CN106117789B - 一种插头及插头用无卤阻燃材料 - Google Patents

一种插头及插头用无卤阻燃材料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种插头用无卤阻燃材料及其制备方法，其技术方案要点是包括如下重量份数的组分，聚丙烯55‑75份；聚有机硅氧烷1‑35份；玻璃纤维10‑50份；阻燃协效剂0.1‑1.5份。在聚丙烯中加入聚有机硅氧烷作为阻燃剂，能够阻止聚丙烯的燃烧，还能抑制聚丙烯燃烧过程中产生的烟雾，阻燃剂用量少，生产的材料使用寿命长，耐候性好，抗老化性效果好。

Description

一种插头及插头用无卤阻燃材料
技术领域
本发明涉及阻燃材料领域，特别涉及一种插头及插头用无卤阻燃材料。
背景技术
随着信息科学技术的发展，电子类产品不断扩大和更新，对电子电器设备的插头的使用要求也越来越高，同时对插头环保性的要求也越来越高。
目前，普通电源插头，由插头芯及包裹在插头芯外的橡胶绝缘层构成。橡胶绝缘层一股以聚氯乙烯或聚乙烯作为基材，并在基材中添加阻燃剂，所用阻燃剂包括卤系阻燃剂和金属氧化物。加入阻燃剂能够提高基材的阻燃性能，但是卤系阻燃剂中含有卤系元素，其在燃烧时会释放出大量废物颗粒和腐蚀性气体，所以加入阻燃剂后虽然能够达到阻燃的效果，但是对于环境仍旧存在潜在的危害。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种插头用无卤阻燃材料，该材料燃烧时生烟量少，燃烧慢，无溶滴，用该材料制成的插头具有环保性，而且使用安全。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种插头用无卤阻燃材料，包括如下重量份数的组分，
通过上述设置，选择聚丙烯作为无卤阻燃材料的基材，是因为聚丙烯的本身是一种半结晶型的热塑性塑料，具有较高的耐冲击性，机械性质强韧，且具有良好的高频绝缘性。所以用聚丙烯来制备插头的绝缘层安全可靠，而且聚丙烯材料不含有卤素元素，具有环保性。
选择聚有机硅氧烷阻燃剂，是由于聚有机硅氧烷具有耐高低温，耐候，耐老化，电气绝缘，耐臭氧，憎水，难燃，生理惰性，等优良特点。如此用聚有机硅氧烷作为阻燃剂与聚丙烯混溶就能够阻止聚丙烯的燃烧，而且还能减缓聚丙烯的老化速度，延长了使用寿命。而且有机硅氧烷阻燃剂还具有防溶滴的作用，具有抑烟性能，由于聚丙烯在高温下会进行分解，并产生烟雾，所以聚有机硅氧烷阻燃剂能够一定程度上减少烟雾的生成量。而且聚有机硅氧烷阻燃剂能够改善基材的加工性能和耐热性能，所以聚有机硅氧烷阻燃剂能够比较容易与聚丙烯混合。
而组分中玻璃纤维具有优良的电绝缘性，抗拉强度大，具有不燃性，耐高温，所以将加入玻璃纤维能够保持阻燃材料有良好的电绝缘性，而且提高材料的强度。
组分中加入硅酮粉能够提高阻燃材料的耐磨性，耐刮擦性，还能提高阻燃性能，降低烟密度，提高阻燃材料冲击强度，其具有良好的稳定性。
组分中阻燃协效剂的加入，能够配合聚有机硅氧烷阻燃剂的主要作用，在整个阻燃体系中起到协调物理性能，提高阻燃效果的配合作用，而且还能减少阻燃剂的用量。
插头材料在长期的使用下会发生氧化，造成使用性能下降，所以加入抗氧剂能够减缓材料的老化速度，延长使用寿命。
优选的，所述聚有机硅氧烷选择聚有机亚芳基硅氧烷。
优选的，所述亚芳基选择亚苯基、被取代的联苯基、被取代的萘基、被取代的蒽基中的一种。
通过上述技术方案，选择聚有机硅亚苯基硅氧烷作为阻燃剂，是因为聚有机硅亚苯基硅氧烷不仅具有电绝缘性，难燃性，耐老化性的优良特性，而且其在低温下也具有柔韧性，所以将其与聚丙烯混合，能够保持混合物在低温下也能够具有良好的柔韧性，而不会发生在温度较低的情况下由于材料性质的影响而造成使用受到影响。而亚苯基也可以替换为被取代的联苯基、被取代的萘基、被取代的蒽基中的一种，被替换后的聚有机亚芳基硅氧烷同样能够实现阻燃的效果。
优选的，所述阻燃协效剂选择纳米蒙脱土、氢氧化镁或氢氧化铝中的一种。
通过上述技术方案，选择纳米蒙脱土作为阻燃协效剂，是由于蒙脱土是无机矿物质，在燃烧过程中，蒙脱土层会在聚合物的表面形成非常好的隔绝作用，能够有效减少聚合物挥发性物质的产生，减少可燃物质的数量，抑制聚合物的热裂解和燃烧。而且纳米蒙脱土与有机萘基硅氧烷具有很好的协同性，使聚丙烯具有难点燃，燃烧慢，无熔滴，烟雾少，火焰小等优良特点。而阻燃协效剂还可以选择氢氧化镁，氢氧化铝这些无机系阻燃剂，同样是因为该无机系阻燃剂与聚有机硅亚芳基硅氧烷之间具有协同作用，他们一起使用阻燃效果明显会有提高，而他们相互使用抑烟效果也比较优良。
优选的，所述抗氧化剂由受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂组成。
通过上述技术方案，受阻酚类抗氧剂具有抗氧效果好、热稳定性高、对制品无污染、不着色、与制品相容性好等优点。而亚磷酸酯类抗氧剂具有突出的耐热性和耐变色性。受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂具有良好的协同作用，二者配合使用时，复合体系的抗氧化性能明显提升。而且其作用互相补充，能够提高聚丙烯的抗降解效果，而且能够提高体系的耐热稳定性和加工稳定性。
优选的，所述受阻酚类抗氧剂选择2，6-二叔丁基-4-氨基苯酚；所述亚磷酸酯类抗氧剂选择三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯或四(2，4-二叔丁基八烷氧基-4，4-联苯基)磷酸酯。
通过上述技术方案，受阻酚类抗氧剂选择2，6-二叔丁基-4-氨基苯酚，其不仅具有酚类抗氧剂的结构特点，而且具有芳胺类抗氧剂的结构特点，而且其与传统的受阻酚类抗氧剂相比，具有更好的抗氧性能。而亚磷酸酯类抗氧剂选择三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯其能够显著提高制品的光稳定性。四(2，4-二叔丁基八烷氧基-4，4-联苯基)磷酸酯其能在材料加工中体现出良好的色泽稳定性。
优选的，所述增溶剂选择马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚体。
通过上述技术方案，增溶剂的使用能够使各组分之间的溶解性能增强。而且还能有效提高材料的力学性能，还能提高材料的阻燃性。
本发明的另一目的是提供一种插头的制备方法。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案实现的：一种插头的制备方法包括如下步骤：
步骤1：根据重量份，称取聚丙烯55-75份，聚有机亚苯基硅氧烷10-35份，玻璃纤维10-50份，硅酮粉0.1-1份，纳米蒙脱土0.1-1.5份，2，6-二叔丁基-4-氨基苯酚0.1-1份，三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯0.1-1份，马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚体0.5-2份；
步骤2：将聚丙烯与聚有机亚苯基硅氧烷加入高混机中混合，高速搅拌5-7min，再将硅酮粉、纳米蒙脱土、2，6-二叔丁基-4-氨基苯酚、三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯加入高混机中混合，搅拌3-5min，最后将马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚体加入高混机中，搅拌1-2min，，出料备用；
步骤3：将步骤2中所得的混合物料在热风式料斗内进行干燥；
步骤4：将步骤3中干燥后的混合物料与玻璃纤维加入双螺旋挤出机挤出造粒；
步骤5：将插头芯放置在模具上，将步骤3所得的产物于160-180℃的真空条件下注塑到模具中，并在该条件下保持10-15小时，冷却固化得到插头。通过上述技术方案，将组合物混合均匀，挤出造粒，注塑成型，该过程能够实现插头的制备过程，尤其在混合物料的过程中分步加入各组分，能够实现组分混合均匀，使得生产的材料质量优质，阻燃均匀。
本发明的优点是通过在聚丙烯中加入聚有机硅氧烷作为阻燃剂，实现了优良的阻燃效果，而且特别加入了阻燃协效剂，增强了阻燃效果，而且还降低了阻燃剂的使用量，而且该发明的材料具有很好的耐高温性，而且在较低的温度下也具有优良的柔韧性，无溶滴现象，烟雾少，而且还耐老化。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例一、
步骤1：称取重量份为60份的聚丙烯、重量份为10份的聚有机亚苯基硅氧烷加入高混机中混合，高速搅拌5min，再称取重量份为0.1份的硅酮粉、重量份为0.1份的纳米蒙脱土、重量份为0.1份的2，6-二叔丁基-4-氨基苯酚、重量份为0.1份的三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、加入高混机中继续混合，搅拌3min，最后再称取重量份为0.5份的马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚体加入高混机中，搅拌1min，出料备用；
步骤2：将步骤1中所得的混合物料在热风式料斗内干燥3h；
步骤3：将步骤2中干燥后的混合物料与重量份为10份的玻璃纤维加入双螺旋挤出机挤出造粒，挤出机频率为400转/分钟；
步骤4：将插头芯放置在模具上，将步骤3所得的产物于160℃的真空条件下注塑到模具中，并在该条件下保持10小时，冷却固化得到插头。
实施例二、
步骤1：称取重量份为62份的聚丙烯、重量份为12份的聚有机亚苯基硅氧烷加入高混机中混合，高速搅拌5.5min，再称取重量份为0.4份的硅酮粉、重量份为0.4份的纳米蒙脱土、重量份为0.3份的2，6-二叔丁基-4-氨基苯酚、重量份为0.4份的三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、加入高混机中继续混合，搅拌3.5min，最后再称取重量份为0.8份的马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚体加入高混机中，搅拌1.21min，出料备用；
步骤2：将步骤1中所得的混合物料在热风式料斗内干燥3.2h；
步骤3：将步骤2中干燥后的混合物料与重量份为15份的玻璃纤维加入双螺旋挤出机挤出造粒，挤出机频率为450转/分钟；
步骤4：将插头芯放置在模具上，将步骤3所得的产物于165℃的真空条件下注塑到模具中，并在该条件下保持14小时，冷却固化得到插头。
实施例三、
步骤1：称取重量份为65份的聚丙烯、重量份为15份的聚有机亚苯基硅氧烷加入高混机中混合，高速搅拌6min，再称取重量份为0.5份的硅酮粉、重量份为0.6份的纳米蒙脱土、重量份为0.6份的2，6-二叔丁基-4-氨基苯酚、重量份为0.5份的三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、加入高混机中继续混合，搅拌4min，最后再称取重量份为1份的马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚体加入高混机中，搅拌1.5min，出料备用；
步骤2：将步骤1中所得的混合物料在热风式料斗内干燥3.5h；
步骤3：将步骤2中干燥后的混合物料与重量份为20份的玻璃纤维加入双螺旋挤出机挤出造粒，挤出机频率为500转/分钟；
步骤4：将插头芯放置在模具上，将步骤3所得的产物于170℃的真空条件下注塑到模具中，并在该条件下保持13小时，冷却固化得到插头。
实施例四、
步骤1：称取重量份为70份的聚丙烯、重量份为20份的聚有机亚苯基硅氧烷加入高混机中混合，高速搅拌6.5min，再称取重量份为0.7份的硅酮粉、重量份为0.8份的纳米蒙脱土、重量份为0.7份的2，6-二叔丁基-4-氨基苯酚、重量份为0.7份的三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、加入高混机中继续混合，搅拌4.5min，最后再称取重量份为1.5份的马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚体加入高混机中，搅拌1.8min，出料备用；
步骤2：将步骤1中所得的混合物料在热风式料斗内干燥4h；
步骤3：将步骤2中干燥后的混合物料与重量份为25份的玻璃纤维加入双螺旋挤出机挤出造粒，挤出机频率为600转/分钟；
步骤4：将插头芯放置在模具上，将步骤3所得的产物于180℃的真空条件下注塑到模具中，并在该条件下保持15小时，冷却固化得到插头。
实施例五、
步骤1：称取重量份为70份的聚丙烯、重量份为20份的聚有机亚苯基硅氧烷加入高混机中混合，高速搅拌7min，再称取重量份为1份的硅酮粉、重量份为1份的纳米蒙脱土、重量份为1份的2，6-二叔丁基-4-氨基苯酚、重量份为11份的三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、加入高混机中继续混合，搅拌5min，最后再称取重量份为2份的马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚体加入高混机中，搅拌2min，出料备用；
步骤2：将步骤1中所得的混合物料在热风式料斗内干燥4h；
步骤3：将步骤2中干燥后的混合物料与重量份为30份的玻璃纤维加入双螺旋挤出机挤出造粒，挤出机频率为600转/分钟；
步骤4：将插头芯放置在模具上，将步骤3所得的产物于180℃的真空条件下注塑到模具中，并在该条件下保持15小时，冷却固化得到插头。
对比例一、
对比例1区别于实施例1-5的特征在于，所述对比例1中的组分不包括阻燃剂及阻燃协效剂。
步骤1：称取重量份为60份的聚丙烯、重量份为0.1份的硅酮粉、重量份为0.1份的2，6-二叔丁基-4-氨基苯酚、重量份为0.1份的三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、加入高混机中继续混合，搅拌3min，最后再称取重量份为0.5份的马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚体加入高混机中，搅拌1min，出料备用；
步骤2：将步骤1中所得的混合物料在热风式料斗内干燥3h；
步骤3：将步骤2中干燥后的混合物料与重量份为10份的玻璃纤维加入双螺旋挤出机挤出造粒，挤出机频率为400转/分钟；
步骤4：将插头芯放置在模具上，将步骤3所得的产物于160℃的真空条件下注塑到模具中，并在该条件下保持10小时，冷却固化得到插头。
对比例二、
对比例2区别于实施例1的特征在于，所述对比例2中的组分不包括阻燃剂协效剂。
步骤1：称取重量份为60份的聚丙烯、重量份为10份的聚有机亚苯基硅氧烷加入高混机中混合，高速搅拌5min，再称取重量份为0.1份的硅酮粉、重量份为0.1份的2，6-二叔丁基-4-氨基苯酚、重量份为0.1份的三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、加入高混机中继续混合，搅拌3min，最后再称取重量份为0.5份的马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚体加入高混机中，搅拌1min，出料备用；
步骤2：将步骤1中所得的混合物料在热风式料斗内干燥3h；
步骤3：将步骤2中干燥后的混合物料与重量份为10份的玻璃纤维加入双螺旋挤出机挤出造粒，挤出机频率为400转/分钟；
步骤4：将插头芯放置在模具上，将步骤3所得的产物于160℃的真空条件下注塑到模具中，并在该条件下保持10小时，冷却固化得到插头。
对比例三、
对比例3区别于实施例1的特征在于，所述对比例3中的组分不包括阻燃剂。
步骤1：称取重量份为60份的聚丙烯、重量份为0.1份的硅酮粉、重量份为0.1份的纳米蒙脱土、重量份为0.1份的2，6-二叔丁基-4-氨基苯酚、重量份为0.1份的三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、加入高混机中继续混合，搅拌3min，最后再称取重量份为0.5份的马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚体加入高混机中，搅拌1min，出料备用；
步骤2：将步骤1中所得的混合物料在热风式料斗内干燥3h；
步骤3：将步骤2中干燥后的混合物料与重量份为10份的玻璃纤维加入双螺旋挤出机挤出造粒，挤出机频率为400转/分钟；
步骤4：将插头芯放置在模具上，将步骤3所得的产物于160℃的真空条件下注塑到模具中，并在该条件下保持10小时，冷却固化得到插头。
将上述步骤所制得的插头进行相关性能的检测和比较。
将实施例1-5与对比例1-3所制得的插头利用GB 4609-84标准对其进行测定阻燃剂的应用对材料燃烧性能的影响，对上述样品在阻燃性能测试仪中测定其点燃的时间，按照国家标准GB 2406-80，用HC-1型氧指数测定仪测定样品的极限氧指数。
通过上表的实施例与对比例的检测数据，能够明显发现实施例材料的阻燃性能明显优于对比例材料的阻燃性能。
以上所述仅是本发明的示范性实施方式，而非用于限制本发明的保护范围，本发明的保护范围由所附的权利要求确定。

Claims (1)

1.一种插头，其特征是：包括如下重量份数的组分，
聚丙烯 55-75份
聚有机硅氧烷 10-35份
玻璃纤维 10-50份
硅酮粉 0.1-1份
阻燃协效剂 0.1-1.5份
抗氧化剂 0.2-1份
增容剂 0.5-2份；
所述聚有机硅氧烷选择聚有机亚芳基硅氧烷；
所述亚芳基选择亚苯基；
所述阻燃协效剂选择纳米蒙脱土；
所述抗氧化剂由受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂组成；所述受阻酚类抗氧剂选择2,6-二叔丁基-4-氨基苯酚；所述亚磷酸酯类抗氧剂选择三（2,4-二叔丁基苯基）亚磷酸酯；所述增容剂选择马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚体；
插头的制备方法，包括如下步骤，
步骤1：根据重量份，称取聚丙烯55-75份，聚有机亚苯基硅氧烷10-35份，玻璃纤维10-50份，硅酮粉0.1-1份，纳米蒙脱土0.1-1.5份，2,6-二叔丁基-4-氨基苯酚0.1-1份，三（2,4-二叔丁基苯基）亚磷酸酯0.1-1份，马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚体0.5-2份；
步骤2：将聚丙烯与聚有机亚苯基硅氧烷加入高混机中混合，高速搅拌5-7min，再将硅酮粉、纳米蒙脱土、2,6-二叔丁基-4-氨基苯酚、三（2,4-二叔丁基苯基）亚磷酸酯加入高混机中混合，搅拌3-5min，最后将马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚体加入高混机中，搅拌1-2min，，出料备用；
步骤3：将步骤2中所得的混合物料在热风式料斗内进行干燥；
步骤4：将步骤3中干燥后的混合物料与玻璃纤维加入双螺旋挤出机挤出造粒；
步骤5：将插头芯放置在模具上，将步骤4所得的产物于160-180℃的真空条件下注塑到模具中，并在该条件下保持10-15小时，冷却固化得到插头。
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