CN109265810A - 一种lldpe和tpe复合电缆材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种LLDPE和TPE复合电缆材料及其制备方法，按照重量份计，包括低密度聚乙烯80‑100份、热塑性弹性体20‑30份、聚苯醚树脂10‑20份、甲基丙烯酸乙酯3‑5份、环氧大豆油3‑5份、季戊四醇油酸酯10‑15份、氯化石蜡5‑8份、改性镁铝水滑石3‑8份、硼酸锌1‑2份、抑烟剂8‑10份、热稳定剂3‑5份、润滑剂0.5‑1.0份、填料8‑10份、复合抗氧剂1‑2份、纳米碳材料1‑3份，所述的复合抗氧化剂按照重量份计，包括75份抗氧化剂300、15份抗氧化剂1010、3份VE、2份稀土氧化物、10份白炭黑。本发明通过在线性低密度聚乙烯中加入柔软的热塑性弹性体和聚苯醚树脂，调节材料的组分，在材料内部形成了一种三维互穿网络结构，可降低共混体系的硬度和增强柔韧性，提高热稳定性，改善共混物的综合机械性能。

Description

一种LLDPE和TPE复合电缆材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种LLDPE和TPE复合电缆材料及其制备方法，属于电缆材料领域。
背景技术
随着电线电缆行业迅速发展，电线电缆的需求量逐渐增大，应用也越来越广泛。市面上的电缆多以聚氯乙烯为基体，PVC材料耐寒性较差，气温降低时电缆变硬给工人施工造成很大影响，严重降低铺设效率；同时，在一些需要往复弯折的设备中，PVC电缆料因为其较差的抗疲劳能力很难长久使用；另外，尽管PVC材料有较好的阻燃性，但是在生产以及使用过程中，PVC材料对设备、环境破坏较大。申请公布号CN107573575A，发明名称：一种利用热塑性弹性体生产交通信号软电缆的方法，有两种方法，方法一先造粒再挤塑；方法二直接挤塑。两各种方法都采用了热塑性弹性体、线性低密度聚乙烯、无卤阻燃剂、润滑剂、复合抗氧剂、防老剂、偶联剂和敏化交联剂作为绝缘护套原料，另外，还将半制品进行辐照。两种方法在生产、储运、使用过程中，对环境无污染，对人体无害，燃烧时不会产生有害气体，是一种绿色环保产品。还能使电缆具有良好的阻燃、机械、耐弯折、绝缘及耐热老化等性能，能够满足电力标准需求。但是该发明存在以下问题：(1)采用热塑性弹性体和线性低密度聚乙烯交联，力学性能不好；(2)抗氧化剂采用抗氧剂1010和抗氧剂168的组合，整体抗氧化性不好。
发明内容
本发明提供了一种LLDPE和TPE复合电缆材料及其制备方法，解决了现有LLDPE和TPE复合电缆材料力学性能和抗氧化性能不好的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种LLDPE和TPE复合电缆材料，按照重量份计，包括低密度聚乙烯80-100份、热塑性弹性体20-30份、聚苯醚树脂10-20份、甲基丙烯酸乙酯3-5份、环氧大豆油3-5份、季戊四醇油酸酯10-15份、氯化石蜡5-8份、改性镁铝水滑石3-8份、硼酸锌1-2份、抑烟剂8-10份、热稳定剂3-5份、润滑剂0.5-1.0份、填料8-10份、复合抗氧剂1-2份、纳米碳材料1-3份，所述的复合抗氧化剂按照重量份计，包括75份抗氧化剂300、15份抗氧化剂1010、3份VE、2份稀土氧化物、10份白炭黑。
进一步，本发明的一种优选方案为：所述的改性镁铝水滑石得制备方法为：称取20g镁铝水滑石加入到100ml水中，超声5-10min，然后加热至80℃，加入1gSTPP、0.2g脂肪醇聚氧乙烯醚和0.3g十八胺盐酸盐，超声15-20min，洗涤抽滤，100℃干燥8-10h，即得改性镁铝水滑石。
进一步，本发明的一种优选方案为：所述的抑烟剂为三氧化钼、钼酸锌、八钼酸铵中一种或一种以上的混合物。
进一步，本发明的一种优选方案为：所述的热稳定剂为钙锌稳定剂。
进一步，本发明的一种优选方案为：所述的润滑剂为聚乙烯蜡。
进一步，本发明的一种优选方案为：所述的填料为碳酸钙。
进一步，本发明的一种优选方案为：所述的纳米碳材料为炭黑、纳米石墨、石墨烯和碳纳米管中的一种或几种的混合物。
本发明的LLDPE和TPE复合电缆材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将原料依次放入混合机中混炼，混和温度为30-50℃，转速为300-500r/min，混和时间15-20min；
(2)将混和后的物料加入双螺杆挤出机，熔融挤出造粒，挤出时挤出机各段温度为200-300℃，螺杆转速为200-500r/min，喂料机转速为10-60r/min，得到所述LLDPE和TPE复合电缆材料。
本发明的有益效果：
线性低密度聚乙烯的分子结构以其线性主链为特征，只有少量或没有长支链，但包含一些短支链，具有化学稳定性好，抗腐蚀能力优良以及易加工、价格低廉等优点。
热塑性弹性体，简称TPE，是常温下具有橡胶的弹性，髙温下具有可塑化成型的一类弹性体。热塑性弹性体的结构特点是由化学键组成不同的树脂段和橡胶段，树脂段凭借链间作用力形成物理交联点，橡胶段是高弹性链段，贡献弹性。塑料段的物理交联随温度的变化而呈可逆变化，显示了热塑性弹性体的塑料加工特性。因此，热塑性弹性体具有硫化橡胶的物理机械性能和软质塑料的工艺加工性能。由于不需再像橡胶那样经过热硫化，因而使用简单的塑料加工机械即可很容易地制成最终产品。
聚苯醚树脂本身具有较高的刚性、良好的电绝缘性和耐水性。
通过在线性低密度聚乙烯中加入柔软的热塑性弹性体和聚苯醚树脂，调节材料的组分，在材料内部形成了一种三维互穿网络结构，可降低共混体系的硬度和增强柔韧性，提高热稳定性，改善共混物的综合机械性能。
无机阻燃用于高聚物的阻燃时，由于其与基体树脂间的相容性差并且阻燃效率低，为使聚烯烃材料的阻燃性能达到一定的要求，氢氧化物的添加量通常需超过50％，对材料的力学性能影响很大。本发明采用改性镁铝水滑石，使得镁铝水滑石表面的疏水性增强，，提高了粒子分散度，使镁铝水滑石在材料中分散更均匀，阻燃性能增强阻燃性能明显改善；改善了镁铝水滑石的相容性和分散性，当材料受到拉伸时，改性镁铝水滑石粒子起到了交联点的作用，使应力分布均匀。同时，添加的改性镁铝水滑石也可作为成核剂，对材料的异相成核作用增强，使其晶粒更为细化，增加复合材料的力学性提高，拉伸、弯曲和冲击强度具有提高。
本发明采用复合抗氧化剂，能防止或减缓有机材料氧化的化合物，它不但能够有效降低塑料的自氧化反应速率，且能延缓塑料的老化和降解，有效的提高了产品的使用说明，而且同时可以提高产品的力学和电学性能。
本发明制成的产品具有的良好的阻燃、机械、绝缘、耐热老化等性能。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种LLDPE和TPE复合电缆材料，按照重量份计，包括线性低密度聚乙烯80份、热塑性弹性体30份、聚苯醚树脂18份、甲基丙烯酸乙酯3份、环氧大豆油5份、季戊四醇油酸酯10份、氯化石蜡8份、改性镁铝水滑石3份、硼酸锌2份、抑烟剂10份、热稳定剂4份、润滑剂0.5份、填料8份、复合抗氧剂1份、纳米碳材料1份，所述的复合抗氧化剂按照重量份计，包括75份抗氧化剂300、15份抗氧化剂1010、3份VE、2份稀土氧化物、10份白炭黑。
线性低密度聚乙烯采用沙特埃克森美孚的LL1002KW；热塑性弹性体，MFR为1g/10min，苏州洪硕弹性体科技有限公司。聚苯醚采用日本旭化成的PPO540V。稀土氧化物采用氧化钇。
改性镁铝水滑石得制备方法为：称取20g镁铝水滑石加入到100ml水中，超声5min，超声功率800W，然后加热至80℃，加入1gSTPP、0.2g脂肪醇聚氧乙烯醚和0.3g十八胺盐酸盐，超声15min，超声功率800W，洗涤抽滤，100℃干燥8h，即得改性镁铝水滑石。
抑烟剂为三氧化钼、钼酸锌、八钼酸铵中一种或一种以上的混合物；热稳定剂为钙锌稳定剂；润滑剂为聚乙烯蜡；填料为碳酸钙；纳米碳材料为炭黑、纳米石墨、石墨烯和碳纳米管中的一种或几种的混合物。
其制备方法，包括以下步骤：
(1)将原料依次放入混合机中混炼，混和温度为30℃，转速为300r/min，混和时间20min；
(2)将混和后的物料加入双螺杆挤出机，熔融挤出造粒，挤出时挤出机各段为，一区220℃、二区240℃、三区260℃、四区到九区为280℃，机头275℃。螺杆转速为200r/min，喂料机转速为10r/min，得到所述LLDPE和TPE复合电缆材料。
实施例2
一种LLDPE和TPE复合电缆材料，按照重量份计，包括线性低密度聚乙烯90份、热塑性弹性体25份、聚苯醚树脂20份、甲基丙烯酸乙酯4份、环氧大豆油4份、季戊四醇油酸酯13份、氯化石蜡6份、改性镁铝水滑石5份、硼酸锌2份、抑烟剂9份、热稳定剂3份、润滑剂0.8份、填料9份、复合抗氧剂2份、纳米碳材料2份，所述的复合抗氧化剂按照重量份计，包括75份抗氧化剂300、15份抗氧化剂1010、3份VE、2份稀土氧化物、10份白炭黑。
线性低密度聚乙烯采用沙特埃克森美孚的LL1002KW，热塑性弹性体，MFR为1g/10min，苏州洪硕弹性体科技有限公司。聚苯醚采用日本旭化成的PPO540V。稀土氧化物采用氧化镧。
改性镁铝水滑石得制备方法为：称取20g镁铝水滑石加入到100ml水中，超声8min，超声功率800W，然后加热至80℃，加入1gSTPP、0.2g脂肪醇聚氧乙烯醚和0.3g十八胺盐酸盐，超声18min，超声功率800W，洗涤抽滤，100℃干燥9h，即得改性镁铝水滑石。
抑烟剂为三氧化钼、钼酸锌、八钼酸铵中一种或一种以上的混合物；热稳定剂为钙锌稳定剂；润滑剂为聚乙烯蜡；填料为碳酸钙；纳米碳材料为炭黑、纳米石墨、石墨烯和碳纳米管中的一种或几种的混合物。
其制备方法，包括以下步骤：
(1)将原料依次放入混合机中混炼，混和温度为40℃，转速为400r/min，混和时间18min；
(2)将混和后的物料加入双螺杆挤出机，熔融挤出造粒，挤出时挤出机各段为，一区220℃、二区240℃、三区260℃、四区到九区为280℃，机头275℃。螺杆转速为300r/min，喂料机转速为30r/min，得到所述LLDPE和TPE复合电缆材料。
实施例3
一种LLDPE和TPE复合电缆材料，按照重量份计，包括线性低密度聚乙烯100份、热塑性弹性体20份、聚苯醚树脂10份、甲基丙烯酸乙酯5份、环氧大豆油3份、季戊四醇油酸酯15份、氯化石蜡5份、改性镁铝水滑石8份、硼酸锌1份、抑烟剂8份、热稳定剂5份、润滑剂1份、填料10份、复合抗氧剂2份、纳米碳材料3份，所述的复合抗氧化剂按照重量份计，包括75份抗氧化剂300、15份抗氧化剂1010、3份VE、2份稀土氧化物、10份白炭黑。
线性低密度聚乙烯采用沙特埃克森美孚的LL1002KW；热塑性弹性体，MFR为1g/10min，苏州洪硕弹性体科技有限公司。聚苯醚采用日本旭化成的PPO540V。稀土氧化物采用氧化钇。
改性镁铝水滑石得制备方法为：称取20g镁铝水滑石加入到100ml水中，超声10min，超声功率800W，然后加热至80℃，加入1gSTPP、0.2g脂肪醇聚氧乙烯醚和0.3g十八胺盐酸盐，超声20min，超声功率800W，洗涤抽滤，100℃干燥10h，即得改性镁铝水滑石。
抑烟剂为三氧化钼、钼酸锌、八钼酸铵中一种或一种以上的混合物；热稳定剂为钙锌稳定剂；润滑剂为聚乙烯蜡；填料为碳酸钙；纳米碳材料为炭黑、纳米石墨、石墨烯和碳纳米管中的一种或几种的混合物。
其制备方法，包括以下步骤：
(1)将原料依次放入混合机中混炼，混和温度为50℃，转速为500r/min，混和时间15min；
(2)将混和后的物料加入双螺杆挤出机，熔融挤出造粒，挤出时挤出机各段为，一区220℃、二区240℃、三区260℃、四区到九区为280℃，机头275℃。螺杆转速为500r/min，喂料机转速为60r/min，得到所述LLDPE和TPE复合电缆材料。
性能测试
测定实施例1-3所制备的的性能，具体见下表。
将制备的复合电缆材料裁剪1mm厚的哑铃型样片，经过橡胶疲劳试验机测试180°弯折100万次(70h)，弯折之后的试样测试力学性能，拉伸强度以及断裂伸长率无明显变化，该材料具有较高的耐弯折性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种LLDPE和TPE复合电缆材料，其特征在于：按照重量份计，包括低密度聚乙烯80-100份、TPE-热塑性弹性体20-30份、聚苯醚树脂10-20份、甲基丙烯酸乙酯3-5份、环氧大豆油3-5份、季戊四醇油酸酯10-15份、氯化石蜡5-8份、改性镁铝水滑石3-8份、硼酸锌1-2份、抑烟剂8-10份、热稳定剂3-5份、润滑剂0.5-1.0份、填料8-10份、复合抗氧剂1-2份、纳米碳材料1-3份，所述的复合抗氧化剂按照重量份计，包括75份抗氧化剂300、15份抗氧化剂1010、 3份VE、2份稀土氧化物、10份白炭黑。
2.根据权利要求1所述的一种LLDPE和TPE复合电缆材料，其特征在于：所述的改性镁铝水滑石得制备方法为：称取20g镁铝水滑石加入到100ml水中，超声5-10min，然后加热至 80℃，加入1gSTPP、0.2g脂肪醇聚氧乙烯醚和0.3g十八胺盐酸盐，超声15-20min，洗涤抽滤，100 ℃干燥8-10h，即得改性镁铝水滑石。
3.根据权利要求1所述的一种LLDPE和TPE复合电缆材料，其特征在于：所述的抑烟剂为三氧化钼、钼酸锌、八钼酸铵中一种或一种以上的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种LLDPE和TPE复合电缆材料，其特征在于：所述的热稳定剂为钙锌稳定剂。
5.根据权利要求1所述的一种LLDPE和TPE复合电缆材料，其特征在于：所述的润滑剂为聚乙烯蜡。
6.根据权利要求1所述的一种LLDPE和TPE复合电缆材料，其特征在于：所述的填料为碳酸钙。
7.根据权利要求1所述的一种LLDPE和TPE复合电缆材料，其特征在于：所述的纳米碳材料为炭黑、纳米石墨、石墨烯和碳纳米管中的一种或几种的混合物。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的LLDPE和TPE复合电缆材料的制备方法，其特征在于：
（1）将原料依次放入混合机中混炼，混和温度为30-50℃，转速为300-500r/min，混和时间 15-20min ；
（2）将混和后的物料加入双螺杆挤出机，熔融挤出造粒，挤出时挤出机各段温度为200-300℃，螺杆转速为 200-500r/min，喂料机转速为 10-60r/min，得到所述LLDPE和TPE复合电缆材料。
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