CN104403186B - 一种复合协效阻燃抑烟的低烟无卤骨架料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种由水菱镁矿和碳酸钙镁石与氢氧化铝复合协效阻燃抑烟的低烟无卤骨架料,属于新材料技术领域。所述的低烟无卤骨架料由以下重量份的成分组成:基体树脂A:10‑20份,基体树脂B:5‑10份,基体树脂C:15‑30份,相容剂:10‑20份,阻燃抑烟剂:40‑60份,偶联剂:0.5‑2份,流动促进剂:2‑4份,润滑剂:0.5‑2份,抗氧剂:0.5‑2份,其中,所述的阻燃抑烟剂为水菱镁矿和碳酸钙镁石与氢氧化铝按1:1‑2的比例复合协效的阻燃抑烟剂。基体树脂A为乙烯‑醋酸乙烯共聚物,基体树脂B为乙烯辛烯共聚物,基体树脂C为聚乙烯。本发明在提高低烟无卤骨架料机械性能的同时大大提高了它的阻燃性。
Description
技术领域
本发明涉及一种低烟无卤骨架料,尤其涉及一种复合协效阻燃抑烟的低烟无卤骨架料,属于新材料技术领域。
背景技术
近年来,人们发现火灾事故中的人员致死原因80%以上与材料产生的浓烟和有毒气体有关。随着我国现代工业的迅速发展,安全防患措施也应越来越完善,在许多大型公共场所,为避免电缆着火造成的二次灾难(电缆燃烧时产生大量的烟雾和酸性气体),对专供传输电能和通讯信号使用的电线电缆,不仅要求具有在电缆及周围环境着火时,具有可阻止火焰蔓延等阻燃性能,并能维持电缆继续传输电能和通讯信号,而且在燃烧时还应具有低发烟量,产生气体腐蚀性低,利于工作人员安全撤离现场的性能,即应使电缆具有无卤、低烟、阻燃等性能。无卤阻燃材料在燃烧时发烟量少,产生较少或不产生卤化氢气体。
而现有技术中用聚乙烯制得的骨架料虽然具有良好的防腐性、耐冲击等性能,但是普通聚乙烯骨架料普遍存在一定问题,如没有阻燃和抑烟功能,机械性能好的骨架料价格昂贵,或者一些需要阻燃抑烟的电线里面却不能使用低烟无卤骨架料等问题。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中存在的上述问题提供一种既可以抑烟阻燃价格又适中的低烟无卤骨架料。
本发明的上述目的可以通过下列技术方案来实施:一种复合协效阻燃抑烟的低烟无卤骨架料,所述的低烟无卤骨架料由以下重量份的成分组成:
基体树脂A:10-20份
基体树脂B:5-10份
基体树脂C:15-30份
相容剂:10-20份
阻燃抑烟剂:40-60份
偶联剂:0.5-2份
流动促进剂:2-4份
润滑剂:0.5-2份
抗氧剂:0.5-2份
其中,所述的阻燃抑烟剂为水菱镁矿和碳酸钙镁石与氢氧化铝按1:1-2的比例复合协效的阻燃抑烟剂。
普通氢氧化铝阻燃的低烟无卤料阻燃性较差,没有结碳性,抑烟效果差。针对这个问题,本发明采用水菱镁矿和碳酸钙镁石与氢氧化铝按1:1-2复合使用作为协效的阻燃抑烟剂。由于水菱镁矿和碳酸钙镁石在聚合物燃烧时,会形成稳定的水泥状焦炭层,能够进一步组织燃烧过程以及火焰透过燃烧物颗粒的蔓延,因此具有很好的阻燃抑烟效果,而且同氢氧化铝具有极好的协同作用。通过反复的试验比对,发现在本发明低烟无卤骨架料复配添加水菱镁矿和碳酸钙镁石与氢氧化铝来协效阻燃抑烟效果大大得到提升。且两者之间存在一个最优的复配比例,当水菱镁矿和碳酸钙镁石与氢氧化铝的比例在1:1-2之间,协同阻燃抑烟效果最佳。因为氢氧化铝的燃烧分解温度在200-300℃,而碳酸钙镁石的分解温度在300-600℃。两者进行互补,在整个燃烧升温过程中都起到了吸热的作用,并且生成大量致密的炭层,阻燃火焰的进一步蔓延。
在上述复合协效阻燃抑烟的低烟无卤骨架料中,所述的基体树脂A为较高融值的乙烯-醋酸乙烯共聚物,其中VA含量为26-28%;所述的基体树脂B为融值大于5的乙烯辛烯共聚物;所述的基体树脂C为高融值,融值大于10的聚乙烯。
在上述复合协效阻燃抑烟的低烟无卤骨架料中,所述的相容剂为PE-g-MAH(马来酸酐接乙烯共聚物)。相容剂PE-g-MAH能有效提高基体树脂A乙烯-醋酸乙烯共聚物、基体树脂B乙烯辛烯共聚物、基体树脂C聚乙烯之间的相容性,改善骨架料的力学性能,提高其拉伸、冲击强度,实现高填充,改善加工流变性,提高表明光洁度,减少树脂的用量,降低生产成本。
在上述复合协效阻燃抑烟的低烟无卤骨架料中,所述的偶联剂为硅烷偶联剂。偶联剂是一类具有两不同性质官能团的物质,其分子结构的最大特点是分子中含有化学性质不同的两个基团,一个是亲无机物的基团,易与无机物表面起化学反应;另一个是亲有机物的基团,能与合成树脂或其它聚合物发生化学反应或生成氢键溶于其中。在本发明的低烟无卤骨架料中加入一定份数的偶联剂不仅能与增强材料表面的某些基团反应,改善无机物与有机物之间的界面作用,界面层能传递应力,从而增强了增强材料与树脂之间粘合强度,从而大大提高骨架料的性能,如物理性能、电性能、热性能、光性能等,还能减小NR用量,从而降低成本。此外,加入的偶联剂还可以在骨架料在加工过程中降低树脂熔体的粘度,改善其他材料的分散度以提高加工性能,进而使骨架料获得良好的表面质量及机械、热和电性能。
在上述复合协效阻燃抑烟的低烟无卤骨架料中,所述的流动促进剂为硅酮类的流动改性剂。在本发明低烟无卤骨架料中加入一定份数的硅酮类流动改性剂后,能减少基体树脂之间大分子间的缠绕,增加大分子间的距离,降低物料与模具出口间的摩擦力,从而有效地改善骨架料的高温流动性能,并降低加工过程中的能耗,节约生产成本。
在上述复合协效阻燃抑烟的低烟无卤骨架料中,所述的润滑剂为聚硅氧烷,芥酸酰胺,硬脂酸锌中的一种或多种。
在上述复合协效阻燃抑烟的低烟无卤骨架料中,所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、受阻胺类抗氧剂中一种或多种。本发明骨架料是由三种基体树脂复配添加,容易发生热氧降解反应,加入抗氧剂可以提升骨架料的抗氧化性能,并延长其使用寿命。
综上所述,本发明具有以下优点:本发明通过选择一定份数的三种不同的基体树脂,并采用由水菱镁矿和碳酸钙镁石与氢氧化铝按1:1-2的比例复合协效的阻燃抑烟剂,同时合理配伍其他成分,大大提高了骨架料的阻燃性,并大大提高了骨架料的机械性能,尤其是骨架料的力学性能、抗张抗撕裂性能、流动性、加工性能等。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例,对本发明的技术方案作进一步的描述,但本发明并不限于这些实施例。
在下列实施例中阻燃剂水菱镁矿和碳酸钙镁石中水菱镁矿与碳酸钙镁石可以随意进行混合。
表1:本发明实施例1-4各成分及其重量份
实施例1:按照表1中实施例1所述低烟无卤骨架料各组份及其重量份数称取原料;先将水菱镁矿和碳酸钙镁石与氢氧化铝用硅烷偶联剂进行处理,再与其余组分一起加入到高混机,高速搅拌5分钟,投料进入密炼机,密炼10-15分钟,密炼温度达到130-135℃出料;然后送入双螺杆挤出机喂料机中,双螺杆挤出机的温度为145℃-160℃,喂料频率30赫兹,主机转速300转/分;然后再进入单螺杆挤出机从机头挤出,再通过造粒机造粒,最后风冷制得低烟无卤骨架料。
实施例2:按照表1中实施例2的各组分及其重量份数称取原料,其它工艺流程同实施例1,不再赘述。
实施例3:按照表1中实施例3的各组分及其重量份数称取原料,其它工艺流程同实施例1,不再赘述。
实施例4:按照表1中实施例4的各组分及其重量份数称取原料,其它工艺流程同实施例1,不再赘述。
为了进一步证明本发明的技术要点,本发明设计了一系列对比试验进行验证。
对比例1:将实施例1中所述融值大于5的1,2乙烯辛烯共聚物等量替换成融值小于3的乙烯辛烯共聚物,其它工艺流程同实施例1,不再赘述。
对比例2:将实施例2中所述融值大于10的茂金属LLDPE等量替换成融值小于5的茂金属LLDPE,其它工艺流程同实施例1,不再赘述。
对比例3:将实施例3中所述的水菱镁矿和碳酸钙镁石等量替换成氢氧化铝,其它工艺流程同实施例1,不再赘述。
对比例4:将实施例3中所述的氢氧化铝等量替换成水菱镁矿和碳酸钙镁石,其它工艺流程同实施例1,不再赘述。
将本发明实施例1-4及对比例1-4中的低烟无卤骨架料样品进行性能测试,测试结果如表2所示。
表2:本发明实施例1-4及对比例1-4中的低烟无卤骨架料
样品的性能测试结果
对照实施例1、2和对比例1、2可以看出,在强度伸率方面还有氧指数以及烟密度方面都稍微变差,而融值下降较多,是由于基材的融值普遍较小所导致,这个必将影响产品生产流动性,对产量有较大影响。对照实施例3、4和对比例3、4可以看出,强度融值下降,伸率略上升,氧指数烟密度都变差,且结碳性下降最多。而水菱镁矿和碳酸钙镁石在氧指数和烟密度上有明显作用,最显著的是结碳性能,直接影响材料的阻燃性能。
另外逐个比较对例1、2、3、4,可以看出在水菱镁矿和碳酸钙镁石的用量与氢氧化铝的用量都为30%时,再加上一定量的适当的树脂进行配比,可以在抑烟阻燃,和生产流动性方面达到最佳效果。
综上所述,本发明通过选择一定份数的三种不同的基体树脂,并采用由水菱镁矿和碳酸钙镁石与氢氧化铝按1:1-2的比例复合协效的阻燃抑烟剂,同时合理配伍其他成分,大大提高了骨架料的阻燃性,并大大提高了骨架料的机械性能,尤其是骨架料的力学性能、抗张抗撕裂性能、流动性、加工性能等。
本发明中所描述的具体实施例仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例,但是对本领域熟练技术人员来说,只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。
Claims (6)
1.一种复合协效阻燃抑烟的低烟无卤骨架料,其特征在于,所述的低烟无卤骨架料由以下重量份的成分组成:
基体树脂A,:10-20份,基体树脂A为乙烯-醋酸乙烯共聚物,其中VA含量为26-28%;
基体树脂B:5-10份,基体树脂B为融值大于5的乙烯辛烯共聚物,所述融值单位为g/10min,测试条件为为150℃,负载10Kg;
基体树脂C:15-30份,所述的基体C为融值大于10的聚乙烯,所述融值单位为g/10min,测试条件为为150℃,负载10Kg;
相容剂:10-20份
阻燃抑烟剂:40-60份
偶联剂:0.5-2份
流动促进剂:2-4份
润滑剂:0.5-2份
抗氧剂:0.5-2份
其中,所述的阻燃抑烟剂为:水菱镁矿和碳酸钙镁石总量,与氢氧化铝按1:1-2的比例复合协效的阻燃抑烟剂。
2.根据权利要求1所述复合协效阻燃抑烟的低烟无卤骨架料,其特征在于,所述的相容剂为PE-g-MAH(马来酸酐接乙烯共聚物)。
3.根据权利要求1所述复合协效阻燃抑烟的低烟无卤骨架料,其特征在于,所述的偶联剂为硅烷偶联剂。
4.根据权利要求1所述复合协效阻燃抑烟的低烟无卤骨架料,其特征在于,所述的流动促进剂为硅酮类的流动改性剂。
5.根据权利要求1所述复合协效阻燃抑烟的低烟无卤骨架料,其特征在于,所述的润滑剂为聚硅氧烷,芥酸酰胺,硬脂酸锌中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述复合协效阻燃抑烟的低烟无卤骨架料,其特征在于,所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、受阻胺类抗氧剂中一种或多种。
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