CN111171437A - 耐曲挠柔软热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料及其制备方法 - Google Patents

耐曲挠柔软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

本发明揭示了耐曲挠柔软热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料及其制备方法，护套料包括如下重量份的组分：乙烯‑乙酸乙烯酯40‑70份、超低密度聚乙烯5‑20份、乙烯‑α‑烯烃共聚物5‑25份、TPV5‑20份、相容剂5‑20份、阻燃剂140‑180份、增塑剂1‑10份、抗疲劳剂0.5‑3份、润滑剂0.5‑3份、抗氧剂0.3‑2份。本发明实现了具有突出的耐曲挠和柔软性能。

Description

耐曲挠柔软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
本发明属于电线电缆用高分子材料技术领域，尤其涉及耐曲挠柔软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
随着国民经济的持续发展，高层建筑增多、共用生产自动化和家居生活的智能化水平提高，在往复运动场合应用的电缆越来越多。往复运动的电缆，要具有柔软、耐疲劳的特点，这就要求电缆所用的护套料也要具有良好的柔软和耐疲劳性能。传统使用材料是交联阻燃橡胶，橡胶成本高、生产效率低，能耗高。当前大量使用热塑性聚烯烃材料硬度偏大，耐曲挠性能较差，无法满足长期往复运动场合对电缆的使用要求。
专利文献CN201710765928.2公开了一种高曲挠超低温新型聚氯乙烯电缆料及其制备方法，但是该发明公布的是一种聚氯乙烯电缆料，燃烧时会产生大量的烟及腐蚀性气体，不符合绿色环保的发展趋势。
专利文献CN201410324356.0公开了一种抗冲击强度高耐曲挠的电缆护套材料，是以弹性体SBS与EVA的共混物为基材，以含卤阻燃剂进行阻燃，其中SBS成本较高，含卤阻燃剂不符合环保发展趋势。
专利文献CN201410824971.8公开了具有改进的抗疲劳性的弹性体组合物，是阻燃填充添加较少弹性体组合物，因阻燃填充较少，其耐疲劳性能较易实现，而且各种弹性体，特别是其中的特殊弹性体，成本非常高，限制其应用范围。
因此，开发出新的耐曲挠柔软热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料具有极好环保和经济意义。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术问题，而提供耐曲挠柔软热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料及其制备方法，从而实现聚烯烃护套料具有突出的耐曲挠和柔软性能。为了达到上述目的，本发明技术方案如下：
耐曲挠柔软热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料，包括如下重量份的组分：乙烯-乙酸乙烯酯40-70份、超低密度聚乙烯5-20份、乙烯-α-烯烃共聚物5-25份、TPV5-20份、相容剂5-20份、阻燃剂140-180份、增塑剂1-10份、抗疲劳剂0.5-3份、润滑剂0.5-3份、抗氧剂0.3-2份。
具体的，所述乙烯-乙酸乙烯酯为VA含量在26-40％之间的聚合物。
具体的，所述超低密度聚乙烯的熔融指数为2-10g/10min。
具体的，所述乙烯-α-烯烃共聚物为乙烯-丁烯或乙烯-辛烯共聚物。
具体的，所述相容剂为马来酸酐接枝乙烯-α-烯烃共聚物。
具体的，所述阻燃剂为氢氧化铝，平均粒径不超过1.5μm。
具体的，所述抗疲劳剂为胺类化合物。
具体的，所述抗疲劳剂为防老剂288、异丙胺基二苯胺或受阻呱啶中的一种或多种。
耐曲挠柔软热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料的制备方法，包括如下步骤：
1)依如下投放顺序将乙烯-乙酸乙烯酯，超低密度聚乙烯，阻燃剂，抗疲劳剂，抗氧剂，润滑剂，乙烯-α-烯烃共聚物，TPV，相容剂，增塑剂按重量份加入密炼机中，进行混炼；
2)混炼至料温为130-150℃时出料，送入锥形喂料斗，经双螺杆挤出机造粒后冷却，制得产品。
具体的，所述锥形喂料斗温度为120-140℃；双螺杆挤出机各段温度依次为：一区100-110℃，二区110-120℃，三区120-130℃，四区130-140℃，五区130-140℃，六区130-140℃，七区130-140℃，八区130-140℃，九区130-140℃，机头温度130-140℃。
与现有技术相比，本发明耐曲挠柔软热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料及其制备方法的有益效果主要体现在：
通过选用低硬度基材，在保持材料基本性能的同时，使材料的硬度明显降低；通过选用柔软材料、添加增塑剂、进行粉体细化和表面改性、添加相容剂、抗疲劳剂合理配比，大幅提高材料的抗疲劳性能，电缆耐曲挠实验从不足3000次，提高到70000次，具有突出的耐曲挠和柔软性能；具有比常规材料使用较低的成本、具有无卤环保阻燃的特点；乙烯-乙酸乙烯酯、超低密度聚乙烯、乙烯-α-烯烃共聚物，TPV，相容剂混合作为柔软基材，柔顺性较好，分子运动能力强，受曲挠时内摩擦小，曲挠疲劳性能好，对提高材料的曲挠性能有益；添加增塑剂，能够减小基材大分子间的作用力，在柔软性基材的基础上，进一步减小基材分子间内摩擦，提高材料的耐曲挠性能；对阻燃剂进行细化可以提高其与基材的接触面积，对阻燃剂进行表面有机化处理可以提高其表面与基材的化学相似性，两方面都可以提高阻燃剂与基材的相容性，添加相容剂可以进一步增强基材与阻燃剂的相容性，这样可以减少受曲挠过程中因相容性差造成的机械损伤及类似缺陷的损伤，减少机械损伤的概率，延迟破损时间，提高耐曲挠实验次数；添加抗疲劳剂可以吸收、转移、消散曲挠过程中因内摩擦产生的热，减少内摩擦热对材料造成的疲劳损伤；组分内合理配比，减少内摩擦、机械损伤、界面缺陷方面因素对材料的损伤，最终提高了材料的耐曲挠性能。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，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。
实施例1：
本实施例为耐曲挠柔软热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料，包括如下重量份的组分：乙烯-乙酸乙烯酯40份、超低密度聚乙烯20份、乙烯-α-烯烃共聚物5份、TPV20份、相容剂5份、阻燃剂180份、增塑剂1份、抗疲劳剂3份、润滑剂0.5份、抗氧剂2份。
乙烯-乙酸乙烯酯为VA含量在26％的聚合物。
超低密度聚乙烯的熔融指数为2g/10min。
乙烯-α-烯烃共聚物为乙烯-丁烯。乙烯-α-烯烃共聚物的熔体流动速率范围为2-8g/10min。
相容剂为马来酸酐接枝乙烯-α-烯烃共聚物，可选为马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物，其熔体流动速率范围为2g/10min，硬度不超过50A。
阻燃剂为氢氧化铝，氢氧化铝为经乙烯基硅烷表面改性的产品，平均粒径不超过1.5μm。
抗疲劳剂为胺类化合物，可选为防老剂288。
润滑剂为硅酮母料。
抗氧剂为1010抗氧剂。
TPV的硬度不超过40A。
增塑剂为合成植物酯。
耐曲挠柔软热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料的制备方法，包括如下步骤：
依如下投放顺序将乙烯-乙酸乙烯酯，超低密度聚乙烯，阻燃剂，抗疲劳剂，抗氧剂，润滑剂，乙烯-α-烯烃共聚物，TPV，相容剂，增塑剂按上述重量份加入密炼机中，进行混炼；
混炼至料温为130℃时出料，送入锥形喂料斗，经双螺杆挤出机造粒后冷却，制得产品。
锥形喂料斗温度为120℃；双螺杆挤出机各段温度依次为：一区110℃，二区110℃，三区130℃，四区130℃，五区140℃，六区130℃，七区140℃，八区130℃，九区140℃，机头温度130℃。
实施例2：
本实施例为耐曲挠柔软热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料，包括如下重量份的组分：乙烯-乙酸乙烯酯70份、超低密度聚乙烯5份、乙烯-α-烯烃共聚物25份、TPV5份、相容剂20份、阻燃剂140份、增塑剂10份、抗疲劳剂0.5份、润滑剂3份、抗氧剂0.3份。
乙烯-乙酸乙烯酯为VA含量在40％的聚合物。
超低密度聚乙烯的熔融指数为10g/10min。
乙烯-α-烯烃共聚物为乙烯-辛烯共聚物，乙烯-辛烯共聚物的硬度不超过50A。
相容剂为马来酸酐接枝乙烯-α-烯烃共聚物，可选为马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物，其熔体流动速率范围为8g/10min，硬度不超过50A。
阻燃剂为氢氧化铝，氢氧化铝为经乙烯基硅烷表面改性的产品，平均粒径不超过1.5μm。
抗疲劳剂为防老剂288和异丙胺基二苯胺。
耐曲挠柔软热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料的制备方法在实施例1基础上，根据各组分限定的重量份进行投入混炼，混炼至料温为150℃时出料。
锥形喂料斗温度为140℃；双螺杆挤出机各段温度依次为：一区100℃，二区120℃，三区120℃，四区140℃，五区130℃，六区140℃，七区130℃，八区140℃，九区130℃，机头温度140℃。
实施例3：
本实施例为耐曲挠柔软热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料，包括如下重量份的组分：乙烯-乙酸乙烯酯60份、超低密度聚乙烯13份、乙烯-α-烯烃共聚物15份、TPV13份、相容剂13份、阻燃剂165份、增塑剂5份、抗疲劳剂1.7份、润滑剂1.7份、抗氧剂1.1份。
乙烯-乙酸乙烯酯为VA含量在35％的聚合物。
超低密度聚乙烯的熔融指数为6g/10min。
乙烯-α-烯烃共聚物为乙烯-丁烯。乙烯-α-烯烃共聚物的熔体流动速率范围为5g/10min。
相容剂为马来酸酐接枝乙烯-α-烯烃共聚物，可选为马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物，其熔体流动速率范围为5/10min，硬度不超过50A
阻燃剂为氢氧化铝，氢氧化铝为经乙烯基硅烷表面改性的产品，平均粒径不超过1.5μm。
抗疲劳剂为防老剂288、异丙胺基二苯胺和受阻呱啶。
耐曲挠柔软热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料的制备方法在实施例1基础上，根据各组分限定的重量份进行投入混炼，混炼至料温为140℃时出料。
锥形喂料斗温度为130℃；双螺杆挤出机各段温度依次为：一区105℃，二区115℃，三区125℃，四区135℃，五区135℃，六区135℃，七区135℃，八区135℃，九区135℃，机头温度135℃。
对比例：
将乙烯-乙酸乙烯酯65份、线性低密度聚乙烯25份、阻燃剂150份、抗氧剂1.3份、润滑剂2份、聚乙烯相容剂10份依序加入密炼机中，开始混炼，混炼至料温为140℃时出料送入锥形喂料斗，经双螺杆造粒后冷却，制得产品。
将实施例1-3，以及对比例的试验数据进行统计，见表1：
Figure BDA0002376935250000051
表1
应用上述实施例时，参照表1的试验数据显示，实施例1-3的耐曲挠柔软热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料，通过选用低硬度基材，在保持材料基本性能的同时，使材料的硬度明显降低；通过选用柔软材料、添加增塑剂、进行粉体细化和表面改性、抗疲劳剂合理配比，大幅提高材料的抗疲劳性能，电缆耐曲挠实验从不足3000次，提高到70000次，具有突出的耐曲挠和柔软性能；具有比常规材料使用较低的成本、具有无卤环保阻燃的特点；乙烯-乙酸乙烯酯、超低密度聚乙烯、乙烯-α-烯烃共聚物，TPV，相容剂混合作为柔软基材，柔顺性较好，分子运动能力强，受曲挠时内摩擦小，曲挠疲劳性能好，对提高材料的曲挠性能有益；添加增塑剂，能够减小基材大分子间的作用力，在柔软性基材的基础上，进一步减小基材分子间内摩擦，提高材料的耐曲挠性能；对阻燃剂进行细化可以提高其与基材的接触面积，对阻燃剂进行表面有机化处理可以提高其表面与基材的化学相似性，两方面都可以提高阻燃剂与基材的相容性，添加相容剂可以进一步增强基材与阻燃剂的相容性，这样可以减少受曲挠过程中因相容性差造成的机械损伤及类似缺陷的损伤，减少机械损伤的概率，延迟破损时间，提高耐曲挠实验次数；添加抗疲劳剂可以吸收、转移、消散曲挠过程中因内摩擦产生的热，减少内摩擦热对材料造成的疲劳损伤；组分内合理配比，减少内摩擦、机械损伤、界面缺陷方面因素对材料的损伤，最终提高了材料的耐曲挠性能。
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.耐曲挠柔软热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料，其特征在于：包括如下重量份的组分：乙烯-乙酸乙烯酯40-70份、超低密度聚乙烯5-20份、乙烯-α-烯烃共聚物5-25份、TPV5-20份、相容剂5-20份、阻燃剂140-180份、增塑剂1-10份、抗疲劳剂0.5-3份、润滑剂0.5-3份、抗氧剂0.3-2份。
2.根据权利要求1所述的耐曲挠柔软热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料，其特征在于：所述乙烯-乙酸乙烯酯为VA含量在26-40％之间的聚合物。
3.根据权利要求1所述的耐曲挠柔软热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料，其特征在于：所述超低密度聚乙烯的熔融指数为2-10g/10min。
4.根据权利要求1所述的耐曲挠柔软热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料，其特征在于：所述乙烯-α-烯烃共聚物为乙烯-丁烯或乙烯-辛烯共聚物。
5.根据权利要求1所述的耐曲挠柔软热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料，其特征在于：所述相容剂为马来酸酐接枝乙烯-α-烯烃共聚物。
6.根据权利要求1所述的耐曲挠柔软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，平均粒径不超过1.5μm。
7.根据权利要求1所述的耐曲挠柔软热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料，其特征在于：所述抗疲劳剂为胺类化合物。
8.根据权利要求7所述的耐曲挠柔软热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料，其特征在于：所述抗疲劳剂为防老剂288、异丙胺基二苯胺或受阻呱啶中的一种或多种。
9.耐曲挠柔软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，包括如下步骤：
1)依如下投放顺序将乙烯-乙酸乙烯酯，超低密度聚乙烯，阻燃剂，抗疲劳剂，抗氧剂，润滑剂，乙烯-α-烯烃共聚物，TPV，相容剂，增塑剂按重量份加入密炼机中，进行混炼；
2)混炼至料温为130-150℃时出料，送入锥形喂料斗，经双螺杆挤出机造粒后冷却，制得产品。
10.根据权利要求9所述的耐曲挠柔软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：所述锥形喂料斗温度为120-140℃；双螺杆挤出机各段温度依次为：一区100-110℃，二区110-120℃，三区120-130℃，四区130-140℃，五区130-140℃，六区130-140℃，七区130-140℃，八区130-140℃，九区130-140℃，机头温度130-140℃。
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