CN104650524A - 无卤阻燃tpe线缆专用材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种无卤阻燃TPE线缆专用材料及其制备方法。本发明的特征在于，为克服线缆料在加工时遇水析出问题，同时改善物理机械性能，本发明采用聚烯烃材料做为基材，同时采用高效无卤膨胀型阻燃剂。本发明制备的无卤低烟低硬度阻燃TPE线缆料具有高的阻燃性能，邵氏硬度达到70～75A，拉伸强度达到12～14MPa，断裂生产率达到535～585％，熔融流动速率MFR(230℃、2.16KG)可达到6.2g/10min；同时材料遇水不析出、抗老化性能好、燃烧时低烟无熔滴，不会释放出有毒气体，适用于生产各类要求柔软的阻燃电子电器线缆。

Description

无卤阻燃TPE线缆专用材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种阻燃TPE线缆专用材料及其制备方法，尤其涉及一种无卤阻燃低烟低硬度TPE线缆专用材料及其制备方法，属于高分子材料改性技术领域。
背景技术
随着人们环境保护意识的日益增强和响应环保法规的出台如RoHS指令、WEEE指令、EuP指令的相继出台，以SEBS为基材的阻燃线缆料已成为研究和开发的主流方向。目前，以SEBS为基材的阻燃线缆料技术主要分为两类：(1)SEBS+成炭剂PPO+磷酸酯+阻燃剂+其它助剂，如专利US2009/0088502A1、US2009/00884577A1、CN101824201A等。由于引入了燃烧时具有成炭功能的PPO，材料的阻燃和力学性能都较好，但PPO加工困难且会产生难闻的臭味。(2)SEBS+PP+无卤阻燃剂+其它助剂，如专利CN102295818A、CN102702663A、CN101735546A、CN102424712A、CN101629007B、CN102146193A、CN1772807A等分别描述了不同配方工艺的SEBS基无卤阻燃TPE粒料及其制备方法。由于SEBS和PP本身都不具备成炭功能，因此，对无卤阻燃剂的性能要求较高。由于受到当前无卤阻燃剂技术发展的制约，以无卤阻燃剂阻燃热塑性弹性体的复合材料遇水会出现析出问题，且材料的力学性能尤其是拉伸强度通常难以超过12MPa，邵氏硬度一般大于80A。因此，改进这一技术问题是趋势所向。
发明内容
为了避免现有技术的不足，改善线缆料在加工时遇水析出的问题，同时改善材料的力学性能、物性，本发明采用以SBES(英文全称Styrene-Ethylene-Butylene-Styrene.SEBS是以聚苯乙烯为末端段，以聚丁二烯加氢得到的乙烯-丁烯共聚物为中间弹性嵌段的线性三嵌共聚物)、Catalloy PP为基材，同时采用高效无卤膨胀型阻燃剂作为基体的阻燃剂，从而提供一种无卤阻燃低烟低硬度TPE线缆专用材料的制备方法。
本发明的无卤阻燃低烟低硬度TPE线缆专用材料的组成，重量份比如下：
其中，所述聚酯弹性体为邵氏硬度范围70～80A的聚酯弹性体TPU；
所述Catalloy PP为高柔质均聚聚丙烯，熔融流动速率MFR(230℃、2.16KG)为5-10g/min；所述润滑剂为硅酮母粒或硅酮粉中的一种或其组合。
本发明采用的高效无卤膨胀型阻燃剂为磷酸酯类增塑阻燃剂与无卤膨胀型阻燃剂的复配混合物；
本发明采用的抗氧剂以抗氧剂168为主抗氧剂、抗氧剂1010为辅抗氧剂，主抗氧剂和辅抗氧剂的较佳重量比为2:1。抗氧剂复配可以更好地发其挥协效作用。
为了解决材料加工时遇水析出问题，同时改善材料的力学性能和增强阻燃剂的增塑性、高效性，本发明中所采用的高效无卤膨胀型阻燃剂为磷酸酯类增塑剂双酚A双(二苯基磷酸酯)：BDP和开封市华顺化工科技开发有限公司的无卤膨胀型阻燃剂HS-NPS-D的互配混合物。两者按照一定比列进行互配。将无卤膨胀型阻燃剂HS-NPS-D置于高速混合机中，在高速转速条件下，缓慢加入BDP，充分搅拌、混匀。
本发明添加Catalloy PP的目的是为了改善材料的柔软性，获得邵氏硬度范围70～75A的无卤阻燃TPE粒料。本发明添加聚酯弹性体TPU的目的是为了增强材料的结合力和弹性，此外还有助于改善材料的流动性。本发明添加马来酸酐接枝SEBS的目的是为了改善膨胀型阻燃剂和聚合物树脂之间的相容性问题。这种相容剂一端和聚合物SEBS的相容性好，另一端牢牢地与膨胀型阻燃剂结合在一起，从而改善线缆料的力学性能。
本发明树脂原料为SEBS G1650、SEBS G1657、Catalloy PP、聚酯弹性体、马来酸酐接枝SEBS等几种树脂的共混物，采用这样的配混基体树脂，可以使线缆料的力学性能、流动性能和柔软性能很好地被提高和均衡。
本发明为了表征材料加工时遇水不析出的问题，采用了以下方法来判定。将无卤低烟低硬度阻燃TPE粒料按标准尺寸用注塑机注塑成测试用标准样条，然后将测试用标准样条置于70℃热水中浸泡168h后，观察水中是否有白色粉末状物质，若有，将其置于烘箱中在105℃下烘干，并通过红外分析手段进一步表征、判定。
本发明一种无卤阻燃低烟低硬度TPE线缆专用材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)按照原料配方，将SEBS和70#白矿油投入混合机中低速搅拌10～15min，充分混合后静置24～48h，使SEBS充分溶胀；将无卤膨胀型阻燃剂置于高速混合机中，在高速转速条件下，缓慢加入BDP，充分搅拌、混匀；
(2)将步骤(1)得到的溶胀SEBS与混匀后的无卤阻燃剂、Catalloy PP、马来酸酐接枝SEBS、聚酯弹性体TPU、润滑剂以及抗氧剂充分混合均匀后，通过双螺杆挤出机熔融挤出、拉条、冷却、切粒，最后干燥得到最终产品。双螺杆挤出机加工工艺如下：加料段130℃，熔融段175℃，熔融输送段175～185℃，均化段185℃，机头计量段175℃；螺杆转速200～250r/min。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)本发明的无卤阻燃低烟低硬度TPE线缆专用材料其邵氏硬度达到70～75A，熔融流动速率MFR(230℃、2.16KG)可达到6.2g/10min；
(2)本发明的无卤阻燃低烟低硬度TPE线缆专用材料在达到UL94V-0等级的同时，具有比较优异的力学性能：拉伸强度达到12～14MPa，断裂伸长率达到535～585％；此外，经7天/136℃空气热老化后，其拉伸强度和断裂伸长率均可达到ASTM D412要求；
(3)本发明的无卤阻燃低烟低硬度TPE线缆专用材料在加工时遇水不析出，且对环境友好，燃烧时低烟无熔滴，不会释放出有毒气体，生产过程中安全可靠。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1：
一种无卤阻燃低烟低硬度TPE线缆专用材料，其原料组成如下表1所示：
表1无卤阻燃低烟低硬度TPE线缆专用材料的原料组成
实施例2：
一种无卤阻燃低烟低硬度TPE线缆专用材料，其原料组成如下表2所示：
表2无卤阻燃低烟低硬度TPE线缆专用材料的原料组成
实施例3：
一种无卤阻燃低烟低硬度TPE线缆专用材料，其原料组成如下表3所示：。
表3无卤阻燃低烟低硬度TPE线缆专用材料的原料组成
实施例4：
一种无卤阻燃低烟低硬度TPE线缆专用材料，其原料组成如下表4所示：
表4无卤阻燃低烟低硬度TPE线缆专用材料的原料组成
实施例5：
一种无卤阻燃低烟低硬度TPE线缆专用材料，其原料组成如下表5所示：
表5无卤阻燃低烟低硬度TPE线缆专用材料的原料组成
以上实施例中，SEBS G1650、SEBS G1657、FG1901选自美国Kraton公司；70#白矿油选自中石化杭州炼油厂；Catalloy PP选自德国巴塞尔化学公司；TPU70A选自台湾邦泰集团有限公司；无卤膨胀型阻燃剂HS-NPS-D选自开封市华顺化工科技开发有限公司；双酚A双(二苯基磷酸酯)：BDP选自浙江万盛化工有限公司；硅酮母粒MB50-001、硅酮粉RM4-7081均选自美国Dow Corning公司。
使用上述实施例制备的无卤阻燃低烟低硬度TPE线缆专用材料按标准尺寸用注塑机注塑成测试用标准样条。按美国UL标准标准测试阻燃性能；其它性能按ASTM标准进行测试。测试结果见表6：
表6无卤阻燃低烟低硬度TPE线缆专用材料性能
从表4中各实施例数据可知：本发明的一种无卤阻燃低烟低硬度TPE线缆专用材料具有很好的阻燃性能和力学性能，且材料遇水不析出、抗老化性能佳，且绿色环保，适用于生产各类要求柔软的阻燃电子电器线缆。

Claims (9)

1.一种无卤阻燃TPE线缆专用材料，其特征在于：以重量份比，其原料配方主要由如下组分构成：
其中，所述聚酯弹性体为邵氏硬度范围70～80A的聚酯弹性体TPU；
所述Catalloy PP为高柔质均聚聚丙烯，熔融流动速率MFR，230℃、2.16KG为5-10g/min；
所述润滑剂为硅酮母粒或硅酮粉中的一种或其组合。
2.如权利要求1所述的一种无卤阻燃TPE线缆专用材料，其特征在于：所述的SEBS为美国Kraton公司的SEBS G1650、SEBS G1657中的一种，或两者之间以任一比例混合的组合物。
3.如权利要求1所述的一种无卤阻燃TPE线缆专用材料，其特征在于：马来酸酐接枝SEBS为美国Kraton公司的FG1901。
4.如权利要求1所述的一种无卤阻燃TPE线缆专用材料，其特征在于：Catalloy PP为德国巴塞尔化学公司生产。
5.如权利要求1所述的一种无卤阻燃TPE线缆专用材料，其特征在于：聚酯弹性体为台湾邦泰集团有限公司的TPU70A。
6.如权利要求1所述的一种无卤阻燃TPE线缆专用材料，其特征在于：无卤膨胀型阻燃剂为开封市华顺化工科技开发有限公司的HS-NPS-D。
7.如权利要求1所述的一种无卤阻燃TPE线缆专用材料，其特征在于：BDP选自浙江万盛化工有限公司的双酚A双(二苯基磷酸酯)。
8.如权利要求1所述的一种无卤阻燃TPE线缆专用材料，其特征在于：硅酮母粒为美国Dow Corning公司的MB50-001、硅酮粉为美国Dow Corning公司的RM4-7081。
9.根据权利要求1至8任一项所述的一种无卤阻燃TPE线缆专用材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)按照原料配方，将SEBS和70#白矿油投入混合机中低速搅拌10～15min，充分混合后静置24～48h，使SEBS充分溶胀；将无卤膨胀型阻燃剂置于高速混合机中，在高速转速条件下，缓慢加入BDP，充分搅拌、混匀；
(2)将步骤(1)得到的溶胀SEBS与混匀后的无卤阻燃剂、Catalloy PP、马来酸酐接枝SEBS、聚酯弹性体TPU、润滑剂以及抗氧剂充分混合均匀后，通过双螺杆挤出机熔融挤出、拉条、冷却、切粒，最后干燥得到最终产品；双螺杆挤出机加工工艺如下：加料段130℃，熔融段175℃，熔融输送段175～185℃，均化段185℃，机头计量段175℃；螺杆转速200～250r/min。
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