CN104744753A - 一种抗开裂热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃材料及其制备方法 - Google Patents

一种抗开裂热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种抗开裂热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃材料，包括下列重量份的原料组分：聚烯烃树脂10-30、聚烯烃弹性体10-30、增容树脂15-20、茂金属聚乙烯树脂10-35、线性支化结构聚乙烯树脂5-15、阻燃剂120-150、复合抗氧剂0.5-1.0、润滑剂0.6-3.0、硅烷偶联剂0.5-2；所制备的抗开裂热塑性无卤低烟阻燃聚烯烃材料可以在高温条件下抗开裂，解决了无卤阻燃材料制成电缆后在炎热季节容易开裂的问题。

Description

一种抗开裂热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及阻燃材料，尤其涉及一种抗开裂热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃材料及其制备方法。
背景技术
由于环保等方面的要求，越来越多的电线电缆，特别是用于重大工程与公共场所的电线电缆都使用了低烟无卤阻燃聚烯烃材料作为绝缘与护套料来使用。很多用于中低压电力电缆、铁路信号电缆、室外光缆等都有铠装结构或者电缆线径较大，而传统的热塑性无卤低烟阻燃聚烯烃材料由于在挤出树脂中填充了大量的阻燃剂，所使用的树脂体系较软，软化点较低，抗开裂能力差，所制成的电缆在成盘存储、施工、敷设等过程中，长期暴露于室外条件下，尤其在夏季高温的条件下，电缆护套容易发生开裂现象，导致电缆不能够正常使用，电力通讯设备大面积瘫痪。这一问题也是长期困扰着低烟无卤聚烯烃材料研发的工作人员的难点。如何提高无卤聚烯烃材料的抗开裂性能，也成为了低烟无卤聚烯烃材料亟待改善的一个重要性能指标。
在目前各种新型树脂和阻燃剂的出现，为低烟无卤组燃聚烯烃材料提高抗开裂性能又提供了更多的可能。对不同树脂和阻燃剂的选择来提高树脂与阻燃剂的相容性，使用耐温性能和抗开裂性能较为优良的树脂等等，用以提高无卤低烟阻燃聚烯烃材料的抗开裂性能。
发明内容
本发明的目的在于针对上述存在的问题，提出了一种抗开裂性能较好的热塑性无卤低烟阻燃聚烯烃材料及其制备方法，并且改进了抗开裂性能的检测方法，无需制成电缆就能够判断材料抗开裂性能的好坏。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种抗开裂热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃材料，包括下列重量份的原料组分：
其中，聚烯烃树脂、聚烯烃弹性体、茂金属聚乙烯树脂和线性支化结构聚乙烯树脂作为基础树脂。
优选的，所述润滑剂包括下列重量份的组分：
较佳的，所述聚烯烃树脂选自EVA。
较佳的，所述聚烯烃弹性体的熔融指数（MFR）为2-3g/10min。所述熔融指数为190℃负荷2.16kg下检测。
较佳的，所述聚烯烃弹性体硬度为80-90A，进一步优选为陶氏8150。
较佳的，所述增容树脂为聚烯烃弹性体接枝物，进一步优选为聚烯烃弹性体与马来酸酐的接枝物，如宁波能之光的XY1968D。
较佳的，所述茂金属聚乙烯树脂的熔融指数（MFR）为3-4g/10min，可选自埃克森3518CB。
较佳的，所述线性支化结构聚乙烯树脂的熔融指数（MFR）为1-2g/10min，可选自住友CU2002。
较佳的，所述阻燃剂选自氢氧化镁、氢氧化铝、红磷和碳酸钙。
优选的，以阻燃剂总重量为基准计，所述阻燃剂中氢氧化镁和氢氧化铝的重量百分比在80%以上。
优选的，所述阻燃剂由以下重量百分比的组分组成：氢氧化镁60wt%，氢氧化铝25wt%，红磷5wt%，碳酸钙10wt%。
较佳的，所述复合抗氧剂为由抗氧剂1010、抗氧剂DLTP、抗氧剂1035和抗氧剂168复合而成的抗氧体系；且四者的重量比为（1-2）：2：（0.5-0.8）：0.2，优选为1.5：2：0.6：0.2。
较佳的，所述硬脂酸盐选自硬脂酸钙。
较佳的，所述低熔点聚乙烯蜡的平均分子量为2000-4000，熔点为75-85℃。
较佳的，所选石蜡为58#石蜡。
较佳的，所述硅橡胶的平均分子量为500000-800000。
较佳的，所述硅烷偶联剂为乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷。
本发明进一步提供所述热塑性无卤低烟阻燃聚烯烃材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按配比称取各组分原料，倒入转速为500-600rpm的高速搅拌机中搅拌均匀；
（2）出料后立即用密炼机混合均匀并进行单螺杆挤出热切造粒；
（3）双螺杆挤出，单螺杆挤出热切造粒即得。
步骤（2）中，所述密炼机的温度参数为130℃；所述单螺杆的温度参数为机筒一区90℃、机筒二区100℃、机筒三区110℃、机头120℃。
步骤（3）中，所述双螺杆的温度设置为：机筒一区90℃、机筒二区100℃、机筒三区110℃、机筒四区125℃、机筒五区130℃、机头和模具130℃；单螺杆的温度设置为：机筒一区90℃、机筒二区100℃、机筒三区110℃、机头120℃。
本发明使用了茂金属聚乙烯树脂和线性支化聚乙烯树脂来提高阻燃举行材料的抗开裂性能，使用聚烯烃弹性体与马来酸酐接枝来提高基础树脂和阻燃剂组分之间的相容性，从而提高阻燃聚烯烃材料的力学性能及抗开裂性能。在大规格电力电缆或者铠装电缆结构上，高温紫外线长期照射都能够拥有良好的抗开裂效果。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的技术方案。应理解，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。而且，除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具，而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容的情况下，当亦视为本发明可实施的范畴。
实施例1-3及对比例
1、原料重量份配比如表1所示：
表1实施例1-3及对比例配料表
2、制备方法
（1）按配比称取各组分原料，倒入转速为500-600rpm的高速搅拌机中搅拌均匀；
（2）出料后立即用密炼机混合均匀并进行单螺杆挤出热切造粒：所述密炼机的温度参数为130℃；所述单螺杆的温度参数为机筒一区90℃、机筒二区100℃、机筒三区110℃、机头120℃；
（3）双螺杆（机筒一区90℃、机筒二区100℃、机筒三区110℃、机筒四区125℃、机筒五区130℃、机头和模具130℃）挤出，单螺杆（机筒一区90℃、机筒二区100℃、机筒三区110℃、机头120℃）挤出热切造粒即得；
2、测试结果，如表2所示：
表2实施例1-3及对比例测试结果

Claims (10)

1.一种抗开裂热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃材料，包括下列重量份的原料组分：
2.如权利要求1所述的一种抗开裂热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃材料，其特征在于，所述聚烯烃弹性体的熔融指数为2-3g/10min；所述聚烯烃弹性体硬度为80-90A。
3.如权利要求1所述的一种抗开裂热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃材料，其特征在于，还满足以下条件中的至少一项：
（a）所述增容树脂为聚烯烃弹性体与马来酸酐的接枝物；
（b）所述茂金属聚乙烯树脂的熔融指数为3-4g/10min；
（c）所述线性支化结构聚乙烯树脂的熔融指数为1-2g/10min；
（d）所述阻燃剂选自氢氧化镁、氢氧化铝、红磷和碳酸钙；
（e）所述硅烷偶联剂为乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷。
4.如权利要求3所述的一种抗开裂热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃材料，其特征在于，以阻燃剂总重量为基准计，所述阻燃剂中氢氧化镁和氢氧化铝的重量百分比在80%以上。
5.如权利要求1所述的一种抗开裂热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃材料，其特征在于，所述复合抗氧剂为由抗氧剂1010、抗氧剂DLTP、抗氧剂1035和抗氧剂168复合而成的抗氧体系；且四者的重量比为（1-2）：2：（0.5-0.8）：0.2。
6.如权利要求1所述的一种抗开裂热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃材料，其特征在于，所述润滑剂包括下列重量份的组分：
7.如权利要求6所述的一种抗开裂热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃材料，其特征在于，
所述硬脂酸盐选自硬脂酸钙；
所述低熔点聚乙烯蜡的平均分子量为2000-4000，熔点为75-85℃；
所选石蜡为58#石蜡；
所述硅橡胶的平均分子量为500000-800000。
8.如权利要求1-7任一所述的一种抗开裂热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按配比称取各组分原料，倒入转速为500-600rpm的高速搅拌机中搅拌均匀；
（2）出料后立即用密炼机混合均匀并进行单螺杆挤出热切造粒；
（3）双螺杆挤出，单螺杆挤出热切造粒即得。
9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述密炼机的温度参数为130℃；所述单螺杆的温度参数为：机筒一区90℃、机筒二区100℃、机筒三区110℃、机头120℃。
10.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述双螺杆的温度设置为：机筒一区90℃、机筒二区100℃、机筒三区110℃、机筒四区125℃、机筒五区130℃、机头和模具130℃；单螺杆的温度设置为：机筒一区90℃、机筒二区100℃、机筒三区110℃、机头120℃。
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