CN109880204A - 一种石墨烯改性低烟无卤阻燃聚烯烃半导电材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种石墨烯改性低烟无卤阻燃聚烯烃半导电材料及其制备方法，所述石墨烯改性低烟无卤阻燃聚烯烃半导电材料，包括以下重量份的组分：聚烯烃树脂100份，润滑剂1.0‑4.5份，抗氧剂0.15‑0.45份，石墨烯6‑20份，阻燃剂28‑50份；本发明还进一步提供了该改性低烟无卤阻燃聚烯烃导电材料的制备方法。本发明提供的石墨烯改性低烟无卤阻燃聚烯烃半导电材料具有优越的机械性能和导电性，完全环保，挤出表面细腻，发烟小，适用于对阻燃要求，环保要求以及透光率要求较高的中高压电缆半导电外屏蔽层，配合阻燃护套使用，可以更好的保证电缆的正常使用和运行。

Description

一种石墨烯改性低烟无卤阻燃聚烯烃半导电材料及其制备 方法

技术领域

本发明涉及电缆料技术领域，更具体的说是涉及一种石墨烯改性低烟无卤阻燃聚烯烃半导电材料及其制备方法。

背景技术

随着世界各国环保和安全意识的提高，阻燃环保型的电缆料得到了广泛应用并且具有很大的发展潜力，特别是中高压输送电领域。目前市场上的电缆用无卤阻燃半导电材料大多采用的是碳纳米管配合高导电炭黑使用，由于电缆料中炭黑含量比较高，容易导致材料的整体性能特别是机械性能和阻燃性能下降，需要进一步的改进，以对产品整体性能进行优化和提升。

因此，如何提供一种整体性能优异，尤其是机械性能和阻燃性能良好的石墨烯改性低烟无卤阻燃聚烯烃半导电材料是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种石墨烯改性低烟无卤阻燃聚烯烃半导电材料，本发明采用石墨烯替换导电炭黑的添加，很好地提高了半导电材料的整体性能，尤其是机械性能及阻燃性能。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种石墨烯改性低烟无卤阻燃聚烯烃半导电材料，由以下重量份的组分构成：

优选的，在上述一种石墨烯改性低烟无卤阻燃聚烯烃半导电材料中，所述聚烯烃树脂为聚乙烯树脂(PE)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、聚烯烃弹性体(POE)中的任意一种或几种。

上述技术方案的有益效果是：聚烯烃是目前产最最大，性能较好，价格较低的通用型热塑性树脂，来源广泛成本低廉，极大程度的降低了生产成本。

优选的，在上述一种石墨烯改性低烟无卤阻燃聚烯烃半导电材料中，所述阻燃剂为无卤环保阻燃剂。

进一步地，所述无卤环保阻燃剂为磷氮系无机阻燃剂、碳酸钙、镁铝系、硅系、硼系的任意一种或者几种的组合。

上述技术方案的有益效果是：本发明涉及到的阻燃剂中不含卤素，安全无毒、阻燃效果好。

优选的，在上述一种石墨烯改性低烟无卤阻燃聚烯烃半导电材料中，所述润滑剂为硬脂酸镁、硬脂酸钙、硬脂酸锌、聚乙烯蜡中的任意一种或几种。

进一步地，所述润滑剂为聚乙烯蜡。

上述技术方案的有益效果是：线缆料在加工和使用中，采用一定润滑助剂，可以有效改善外观和挤出情况，同时改善刮磨性，使材料表面的耐刮性能得到改善，并能显著改善塑料和填料的分散性；其中聚乙烯蜡是已知的塑料润滑剂中唯一的能兼具内润滑和外润滑(脱模效应)，同时又能保持高度透明性，对胶化几乎没有影响的优异润滑剂。

优选的，在上述一种石墨烯改性低烟无卤阻燃聚烯烃半导电材料中，所述抗氧剂为硫代二丙酸双月桂酯、多元受阻酚、三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯中的任意一种或几种。

上述技术方案的有益效果是：电线电缆在使用过程中，会有一定的老化过程，对性能产生衰减，抗氧剂的使用有效的改善了上述问题，其中四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯在对材料自然环境情况下老化有明显的延缓作用，而硫代二丙酸双月桂酯对热老化状况有极大改善，二者相互结合使用，效果最佳；多元受阻酚热稳定性好，在高温情况下对材料的老化有延缓作用，三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯抗萃取性强,对水解作用稳定,并能显著提高制品的光稳定性，能够很好的与多元受阻酚类抗氧剂复合使用。

优选的，在上述一种石墨烯改性低烟无卤阻燃聚烯烃半导电材料中，所述石墨烯为片状结构石墨烯纳米粉末。

上述技术方案的有益效果是：在电缆电料领域，与聚烯烃树脂复合的导电性填料通常为炭黑粉末或碳纤维，本发明以石墨烯石墨烯改性低烟无卤阻燃聚烯烃半导电材料，避免大量炭黑的使用，在很大程度上提高了导电材料的机械性能及阻燃性能。

本发明还提供了一种石墨烯改性低烟无卤阻燃聚烯烃半导电材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将原料聚烯烃树脂、阻燃剂、润滑剂、抗氧剂和石墨烯放入双螺杆挤出机内混合均匀，得到混合物；

(2)将步骤(1)得到的混合物通过双螺杆挤出机挤出造粒，烘干即得。

优选的，在上述一种石墨烯改性低烟无卤阻燃聚烯烃半导电材料的制备方法中，步骤(1)中双螺杆挤出机的混合温度为25-70℃，混合时间为5-20min。

优选的，在上述一种石墨烯改性低烟无卤阻燃聚烯烃半导电材料的制备方法中，步骤(2)中双螺杆挤出机的挤出温度为130-175℃。

优选的，在上述一种石墨烯改性低烟无卤阻燃聚烯烃半导电材料的制备方法中，步骤(2)中烘干温度为70-85℃，烘干时间为1.5-3.5h。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种石墨烯改性低烟无卤阻燃聚烯烃半导电材料及其制备方法，达到了以下优异的技术效果：

1、本发明通过选用石墨烯这种特殊材料，完全避免了导电炭黑的添加，同时实现了添加较高比例的阻燃剂以提高半导电材料阻燃性的目的；

2、本发明提供的一种石墨烯改性低烟无卤阻燃聚烯烃半导电材料具有优异的机械性能和导电性能，完全环保，挤出表面细腻，发烟小，适用于对阻燃要求、环保要求以及透光率要求较高的中高压电缆半导电外屏蔽层，配合阻燃护套使用，可以更好的保证电缆的正常使用和运行。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中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做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。

本发明要求保护的一种石墨烯改性低烟无卤阻燃聚烯烃半导电材料的制备方法包括如下步骤：

(1)将各组分按照表1中实施例1-6所述配比选择原料，将称量准确的树脂和助剂在高混机中充分地混合均匀，双螺杆挤出机的混合温度为25-70℃，混合时间为5-20min；

(2)将步骤(1)得到的混合物在双螺杆挤出造粒机中挤出造粒，双螺杆挤出机的挤出温度为130-175℃，造粒后在70-85℃的环境下干燥1.5-3.5小时，即获得电缆用粒料。

表1：实施例1-6

依据标准GB/T2406.2-2009对实施例1-6中配比制得的新型石墨烯改性低烟无卤阻燃聚烯烃半导电材料进行性能测试，所制备的电缆料的相关性能测试结果见表2。

表2：电缆料性能测试结果

由表1-2可知，上述实施例1-6中制得的新型石墨烯改性低烟无卤阻燃聚烯烃半导电材料，在通过选用石墨烯改性以后，所制备的电缆料电性能优异，阻燃性能好，透光率好，尤其是使机械性能得到了很好的提升，可以广泛用于中高压阻燃电缆导电外护层，可以有效的确保电缆的阻燃性能和安全性能，可以有效提高电缆的使用寿命和使用环境条件，对企业提高产品的知名度，社会安全效益和资源的更加高效利用有非常积极的意义。

综上所述，本发明制得的一种低烟无卤阻燃聚烯烃导电材料具有良好的综合性能，所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种石墨烯改性低烟无卤阻燃聚烯烃半导电材料，其特征在于，由以下重量份的组分构成：

2.根据权利要求1所述的一种石墨烯改性低烟无卤阻燃聚烯烃半导电材料，其特征在于，所述聚烯烃树脂为聚乙烯树脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚烯烃弹性体中的任意一种或几种的混合物。

3.根据权利要求1所述的一种石墨烯改性低烟无卤阻燃聚烯烃半导电材料，其特征在于，所述阻燃剂为无卤环保阻燃剂。

4.根据权利要求1所述的一种石墨烯改性低烟无卤阻燃聚烯烃半导电材料，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸镁、硬脂酸钙、硬脂酸锌、聚乙烯蜡中的任意一种或几种的混合物。

5.根据权利要求1所述的一种石墨烯改性低烟无卤阻燃聚烯烃半导电材料，其特征在于，所述抗氧剂为硫代二丙酸双月桂酯、多元受阻酚、三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯中的任意一种或几种的混合物。

6.根据权利要求1所述的一种石墨烯改性低烟无卤阻燃聚烯烃半导电材料，其特征在于，所述石墨烯为片状结构的纳米石墨烯粉末。

7.一种改性的低烟无卤阻燃聚烯烃半导电材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将权利要求1-6任一项所述的聚烯烃树脂、阻燃剂、润滑剂、抗氧剂和石墨烯放入双螺杆挤出机内混合均匀得混合物；

(2)将步骤(1)的混合物通过双螺杆挤出机挤出造粒，烘干即得。

8.根据权利要求7所述的一种石墨烯改性低烟无卤阻燃聚烯烃半导电材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中双螺杆挤出机的混合温度为25-70℃，混合时间为5-20min。

9.根据权利要求7所述的一种石墨烯改性低烟无卤阻燃聚烯烃半导电材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中双螺杆挤出机的挤出温度为130-175℃。

10.根据权利要求7所述的一种石墨烯改性低烟无卤阻燃聚烯烃半导电材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中烘干温度为70-85℃，烘干时间为1.5-3.5h。