CN107793738A

CN107793738A - 一种用于波纹线束管的无卤阻燃聚酮材料及其制备方法

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Publication number: CN107793738A
Application number: CN201610767247.5A
Authority: CN
Inventors: 杨桂生; 范继贤; 费彬; 吴安琪
Original assignee: Hefei Genius New Materials Co Ltd
Current assignee: Hefei Genius New Materials Co Ltd
Priority date: 2016-08-29
Filing date: 2016-08-29
Publication date: 2018-03-13

Abstract

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种用于波纹线束管的无卤阻燃聚酮材料及其制备方法，由包括以下重量份的组分制成：聚酮树脂70~89份，阻燃剂a 6~16份，阻燃剂b 5~10份，主抗氧剂0~0.5份，辅助抗氧剂0~0.3份，润滑剂0~1份，液体助剂0~0.2份，着色剂0~2份。本发明具有设计简单、成本低、产能高的特点，采用本发明生产的无卤阻燃聚酮材料，具有优异低温性能和阻燃性能，烟气低，并且具有优异抗酸碱性，具有很好的市场前景。

Description

一种用于波纹线束管的无卤阻燃聚酮材料及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种用于波纹线束管的无卤阻燃聚酮材料及其制备方法。

背景技术

聚酮(POK)是由一氧化碳、丙烯等单体聚合得到的共聚物，最早由英国shell公司开始进行工业化生产。据报道，与尼龙相比，聚酮的抗冲击力要强3倍，对化学物质的稳定性也要强1.4～2.5倍，价格也和PA材料差不多，聚酮也具有极好的耐热性、耐化学性、耐弱酸性和耐弱碱性。因其具有很多优点，被应用到多个工业领域中。

小管径波纹线束管(内径在5-130mm)主要保护电线线缆不受伤害，从而保护通电电路的安全，因而需要很好的绝缘性能，故目前绝大多数在使用PP、PE和PA这几种材料。因为安全的需要，目前这类波纹线束管需要阻燃，并在有的场合还需要耐-40℃低温冲击、耐100℃以上高温、耐弱酸、耐弱碱和耐化学品，并且需要燃烧时产生很少的烟气。PP和PE耐弱酸和耐弱碱性能优异，不过不耐高温，并且添加阻燃剂后性能损失很多，很难同时满足波纹线束管的各项要求；另外PP耐-40℃低温冲击性能不好；PA虽然耐高温，但是耐弱酸弱碱性能不好.故目前开发一种既经济又可以满足波纹线束管各项要求的材料会有很好的市场前景。

阻燃类高分子材料中无卤阻燃类材料烟气量比有卤体系的要低很多，产生的毒性也低很多，因而是目前阻燃材料开发热点。

发明内容

本发明的目的是利用聚酮优异的性能，开发一种满足波纹线束管各项性能要求的无卤阻燃聚酮材料，即-40℃下弯折90℃不会断、耐热120℃，阻燃V-0(0.8mm厚度)，耐乙酸和氨水以及烟密度等级SDR≤80。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种用于波纹线束管无卤阻燃聚酮材料，由包括以下重量份的组分制成：

所述的聚酮树脂为一氧化碳与至少一种烯属不饱和化合物的线性聚合物，烯属不饱和化合物通常包括2-8个碳原子并包括由碳和氢组成的化合物，另外或含有含杂原子的化合物，如不饱和醚、酯和胺，优选一氧化碳、乙烯和丙烯三元共聚物。

所述的阻燃剂a为无卤阻燃剂，选自二乙基次磷酸钙、二乙基次磷酸钠、二乙基次磷酸铝中的一种或者两种以上。

所述的阻燃剂b选自磷酸硼、硼酸锌、硼酸铝中的一种或者两种以上。

所述的主抗氧剂选自四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(Irganox1010)、N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺(1098)、N,N'-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,3-苯二甲酰胺(S-EED)中的一种或者两种以上。

所述的辅助抗氧剂选自N,N’-二水杨叉-1,2-丙二胺(T1201)、N,N'-双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼(抗氧剂1024)和(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸草酰(二亚氨基-2,1-亚乙基酯)中的一种或者两种以上。

所述的润滑剂选自乙撑双硬脂酰胺、硅酮、季戊四醇硬脂酸酯中的一种或者两种以上。

所述的液体助剂选自白油、硅油、甘油。

所述的着色剂主要为可以将聚酮树脂配成各种颜色的颜料及母粒，如炭黑及炭黑母粒。

一种用于波纹线束管的无卤阻燃聚酮材料的制备步骤如下：

(1)按上述配比称取各组分原料，先将聚酮树脂加入高混机中，边搅拌边加入液体助剂，加完液体助剂后，再搅拌10-30s，然后加入主、辅抗氧剂和润滑剂，再搅拌20-40s，最后加入阻燃剂a和b后再搅拌1-2分钟，将混好的聚酮树脂混合物加到挤出机的料斗中备用；

(2)通过双螺杆挤出机在220-245℃下挤出，以线料形式排出后通过造粒机造粒，将造好的粒料在110℃烘箱中干燥4小时后，分别通过注塑机制成根据GB/T 1040和GB/T1043规定的标准样条，以及UL94规定的0.8mm厚度的阻燃样条，并通过挤出机挤出管内径为17mm的波纹线束管用于测试。

所述双螺杆挤出机的双螺杆直径为35mm，长径比为35。

本发明同现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、采用本发明生产的无卤阻燃聚酮材料，具有优异低温性能和阻燃性能，烟气低，并且具有优异抗酸碱性；

2、本发明生产的无卤阻燃聚酮材料加工成的波纹管，可以满足耐高温、耐低温、低烟、阻燃和耐酸碱市场需求，具有很好的市场前景；

3、本发明具有设计简单、成本低、产能高的特点。

具体实施方式

以下结合所示实施例对本发明作进一步的说明，所述材料均为市售。

实施例1

A:聚酮树脂：使用一氧化碳与含2个碳原子烯属不饱和化合物制备的聚酮树脂

B:阻燃剂a：二乙基次磷酸钙

C：阻燃剂b：硼酸锌

D:主抗氧剂：S-EED

E：辅助抗氧剂：MD1024

F:润滑剂：乙撑双硬脂酰胺

G：液体助剂：硅油

H：着色剂：炭黑母粒

实施例2

A:聚酮树脂：使用一氧化碳、乙烯和丙烯三元共聚物制备的聚酮树脂

B:阻燃剂a：二乙基次磷酸铝

C：阻燃剂b：硼酸锌

D:主抗氧剂：Irganox1010

E：辅助抗氧：MD1024

F:润滑剂：乙撑双硬脂酰胺

G：液体助剂：硅油

H：着色剂：炭黑母粒

实施例3

A:聚酮树脂：使用一氧化碳与含4个碳原子烯属不饱和化合物制备的聚酮树脂

B:阻燃剂a：二乙基次磷酸钠

C：阻燃剂b：硼酸锌

D:主抗氧剂：1098

E：辅助抗氧剂：T1201

F:润滑剂：季戊四醇硬脂酸酯

G：液体助剂：硅油

H：着色剂：炭黑母粒

实施例4

B:阻燃剂a：二乙基次磷酸铝

C：阻燃剂b：硼酸锌

D:主抗氧剂：S-EED

E：辅助抗氧剂：1098

F:润滑剂：乙撑双硬脂酰胺

G：液体助剂：白油

H：着色剂：红色母粒

实施例5

A:聚酮树脂：使用一氧化碳与含8个碳原子烯属不饱和化合物制备的聚酮树脂

B:阻燃剂a：二乙基次磷酸钙

C：阻燃剂b：磷酸硼

D:主抗氧剂：S-EED

E：辅助抗氧剂：MD1024

F:润滑剂：乙撑双硬脂酰胺

G：液体助剂：硅油

H：着色剂：红色母粒

实施例6

B:阻燃剂a：二乙基次磷酸铝

C：阻燃剂b：硼酸铝

D:主抗氧剂：S-EED

E：辅助抗氧剂：MD1024

F:润滑剂：硅酮

G：液体助剂：甘油

H：着色剂：炭黑

实施例7

B:阻燃剂a：二乙基次磷酸铝

C：阻燃剂b：硼酸铝

对比例1

B:主抗氧剂：S-EED

C：辅助抗氧剂：MD1024

D润滑剂：乙撑双硬脂酰胺

E：液体助剂：硅油

F：着色剂：炭黑母粒

对比例2

B:主抗氧剂：S-EED

C：辅助抗氧剂：MD1024

D润滑剂：乙撑双硬脂酰胺

E：液体助剂：硅油

F：着色剂：炭黑母粒

对比例3

B:主抗氧剂：1076

C：辅助抗氧剂：(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸草酰(二亚氨基-2,1-亚乙基酯)

D润滑剂：乙撑双硬脂酰胺

E：液体助剂：硅油

F：着色剂：炭黑母粒

实施例及对比例中各组分百分比(重量百分数)分别如表1、2所示：

表1.实施例各组分的比例情况

表2.对比例各组分的比例情况

各实施例的制备步骤如下：

(2)通过直径为35mm，长径比为35的双螺杆挤出机在220-245℃下挤出，以线料形式排出后通过造粒机造粒，将造好的粒料在110℃烘箱中干燥4小时后，分别通过注塑机制成标准样条和阻燃样条，待测试。

各对比例的制备步骤除未添加阻燃剂a和b外，其余同实施例制备步骤。

以上各组份比例按照上述组合物制备步骤获得粒料，将这些粒料按照GB/T1040、GB/T 1043和UL94标准注塑成测试样条，并进行测试，测试结果如表3、4所示：

表3.各实施例中阻燃聚酮材料的性能

表4.各对比例中阻燃聚酮材料的性能

GB	对比例1	对比例2	对比例3	备注
					拉伸强度(MPa)	59	48	40
Charpy缺口冲击(KJ/m²)	12.1	13.5	16.2	23℃
					Charpy缺口冲击(KJ/m²)	8.2	8.9	9.4	-40℃
阻燃性	不阻燃	不阻燃	不阻燃

从表3和表4的数据可以看出，相比对比例1、对比例2和对比例3，该无卤阻燃聚酮材料在保持好的低温性能基础上，具有优异的阻燃性能，适合做阻燃波纹管用材料。因实施例2综合性能较好，故选用实施例2的配方制备一定数量的粒子，通过挤出机挤出一定长度内径为17mm的波纹线束管用于测试，结果如表5所示。

表5.聚酮材料制成的波纹线束管的测试性能

从表5的数据可以看出，实施例2配方制备的无卤阻燃聚酮材料可以满足波纹线束管的基本使用要求。

按照上述这种方式制备的波纹线束管用无卤阻燃聚酮材料，性能满足要求下的，也可以将聚酮与其他树脂合金，制备无卤阻燃聚酮合金材料，如聚酮和聚酰胺的合金。按照上述这种方式制备的无卤阻燃聚酮材料也适用于其他内径规格的塑料波纹管。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种用于波纹线束管的无卤阻燃聚酮材料，其特征在于，由包括以下重量份的组分制成：

聚酮树脂 70~89份，

阻燃剂a 6~16份，

阻燃剂b 5~10份，

主抗氧剂 0~0.5份，

辅助抗氧剂 0~0.3份，

润滑剂 0~1份，

液体助剂 0~0.2份，

着色剂 0~2份。

2.根据权利要求1所述的一种用于波纹线束管的无卤阻燃聚酮材料，其特征在于：所述聚酮树脂为一氧化碳与至少一种烯属不饱和化合物的线性聚合物。

3.根据权利要求2所述的一种用于波纹线束管的无卤阻燃聚酮材料，其特征在于：所述烯属不饱和化合物为包括2-8个碳原子的化合物，或包括2-8个碳原子且含有杂原子的化合物。

4.根据权利要求3所述的一种用于波纹线束管的无卤阻燃聚酮材料，其特征在于：所述聚酮树脂为一氧化碳、乙烯和丙烯的三元共聚物。

5.根据权利要求1所述的一种用于波纹线束管的无卤阻燃聚酮材料，其特征在于：所述阻燃剂a为无卤阻燃剂，包括二乙基次磷酸钙、二乙基次磷酸钠或二乙基次磷酸铝中的一种或者两种以上的混合物。

6.根据权利要求1所述的一种用于波纹线束管的无卤阻燃聚酮材料，其特征在于：所述阻燃剂b为磷酸硼、硼酸锌或硼酸铝中的一种或者两种以上的混合物。

7.根据权利要求1所述的一种用于波纹线束管的无卤阻燃聚酮材料，其特征在于：所述主抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺或N,N'-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,3-苯二甲酰胺中的一种或者两种以上的混合物；

所述辅助抗氧剂为N,N’-二水杨叉-1,2-丙二胺、N,N'-双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼或(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸草酰(二亚氨基-2,1-亚乙基酯)中的一种或者两种以上的混合物。

8.根据权利要求1所述的一种用于波纹线束管的无卤阻燃聚酮材料，其特征在于：所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺、硅酮或季戊四醇硬脂酸酯中的一种或者两种以上的混合物；

所述液体助剂为白油、硅油或甘油；

所述着色剂为颜料或母粒。

9.一种用于波纹线束管的无卤阻燃聚酮材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）按上述配比称取各组分原料，先将聚酮树脂加入高混机中，边搅拌边加入液体助剂，加完液体助剂后，再搅拌10-30s，然后加入主、辅抗氧剂和润滑剂，再搅拌20-40s，最后加入阻燃剂a和b后再搅拌1-2分钟，将混好的聚酮树脂混合物加到挤出机的料斗中备用；

（2）通过双螺杆挤出机在220-245℃下挤出，以线料形式排出后通过造粒机造粒，将造好的粒料在110℃烘箱中干燥4小时后，分别通过注塑机制成标准样条以及阻燃样条，并测试。

10.根据权利要求11所述的一种用于波纹线束管的无卤阻燃聚酮材料的制备方法，其特征在于：所述双螺杆挤出机的双螺杆直径为35mm，长径比为35。