CN104194168A - 高耐热冲击热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料及其制备方法 - Google Patents

高耐热冲击热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高耐热冲击热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料及其制备方法。它的特点是利用高速搅拌机将聚烯烃弹性体、高密度聚乙烯树脂、K-树脂、功能化聚烯烃树脂、阻燃剂、表面改性剂、抗氧剂、加工助剂进行混合搅拌，再用双螺杆混炼挤出机挤制成颗粒，即得到高耐热冲击热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料。这种护套料无需交联，制造成本较低，生产效率高，易于挤塑成型，而且具有较高的耐热冲击性能。

Description

高耐热冲击热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种塑料粒子及其制备方法。具体说，是具有较高的耐热冲击性能的热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料及其制备方法。 
背景技术
热冲击是指经热传导或热辐射，使物体局部急剧加热，在较短的时间内产生大量的热交换，温度发生剧烈变化的现象。由于物体各部温度升高速度不同，膨胀程度也不同，故其内部会产生应变和应力，有些应力可能会超过固体的强度，使它断裂破坏。在有耐热冲击要求的特殊场合铺设或使用的线缆，除了需要合理的结构设计外，对外护套材料的耐热冲击性能要求也非常高，特别是复杂结构、多层绕包、金属铠装、中大规格等线缆，在经受温度大幅变化时，护套不应发生开裂、变形等不良。此类线缆在护套材料的选择上，一般会选用耐热冲击性能优良的硫化橡胶或交联塑料，但橡胶材料成本较高，且难以挤塑成型，而交联塑料挤塑后，还需进行交联，制造成本高，生产效率低。 
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种高耐热冲击热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料，这种护套料无需交联，制造成本较低，生产效率高，易于挤塑成型，而且具有较高的耐热冲击性能。 
本发明要解决的另一个问题是提供一种制备高耐热冲击热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料的方法。 
为解决上述问题，采取以下技术方案: 
本发明的高耐热冲击热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料的特点是由如下组份和重量份数组成:
聚烯烃弹性体 50~80重量份；高密度聚乙烯树脂 10~25重量份；K-树脂 5~25重量份；功能化聚烯烃树脂 5~15重量份；阻燃剂 140~180重量份；表面改性剂 1~3重量份；抗氧剂 0.5~2重量份；加工助剂 1.5~9重量份。
其中，所述聚烯烃弹性体是α-丁烯和乙烯的共聚物或α-辛烯和乙烯的共聚物。所述高密度聚乙烯树脂的熔指为0.5-1.0g/10min。所述K-树脂是以苯乙烯、丁二烯为单体，采用阴离子溶液聚合成的一种嵌段共聚物。所述功能化聚烯烃树脂为马来酸酐接枝线性低密度聚乙烯、马来酸酐接枝高密度聚乙烯或马来酸钙接枝聚烯烃弹性体。所述阻燃剂为氢氧化铝或氢氧化镁。所述表面改性剂为有机硅烷。所述抗氧剂为四[甲基-β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸酯]季戊四醇酯和亚磷酸酯抗氧剂以（0.5~5）：1的重量比混合的混合物，或四[甲基-β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸酯]季戊四醇酯和硫酯抗氧剂以（0.5~5）：1的重量比混合的混合物。所述加工助剂为高分子量硅酮和聚乙烯蜡以（0.5~5）：1的重量比混合的混合物。 
本发明的高耐热冲击热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料的制备方法的特点是包括如下步骤: 
首先，将阻燃剂放在高速搅拌机中，高速搅拌至温度不低于80℃；
然后，将表面改性剂加入到高速搅拌机中，搅拌3~5分钟；
之后，将聚烯烃树脂、高密度聚乙烯树脂、K-树脂、功能化聚烯烃树脂、抗氧剂和加工助剂投入高速搅拌机中继续搅拌3~5分钟；
最后，用喂料器将上述搅拌后的物料加入到具有四个温度区域的双螺杆混炼挤出机中，挤制成颗粒，干燥后得到高耐热冲击热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料；所述双螺杆挤出机的四个温度区域及温度分别为：加料段130℃，混炼段140℃，造粒段145℃，机头150℃。
采取上述方案，具有以下优点： 
由于本发明的高耐热冲击热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料原料中的聚烯烃弹性体具有优异的伸展性和回弹性，温度快速变化时可有效防止材料发生应力开裂；高密度聚乙烯树脂具有较高的软化点，提高了材料整体的耐高温性能；K-树脂具有良好的高温韧性，在快速升温过程中，可保持材料仍有很好的韧性，不会产生热冲击裂纹；功能化聚烯烃树脂具有极强的相容性，极大的提高了无机阻燃剂与有机树脂间的粘合力，在剧烈的温度变化过程中，即使大量添加了无机阻燃剂，也不易产生热开裂。综合上述因素，本发明的高耐热冲击热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料具有较高的耐热冲击性能，而且无需交联，制造成本较低，生产效率高，同时，其塑化性能好，易于挤塑成型。
具体实施方式
以下结合具体的实施例对本发明作进一步详细说明。 
实施例一 
先选取50重量份的聚烯烃弹性体、10重量份的高密度聚乙烯树脂、25重量份的K-树脂、15重量份的功能化聚烯烃树脂、140重量份的阻燃剂、1重量份的表面改性剂、0.5重量份的抗氧剂、1.5重量份的加工助剂。
然后，将阻燃剂放在高速搅拌机中，高速搅拌至温度不低于80℃。 
之后，将表面改性剂加入到高速搅拌机中，搅拌3分钟。 
之后，将聚烯烃树脂、高密度聚乙烯树脂、K-树脂、功能化聚烯烃树脂、抗氧剂和加工助剂投入高速搅拌机中继续搅拌3分钟。 
最后，用喂料器将上诉搅拌后的物料加入到具有四个温度区域的双螺杆混炼挤出机中，挤制成颗粒，干燥后得到高耐热冲击热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料。所述的双螺杆挤出机的四个温度区域及温度分别为：加料段130℃，混炼段140℃，造粒段145℃，机头150℃。 
本实施例中： 
所述聚烯烃弹性体是α-丁烯和乙烯的共聚物或α-辛烯和乙烯的共聚物。
所述高密度聚乙烯树脂的熔指为0.5~1.0g/10min。 
所述K-树脂是以苯乙烯、丁二烯为单体，采用阴离子溶液聚合成的一种嵌段共聚物。该K-树脂为德国巴斯夫公司制造的K-树脂684D。 
所述功能化聚烯烃树脂为马来酸酐接枝线性低密度聚乙烯、马来酸酐接枝高密度聚乙烯或马来酸钙接枝聚烯烃弹性体。 
所述阻燃剂为氢氧化铝或氢氧化镁。 
所述表面改性剂为有机硅烷。 
所述抗氧剂为四[甲基-β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸酯]季戊四醇酯和亚磷酸酯抗氧剂以0.5：1的重量比混合的混合物，或四[甲基-β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸酯]季戊四醇酯和硫酯抗氧剂以0.5：1的重量比混合的混合物。该抗氧剂为瑞士汽巴公司制造的Irganox1010和Irganox168以0.5：1的重量比混合的混合物。 
所述加工助剂为高分子量硅酮和聚乙烯蜡以3：1的重量比混合的混合物。 
所述高速搅拌机使用水平式浆叶，其工作电流为60~130A。 
实施例二 
先选取80重量份的聚烯烃弹性体、10重量份的高密度聚乙烯树脂、5重量份的K-树脂、5重量份的功能化聚烯烃树脂、150重量份的阻燃剂、1重量份的表面改性剂、2重量份的抗氧剂、6重量份的加工助剂。
然后，将阻燃剂放在高速搅拌机中，高速搅拌至温度不低于80℃。 
之后，将表面改性剂加入到高速搅拌机中，搅拌4分钟。 
之后，将聚烯烃树脂、高密度聚乙烯树脂、K-树脂、功能化聚烯烃树脂、抗氧剂和加工助剂投入高速搅拌机中继续搅拌4分钟。 
最后，用喂料器将上诉搅拌后的物料加入到具有四个温度区域的双螺杆混炼挤出机中，挤制成颗粒，干燥后得到高耐热冲击热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料。所述的双螺杆挤出机的四个温度区域及温度分别为：加料段130℃，混炼段140℃，造粒段145℃，机头150℃。 
本实施例中： 
所述聚烯烃弹性体是α-丁烯和乙烯的共聚物或α-辛烯和乙烯的共聚物。
所述高密度聚乙烯树脂的熔指为0.5~1.0g/10min。 
所述K-树脂是以苯乙烯、丁二烯为单体，采用阴离子溶液聚合成的一种嵌段共聚物。该K-树脂为德国巴斯夫公司制造的K-树脂684D。 
所述功能化聚烯烃树脂为马来酸酐接枝线性低密度聚乙烯、马来酸酐接枝高密度聚乙烯或马来酸钙接枝聚烯烃弹性体。 
所述阻燃剂为氢氧化铝或氢氧化镁。 
所述表面改性剂为有机硅烷。 
所述抗氧剂为四[甲基-β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸酯]季戊四醇酯和亚磷酸酯抗氧剂以2.5：1的重量比混合的混合物，或四[甲基-β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸酯]季戊四醇酯和硫酯抗氧剂以2.5：1的重量比混合的混合物。该抗氧剂为瑞士汽巴公司制造的Irganox1010和Irganox168以2.5：1的重量比混合的混合物。 
所述加工助剂为高分子量硅酮和聚乙烯蜡以5：1的重量比混合的混合物。 
所述高速搅拌机使用水平式浆叶，其工作电流为60~130A。 
实施例三 
先选取50重量份的聚烯烃弹性体、25重量份的高密度聚乙烯树脂、10重量份的K-树脂、15重量份的功能化聚烯烃树脂、180重量份的阻燃剂、3重量份的表面改性剂、2重量份的抗氧剂、9重量份的加工助剂。
然后，将阻燃剂放在高速搅拌机中，高速搅拌至温度不低于80℃。 
之后，将表面改性剂加入到高速搅拌机中，搅拌4分钟。 
之后，将聚烯烃树脂、高密度聚乙烯树脂、K-树脂、功能化聚烯烃树脂、抗氧剂和加工助剂投入高速搅拌机中继续搅拌4分钟。 
最后，用喂料器将上诉搅拌后的物料加入到具有四个温度区域的双螺杆混炼挤出机中，挤制成颗粒，干燥后得到高耐热冲击热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料。所述的双螺杆挤出机的四个温度区域及温度分别为：加料段130℃，混炼段140℃，造粒段145℃，机头150℃。 
本实施例中： 
所述聚烯烃弹性体是α-丁烯和乙烯的共聚物或α-辛烯和乙烯的共聚物。
所述高密度聚乙烯树脂的熔指为0.5~1.0g/10min。 
所述K-树脂是以苯乙烯、丁二烯为单体，采用阴离子溶液聚合成的一种嵌段共聚物。该K-树脂为德国巴斯夫公司制造的K-树脂684D。 
所述功能化聚烯烃树脂为马来酸酐接枝线性低密度聚乙烯、马来酸酐接枝高密度聚乙烯或马来酸钙接枝聚烯烃弹性体。 
所述阻燃剂为氢氧化铝或氢氧化镁。 
所述表面改性剂为有机硅烷。 
所述抗氧剂为四[甲基-β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸酯]季戊四醇酯和亚磷酸酯抗氧剂以5：1的重量比混合的混合物，或四[甲基-β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸酯]季戊四醇酯和硫酯抗氧剂以5：1的重量比混合的混合物。该抗氧剂为瑞士汽巴公司制造的Irganox1010和Irganox168以5：1的重量比混合的混合物。 
所述加工助剂为高分子量硅酮和聚乙烯蜡以0.5：1的重量比混合的混合物。 
所述高速搅拌机使用水平式浆叶，其工作电流为60~130A。 
实施例四 
先选取60重量份的聚烯烃弹性体、15重量份的高密度聚乙烯树脂、10重量份的K-树脂、15重量份的功能化聚烯烃树脂、180重量份的阻燃剂、3重量份的表面改性剂、2重量份的抗氧剂、9重量份的加工助剂。
然后，将阻燃剂放在高速搅拌机中，高速搅拌至温度不低于80℃。 
之后，将表面改性剂加入到高速搅拌机中，搅拌5分钟。 
之后，将聚烯烃树脂、高密度聚乙烯树脂、K-树脂、功能化聚烯烃树脂、抗氧剂和加工助剂投入高速搅拌机中继续搅拌5分钟。 
最后，用喂料器将上诉搅拌后的物料加入到具有四个温度区域的双螺杆混炼挤出机中，挤制成颗粒，干燥后得到高耐热冲击热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料。所述的双螺杆挤出机的四个温度区域及温度分别为：加料段130℃，混炼段140℃，造粒段145℃，机头150℃。 
本实施例中： 
所述聚烯烃弹性体是α-丁烯和乙烯的共聚物或α-辛烯和乙烯的共聚物。
所述高密度聚乙烯树脂的熔指为0.5~1.0g/10min。 
所述K-树脂是以苯乙烯、丁二烯为单体，采用阴离子溶液聚合成的一种嵌段共聚物。该K-树脂为德国巴斯夫公司制造的K-树脂684D。 
所述功能化聚烯烃树脂为马来酸酐接枝线性低密度聚乙烯、马来酸酐接枝高密度聚乙烯或马来酸钙接枝聚烯烃弹性体。 
所述阻燃剂为氢氧化铝或氢氧化镁。 
所述表面改性剂为有机硅烷。 
所述抗氧剂为四[甲基-β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸酯]季戊四醇酯和亚磷酸酯抗氧剂以1.5：1的重量比混合的混合物，或四[甲基-β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸酯]季戊四醇酯和硫酯抗氧剂以1.5：1的重量比混合的混合物。该抗氧剂为瑞士汽巴公司制造的Irganox1010和Irganox168以1.5：1的重量比混合的混合物。 
所述加工助剂为高分子量硅酮和聚乙烯蜡以1.5：1的重量比混合的混合物。 
所述高速搅拌机使用水平式浆叶，其工作电流为60~130A。 
用上述实施例中制备的产品进行检测，性能指标如下表所示。指标项为国家规定应当达到的标准值，典型值项为实施例样品测试的性能。 
表一 实施例制备产品的检测结果 
以上实施例仅用于对本发明进行说明，并不构成对权利要求范围的限制，本领域技术人员可以想到的其他替代手段，均在本发明权利要求范围内。

Claims (10)

1.高耐热冲击热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料，其特征在于由如下组份和重量份数组成:
聚烯烃弹性体 50~80重量份；
高密度聚乙烯树脂 10~25重量份；
K-树脂 5~25重量份；
功能化聚烯烃树脂 5~15重量份；
阻燃剂 140~180重量份；
表面改性剂 1~3重量份；
抗氧剂 0.5~2重量份；
加工助剂 1.5~9重量份。
2.根据权利要求1所述的高耐热冲击热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料，其特征在于所述聚烯烃弹性体是α-丁烯和乙烯的共聚物或α-辛烯和乙烯的共聚物。
3.根据权利要求1所述的高耐热冲击热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料，其特征在于所述高密度聚乙烯树脂的熔指为0.5-1.0g/10min。
4.根据权利要求1所述的高耐热冲击热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料，其特征在于所述K-树脂是以苯乙烯、丁二烯为单体，采用阴离子溶液聚合成的一种嵌段共聚物。
5.根据权利要求1所述的高耐热冲击热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料，其特征在于所述功能化聚烯烃树脂为马来酸酐接枝线性低密度聚乙烯、马来酸酐接枝高密度聚乙烯或马来酸钙接枝聚烯烃弹性体。
6.根据权利要求1所述的高耐热冲击热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料，其特征在于所述阻燃剂为氢氧化铝或氢氧化镁。
7.根据权利要求1所述的高耐热冲击热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料，其特征在于所述表面改性剂为有机硅烷。
8.根据权利要求1所述的高耐热冲击热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料，其特征在于所述抗氧剂为四[甲基-β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸酯]季戊四醇酯和亚磷酸酯抗氧剂以（0.5~5）：1的重量比混合的混合物，或四[甲基-β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸酯]季戊四醇酯和硫酯抗氧剂以（0.5~5）：1的重量比混合的混合物。
9.根据权利要求1所述的高耐热冲击热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料，其特征在于所述加工助剂为高分子量硅酮和聚乙烯蜡以（0.5~5）：1的重量比混合的混合物。
10.制备权利要求1所述高耐热冲击热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料的方法，其特征在于包括如下步骤:
首先，将阻燃剂放在高速搅拌机中，高速搅拌至温度不低于80℃；
然后，将表面改性剂加入到高速搅拌机中，搅拌3~5分钟；
之后，将聚烯烃树脂、高密度聚乙烯树脂、K-树脂、功能化聚烯烃树脂、抗氧剂和加工助剂投入高速搅拌机中继续搅拌3~5分钟；
最后，用喂料器将上述搅拌后的物料加入到具有四个温度区域的双螺杆混炼挤出机中，挤制成颗粒，干燥后得到高耐热冲击热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料；所述双螺杆挤出机的四个温度区域及温度分别为：加料段130℃，混炼段140℃，造粒段145℃，机头150℃。
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