CN105694180A - 一种阻燃材料的配方及生产方法 - Google Patents

一种阻燃材料的配方及生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种阻燃材料的配方，通过聚乙烯的特性，利用多种组分的配合，制成的阻燃材料符合低烟无卤的指标要求，适用于各种场所，本发明还提供该阻燃材料的生产方法，本发明的阻燃材料的配方，包括以下重量份的组分：100重量份的聚乙烯、40～42重量份的柠檬酸三丁酯、4～4.5重量份的铅盐、2.7～4重量份的硬脂酸、2.5～3重量份的阻燃剂、0.05～0.1重量份的受阻酚抗氧剂、5重量份的加工助剂。

Description

一种阻燃材料的配方及生产方法
技术领域
本发明涉及阻燃材料领域，尤其涉及一种阻燃材料的配方及生产方法。
背景技术
随着物质的丰富，电缆被广泛使用。一直以来火灾中燃烧的电缆会生产大量浓烟，而且释放出的物质还包括电缆的组成物--含卤物质、HCL和有毒的腐蚀性气体等，会严重危及人的生命安全，因此一些重要或高端场所都逐渐使用由无卤低烟阻燃材料制成的电缆。
在我国从20世纪80年代就开始对无卤低烟阻燃聚烯烃进行研究，但由于技术含量和要求比较高，国产的材料发展相对比较缓慢，质量较好的原料主要依靠进口挪威、英国、日本、意大利等发达国家研发的材料，因此制成的电缆成本高，应用受到限制。
近年来随着我国的经济提升，对各种事物的需求量和要求都相应提高，尤其是房屋建造业的蓬勃发展，对阻燃材料的要求使得各大生产商更愿意投入成本开发产品。
发明内容
本发明提供了一种阻燃材料的配方及生产方法，通过聚乙烯的特性，利用多种组分的配合，制成的阻燃材料符合低烟无卤的指标要求。
为解决上述问题，本发明提供的一种阻燃材料的配方，包括以下重量份的组分：
100重量份的聚乙烯、40～42重量份的柠檬酸三丁酯、4～4.5重量份的铅盐、2.7～4重量份的硬脂酸、2.5～3重量份的阻燃剂、0.05～0.1重量份的受阻酚抗氧剂、5重量份的加工助剂。
优选地，所述阻燃剂为氢氧化铝或氢氧化镁。
优选地，所述加工助剂为硅油或硅酮。
优选地，所述硬脂酸具体为：1.4～2重量份的硬脂酸作为润滑剂、1.3～2重量份的硬脂酸作为分散剂。
优选地，组分具体为：100重量份的聚乙烯、41～42重量份的柠檬酸三丁酯、4.2～4.5重量份的铅盐、2.7～3.5重量份的硬脂酸、2.8～3重量份的阻燃剂、0.07～0.1重量份的受阻酚抗氧剂、5重量份的加工助剂。
优选地，所述硬脂酸具体为：1.4～1.5重量份的硬脂酸作为润滑剂、1.5～2重量份的硬脂酸作为分散剂。
优选地，组分具体为：100重量份的聚乙烯、41～42重量份的柠檬酸三丁酯、4.2重量份的铅盐、2.92重量份的硬脂酸、2.8～2.9重量份的阻燃剂、0.07～0.1重量份的受阻酚抗氧剂、5重量份的加工助剂。
优选地，所述硬脂酸具体为：1.42重量份的硬脂酸作为润滑剂、1.5重量份的硬脂酸作为分散剂。
本发明还提供一种阻燃材料的生产方法，包括以下步骤：
A、将上述所述的阻燃材料配方组成的组分混合，得到混合物；
B、在温度为100～105℃下高速搅拌；
C、在温度为50℃以下冷混；
D、在温度为140～170℃之间进行上料，通过双螺杆混炼机挤出，成型。
优选地，所述步骤B进行30～60分钟，所述步骤C进行20～40分钟。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：在聚乙烯中加入铅盐，铅盐作为热稳定剂防止聚乙烯分子链在加热时分离、降解；加入加工助剂有效提高聚乙烯的冲击韧性，还能提高塑化质量和改善制品外观；加入硬脂酸作为润滑剂，可以减少分子链的内摩擦力，以及防止聚乙烯熔体与加工设备间的黏连，从而提高制品的表面质量以及加工操作过程中的动态热稳定性。制成的阻燃材料含有的卤素远小于无卤低烟的性能指标，燃烧试验生产的烟量符合性能指标要求。
通过本发明制得的阻燃材料，实验得出有效降低含卤物质、HCL和有毒的腐蚀性气体等，适用于各种场合，配方中各种组分的材料不昂贵，价格优胜于进口产品，适合大部分人士使用。
具体实施方式
本发明提供了一种阻燃材料的配方及生产方法，通过聚乙烯的特性，利用多种组分的配合，制成的阻燃材料符合低烟无卤的指标要求。
本发明提供了阻燃材料的配方及生产方法，生产的阻燃材料是低烟无卤材料，尤其适用于生产电缆材料，在燃烧过程中，释放出来的含卤物质、HCL和有毒的腐蚀性气体都符合低烟无卤的指标要求。
本发明的一种阻燃材料的配方，包括以下重量份的组分：
100重量份的聚乙烯、40～42重量份的柠檬酸三丁酯、4～4.5重量份的铅盐、2.7～4重量份的硬脂酸、2.5～3重量份的阻燃剂、0.05～0.1重量份的受阻酚抗氧剂、5重量份的加工助剂。
优选地，所述阻燃剂为氢氧化铝或氢氧化镁。
优选地，所述加工助剂为硅油或硅酮。
优选地，所述硬脂酸具体为：1.4～2重量份的硬脂酸作为润滑剂、1.3～2重量份的硬脂酸作为分散剂。
优选地，组分具体为：100重量份的聚乙烯、41～42重量份的柠檬酸三丁酯、4.2～4.5重量份的铅盐、2.7～3.5重量份的硬脂酸、2.8～3重量份的阻燃剂、0.07～0.1重量份的受阻酚抗氧剂、5重量份的加工助剂。
优选地，所述硬脂酸具体为：1.4～1.5重量份的硬脂酸作为润滑剂、1.5～2重量份的硬脂酸作为分散剂。
优选地，组分具体为：100重量份的聚乙烯、41～42重量份的柠檬酸三丁酯、4.2重量份的铅盐、2.92重量份的硬脂酸、2.8～2.9重量份的阻燃剂、0.07～0.1重量份的受阻酚抗氧剂、5重量份的加工助剂。
优选地，所述硬脂酸具体为：1.42重量份的硬脂酸作为润滑剂、1.5重量份的硬脂酸作为分散剂。
更优选地，可以选取聚乙烯100重量份、柠檬酸三丁酯41.6重量份、铅盐4.2重量份、硬脂酸1.42重量份、硬脂酸1.5重量份、氢氧化铝或氢氧化镁2.83重量份、受阻酚抗氧剂0.083重量份、硅油或硅酮5重量份。
其中，柠檬酸三丁酯为增塑剂、铅盐为稳定剂、硬脂酸分别为润滑剂和分散剂、氢氧化铝或氢氧化镁为阻燃剂、受阻酚抗氧剂为抗氧剂、硅油或硅酮为加工助剂。
其中铅盐可以为硬脂酸铅、三盐基硫酸铅、二盐基硬酯酸铅中一种或多种，也可以选取其他铅盐。
本发明还提供一种阻燃材料的生产方法，包括以下步骤：
A、将上述所述的阻燃材料配方组成的组分混合，得到混合物；
B、在温度为100～105℃下高速搅拌；
C、在温度为50℃以下冷混；
D、在温度为140～170℃之间进行上料，通过双螺杆混炼机挤出，成型。
优选地，所述步骤B进行30～60分钟，所述步骤C进行20～40分钟。
其中，聚乙烯PE是树脂中分子结构简单，分子间力小，分子链柔顺性好，颗粒形态规整，结构紧密且疏松，结晶能力强，熔体流动速率(MFR)较大，材料熔体粘度下降，成型加工性能容易。
而且聚乙烯不含有卤素，从源头上有效避免卤素的进入。
在聚乙烯中加入铅盐，铅盐作为热稳定剂防止聚乙烯分子链在加热时分离、降解；加入加工助剂有效提高聚乙烯的冲击韧性，还能提高塑化质量和改善制品外观；加入硬脂酸作为润滑剂，可以减少分子链的内摩擦力，以及防止聚乙烯熔体与加工设备间的黏连，从而提高制品的表面质量以及加工操作过程中的动态热稳定性。制成的阻燃材料含有的卤素远小于无卤低烟的性能指标，燃烧试验生产的烟量符合性能指标要求。
本发明的阻燃材料经过挤出机的挤出成型，尤其可以制成光电缆的保护套，起到保护作用。
下面通过实施例进行描述：
实施例1
取1000g聚乙烯、410g柠檬酸三丁酯、42g铅盐、15g和15g硬脂酸、28g氢氧化铝、0.7g受阻酚抗氧剂、50g硅油。
将上述配方混合送入高速搅拌机，在100～105℃下搅拌45分钟，接着送入冷混机，在38℃下进行冷混处理，最后置于155℃时进行上料并通过双螺杆混炼机挤出成型，得到阻燃材料。
得到的材料进行无卤阻燃材料阻燃性能参数的指标测试，测试包括氧指数、热变形和高温压力、挤出性能。
实施例2
取与实施例1配方基本相同的组分，不同的为选取400g柠檬酸三丁酯，进行与实施例1相同的处理方式，得到阻燃材料，进行与实施例1相同的指标测试。
实施例3
取与实施例1配方基本相同的组分，不同的为选取420g柠檬酸三丁酯，进行与实施例1相同的处理方式，得到阻燃材料，进行与实施例1相同的指标测试。
实施例4
取与实施例1配方基本相同的组分，不同的为选取416g柠檬酸三丁酯，进行与实施例1相同的处理方式，得到阻燃材料，进行与实施例1相同的指标测试。
实施例1～实施例4中，首先测试氧指数：主要测试在大火燃烧中是否有滴流和滴流的程度，由于材料在燃烧中是否滴流以及滴流的程度都可以决定该线缆能否通过阻燃测试、以及确定其阻燃水平，燃烧容易滴流。将实施例1、2、3、4均分别进行高温和燃烧试验，其中实施例4开始滴流的速度最慢，实施例1、2、3都相对较快。
接着测试热变形和高温压力，可以得出：热塑性无卤低烟阻燃材料，其热变形和高温压力性能不好则意味着线缆护套熔点低、容易变形，甚至在低于最高使用温度时则发生变软等情况，在外力或自重的作用下会变形或破坏，失去保护能力；在受外部热力影响时较软的区域容易开裂，例如在阳光下暴晒开裂，自我保护性能差。将实施例1、2、3、4制得的阻燃材料均分别放置在阳光下暴晒72小时，观察变形熔断情况，在取实施例1、2、3、4放入高温箱中保持热度，其中实施例4得到的阻燃材料最佳，持久性最长。
最后是测试挤出性能，取挤出前的材料和挤出后的材料，人手和肉眼进行拉伸、硬度、柔软度等比较：实施例1、2、3、4相似，没有分出区别。
可见，使用组分不同的柠檬酸三丁酯，得到的结果不同，使用416g柠檬酸三丁酯最佳。
实施例5
选取上述优选的配方组分：1000g聚乙烯、416g柠檬酸三丁酯、42g铅盐、142g和15g硬脂酸、28g氢氧化铝、0.83g受阻酚抗氧剂、50g硅油。
将上述配方混合送入高速搅拌机，在100～105℃下搅拌45分钟，接着送入冷混机，在38℃下进行冷混处理，最后置于155℃时进行上料并通过双螺杆混炼机挤出成型，得到阻燃材料。
得到的材料进行无卤阻燃材料阻燃性能参数的指标测试，测试包括氧指数、热变形和高温压力、挤出性能。
实施例6
选取与实施例5基本相同的组分和进行相同的生产方式，其中氢氧化铝为28.3g。得到的阻燃材料进行相同的指标测试。
实施例7
选取与实施例5基本相同的组分和进行相同的生产方式，其中氢氧化铝为28.8g。得到的阻燃材料进行相同的指标测试。
实施例8
选取与实施例5基本相同的组分和进行相同的生产方式，其中氢氧化铝为29g。得到的阻燃材料进行相同的指标测试。
其中，将实施例5、6、7、8进行比较，测试氧指数、热变形和高温压力、挤出性能，最佳为实施例6。
由于阻燃剂是本发明的重点，因此将两种阻燃剂使用相同的配方组合和生产方式，得出的阻燃材料进行比较，也就是使用实施例6和实施例9进行比较。
实施例9
选取上述优选的配方组分：1000g聚乙烯、416g柠檬酸三丁酯、42g铅盐、142g和15g硬脂酸、28.3g氢氧化镁、0.83g受阻酚抗氧剂、50g硅油。
经过比较，两种阻燃剂的使用得到的结果基本相同，再多次大量综合比较使用氢氧化铝的效果稍好于氢氧化镁的效果。
因此得出实施例6是本发明中最佳实施例。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种阻燃材料的配方，其特征在于，包括以下重量份的组分：
100重量份的聚乙烯、40～42重量份的柠檬酸三丁酯、4～4.5重量份的铅盐、2.7～4重量份的硬脂酸、2.5～3重量份的阻燃剂、0.05～0.1重量份的受阻酚抗氧剂、5重量份的加工助剂。
2.根据权利要求1所述的阻燃材料的配方，其特征在于，所述阻燃剂为氢氧化铝或氢氧化镁。
3.根据权利要求1所述的阻燃材料的配方，其特征在于，所述加工助剂为硅油或硅酮。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的阻燃材料的配方，其特征在于，所述硬脂酸具体为：1.4～2重量份的硬脂酸作为润滑剂、1.3～2重量份的硬脂酸作为分散剂。
5.根据权利要求1～3中任意一项所述的阻燃材料的配方，其特征在于，组分具体为：100重量份的聚乙烯、41～42重量份的柠檬酸三丁酯、4.2～4.5重量份的铅盐、2.7～3.5重量份的硬脂酸、2.8～3重量份的阻燃剂、0.07～0.1重量份的受阻酚抗氧剂、5重量份的加工助剂。
6.根据权利要求5所述的阻燃材料的配方，其特征在于，所述硬脂酸具体为：1.4～1.5重量份的硬脂酸作为润滑剂、1.5～2重量份的硬脂酸作为分散剂。
7.根据权利要求1～3中任意一项所述的阻燃材料的配方，其特征在于，组分具体为：100重量份的聚乙烯、41～42重量份的柠檬酸三丁酯、4.2重量份的铅盐、2.92重量份的硬脂酸、2.8～2.9重量份的阻燃剂、0.07～0.1重量份的受阻酚抗氧剂、5重量份的加工助剂。
8.根据权利要求7所述的阻燃材料的配方，其特征在于，所述硬脂酸具体为：1.42重量份的硬脂酸作为润滑剂、1.5重量份的硬脂酸作为分散剂。
9.一种阻燃材料的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、将权利要求1～8中任意一项所述的阻燃材料配方组成的组分混合，得到混合物；
B、在温度为100～105℃下高速搅拌；
C、在温度为50℃以下冷混；
D、在温度为140～170℃之间进行上料，通过双螺杆混炼机挤出，成型。
10.根据权利要求9所述的阻燃材料的配方，其特征在于，所述步骤B进行30～60分钟，所述步骤C进行20～40分钟。
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