CN107033523A - 电线电缆用抗uv色变的无卤阻燃热塑性弹性体组合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电线电缆用抗UV色变的无卤阻燃热塑性弹性体组合物，原料组成包括：TPE基体材料体系30～70％；磷氮复合阻燃体系20～55％；抗UV色变体系4～20％；钛白粉1～8％；抗UV助剂体系0.1～1％；其它助剂1～5％；所述的抗UV色变体系包括POE和马来酸酐接枝POE。本发明利用POE和马来酸酐接枝POE的复配组成抗UV色变体系，并结合钛白粉和抗UV助剂体系，解决了无卤阻燃热塑性弹性体线缆材料体系中因引入PPO组分而导致材料容易发黄变色的问题，该材料可实现4级耐UV色变，且具有高阻燃、高强度、良好触感等特点，通过组合物组成比例的调节，可以制备不同硬度和不同颜色的电线电缆材料，且均可达到VW‑1的阻燃标准。

Description

电线电缆用抗UV色变的无卤阻燃热塑性弹性体组合物及其制 备方法

技术领域

本发明涉及电线电缆料的技术领域，具体涉及一种电线电缆用抗UV色变的无卤阻燃热塑性弹性体组合物。

背景技术

无卤阻燃热塑性弹性体(TPE)线缆材料，其基本组成为基于氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SEBS)的TPE常规体系和基于磷氮系无卤阻燃体系。它是一类具有通用塑料加工性能，但产品有着类似交联橡胶性能的高分子合金材料。SEBS分子结构中的双键被饱和，因此具有耐老化的特性；组成中不含卤素，它安全无毒、稳定性好、质地柔软、外观漂亮、手感舒适、回弹性能好和很强的防湿滑性，完全避免了软质PVC比重大、手感僵硬滑腻、稳定剂毒性强、增塑剂渗析、皮质硬度随环境变化明显等缺点；热塑性弹性体也不同于普通橡胶，橡胶交联后不能被回收利用，而热塑性弹性体具有可回收性，因此具有环保的特点；此外基于SEBS的TPE还具有很高的电绝缘性，体系中的磷氮系无卤阻燃剂不仅提供了高阻燃功能，也没有卤系阻燃体系所带来的环保问题。

无卤阻燃TPE材料既保持TPE材料的基本特性，又具有环保阻燃的功能，目前已广泛应用作线缆材料，特别是在智能手机、电动汽车、电子产品以及机器人领域，TPE材料已取代PVC用作电线电缆的绝缘材料，应用在低温、耐老化及需要良好触感的领域。

在一些快速消费电子领域，如智能手机或其它时尚电子产品，除了要求线缆满足基本的力学性能、绝缘性能和阻燃性能外，还要求有良好的耐UV色变，特别是以浅色为主的线缆，要求产品在使用过程中具有长时间不变色。但在主流的磷氮无卤阻燃体系中，通常有聚苯醚(PPO)组分作为成碳组分，而PPO组分不耐UV，添加了PPO的组成体系，材料很容易变黄，影响产品的外观。

在材料组成体系固定的情况下，提高材料的耐UV变色，通常有几种方法：一是填充无机钛白粉，主要是金红石型，使用这种钛白粉来提高材料的耐UV变色，通常添加量大，这会引起材料的力学性能和阻燃性能的恶化，而且钛白粉也影响材料调色；二是添加有机的抗UV助剂，包括紫外线吸收剂和光稳定剂等，这种有机的抗UV助剂具有很高效率，能大大减少用量，但由于与基体材料的相容性差，分子量小，容易析出形成材料表面喷霜，因此也不能过量加入，而且这类有机抗UV剂并不是广谱使用，针对不同的材料需要选择不同类型的有机抗UV剂。因此，针对含有PPO组分的材料，并没有很好的抗UV色变的方案，通常只能达到3级以下耐UV色变，很难实现4级以上耐UV色变。

发明内容

本发明针对添加有PPO组分的无卤阻燃TPE线缆材料易黄变的问题，提供了一种电线电缆用抗UV色变的无卤阻燃热塑性弹性体组合物，在不降低线缆其它性能的同时，实现4级以上耐UV色变。

本发明基于上述技术问题进行了广泛而深入的研究，结果发现可以利用POE和马来酸酐接枝POE并协同无机和有机抗UV助剂来实现4级耐UV色变，同时不降低材料的性能，从而有效解决这个问题。

从无卤阻燃TPE线缆材料的组成看，其基体是由SEBS、白油和聚丙烯组成，SEBS是通过SBS加氢得到，加氢后分子链结构上的丁二烯链段被饱和，形成乙基和丁基的嵌段结构，该分子结构的存在，使得SEBS与聚烯烃完全相容，而且由于双键被饱和，因此TPE体系具有很好的抗UV性能，其耐黄变性能很好。但要让TPE应用到线缆材料中，要求材料具有阻燃性能，而针对TPE材料，其主流的阻燃体系组成为：a)二乙基次磷酸铝：30～50％；b)聚苯醚(PPO)：20～30％；c)三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)：30～40％。在这个阻燃体系中，二乙基次磷酸铝作为酸源组分，MCA为气源组分，而PPO为碳源组分，二乙基次磷酸铝和MCA是小分子物质，其分子结构不含易受UV进攻，具有好的耐UV性能；而PPO是一种高分子量的化合物，分子结构中含有易受UV进攻的的醚键，容易发生黄变。根据颜色的Lab系统，其b值在UV作用下易变正的较大偏移值。而根据研究，还没有一种较好的抗UV助剂体系能有效抑制PPO的变色，因此对于添加有PPO的无卤阻燃TPE材料，其很大的缺陷是材料不耐UV，易黄变，这限制了该体系的应用。

由于没有有效的耐UV助剂体系，发明人提出了一种全新的思路：既然PPO体系在UV作用下颜色发黄，b值正向变大，此时可以考虑合适的聚合物体系，该聚合物体系在UV作用下颜色变蓝，b值为负向偏移，在这个协同体系作用下，材料整体表现为颜色不发生变化，从而有效保持了材料的耐UV变色。经过对多种材料在UV作用下b值的变化研究发现，POE材料配合马来酸酐接枝POE，其b值在UV下负向变化，可以有效抵消PPO材料的b值正向变化，保持颜色的稳定。而其对L和a值的影响在其他抗UV助剂的作用下，变化很小。

发明人基于对PPO材料发生黄变的机理的理解，以及对无卤阻燃TPE材料组成，不同类型各组分间的相容性的研究，提出了利用POE和马来酸酐接枝POE的复配聚合物体系，并结合钛白粉和抗UV助剂体系，可以实现材料高耐UV色变同时保持了材料的力学性能和阻燃性能。

具体技术方案如下：

一种电线电缆用抗UV色变的无卤阻燃热塑性弹性体组合物，按重量百分比计，原料组成包括：

所述的抗UV色变体系包括POE和马来酸酐接枝POE。

本发明所述的POE为乙烯与丁烯共聚的热塑性弹性体。

作为优选，所述的抗UV色变体系中，马来酸酐接枝POE占总重量的20～50％。进一步优选，所述的马来酸酐接枝POE，接枝率为0.8～1.5％。

作为优选，按重量百分比计，所述TPE基体材料体系的原料组成包括：

SEBS 30～70％；

白油 20～60％；

聚丙烯 10～30％。

作为优选，按重量百分比计，所述磷氮复合阻燃体系的原料组成为：

二乙基次磷酸铝 30～50％；

聚苯醚 20～30％；

三聚氰胺氰尿酸盐 30～40％。

作为优选，所述的钛白粉为金红石型。

作为优选，所述的抗UV助剂体系为有机复合抗UV助剂体系，包括紫外线吸收剂和受阻胺光稳定剂。进一步优选，为UV234与受阻胺光稳定剂770按1:1的重量比复配。

作为优选，所述的其它助剂包括润滑剂、抗氧剂、颜料、耐磨剂中的至少一种。进一步优选所述的其它助剂为润滑剂和抗氧剂。

在上述优选的原料基础上，进一步优选，按重量百分比计，所述电线电缆用抗UV色变的无卤阻燃热塑性弹性体组合物原料组成包括：

本发明还公开了上述的电线电缆用抗UV色变的无卤阻燃热塑性弹性体组合物的制备方法，步骤如下：

a)将SEBS与白油混合，得到充油的SEBS；

b)将充油的SEBS与余下组分混合，经双螺杆挤出机进行挤出造粒；

所述双螺杆挤出机的最高温度不高于230℃。

与现有技术相比，本发明具有以下突出优势：

本发明提出了一种全新的抗UV变色的思路，利用POE和马来酸酐接枝POE复配组成的抗UV色变体系，并结合钛白粉和抗UV助剂体系，解决了无卤阻燃热塑性弹性体线缆材料体系中因引入PPO组分而导致材料容易发黄变色的问题，同时不降低材料的其它性能。该材料经UV老化后，Lab的色差ΔE<0.8，可实现4级耐UV色变。而且通过组合物组成比例的调节，可以制备不同硬度和不同颜色的电线电缆材料，该组合物材料具有高耐UV色变，而且还具有高阻燃、高强度、良好触感等特点，而由该材料制备的电线电缆可达到VW-1的阻燃标准。

具体实施方式

以下实施例中采用的原料信息均列于下表1：

表1

原料名称	厂家及/或牌号
		SEBS	G1651，科腾
白油	68#白油
		聚丙烯	T30S
二乙基次磷酸铝	江苏利思德
		PPO	蓝星芮城
MCA	四川精细
		POE	8003，陶氏化学
马来酸酐接枝POE	MD715(接枝率为1％)，三菱化学
		钛白粉	RCL69，美礼联
UV234	烟台新秀化学
		770	巴斯夫

TPE基体材料体系的原料组成为：

SEBS 50％；

白油 25％；

聚丙烯 25％。

磷氮复合阻燃体系的原料组成为：

二乙基次磷酸铝 40％；

聚苯醚 20％；

三聚氰胺氰尿酸盐 40％。

如无特别说明，本发明中列出的百分比均为重量百分比。

实施例1

(1)高耐UV色变无卤阻燃TPE体系的混配

在混合器中加入SEBS和白油，在低速搅拌下完成对SEBS的充油；将充油SEBS及其它组分在高速搅拌下混合均匀；

(2)挤出造粒

在同向双螺杆挤出机中完成组合物的混合、塑化和挤出造粒；

(3)材料性能测试

把烘干好的物料在注塑机中注塑出各种测试标准所规定的标准试样，并进行相关材料性能的测试。在电线电缆拉线设备上制备出合格电缆，取样并进行相关的电线电缆的测试。

其中主要关注材料的拉伸性能、UV老化色差、线缆的阻燃性能。实施例中各物料及配比见表2，所得到的材料和电线的性能测试结果见表2。

实施例2

实施过程与实施例1相同，区别仅在于调整TPE基材和POE的比例。其它物料及配比见表2，所得到的材料结果见表2。

实施例3

实施过程与实施例1相同，区别仅在于调整TPE基材和马来酸酐接枝POE的比例。其它物料及配比见表2，所得到的材料结果见表2。

实施例4

实施过程与实施例1相同，区别仅在于调整TPE基材和钛白粉的比例。其它物料及配比见表2，所得到的材料结果见表2。

实施例5

实施过程与实施例1相同，区别仅在于调整TPE基材和有机抗UV体系的比例。其它物料及配比见表2，所得到的材料结果见表2。

对比例1

实施过程与实施例1相同，区别在于未加入POE。其它物料及配比见表2，所得到的材料结果见表2。

对比例2

实施过程与实施例1相同，区别在于未加入马来酸酐接枝POE。其它物料及配比见表2，所得到的材料结果见表2。

对比例3

实施过程与实施例1相同，区别在于未加入钛白粉。其它物料及配比见表2，所得到的材料结果见表2。

对比例4

实施过程与实施例1相同，区别在于未加入有机抗UV助剂体系。其它物料及配比见表2，所得到的材料结果见表2。

表2

Claims (10)

1.一种电线电缆用抗UV色变的无卤阻燃热塑性弹性体组合物，其特征在于，按重量百分比计，原料组成包括：

所述的抗UV色变体系包括POE和马来酸酐接枝POE。

2.根据权利要求1所述的电线电缆用抗UV色变的无卤阻燃热塑性弹性体组合物，其特征在于，所述的抗UV色变体系中，马来酸酐接枝POE占总重量的20～50％。

3.根据权利要求2所述的电线电缆用抗UV色变的无卤阻燃热塑性弹性体组合物，其特征在于，所述的马来酸酐接枝POE，接枝率为0.8～1.5％。

4.根据权利要求1所述的电线电缆用抗UV色变的无卤阻燃热塑性弹性体组合物，其特征在于，按重量百分比计，所述TPE基体材料体系的原料组成包括：

SEBS 30～70％；

白油 20～60％；

聚丙烯 10～30％。

5.根据权利要求1所述的电线电缆用抗UV色变的无卤阻燃热塑性弹性体组合物，其特征在于，按重量百分比计，所述磷氮复合阻燃体系的原料组成包括：

二乙基次磷酸铝 30～50％；

聚苯醚 20～30％；

三聚氰胺氰尿酸盐 30～40％。

6.根据权利要求1所述的电线电缆用抗UV色变的无卤阻燃热塑性弹性体组合物，其特征在于，所述的钛白粉为金红石型。

7.根据权利要求1所述的电线电缆用抗UV色变的无卤阻燃热塑性弹性体组合物，其特征在于，所述的抗UV助剂体系包括紫外线吸收剂和受阻胺光稳定剂。

8.根据权利要求1所述的电线电缆用抗UV色变的无卤阻燃热塑性弹性体组合物，其特征在于，所述的其它助剂包括润滑剂、抗氧剂、颜料、耐磨剂中的至少一种。

9.根据权利要求1～8任一权利要求所述的电线电缆用抗UV色变的无卤阻燃热塑性弹性体组合物，其特征在于，按重量百分比计，原料组成包括：

10.一种根据权利要求1～9任一权利要求所述的电线电缆用抗UV色变的无卤阻燃热塑性弹性体组合物的制备方法，其特征在于，步骤如下：

a)将SEBS与白油混合，得到充油的SEBS；

b)将充油的SEBS与余下组分混合，经双螺杆挤出机进行挤出造粒；

所述双螺杆挤出机的最高温度不高于230℃。