CN104927154A - 一种低烟无卤的聚乙烯聚丙烯共聚物阻燃电缆料 - Google Patents

一种低烟无卤的聚乙烯聚丙烯共聚物阻燃电缆料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低烟无卤的聚乙烯聚丙烯共聚物阻燃电缆料及其制备方法，属于电缆材料领域。本发明提供了一种改性聚丙烯材料并添加无卤阻燃剂发烟抑制剂的方法，并加入一些无机阻燃剂和其他阻燃剂，通过协同作用使聚丙烯材料阻燃性能提高；根据聚乙烯自身优良的力学性能和偶联剂改善力学性能的特点，提高电缆料力学性能，解决普通聚丙烯电缆料阻燃性能较差，力学性能较低的问题。

Description

一种低烟无卤的聚乙烯聚丙烯共聚物阻燃电缆料
技术领域
本发明属于涉及一种低烟无卤的聚乙烯聚丙烯共聚物阻燃电缆料及其制备方法，属于电缆材料领域。
背景技术
聚丙烯性能优异，具有良好的机械性和电绝缘性，耐化学药品性，且密度小质量轻而广泛用于汽车材料、家电和电缆材料方面；但是聚丙烯氧指数较低，只有17.4，容易燃烧，且燃烧发热量大，产生大量熔滴，极易传播火焰，所以需要一种阻燃性较好的聚丙烯材料来代替某些特殊用处的聚丙烯材料。
现有的一些聚丙烯阻燃产品通过加入一些卤系阻燃剂，通过阻燃剂和阻燃助剂来阻止聚丙烯的燃烧，但这种产品燃烧时会产生对人体有害的有毒物质，不能使用；除了卤系阻燃剂外，添加大量的无机阻燃剂也是常见的方法，但大量的添加无机阻燃剂会使产品的力学性能和机械性能大大降低，迫切需要一种低烟无卤的聚丙烯阻燃电缆料。
本发明通过添加聚乙烯树脂对聚丙烯进行阻燃改性，再通过添加性能优良的阻燃填充剂和发烟抑制剂使聚丙烯材料在电缆材料方面具有良好的阻燃特性，大大改善了产品的阻燃性，保证了产品阻燃方面的低烟无卤，实现了产品的更新。
发明内容
本发明主要解决的问题是：针对普通聚丙烯电缆料阻燃性能较差，力学性能较低的问题，提供了一种改性聚丙烯材料并添加无卤阻燃剂发烟抑制剂的方法，使聚丙烯材料阻燃性能提高，提高电缆料力学性能，满足生产生活中对聚丙烯电缆料的阻燃需求。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
(1)将聚乙烯和聚丙烯各加入25～30份，按质量比1:1比例进行称量，再称取质量分数聚丙烯接枝丙烯酸共聚物(PP-g-PA)3～5份，将称量好的混合物投入密炼机中；
(2)加入完成即开始密炼，设定密炼时间为10min，转子转速50r/min，密炼温度为180℃，密炼完成后取出，研磨、干燥，备用；
(3)按重量份数计，分别称量20～30份上述改性的聚丙烯，100～150份无机无卤阻燃填充剂，2～4份发烟抑制剂，2～4份复合型抗氧剂，2～4份的硅烷偶联剂，5～8份的无卤色母粒；在高速搅拌机中加入石蜡进行搅拌，时间为10min，保证粉料和树脂的充分接触和混合；所述的无机无卤阻燃填充剂为氢氧化铝氢氧化镁组合物，其质量之比为1:1.；所述的发烟抑制剂为八钼酸铵；所述的复合抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168，所述的抗氧剂1010为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯；所述的抗氧剂168为三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯，两者混合质量之比为3:7；所述的硅烷偶联剂为YSiX3；
(4)将混合均匀的树脂投入进挤出机中进行挤出造粒，得到一种无卤阻燃聚乙烯聚丙烯共聚物电缆料。
所述的发烟抑制剂为Fe2N和六甲基环三硅氧硅氮烷中的一种或者两种。
所述的混合机转速为800～1000r/min，双螺杆挤出机各区温度为一区：180～185℃，二区：185～190℃，三区：190～195℃；挤出机转速50r/min。
本发明的原理是：通过聚乙烯对聚丙烯进行支接改性，在偶联剂八钼酸铵的作用下，改善两者相容性，通过聚乙烯产品所具有的优良的结晶和分子链柔性改善聚丙烯内部结构，两者协同作用，不含卤素，在提高聚合物机械性能的同时，达到聚合物阻燃的目的；再添加无机阻燃剂氢氧化铝和氢氧化镁和发烟抑制剂的作用对其进行填充和阻燃性能的改良，使产品阻燃性能优异，燃烧时低烟无卤。
本发明与其他方法相比，有益效果是：
(1)本发明制得的低烟无卤聚丙烯电缆料阻燃性能优异，垂直燃烧试验可达到UL-94V-0级；
(2)燃烧时排放的有毒气体和烟雾浓度大大降低，实现了产品的低烟无卤；
(3)本产品具有良好的力学性能，最大拉伸强度可达20MPa，抗冲击强度可达250J/m。
具体实施方式
将聚乙烯和聚丙烯各加入25～30份，按质量比1:1比例进行称量，再称取质量分数聚丙烯接枝丙烯酸共聚物(PP-g-PA)3～5份，将称量好的混合物投入密炼机中；加入完成即开始密炼，设定密炼时间为10min，转子转速50r/min，密炼温度为180℃，密炼完成后取出，研磨、干燥，备用；按重量份数计，分别 称量20～30份上述改性的聚丙烯，100～150份无机无卤阻燃填充剂，2～4份发烟抑制剂，2～4份复合型抗氧剂，2～4份的硅烷偶联剂，5～8份的无卤色母粒；在高速搅拌机中加入石蜡进行搅拌，时间为10min，保证粉料和树脂的充分接触和混合；所述的无机无卤阻燃填充剂为氢氧化铝氢氧化镁组合物，其质量之比为1:1.；所述的发烟抑制剂为八钼酸铵；所述的复合抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168，所述的抗氧剂1010为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯；所述的抗氧剂168为三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯，两者混合质量之比为3:7；所述的硅烷偶联剂为YSiX3；将混合均匀的树脂投入进挤出机中进行挤出造粒，得到一种无卤阻燃聚乙烯聚丙烯共聚物电缆料；所使用的发烟抑制剂为Fe2N和六甲基环三硅氧硅氮烷中的一种或者两种；混合机转速为800～1000r/min，双螺杆挤出机各区温度为一区：180～185℃，二区：185～190℃，三区：190～195℃；挤出机转速50r/min。
实例1
将聚乙烯和聚丙烯各加入25份，按质量比1:1比例进行称量，再称取质量分数聚丙烯接枝丙烯酸共聚物(PP-g-PA)3份，将称量好的混合物投入密炼机中；加入完成即开始密炼，设定密炼时间为10min，转子转速50r/min，密炼温度为180℃，密炼完成后取出，研磨、干燥，备用；按重量份数计，分别称量20份上述改性的聚丙烯，100份无机无卤阻燃填充剂，2份发烟抑制剂，2份复合型抗氧剂，2份的硅烷偶联剂，5份的无卤色母粒；在高速搅拌机中加入石蜡进行搅拌，时间为10min，保证粉料和树脂的充分接触和混合；所述的无机无卤阻燃填充剂为氢氧化铝氢氧化镁组合物，其质量之比为1:1.；所述的发烟抑制剂为八钼酸铵；所述的复合抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168，所述的抗氧剂1010为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯；所述的抗氧剂168为三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯，两者混合质量之比为3:7；所述的硅烷偶联剂为YSiX3；将混合均匀的树脂投入进挤出机中进行挤出造粒，得到一种无卤阻燃聚乙烯聚丙烯共聚物电缆料；制得的电缆料阻燃性能优异，垂直燃烧试验可达到UL-94V-0级；燃烧时排放的有毒气体和烟雾浓度大大降低，实现了产品的低烟无卤且具有良好的力学性能，最大拉伸强度可达20MPa，抗冲击强度可达250J/m；
实例2
将聚乙烯和聚丙烯各加入28份，按质量比1:1比例进行称量，再称取质量分数聚丙烯接枝丙烯酸共聚物(PP-g-PA)4份，将称量好的混合物投入密炼机中；加入完成即开始密炼，设定密炼时间为10min，转子转速50r/min，密炼温度为180℃，密炼完成后取出，研磨、干燥，备用；按重量份数计，分别称量25份上述改性的聚丙烯，125份无机无卤阻燃填充剂，3份发烟抑制剂，3份复合型抗氧剂，3份的硅烷偶联剂，7份的无卤色母粒；在高速搅拌机中加入石蜡进行搅拌，时间为10min，保证粉料和树脂的充分接触和混合；所述的无机无卤阻燃填充剂为氢氧化铝氢氧化镁组合物，其质量之比为1:1.；所述的发烟抑制剂为八钼酸铵；所述的复合抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168，所述的抗氧剂1010为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯；所述的抗氧剂168为三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯，两者混合质量之比为3:7；所述的硅烷偶联剂为YSiX3；将混合均匀的树脂投入进挤出机中进行挤出造粒，得到一种无卤阻燃聚乙烯聚丙烯共聚物电缆料；制得的电缆料阻燃性能优异，垂直燃烧试验可达到UL-94V-0级；燃烧时排放的有毒气体和烟雾浓度大大降低，实现了产品的低烟无卤且具有良好的力学性能，最大拉伸强度可达20MPa，抗冲击强度可达250J/m。
实例3
将聚乙烯和聚丙烯各加入30份，按质量比1:1比例进行称量，再称取质量分数聚丙烯接枝丙烯酸共聚物(PP-g-PA)5份，将称量好的混合物投入密炼机中；加入完成即开始密炼，设定密炼时间为10min，转子转速50r/min，密炼温度为180℃，密炼完成后取出，研磨、干燥，备用；按重量份数计，分别称量30份上述改性的聚丙烯，150份无机无卤阻燃填充剂，4份发烟抑制剂，4份复合型抗氧剂，4份的硅烷偶联剂，8份的无卤色母粒；在高速搅拌机中加入石蜡进行搅拌，时间为10min，保证粉料和树脂的充分接触和混合；所述的无机无卤阻燃填充剂为氢氧化铝氢氧化镁组合物，其质量之比为1:1.；所述的发烟抑制剂为八钼酸铵；所述的复合抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168，所述的抗氧剂1010为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯；所述的抗氧剂168为三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯，两者混合质量之比为3:7；所述的硅烷偶联剂 为YSiX3；将混合均匀的树脂投入进挤出机中进行挤出造粒，得到一种无卤阻燃聚乙烯聚丙烯共聚物电缆料；制得的电缆料阻燃性能优异，垂直燃烧试验可达到UL-94V-0级；燃烧时排放的有毒气体和烟雾浓度大大降低，实现了产品的低烟无卤且具有良好的力学性能，最大拉伸强度可达20MPa，抗冲击强度可达250J/m。

Claims (3)

1.一种低烟无卤的聚乙烯聚丙烯共聚物阻燃电缆料，其特征在于具体制备步骤为：
(1)将聚乙烯和聚丙烯各加入25～30份，按质量比1:1比例进行称量，再称取质量分数聚丙烯接枝丙烯酸共聚物(PP-g-PA)3～5份，将称量好的混合物投入密炼机中；
(2)加入完成即开始密炼，设定密炼时间为10min，转子转速50r/min，密炼温度为180℃，密炼完成后取出，研磨、干燥，备用；
(3)按重量份数计，分别称量20～30份上述改性的聚丙烯，100～150份无机无卤阻燃填充剂，2～4份发烟抑制剂，2～4份复合型抗氧剂，2～4份的硅烷偶联剂，5～8份的无卤色母粒；在高速搅拌机中加入石蜡进行搅拌，时间为10min，保证粉料和树脂的充分接触和混合；所述的无机无卤阻燃填充剂为氢氧化铝氢氧化镁组合物，其质量之比为1:1.；所述的发烟抑制剂为八钼酸铵；所述的复合抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168，所述的抗氧剂1010为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯；所述的抗氧剂168为三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯，两者混合质量之比为3:7；所述的硅烷偶联剂为YSiX3；
(4)将混合均匀的树脂投入进挤出机中进行挤出造粒，得到一种无卤阻燃聚乙烯聚丙烯共聚物电缆料。
2.根据权利要求1所述的一种低烟无卤的聚乙烯聚丙烯共聚物阻燃电缆料，其特征在于：所述的发烟抑制剂为Fe2N和六甲基环三硅氧硅氮烷中的一种或者两种。
3.根据权利要求1所述的一种低烟无卤的聚乙烯聚丙烯共聚物阻燃电缆料，其特征在于：所述的混合机转速为800～1000r/min，双螺杆挤出机各区温度为一区：180～185℃，二区：185～190℃，三区：190～195℃；挤出机转速50r/min。
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