CN104987583A - 一种乙烯辛烯共聚物高性能复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种乙烯辛烯共聚物高性能复合材料，该材料由以下重量配比的原料制成：乙烯辛烯共聚物POE30-50；氯化聚乙烯CPE20-40；乙烯丙烯酸酯橡胶AEM20-30；白炭黑10-15；纳米滑石粉20-30；氢氧化铝20-30；氢氧化镁15-25；聚乙烯蜡0.2-0.5；硬脂酸0.2-0.5；过氧化二异丙苯DCP5-10邻苯二甲酸二烯丙脂TAIC1-5。本发明还公开了该复合材料的制备方法。本发明复合具有高绝缘性、高气密性、超强耐候性和高阻燃性。此本发明材料制成的产品绝缘性能，提高5倍，拉伸强度提高8MPa，断裂伸长率，耐候性、耐油、耐溶剂性、弹性和加工性能均有显著提高，适用于海底、风力发电及矿井传输电缆。

Description

一种乙烯辛烯共聚物高性能复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种复合材料，特别是一种乙烯辛烯共聚物高性能复合材料；本发明还涉及一种乙烯辛烯共聚物高性能复合材料的制备方法。
背景技术
由于现在社会的高速发展以及能源的欠缺，所以风力发电、水力发电等新能源被现在社会所提倡，但是风力、水力发电等新能源传输电缆在绝缘性能、气密性、耐候性和阻燃性方面的不足，尤其是阻燃性能和绝缘性不足所造成的安全问题越来越受到社会的关注。
现用海底、风力发电及矿井传输电缆绝大多数都是由聚乙烯、聚丙烯和三元乙丙橡胶复合制成的TPV弹性体材料，这类材料制成的电缆不管是耐候性能还是绝缘性能在很大程度上都存在不足，不能满足海底、风力发电及矿井传输电缆的需要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种耐热氧老化和抗紫外线性能强，同时具有高绝缘性、高耐油性、韧性、气密性的乙烯辛烯共聚物高性能复合材料。
本发明所要解决的另一个技术问题是提供上述乙烯辛烯共聚物高性能复合材料的制备方法。
本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本发明是一种乙烯辛烯共聚物高性能复合材料，其特点是：该复合材料是由以下配比的原料制成:
乙烯辛烯共聚物POE           30-50；
氯化聚乙烯CPE               20-40；
乙烯丙烯酸酯橡胶AEM        20-30；
白炭黑                   10-15；
纳米滑石粉                   20-30；
氢氧化铝                     20-30；
氢氧化镁                     15-25；
聚乙烯蜡                     0.2-0.5；
硬脂酸                       0.2-0.5；
过氧化二异丙苯DCP           5-10；
邻苯二甲酸二烯丙脂TAIC       1-5。
本发明所述的一种乙烯辛烯共聚物高性能复合材料，进一步优选的技术方案是：各原料的重量配比为：
乙烯辛烯共聚物POE           40；
氯化聚乙烯CPE               40；
乙烯丙烯酸酯橡胶AEM        20；
白炭黑                   10；
纳米滑石粉                   25；
氢氧化铝                     25；
氢氧化镁                     20；
聚乙烯蜡                     0.3；
硬脂酸                       0.3；
过氧化二异丙苯DCP           8；
邻苯二甲酸二烯丙脂TAIC      3。
本发明所述的一种乙烯辛烯共聚物高性能复合材料，进一步优选的技术方案是：原料中还含有重量配比为0.5-3颜料。所述的颜料可以选用现有技术中公开的任何一种可通用于本发明的颜料。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现。本发明还公开了一种如以上技术方案中任何一项所述的乙烯辛烯共聚物高性能复合材料的制备方法，其特点是，其步骤如下：
（1）将乙烯辛烯共聚物POE，氯化聚乙烯CPE，乙烯丙烯酸酯AEM，白炭黑，纳米滑石粉，聚乙烯蜡，硬脂酸，氢氧化铝以及氢氧化镁加入密炼机中进行混炼，混炼温度为100-120℃，时间为5-8分钟；
（2）加入过氧化二异丙苯DCP，邻苯二甲酸二烯丙酯TAIC混合搅拌2分钟，送入单螺杆挤出机挤出，挤出机温度为80-90℃，经多孔状模头中挤出，由旋转切粒后经风冷却，得出粒状物料，干燥即得。
以上所述的乙烯辛烯共聚物高性能复合材料的制备方法，进一步优选的技术方案是，步骤（1）中：混炼温度为110℃，时间为6分钟。
以上所述的乙烯辛烯共聚物高性能复合材料的制备方法，进一步优选的技术方案是，步骤（2）中：挤出机温度为85℃。
 本发明的原料中，乙烯-辛烯共聚物（POE）一方面具有很窄的分子量和短支链分布、聚合物结构可控；另一方面由于其分子链是饱和的，所含叔碳原子相对较少，因而具有优异的耐热氧老化和抗紫外线性能，其力学性能、熔体强度和加工性能都很优异，具有以往传统弹性体材料不可比拟的优点。氯化聚乙烯（CPE）为饱和高分子材料，外观为白色粉末，无毒无味，具有优良的耐侯性、耐臭氧、耐化学药品及耐老化性能，具有良好的耐油性、阻燃性及着色性能。韧性良好（在-30℃仍有柔韧性），与其它高分子材料具有良好的相容性，分解温度较高。
本发明是以乙烯-辛烯共聚物（POE），氯化聚乙烯(CPE)与乙烯丙烯酸酯（AEM），白炭黑，纳米滑石粉等为原料制成的高性能复合材料。该复合格料不仅保留了POE优异的耐热氧老化和抗紫外线等性能，CPE的高绝缘性等优点，用AEM将提高其耐油性、韧性、气密性，白炭黑、纳米滑石粉增加其强度，及配合剂协同辅助优化其性能。经过实验对经，本发明复合材料制成的产品绝缘性能可以提高5倍左右，拉伸强度提高8MPa，断裂伸长率，耐候性、耐油、耐溶剂性、弹性和加工性能能均有显著提高，特别适用于海底、风力发电及矿井传输电缆。
具体实施方式
以下进一步描述本发明的具体技术方案，以便于本领域的技术人员进一步地理解本发明，而不构成对其权利的限制。
实施例1，一种乙烯辛烯共聚物高性能复合材料：该复合材料是由以下配比的原料制成:
乙烯辛烯共聚物POE           30；
氯化聚乙烯CPE               20；
乙烯丙烯酸酯橡胶AEM        20；
白炭黑                   10；
纳米滑石粉                   20；
氢氧化铝                     20；
氢氧化镁                     15；
聚乙烯蜡                     0.2；
硬脂酸                       0.2；
过氧化二异丙苯DCP           5；
邻苯二甲酸二烯丙脂TAIC       1。
实施例2，一种乙烯辛烯共聚物高性能复合材料：该复合材料是由以下配比的原料制成:
乙烯辛烯共聚物POE           50；
氯化聚乙烯CPE               40；
乙烯丙烯酸酯橡胶AEM        30；
白炭黑                   15；
纳米滑石粉                   30；
氢氧化铝                     30；
氢氧化镁                     25；
聚乙烯蜡                     0.5；
硬脂酸                       0.5；
过氧化二异丙苯DCP           10；
邻苯二甲酸二烯丙脂TAIC       5。
实施例3，一种乙烯辛烯共聚物高性能复合材料：该复合材料是由以下配比的原料制成:
乙烯辛烯共聚物POE           32；
氯化聚乙烯CPE               38；
乙烯丙烯酸酯橡胶AEM        22；
白炭黑                   14；
纳米滑石粉                   22；
氢氧化铝                     28；
氢氧化镁                     18；
聚乙烯蜡                     0.3；
硬脂酸                       0.4；
过氧化二异丙苯DCP           8；
邻苯二甲酸二烯丙脂TAIC       2。
实施例4，一种乙烯辛烯共聚物高性能复合材料：该复合材料是由以下配比的原料制成:
乙烯辛烯共聚物POE           48；
氯化聚乙烯CPE               38；
乙烯丙烯酸酯橡胶AEM        28；
白炭黑                   12；
纳米滑石粉                   28；
氢氧化铝                     22；
氢氧化镁                     26；
聚乙烯蜡                     0.4；
硬脂酸                       0.3；
过氧化二异丙苯DCP           6；
邻苯二甲酸二烯丙脂TAIC       4。
实施例4，一种乙烯辛烯共聚物高性能复合材料：该复合材料是由以下配比的原料制成:
乙烯辛烯共聚物POE           40；
氯化聚乙烯CPE               40；
乙烯丙烯酸酯橡胶AEM        20；
白炭黑                   10；
纳米滑石粉                   25；
氢氧化铝                     25；
氢氧化镁                     20；
聚乙烯蜡                     0.3；
硬脂酸                       0.3；
过氧化二异丙苯DCP           8；
邻苯二甲酸二烯丙脂TAIC      3。
实施例6，实施例1－5任何一项所述的一种乙烯辛烯共聚物高性能复合材料：原料中还含有重量配比为0.5-3颜料。
实施例7，一种如实施例1－6中任何一项所述的乙烯辛烯共聚物高性能复合材料的制备方法，其步骤如下：
（1）将乙烯辛烯共聚物POE，氯化聚乙烯CPE，乙烯丙烯酸酯AEM，白炭黑，纳米滑石粉，聚乙烯蜡，硬脂酸，氢氧化铝以及氢氧化镁加入密炼机中进行混炼，混炼温度为100℃，时间为5分钟；
（2）加入过氧化二异丙苯DCP，邻苯二甲酸二烯丙酯TAIC混合搅拌2分钟，送入单螺杆挤出机挤出，挤出机温度为80℃，经多孔状模头中挤出，由旋转切粒后经风冷却，得出粒状物料，干燥即得。
实施例8，一种如实施例1－6中任何一项所述的乙烯辛烯共聚物高性能复合材料的制备方法，其步骤如下：
（1）将乙烯辛烯共聚物POE，氯化聚乙烯CPE，乙烯丙烯酸酯AEM，白炭黑，纳米滑石粉，聚乙烯蜡，硬脂酸，氢氧化铝以及氢氧化镁加入密炼机中进行混炼，混炼温度为120℃，时间为8分钟；
（2）加入过氧化二异丙苯DCP，邻苯二甲酸二烯丙酯TAIC混合搅拌2分钟，送入单螺杆挤出机挤出，挤出机温度为90℃，经多孔状模头中挤出，由旋转切粒后经风冷却，得出粒状物料，干燥即得。
实施例9，一种如实施例5所述的乙烯辛烯共聚物高性能复合材料的制备方法，其步骤如下：
（1）将乙烯辛烯共聚物POE，氯化聚乙烯CPE，乙烯丙烯酸酯AEM，白炭黑，纳米滑石粉，聚乙烯蜡，硬脂酸，氢氧化铝以及氢氧化镁加入密炼机中进行混炼，混炼温度为110℃，时间为6分钟；
（2）加入过氧化二异丙苯DCP，邻苯二甲酸二烯丙酯TAIC混合搅拌2分钟，送入单螺杆挤出机挤出，挤出机温度为85℃，经多孔状模头中挤出，由旋转切粒后经风冷却，得出粒状物料，干燥即得。
 取本实施所得的高性能复合材料，按照常规检测方法进行物理性能测试，结果如下：
体积电阻率/Ω·m                    1.6*1014
氧指数                             29
老化后拉伸强度保持率              88.7%
老化后断裂伸长保持率               82.43%
耐油后拉伸强度保持率               53.14%
耐油后断裂伸长保持率               61.35%
拉伸强度/MPa                       18.73
断裂伸长率                         365.45%。

Claims (6)

1.一种乙烯辛烯共聚物高性能复合材料，其特征在于：该复合材料是由以下配比的原料制成:
乙烯辛烯共聚物POE           30-50；
氯化聚乙烯CPE               20-40；
乙烯丙烯酸酯橡胶AEM        20-30；
白炭黑                       10-15；
纳米滑石粉                   20-30；
氢氧化铝                     20-30；
氢氧化镁                     15-25；
聚乙烯蜡                     0.2-0.5；
硬脂酸                       0.2-0.5；
过氧化二异丙苯DCP           5-10；
邻苯二甲酸二烯丙脂TAIC       1-5。
2.根据权利要求1所述的一种乙烯辛烯共聚物高性能复合材料，其特征在于：各原料的重量配比为：
乙烯辛烯共聚物POE           40；
氯化聚乙烯CPE               40；
乙烯丙烯酸酯橡胶AEM        20；
白炭黑                       10；
纳米滑石粉                   25；
氢氧化铝                     25；
氢氧化镁                     20；
聚乙烯蜡                     0.3；
硬脂酸                       0.3；
过氧化二异丙苯DCP           8；
邻苯二甲酸二烯丙脂TAIC      3。
3.根据权利要求1所述的一种乙烯辛烯共聚物高性能复合材料，其特征在于：原料中还含有重量配比为0.5-3颜料。
4.一种如权利要求1－3中任何一项所述的乙烯辛烯共聚物高性能复合材料的制备方法，其特征在于，其步骤如下：
将乙烯辛烯共聚物POE，氯化聚乙烯CPE，乙烯丙烯酸酯AEM，白炭黑，纳米滑石粉，聚乙烯蜡，硬脂酸，氢氧化铝以及氢氧化镁加入密炼机中进行混炼，混炼温度为100-120℃，时间为5-8分钟；
加入过氧化二异丙苯DCP，邻苯二甲酸二烯丙酯TAIC混合搅拌2分钟，送入单螺杆挤出机挤出，挤出机温度为80-90℃，经多孔状模头中挤出，由旋转切粒后经风冷却，得出粒状物料，干燥即得。
5.根据权利要求4所述的乙烯辛烯共聚物高性能复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中：混炼温度为110℃，时间为6分钟。
6.根据权利要求4所述的乙烯辛烯共聚物高性能复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中：挤出机温度为85℃。
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