CN107141575A - 一种耐抗压热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料及其制备方法 - Google Patents

一种耐抗压热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐抗压热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料及其制备方法，按重量份计，包含以下组分：乙烯‑醋酸乙烯共聚树脂30～50份、聚烯烃弹性体10～30份、线性低密度聚乙烯5～25份、功能化聚烯烃树脂5～15份、阻燃剂140～180份、功能性填充剂5～25份、表面改性剂1～3份、抗氧剂0.5～2份、加工助剂1.5～9份。首先，本发明所述护套料的制备方法无需交联，制造成本低，生产效率高；其次，本发明所述护套料易于挤塑成型，具有较高的耐抗压性能；再次，本发明所述护套料具有良好的耐磨性、优异的力学性能、出色的耐高低温性能。

Description

一种耐抗压热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料领域，涉及一种塑料粒子及其制备方法，具体为一种耐抗压热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料及其制备方法。
背景技术
抗压强度在无侧束状态下所能承受的最大压力，是指经挤压或弯曲，在较短的时间内发生较大的形变，使物体局部急剧应力，外观和内部发生剧烈变化的现象。由于挤压和弯曲的方向及能量存在不确定性，故其内部会产生应变和应力，有些应力可能会超过固体的强度，使它断裂破坏。在有耐抗压要求的特殊场合铺设或使用的线缆，除了需要合理的结构设计外，对外护套材料的耐抗压性能要求也非常高，特别是复杂结构、多层绕包、金属铠装、中大规格等线缆，在经受环境大幅变化时，护套不应发生开裂、变形等不良现象。此类线缆在护套材料的选择上，一般会选用耐抗压性能优良的硫化橡胶或交联塑料，但橡胶材料成本较高，且难以挤塑成型，而交联塑料挤塑后，还需进行交联，制造成本高，生产效率低。
中国专利CN200910135648.9一种快速硅烷交联聚乙烯专用料的制备方法，公开了一种以聚乙烯为主要原料，并选择性辅以乙烯-乙酸乙烯酯共聚物，结合不饱和硅烷、吸水剂、交联助剂、抗氧剂和润滑剂，制备而成的一种电缆专用料。该专用料经挤出制成管道或电缆绝缘层后，在23℃室温下放置24小时，即可自动完成交联过程，交联度达65％以上。上述现有技术虽然为在交联过程中添加有毒催化剂，但是与温水浴水解交联相比，交联度不高。
中国专利200810139982.7一种汽车用电线电缆软聚氯乙烯塑料及其制备方法，公开了一种以聚氯乙烯为主要原料，添加增塑剂、热稳定剂、润滑剂、抗氧剂、填料、交联剂、引发剂、交联助剂和耐磨改性剂，制备获得一种汽车专用电线电缆。该专用料采用化学交联方法，制备出具有良好耐磨性、优异力学性能、出色耐高低温性能的车用电缆料。但是该技术中添加了化学催化剂，易造成环境污染。
发明内容
解决的技术问题：为了克服现有技术的缺陷，获得一种无需交联反应，且具有高耐抗压、低烟、无卤、阻燃的护套料，本发明提供了一种耐抗压热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料及其制备方法。
技术方案：一种耐抗压热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料，按重量份计，包含以下组分：乙烯-醋酸乙烯共聚树脂30～50份、聚烯烃弹性体10～30份、线性低密度聚乙烯5～25份、功能化聚烯烃树脂5～15份、阻燃剂140～180份、功能性填充剂5～25份、表面改性剂1～3份、抗氧剂0.5～2份、加工助剂1.5～9份。
优选的，所述乙烯-醋酸乙烯共聚树脂中醋酸乙烯含量为18～28％，熔融指数为3～30g/10min。
优选的，所述聚烯烃弹性体是α-丁烯和乙烯的共聚物，或α-辛烯和乙烯的共聚物。
优选的，所述线性低密度聚乙烯是茂金属聚乙烯，熔融指数为1～5g/10min。
优选的，所述功能化聚烯烃树脂为马来酸酐接枝线性低密度聚乙烯，或马来酸酐接枝高密度聚乙烯，或马来酸酐接枝聚烯烃弹性体。
优选的，所述阻燃剂为氢氧化铝或氢氧化镁；所述功能性填充剂为针状石墨粉、针状硅藻土、纳米级碳纤维或纳米级玻璃纤维；所述表面改性剂为有机硅烷；所述抗氧剂为四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯和亚磷酸酯抗氧剂以重量比(0.5～5):1混合，或四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯和硫酯抗氧剂以重量比(0.5～5):1混合；所述加工助剂为高分子量硅酮和聚乙烯蜡以重量比(0.5～5):1混合。
所述耐抗压热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料的制备方法，包含以下步骤：
(1)将阻燃剂和功能性填充剂置于高速搅拌机中，高速搅拌均匀，至体系温度80℃以上；
(2)将表面改性剂加入上述搅拌机中，搅拌3～5分钟；
(3)向搅拌机中投入乙烯-醋酸乙烯共聚树脂、聚烯烃弹性体、线性低密度聚乙烯、功能化聚烯烃树脂、抗氧剂和加工助剂，继续搅拌3～5分钟；
(4)采用喂料器将步骤(3)获得的物料加入具有四个温度区域的双螺杆混炼挤出机中，挤制成颗粒，干燥后得到耐抗压热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料；
其中，双螺杆挤出机的四个温度区域及温度分别为：加料段130℃，混炼段140℃，造粒段145℃，机头150℃。所述高速搅拌机使用水平式桨叶，其工作电流为60～130A。
有益效果：(1)本发明所述护套料的制备方法无需交联，制造成本低，生产效率高；(2)本发明所述护套料易于挤塑成型，具有较高的耐抗压性能；(3)本发明所述护套料具有良好的耐磨性、优异的力学性能、出色的耐高低温性能。
具体实施方式
以下实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改和替换，均属于本发明的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
实施例1
一种耐抗压热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料，按重量份计，包含以下组分：乙烯-醋酸乙烯共聚树脂40份、聚烯烃弹性体20份、线性低密度聚乙烯25份、功能化聚烯烃树脂15份、阻燃剂150份、功能性填充剂20份、表面改性剂1份、抗氧剂0.5份、加工助剂1.5份。
所述乙烯-醋酸乙烯共聚树脂中醋酸乙烯含量为18％，熔融指数为3g/10min。
所述聚烯烃弹性体是α-丁烯和乙烯的共聚物。
所述线性低密度聚乙烯是茂金属聚乙烯，熔融指数为4g/10min。所述功能化聚烯烃树脂为马来酸酐接枝高密度聚乙烯。
所述阻燃剂为氢氧化镁。
所述功能性填充剂为纳米级玻璃纤维。
所述表面改性剂为有机硅烷。
所述抗氧剂为四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯和硫酯抗氧剂以重量比3:1混合。
所述加工助剂为高分子量硅酮和聚乙烯蜡以重量比1:1混合。
所述耐抗压热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料的制备方法，包含以下步骤：
(1)将阻燃剂和功能性填充剂置于高速搅拌机中，高速搅拌均匀，至体系温度80℃以上；
(2)将表面改性剂加入上述搅拌机中，搅拌3分钟；
(3)向搅拌机中投入乙烯-醋酸乙烯共聚树脂、聚烯烃弹性体、线性低密度聚乙烯、功能化聚烯烃树脂、抗氧剂和加工助剂，继续搅拌3分钟；
(4)采用喂料器将步骤(3)获得的物料加入具有四个温度区域的双螺杆混炼挤出机中，挤制成颗粒，干燥后得到耐抗压热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料；
其中，双螺杆挤出机的四个温度区域及温度分别为：加料段130℃，混炼段140℃，造粒段145℃，机头150℃。
所述高速搅拌机使用水平式桨叶，其工作电流为100A。
实施例2
一种耐抗压热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料，按重量份计，包含以下组分：乙烯-醋酸乙烯共聚树脂45份、聚烯烃弹性体20份、线性低密度聚乙烯20份、功能化聚烯烃树脂15份、阻燃剂140份、功能性填充剂20份、表面改性剂1份、抗氧剂0.5份、加工助剂1.5份。
所述乙烯-醋酸乙烯共聚树脂中醋酸乙烯含量为24％，熔融指数为7g/10min。
所述聚烯烃弹性体是α-辛烯和乙烯的共聚物。
所述线性低密度聚乙烯是茂金属聚乙烯，熔融指数为3g/10min。
所述功能化聚烯烃树脂为马来酸酐接枝聚烯烃弹性体。
所述阻燃剂为氢氧化铝。
所述功能性填充剂为针状硅藻土。
所述表面改性剂为有机硅烷。
所述抗氧剂为四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯和亚磷酸酯抗氧剂以重量比4:1混合。
所述加工助剂为高分子量硅酮和聚乙烯蜡以重量比5:1混合。
所述耐抗压热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料的制备方法，包含以下步骤：
(1)将阻燃剂和功能性填充剂置于高速搅拌机中，高速搅拌均匀，至体系温度80℃以上；
(2)将表面改性剂加入上述搅拌机中，搅拌3分钟；
(3)向搅拌机中投入乙烯-醋酸乙烯共聚树脂、聚烯烃弹性体、线性低密度聚乙烯、功能化聚烯烃树脂、抗氧剂和加工助剂，继续搅拌3分钟；
(4)采用喂料器将步骤(3)获得的物料加入具有四个温度区域的双螺杆混炼挤出机中，挤制成颗粒，干燥后得到耐抗压热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料；
其中，双螺杆挤出机的四个温度区域及温度分别为：加料段130℃，混炼段140℃，造粒段145℃，机头150℃。
所述高速搅拌机使用水平式桨叶，其工作电流为60A。
实施例3
一种耐抗压热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料，按重量份计，包含以下组分：乙烯-醋酸乙烯共聚树脂40份、聚烯烃弹性体25份、线性低密度聚乙烯20份、功能化聚烯烃树脂15份、阻燃剂145份、功能性填充剂25份、表面改性剂1份、抗氧剂0.5份、加工助剂1.5份。
所述乙烯-醋酸乙烯共聚树脂中醋酸乙烯含量为27％，熔融指数为25g/10min。
所述聚烯烃弹性体是α-丁烯和乙烯的共聚物。
所述线性低密度聚乙烯是茂金属聚乙烯，熔融指数为1g/10min。
所述功能化聚烯烃树脂为酐接枝高密度聚乙烯。
所述阻燃剂为氢氧化铝。
所述功能性填充剂为纳米级碳纤维。
所述表面改性剂为有机硅烷。
所述抗氧剂为四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯和亚磷酸酯抗氧剂以重量比2:1混合。
所述加工助剂为高分子量硅酮和聚乙烯蜡以重量比4:1混合。
所述耐抗压热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料的制备方法，包含以下步骤：
(1)将阻燃剂和功能性填充剂置于高速搅拌机中，高速搅拌均匀，至体系温度80℃以上；
(2)将表面改性剂加入上述搅拌机中，搅拌3分钟；
(3)向搅拌机中投入乙烯-醋酸乙烯共聚树脂、聚烯烃弹性体、线性低密度聚乙烯、功能化聚烯烃树脂、抗氧剂和加工助剂，继续搅拌3分钟；
(4)采用喂料器将步骤(3)获得的物料加入具有四个温度区域的双螺杆混炼挤出机中，挤制成颗粒，干燥后得到耐抗压热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料；
其中，双螺杆挤出机的四个温度区域及温度分别为：加料段130℃，混炼段140℃，造粒段145℃，机头150℃。
所述高速搅拌机使用水平式桨叶，其工作电流为130A。
实施例4
一种耐抗压热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料，按重量份计，包含以下组分：乙烯-醋酸乙烯共聚树脂45份、聚烯烃弹性体25份、线性低密度聚乙烯15份、功能化聚烯烃树脂15份、阻燃剂140份、功能性填充剂25份、表面改性剂1份、抗氧剂0.5份、加工助剂1.5份。
所述乙烯-醋酸乙烯共聚树脂中醋酸乙烯含量为28％，熔融指数为30g/10min。
所述聚烯烃弹性体是α-辛烯和乙烯的共聚物。
所述线性低密度聚乙烯是茂金属聚乙烯，熔融指数为5g/10min。
所述功能化聚烯烃树脂为马来酸酐接枝线性低密度聚乙烯。
所述阻燃剂为氢氧化镁。
所述功能性填充剂为针状石墨粉。
所述表面改性剂为有机硅烷。
所述抗氧剂为四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯和硫酯抗氧剂以重量比5:1混合。
所述加工助剂为高分子量硅酮和聚乙烯蜡以重量比0.5:1混合。
所述耐抗压热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料的制备方法，包含以下步骤：
(1)将阻燃剂和功能性填充剂置于高速搅拌机中，高速搅拌均匀，至体系温度80℃以上；
(2)将表面改性剂加入上述搅拌机中，搅拌3分钟；
(3)向搅拌机中投入乙烯-醋酸乙烯共聚树脂、聚烯烃弹性体、线性低密度聚乙烯、功能化聚烯烃树脂、抗氧剂和加工助剂，继续搅拌3分钟；
(4)采用喂料器将步骤(3)获得的物料加入具有四个温度区域的双螺杆混炼挤出机中，挤制成颗粒，干燥后得到耐抗压热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料；
其中，双螺杆挤出机的四个温度区域及温度分别为：加料段130℃，混炼段140℃，造粒段145℃，机头150℃。
所述高速搅拌机使用水平式桨叶，其工作电流为80A。
对实施例1～4制备获得的护套料进行检测，结果如下表所示。其中，指标项为国家规定应当达到的标准值，典型值项为实施例样品性能测试的结果。

Claims (7)

1.一种耐抗压热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料，其特征在于，按重量份计，包含以下组分：乙烯-醋酸乙烯共聚树脂30～50份、聚烯烃弹性体10～30份、线性低密度聚乙烯5～25份、功能化聚烯烃树脂5～15份、阻燃剂140～180份、功能性填充剂5～25份、表面改性剂1～3份、抗氧剂0.5～2份、加工助剂1.5～9份。
2.根据权利要求1所述的一种耐抗压热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料，其特征在于，所述乙烯-醋酸乙烯共聚树脂中醋酸乙烯含量为18～28％，熔融指数为3～30g/10min。
3.根据权利要求1所述的一种耐抗压热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料，其特征在于，所述聚烯烃弹性体是α-丁烯和乙烯的共聚物，或α-辛烯和乙烯的共聚物。
4.根据权利要求1所述的一种耐抗压热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料，其特征在于，所述线性低密度聚乙烯是茂金属聚乙烯，熔融指数为1～5g/10min。
5.根据权利要求1所述的一种耐抗压热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料，其特征在于，所述功能化聚烯烃树脂为马来酸酐接枝线性低密度聚乙烯，或马来酸酐接枝高密度聚乙烯，或马来酸酐接枝聚烯烃弹性体。
6.根据权利要求1所述的一种耐抗压热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料，其特征在于，所述阻燃剂为氢氧化铝或氢氧化镁；所述功能性填充剂为针状石墨粉、针状硅藻土、纳米级碳纤维或纳米级玻璃纤维；所述表面改性剂为有机硅烷；所述抗氧剂为四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯和亚磷酸酯抗氧剂以重量比(0.5～5):1混合，或四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯和硫酯抗氧剂以重量比(0.5～5):1混合；所述加工助剂为高分子量硅酮和聚乙烯蜡以重量比(0.5～5):1混合。
7.权利要求1～6所述耐抗压热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
(1)将阻燃剂和功能性填充剂置于高速搅拌机中，高速搅拌均匀，至体系温度80℃以上；
(2)将表面改性剂加入上述搅拌机中，搅拌3～5分钟；
(3)向搅拌机中投入乙烯-醋酸乙烯共聚树脂、聚烯烃弹性体、线性低密度聚乙烯、功能化聚烯烃树脂、抗氧剂和加工助剂，继续搅拌3～5分钟；
(4)采用喂料器将步骤(3)获得的物料加入具有四个温度区域的双螺杆混炼挤出机中，挤制成颗粒，干燥后得到耐抗压热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料；
其中，双螺杆挤出机的四个温度区域及温度分别为：加料段130℃，混炼段140℃，造粒段145℃，机头150℃。所述高速搅拌机使用水平式桨叶，其工作电流为60～130A。
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