滑剂和外润滑剂。
实施例1-8和对比例1-2的性能测试结果如表1所示：
表1 各实施例和对比例的性能测试结果
由以上结果可见，实施例相比对比例而言，耐刮擦等级明显提高，并且兼顾拉伸性能。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细特征以及详细方法，但本发明并不局限于上述详细特征以及详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细特征以及详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明选用组分的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种耐刮擦电线绝缘层组合物，所述组合物包括聚丙烯70-90重量份、苯乙烯热塑性弹性体60-80重量份、无机填充物50-65重量份、增容剂1-5重量份、卤系阻燃剂30-35重量份、内润滑剂1-3重量份和外润滑剂1-3重量份。
2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述内润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯、聚乙烯蜡、聚四氟乙烯微粉中的一种或多种的混合物；
优选地，所述外润滑剂为芥酸酰胺、油酸酰胺、硅酮粉、硅酮母粒、硬脂酸锌、硬脂酸钙中的一种或多种的混合物。
3.根据权利要求1或2所述的组合物，其特征在于，所述卤系阻燃剂为溴系阻燃剂；
优选地，所述溴系阻燃剂选自十溴二苯乙烷、1,2-双(三溴苯氧基)乙烷、四溴双酚A、四溴苯酐、八溴醚、双(四溴邻苯二甲醚亚胺)乙烷、六溴环十二烷或它们的混合物。
4.根据权利要求1-3任一项所述的组合物，其特征在于，所述聚丙烯的熔融指数为0.5-10g/10min；
优选地，所述苯乙烯热塑性弹性体包括苯乙烯与乙烯、丙烯和/或丁二烯的共聚物；
优选地，所述的无机填充物选自碳酸钙、滑石、高岭土、硫酸钡或它们的混合物；
优选地，所述的增容剂选自SEBS-MAH、PP-MAH或它们的混合物；
优选地，所述苯乙烯热塑性弹性体的重均分子量范围为8-50万，且选自苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯共聚物或它们的混合物。
5.根据权利要求1-4任一项所述的组合物，其特征在于，所述组合物还包括锑系阻燃剂三氧化二锑和/或锌系阻燃剂，所述锌系阻燃剂为硼酸锌、氧化锌、或它们的混合物。
6.根据权利要求1-5任一项所述的组合物，其特征在于，所述组合物还包括其他助剂，所述其他助剂包括阻燃增效剂、增塑剂、抗氧剂、热稳定剂或无机填料中的一种或几种的混合物。
7.根据权利要求1-6任一项所述的组合物，其特征在于，所述组合物包括聚丙烯75-85重量份、苯乙烯热塑性弹性体65-72重量份、无机填充物52-60重量份、增容剂1.5-4重量份。
8.根据权利要求1-7任一项所述的组合物，其特征在于，所述组合物包括卤系阻燃剂32-35重量份、内润滑剂1.5-2.5重量份和外润滑剂1.5-2.5重量份。
9.一种权利要求1-8任一项所述的组合物的制备方法，包括：
(1)预混：将所述组分按照配比加入到高混机进行预混，混合温度为20-50℃，转速为100-800rpm，混合时间为2-20分钟；
(2)挤出造粒：将预混合的物料加入到双螺杆挤出机，融融挤出造粒，挤出时双螺杆挤出机各段温度为185-215℃，螺杆转速为300-500rpm。
10.一种电线或电缆，其特征在于，所述电线或电缆的绝缘层采用权利要求1-8任一项所述的耐刮擦电线绝缘层组合物制成。
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