CN112574492A - 一种阻燃聚乙烯光缆护套料 - Google Patents

一种阻燃聚乙烯光缆护套料 Download PDF

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Abstract

一种阻燃聚乙烯光缆护套料，其主要组成按照重量为：线性低密度聚乙烯10‑20份，高密度聚乙烯50‑60份，复合阻燃协效剂母粒20‑30份，相容剂5‑10份，炭黑母料4‑6份，硅油2‑3份，抗氧剂0.5‑1份。本发明制得的产品选用三氧化二锑‑十溴苯乙烷混合物和氢氧化铝共同组成复合阻燃体系，以保证新产品垂直燃烧的阻燃性能达到FV‑0级，既环保阻燃，又是阻燃剂成本最低的一种。

Description

一种阻燃聚乙烯光缆护套料
技术领域
本发明属于新材料、高分子材料、高分子改性环保材料加工与应用技术，具体涉及一种阻燃聚乙烯光缆护套料。
背景技术
聚乙烯是用途宽广的一类重要通用树脂，其制成品从薄膜、管材、日用品到电线电缆的包覆护套等等随处可见，但PE属于易燃材料(其氧指数为17.3)，在燃烧时热释放速率大，热值高，火焰传播速度快，分解产生可燃有毒气体CO等，不易熄灭，极易造成火灾与中毒事故，对人们的生命和财产安全形成巨大的威胁，这就使PE制品在电器、高层建筑、煤矿、隧道、装饰等许多领域的应用受到限制，需要对其进行一定的阻燃改性。
当前，对聚乙烯的阻燃改性一直是研究的热点。传统的聚乙烯阻燃剂为卤素阻燃剂和三氧化锑复配，阻燃性比较好，但在燃烧时会产生大量的有害气体，严重危害人类和环境的安全。随着环保政策的不断出台和实施，无卤阻燃聚乙烯复合材料成为一个新的研究方向。现有技术中，《阻燃材料与技术》1999(1)：7介绍了以季戊四醇与三氯氧磷反应后，再与密胺作用形成双磷酸季戊四醇密胺盐用于阻燃聚烯烃，可以达到UL94V-0级，且不发生熔滴现象；US4966931介绍了选用聚磷酸铵或用三聚氰胺改性的聚磷酸铵、1，3，5-三嗪衍生物组成膨胀型无卤阻燃剂阻燃聚丙烯或聚乙烯。上述方法虽然取得了较好的阻燃效果，但是原材料的力学性能受到了一定的影响。
在“宽带中国”战略决策引领下，随着光纤入户的深入展开和5G通信互联网的全面布局，市场运营商对普通光缆线缆护套材料的环保阻燃要求不断提高，要求聚乙烯光缆护套料技术升级，能够有一定的阻燃效果。所以在传统的聚乙烯光缆护套料基础上，研发生产环保型阻燃聚乙烯系列电缆料。
发明内容
为了克服以上缺陷，本发明要解决的技术问题是：提出一种阻燃聚乙烯光缆护套料及制备方法，在保持聚乙烯树脂的原有性能的基础上具有良好的阻燃性能，加工方便，成本低廉。
本发明所采用的技术方案为：一种阻燃聚乙烯光缆护套料，按照重量线性低密度聚乙烯10-20份，高密度聚乙烯50-60份，复合阻燃协效剂母粒20-30份，相容剂5-10份，炭黑母料4-6份，硅油2-3份，抗氧剂0.5-1份置于高速混料机混合1-2min后，再经单螺杆双阶挤出机挤出造粒，最后风冷，即得阻燃聚乙烯电缆料。
所述线性低密度聚乙烯的熔指为1.0-2.5
所述的高密度聚乙烯为薄膜级，熔指为0.1-0.2
所述的复合阻燃协效剂母粒，按照重量由线性低密度聚乙烯40-45份、复合阻燃剂50-55份，相容剂5-8份，偶联剂3-5份，硅酮母粒1-5份，润滑剂5-8份置于密炼机内，在110-130℃温度下，混炼9-13分钟，再经双螺杆挤出造粒机组挤出成型制得复合阻燃协效剂母粒。
所述复合阻燃剂的组成为：三氧化二锑15-25％，十溴苯乙烷55-60％，氢氧化铝20-30％；
所述相容剂为为马来酸酐接枝乙烯—乙酸乙烯酯、马来酸酐接枝茂金属线性低密度聚乙烯、马来酸酐接枝聚烯烃弹性体中的至少一种；
所述的偶联剂为乙烯基三乙氧硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、苯胺甲基三乙氧基硅烷、三硬酯基钛酸异丙酯、三(十二烷基苯磺酰基)钛酸异丙酯中的一种或几种；
所述硅酮母粒为市售；
所述润滑剂为硬脂酸辛酯或聚乙烯蜡(分子量≤5000)。
所述炭黑母料包括以下重量百分比组分：炭黑45～50％，聚乙烯50-55％。
所述的抗氧剂为1010和168协同抗氧剂。
一种阻燃聚乙烯光缆护套料的制备方法：将按照重量线性低密度聚乙烯10-20份，高密度聚乙烯50-60份，复合阻燃协效剂母粒20-30份，相容剂5-10份，炭黑母料4-6份，硅油2-3份，抗氧剂0.5-1份置于高速混料机混合1-2min后，再经单螺杆双阶挤出机挤出造粒，最后风冷，即得阻燃聚乙烯电缆料。
所述阻燃聚乙烯光缆护套料的主要技术指标：断裂伸长率：＞300％；拉伸强度：＞13MPa；耐环境应力开裂：>100h；阻燃性能：达到FV-0级别；氧指数：≥32％，产品质量符合行业标准和企业产品标准，是普通聚乙烯光缆护套料的技术升级新产品。
技术效果：1、本发明所选取高密度聚乙烯50-60份，利用其高熔点的特性，提高本产品的高温压力性能，解决了高温压力问题，具有优异的耐热性能。除满足高阻燃、高耐温、高力学性能外，本发明的产品还具有添加助剂少，一般工艺方法可以制备的优点。
2、本发明选用三氧化二锑-十溴苯乙烷混合物和氢氧化铝共同组成复合阻燃体系，本发明中改性阻燃剂含有的十溴层结构在高温环境中为亚稳晶型，在遇到高温时发生自聚，从而可使聚乙烯与十溴一同在产品受到高温时自聚，并在产品表面形成一层隔绝氧气的保护层，进而使产品的阻燃性能提高，以保证新产品垂直燃烧的阻燃性能达到FV-0级，既环保阻燃，又是阻燃剂成本最低的一种。
3、本发明选用所述润滑剂为硬脂酸及其酯类衍生物、金属皂类、饱和烃类或硅系润滑剂。所述硬脂酸及其酯类衍生物为硬脂酸、硬脂酸正丁酯或硬脂酸辛酯。所述金属皂类润滑剂为硬脂酸钙或硬脂酸锌。所述饱和烃类润滑剂为液体石蜡、固体石蜡、微晶石蜡或聚乙烯蜡。所述硅系润滑剂为高粘度硅油或硅酮母料，优化体系的润滑性能，使本项目产品比市场低烟无卤阻燃电缆料拥有更快的加工挤出性能，提高客户的满意度。
4、本发明在提高产品的阻燃效果的情况下不影响原有材料的性能。复合材料的力学性能，加工性能较好。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
本发明所采用的技术方案为：一种阻燃聚乙烯光缆护套料，按照重量线性低密度聚乙烯10份，高密度聚乙烯50份，复合阻燃协效剂母粒20份，相容剂5份，炭黑母料4份，硅油2份，抗氧剂0.5份置于高速混料机混合1-2min后，再经单螺杆双阶挤出机挤出造粒，最后风冷，即得阻燃聚乙烯电缆料。
所述线性低密度聚乙烯的熔指为1.0-2.5
所述的高密度聚乙烯为薄膜级，熔指为0.1-0.2
所述的复合阻燃协效剂母粒，按照重量由线性低密度聚乙烯40份、复合阻燃剂50份，相容剂5份，偶联剂3份，硅酮母粒1份，润滑剂5份置于密炼机内，在110-130℃温度下，混炼9-13分钟，再经双螺杆挤出造粒机组挤出成型制得复合阻燃协效剂母粒。
所述复合阻燃剂的组成为：三氧化二锑15-25％，十溴苯乙烷55-60％，氢氧化铝20-30％；
所述相容剂为为马来酸酐接枝乙烯—乙酸乙烯酯、马来酸酐接枝茂金属线性低密度聚乙烯、马来酸酐接枝聚烯烃弹性体中的至少一种；
所述的偶联剂为乙烯基三乙氧硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、苯胺甲基三乙氧基硅烷、三硬酯基钛酸异丙酯、三(十二烷基苯磺酰基)钛酸异丙酯中的一种或几种；
所述硅酮母粒为市售；
所述润滑剂为硬脂酸辛酯或聚乙烯蜡(分子量≤5000)。
所述炭黑母料包括以下重量百分比组分：炭黑45～50％，聚乙烯50-55％。
所述的抗氧剂为1010和168协同抗氧剂。
一种阻燃聚乙烯光缆护套料的制备方法：将按照重量线性低密度聚乙烯10份，高密度聚乙烯50份，复合阻燃协效剂母粒20份，相容剂5份，炭黑母料4份，硅油2份，抗氧剂0.5份置于高速混料机混合1-2min后，再经单螺杆双阶挤出机挤出造粒，最后风冷，即得阻燃聚乙烯电缆料。
实施例2
本发明所采用的技术方案为：一种阻燃聚乙烯光缆护套料，按照重量线性低密度聚乙烯20份，高密度聚乙烯60份，复合阻燃协效剂母粒30份，相容剂10份，炭黑母料6份，硅油3份，抗氧剂1份置于高速混料机混合1-2min后，再经单螺杆双阶挤出机挤出造粒，最后风冷，即得阻燃聚乙烯电缆料。
所述线性低密度聚乙烯的熔指为1.0-2.5
所述的高密度聚乙烯为薄膜级，熔指为0.1-0.2
所述的复合阻燃协效剂母粒，按照重量由线性低密度聚乙烯45份、复合阻燃剂55份，相容剂8份，偶联剂5份，硅酮母粒5份，润滑剂8份置于密炼机内，在110-130℃温度下，混炼9-13分钟，再经双螺杆挤出造粒机组挤出成型制得复合阻燃协效剂母粒。
所述复合阻燃剂的组成为：三氧化二锑15-25％，十溴苯乙烷55-60％，氢氧化铝20-30％；
所述相容剂为为马来酸酐接枝乙烯—乙酸乙烯酯、马来酸酐接枝茂金属线性低密度聚乙烯、马来酸酐接枝聚烯烃弹性体中的至少一种；
所述的偶联剂为乙烯基三乙氧硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、苯胺甲基三乙氧基硅烷、三硬酯基钛酸异丙酯、三(十二烷基苯磺酰基)钛酸异丙酯中的一种或几种；
所述硅酮母粒为市售；
所述润滑剂为硬脂酸辛酯或聚乙烯蜡(分子量≤5000)。
所述炭黑母料包括以下重量百分比组分：炭黑45～50％，聚乙烯50-55％。
所述的抗氧剂为1010和168协同抗氧剂。
一种阻燃聚乙烯光缆护套料的制备方法：将按照重量线性低密度聚乙烯20份，高密度聚乙烯60份，复合阻燃协效剂母粒30份，相容剂10份，炭黑母料6份，硅油3份，抗氧剂1份置于高速混料机混合1-2min后，再经单螺杆双阶挤出机挤出造粒，最后风冷，即得阻燃聚乙烯电缆料。
实施例3
本发明所采用的技术方案为：一种阻燃聚乙烯光缆护套料，按照重量线性低密度聚乙烯15份，高密度聚乙烯55份，复合阻燃协效剂母粒25份，相容剂8份，炭黑母料5份，硅油2.5份，抗氧剂0.7份置于高速混料机混合1-2min后，再经单螺杆双阶挤出机挤出造粒，最后风冷，即得阻燃聚乙烯电缆料。
所述线性低密度聚乙烯的熔指为1.0-2.5
所述的高密度聚乙烯为薄膜级，熔指为0.1-0.2
所述的复合阻燃协效剂母粒，按照重量由线性低密度聚乙烯42份、复合阻燃剂52份，相容剂7份，偶联剂4份，硅酮母粒3份，润滑剂7份置于密炼机内，在110-130℃温度下，混炼9-13分钟，再经双螺杆挤出造粒机组挤出成型制得复合阻燃协效剂母粒。
所述复合阻燃剂的组成为：三氧化二锑15-25％，十溴苯乙烷55-60％，氢氧化铝20-30％；
所述相容剂为为马来酸酐接枝乙烯—乙酸乙烯酯、马来酸酐接枝茂金属线性低密度聚乙烯、马来酸酐接枝聚烯烃弹性体中的至少一种；
所述的偶联剂为乙烯基三乙氧硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、苯胺甲基三乙氧基硅烷、三硬酯基钛酸异丙酯、三(十二烷基苯磺酰基)钛酸异丙酯中的一种或几种；
所述硅酮母粒为市售；
所述润滑剂为硬脂酸辛酯或聚乙烯蜡(分子量≤5000)。
所述炭黑母料包括以下重量百分比组分：炭黑45～50％，聚乙烯50-55％。
所述的抗氧剂为1010和168协同抗氧剂。
一种阻燃聚乙烯光缆护套料的制备方法：将按照重量线性低密度聚乙烯15份，高密度聚乙烯55份，复合阻燃协效剂母粒25份，相容剂7份，炭黑母料5份，硅油2.5份，抗氧剂0.7份置于高速混料机混合1-2min后，再经单螺杆双阶挤出机挤出造粒，最后风冷，即得阻燃聚乙烯电缆料。
实施例1 实施例2 实施例3
拉伸强度(MPa) 15.6 16.1 16.5
断裂伸长率(％) 380 420 330
弯曲强度(MPa) 12.6 13.6 14.1
氧指数 32.1 33.5 32.8
如无具体说明，本发明的各种原料均可以通过市售得到；或根据本领域的常规方法制备得到。除非另有定义或说明，本文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术熟练人员所熟悉的意义相同。此外任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。
本发明的其他方面由于本文的公开内容，对本领域的技术人员而言是显而易见的。
上述具体实施例，进一步阐述本发明，应理解。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照国家标准测定。若没有相应的国家标准，则按照通用的国际标准、常规条件、或按照制造厂商所建议的条件进行。除非另外说明，否则所有的份数为重量份，所有的百分比为重量百分比。

Claims (7)

1.一种阻燃聚乙烯光缆护套料，其主要组成按照重量为：线性低密度聚乙烯10-20份，高密度聚乙烯50-60份，复合阻燃协效剂母粒20-30份，相容剂5-10份，炭黑母料4-6份，硅油2-3份，抗氧剂0.5-1份。
2.根据权利要求1所述的一种阻燃聚乙烯光缆护套料，其特征在于：所述线性低密度聚乙烯的熔指为1.0-2.5 。
3.根据权利要求1所述的一种阻燃聚乙烯光缆护套料，其特征在于：所述的高密度聚乙烯为薄膜级，熔指为0.1-0.2。
4.根据权利要求1所述的一种阻燃聚乙烯光缆护套料，其特征在于：所述的复合阻燃协效剂母粒，按照重量由线性低密度聚乙烯40-45份、复合阻燃剂50-55份，相容剂5-8份，偶联剂3-5份，硅酮母粒1-5份，润滑剂5-8份置于密炼机内，在110-130℃温度下，混炼9-13分钟，再经双螺杆挤出造粒机组挤出成型制得复合阻燃协效剂母粒。
所述复合阻燃剂的组成为：三氧化二锑15-25％，十溴苯乙烷55-60％，氢氧化铝20-30％；
所述相容剂为为马来酸酐接枝乙烯—乙酸乙烯酯、马来酸酐接枝茂金属线性低密度聚乙烯、马来酸酐接枝聚烯烃弹性体中的至少一种；
所述的偶联剂为乙烯基三乙氧硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、苯胺甲基三乙氧基硅烷、三硬酯基钛酸异丙酯、三(十二烷基苯磺酰基)钛酸异丙酯中的一种或几种；
所述硅酮母粒为市售；
所述润滑剂为硬脂酸辛酯或聚乙烯蜡(分子量≤5000)。
5.根据权利要求1所述的一种阻燃聚乙烯光缆护套料，其特征在于：所述炭黑母料包括以下重量百分比组分：炭黑45～50％，聚乙烯50-55％。
6.根据权利要求1所述的一种阻燃聚乙烯光缆护套料，其特征在于：所述的抗氧剂为1010和168协同抗氧剂。
7.一种如权利要求1-7任一所述的一种阻燃聚乙烯光缆护套料的制备方法：将按照重量线性低密度聚乙烯10-20份，高密度聚乙烯50-60份，复合阻燃协效剂母粒20-30份，相容剂5-10份，炭黑母料4-6份，硅油2-3份，抗氧剂0.5-1份置于高速混料机混合1-2min 后，再经单螺杆双阶挤出机挤出造粒，最后风冷，即得阻燃聚乙烯电缆料。
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