CN106366544A - 无卤阻燃聚苯醚弹性体复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无卤阻燃聚苯醚弹性体复合材料及其制备方法。该复合材料的组成及其质量百分比含量如下：聚苯醚18~35%；弹性体35~50%；聚丙烯PP 5~10%；阻燃剂15~30%；白油5~15%；抗氧剂0.2~0.5%。本发明中较大量添加POE作为与SEBS配合使用的弹性体用于改善PPO的柔性，所得材料的邵氏硬度范围为80~90A。本发明产品遇火无滴落、热稳定性强、不含卤素、无析出物，满足UL1581 VW‑1阻燃要求，安全环保，具有比较优异的力学性能：拉伸强度12MPa以上，断裂伸长率200%以上。

Description

无卤阻燃聚苯醚弹性体复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种PPO弹性体复合材料及其制备方法，具体涉及一种具有良好柔韧性和优异力学性能的相关无卤阻燃PPO弹性体复合材料及其制备方法。

技术背景

目前市场上的电线电缆产品90%都是采用PVC做保护层，主要原因是PVC电线电缆料工艺简单、成熟、成本低，可以制造不同软硬度的产品，综合性能也较好。但是，PVC不环保，在生产PVC电线电缆料的配方工艺里，很多的公司还在添加有毒物质(铅、镉、铬等重金属)和高致癌物质，在欠发达国家这种现象尤为明显。

随着欧盟《化学品的注册、评估、授权和限制》环保法规的实施、人们对环境和生活安全的重视，电子和生活产品的环保要求越来越高，PVC塑料的应用将会受到越来越多的限制。因此，开发无卤阻燃环保型电线电缆无疑具有重要意义。目前，在电缆料领域，新型柔性无卤阻燃电缆料已被很多专业人士认为是替代PVC的首选材料。

PPO被认为是一种本质阻燃高聚物，氧指数达到 29%，无毒透明，相对密度小，具有优良的力学强度，耐热性，耐水性和尺寸稳定性。在很宽温度，频率范围内电性能好，具有良好的综合性能。由于PPO材料所具有的特性，使其在电线电缆业中的竞争优势明显。但由于其较高的熔体粘度，对缺口敏感，硬度高，限制了它在电缆业的应用。

目前关于PPO与弹性体共混用于电缆料的研究，如专利CN101824201A中采用分别将PPO与SEBS官能化，作为相容剂再与PPO/SEBS共混，加入阻燃剂得到相关无卤阻燃产品，但成本太高，工艺复杂，难以实际投入生产。现阶段的无卤阻燃电缆料大都用SEBS作为弹性体来改善PPO柔性，单用SEBS时，即使在SEBS充油的情况下也难以平衡材料的柔性与阻燃性能。而POE作为一种二烯烃共聚物，具有优异的柔韧性和加工性能，本身与PPO不相容，一般不选择作为单独改性PPO的弹性体，而POE与SEBS中的EB段相容良好，故POE可用来加入PPO/SEBS共混物中共同调节复合材料硬度，平衡阻燃与力学性能。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种具有良好柔韧性和优异力学性能的无卤阻燃聚苯醚弹性体复合材料。

本发明的另一个目的是提供该复合材料的制备方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种无卤阻燃聚苯醚弹性体复合材料，其特征在于该复合材料的组成及其质量百分比含量如下：

聚苯醚 18~35%；

弹性体 35~50%；

聚丙烯PP 5~10%；

阻燃剂 15~30%；

白油 5~15%；

抗氧剂 0.2~0.5%。

所述的弹性体的组成及其质量百分含量为：

苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS 20~80%，

聚烯烃类弹性体POE 80~20%。

上述聚苯醚的重均分子量在45000～55000，玻璃化转化温度Tg在214～216℃。

上述的苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物分子中的聚丁二烯不饱和双键经选择加氢制得的弹性体，其中苯乙烯含量为30~35%。

上述POE为聚烯烃类弹性体，是乙烯-辛烯共聚物，其邵氏硬度范围在50~75A之间。

上述PP的熔融指数，在230℃/2. 16kg条件下，为15g/10min～70 g/10min。

上述的阻燃剂为无卤磷系阻燃剂中的一种或两种、或氮系阻燃剂中的一种或两种，也可以是磷系阻燃剂中的一种或两种与氮系阻燃剂中的一种或两种复配而得的复合型阻燃体系。

上述的无卤磷系阻燃剂为磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯、磷酸三（二溴丙基）酯、磷酸三（β-氯乙基）酯、间苯二酚双（二苯基磷酸酯）、对苯二酚双（二苯基磷酸酯）、双酚A(二苯基磷酸酯)、聚合型磷酸酯、N-羟甲基丙酰胺类甲基膦酸酯、环状膦酸酯、N,N-对苯二胺基（2-羟基）二苄基膦酸四乙酯、甲基膦酸二甲酯中的一种或两种。

上述的无卤氮系阻燃剂为三聚氰胺、双氰胺、三聚氰胺尿酸盐（MCA）、胍盐中的一种或多种。

上述白油为工业用石蜡级白油。

上述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯抗氧剂复配体系。

一种制备上述的无卤阻燃聚苯醚弹性体复合材料的方法，其特征在于该方法的具体步骤为：将弹性体与白油混合搅拌10~15分钟后静置24h，再加入其余各组分的混合均匀后，经熔融、挤出、冷却、切粒、干燥，即得到无卤阻燃聚苯醚弹性体复合材料。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、本发明中较大量添加POE作为与SEBS配合使用的弹性体用于改善PPO的柔性，所得材料的邵氏硬度范围为80~90A。

2、本发明所用阻燃剂为磷系阻燃剂与氮系阻燃剂复配而成，制作成品后遇火无滴落、热稳定性强、不含卤素、无析出物，满足UL1581 VW-1阻燃要求，安全环保。

3、本发明在满足以上硬度和阻燃要求的条件下，仍然具有比较优异的力学性能：拉伸强度12MPa以上，断裂伸长率200%以上。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

需要说明的是，以下实施例1~9中：

所述的PPO特性粘度为0.33~0.45dl/g，在此选用沙伯基础的PPO 640粉。

所述的SEBS弹性体苯乙烯含量为30~35%，在此选用岳化巴陵的SEBS YH-503。

所述的POE弹性体邵氏硬度为50~75A，在此选用陶氏POE 8150。

所述的PP的熔融指数在230℃/2. 16kg测试条件下大于15g/10min，在此选用大韩油化的PP SB9230。

所述的阻燃剂为无卤磷系阻燃剂、氮系阻燃剂中的一种或两种，在此选用浙江万盛的多聚芳基磷酸酯（PX220）与济南泰星化工的三聚氰胺氰尿酸酯（MCA）。

所述的白油为工业用石蜡级白油，在此选用大亮化工的26#白油。

所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯抗氧剂复配体系，在此选用瑞士汽巴精化的抗氧剂1010和抗氧剂168的复配。

表1 实施例1~9原材料配方

对实施例1~9中制备的粒子在鼓风干燥箱中80℃干燥4小时，然后将干燥好的粒子在注塑机上进行注射成型制样。

对所得PPO弹性体复合材料试样进行性能测试，力学性能以ASTM样条测试，阻燃性能按UL 1581标准进行燃烧测试。结果记录在下表2中。

表2 实施例1~9的测试结果

实施例1~7中分别加入了不同含量的POE，从对照结果来看，适当添加较大量POE的实施例3~6的硬度已降到90A以下，阻燃性能也满足VW-1，符合线缆料使用要求；实施例8~9与实施例5对比也可看出，相同条件下复配阻燃剂阻燃效率更高，对力学性能影响较小，更能满足使用要求。经实例检验证明，本发明所制得的PPO弹性体复合材料综合性能优异，可应用于各种电线电缆包覆物及对应的产品注塑件，安全环保，具有很好的市场前景。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要加以说明的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (12)

1.一种无卤阻燃聚苯醚弹性体复合材料，其特征在于该复合材料的组成及其质量百分比含量如下：

聚苯醚 18~35%；

弹性体 35~50%；

聚丙烯PP 5~10%；

阻燃剂 15~30%；

白油 5~15%；

抗氧剂 0.2~0.5%。

2.所述的弹性体的组成及其质量百分含量为：

苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS 20~80%，

聚烯烃类弹性体POE 80~20%。

3.根据权利要求1所述的无卤阻燃聚苯醚弹性体复合材料，其特征在于所述聚苯醚的重均分子量在45000～55000，玻璃化转化温度Tg在214～216℃。

4.根据权利要求1所述的无卤阻燃聚苯醚弹性体复合材料，其特征在于所述的苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物分子中的聚丁二烯不饱和双键经选择加氢制得的弹性体，其中苯乙烯含量为30~35%。

5.根据权利要求1所述的无卤阻燃聚苯醚弹性体复合材料，其特征在于所述POE为聚烯烃类弹性体，是乙烯-辛烯共聚物，其邵氏硬度范围在50~75A之间。

6.根据权利要求1所述的无卤阻燃PPO弹性体复合材料，其特征在于所述PP的熔融指数，在230℃/2. 16kg条件下，为15g/10min～70 g/10min。

7.根据权利要求1所述的无卤阻燃聚苯醚弹性体复合材料，其特征在于所述的阻燃剂为无卤磷系阻燃剂中的一种或两种、或氮系阻燃剂中的一种或两种，也可以是磷系阻燃剂中的一种或两种与氮系阻燃剂中的一种或两种复配而得的复合型阻燃体系。

8.根据权利要求1所述的无卤阻燃聚苯醚弹性体复合材料，其特征在于所述的无卤磷系阻燃剂为磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯、磷酸三（二溴丙基）酯、磷酸三（β-氯乙基）酯、间苯二酚双（二苯基磷酸酯）、对苯二酚双（二苯基磷酸酯）、双酚A(二苯基磷酸酯)、聚合型磷酸酯、N-羟甲基丙酰胺类甲基膦酸酯、环状膦酸酯、N,N-对苯二胺基（2-羟基）二苄基膦酸四乙酯、甲基膦酸二甲酯中的一种或两种。

9.根据权利要求1所述的无卤阻燃聚苯醚弹性体复合材料，其特征在于所述的无卤氮系阻燃剂为三聚氰胺、双氰胺、三聚氰胺尿酸盐（MCA）、胍盐中的一种或多种。

10.根据权利要求1所述的无卤阻燃聚苯醚弹性体复合材料，其特征在于所述白油为工业用石蜡级白油。

11.根据权利要求1所述的无卤阻燃聚苯醚弹性体复合材料，其特征在于所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯抗氧剂复配体系。

12.一种制备根据权利要求1~10中任一所述的无卤阻燃聚苯醚弹性体复合材料的方法，其特征在于该方法的具体步骤为：将弹性体与白油混合搅拌10~15分钟后静置24h，再加入其余各组分的混合均匀后，经熔融、挤出、冷却、切粒、干燥，即得到无卤阻燃聚苯醚弹性体复合材料。