CN114231049A - 一种高强度无卤阻燃tpe电缆料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强度无卤阻燃TPE电缆料及其制备方法，该高强度无卤阻燃TPE电缆料包括TPE树脂、SEBS热塑性弹性体、聚丙烯树脂、改性氧化石墨烯、马来酸酐接枝聚丙烯、三聚氰胺焦磷酸盐、季戊四醇、阻燃剂、阻燃协效剂、抗氧剂。本发明通过改性将SEBS热塑性弹性体的耐水性、柔顺性和优异的电气性能与TPE树脂的耐磨性结合到一起，兼具两组分聚合物优异性能，再以阻燃母料、阻燃剂和阻燃协效剂进行无卤阻燃改性，使其具有良好的阻燃性能，同时在无卤阻燃改性后的阻燃TPE/SEBS复合材料中添加聚烯烃树脂和改性氧化石墨烯，进一步提升电缆料的耐磨性能和强度。
Description
技术领域
本发明涉及TPE电缆料制备技术领域，具体为一种高强度无卤阻燃TPE电缆料及其制备方法。
背景技术
传统的电线电缆一般采用PVC材料并加入卤系阻燃剂以获得较好的阻燃性能。但是，在燃烧过程中，上述材料会产生大量有毒浓烟以及腐蚀性气体，这将加速火灾现场人员的窒息和加大救援人员的救援难度；而且释放的腐蚀性气体将会使火灾现场及附近的电器遭到腐蚀而报废。这使得市场迫切需要一种环保、低发烟量、无卤无腐蚀性气体释放的新型阻燃材料。
热塑性弹性体TPE是一种具有橡胶的高弹性、高强度、高回弹性，又具有可注塑加工特征的材料。具有环保无毒安全，硬度范围广，有优良的着色性，触感柔软，耐候性，抗疲劳性和耐温性，加工性能优越，无须硫化，可以循环使用降低成本，既可以二次注塑成型，与PP、PE、PC、PS、ABS等基体材料包覆粘合，也可以单独成型。因而，非常适合于代替PVC制备电缆料。现有技术中，一般将无机阻燃剂加入TPE材料中以制备高阻燃等级的材料。但无机物的粒径、用量以及相容性的问题常常导致材料阻燃性能与物理机械性能的严重失衡，因此大多机械性能如拉伸强度、断裂伸长率偏低，加工性能不佳同时物料的硬度偏高，手感不佳等。此外，作为电缆使用时还希望材料具有更高的介电强度，以提高稳定性。因此非常需要通过配方以及生产工艺的改进，开发一种同时具备高强度、高阻燃性能以及高介电强度的无卤TPE电缆料。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种高强度无卤阻燃TPE电缆料及其制备方法，本发明通过SEBS热塑性弹性体与TPE树脂进行共混改性，将SEBS热塑性弹性体的耐水性、柔顺性和优异的电气性能与TPE树脂的耐磨性结合到一起，兼具两组分聚合物优异性能，再以马来酸酐接枝聚丙烯、三聚氰胺焦磷酸盐和季戊四醇为原材料制得阻燃母料与阻燃剂和阻燃协效剂进行无卤阻燃改性，使其具有良好的阻燃性能，同时在无卤阻燃改性后的阻燃TPE/SEBS复合材料中添加聚烯烃树脂和改性氧化石墨烯，进一步提升电缆料的耐磨性能和强度。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高强度无卤阻燃TPE电缆料，包括以下重量配比的原料制成：TPE树脂40-50份、SEBS热塑性弹性体20-27份、聚丙烯树脂10-13份、改性氧化石墨烯5-8份、马来酸酐接枝聚丙烯10-14份、三聚氰胺焦磷酸盐7-12份、季戊四醇4-9份、阻燃剂1-3份、阻燃协效剂1-3份、抗氧剂2-5份。
优选的，所述SEBS热塑性弹性体的制备方法为按一定比例称取SEBS、聚丙烯和碳酸钙，充分混合后，在双螺杆挤出机中挤出造粒，制得SEBS热塑性弹性体，其中双螺杆挤出温度设定为160-180℃。
优选的，所述SEBS、聚丙烯和碳酸钙的质量比为(12-15):(7-9):(3-5)。
优选的，所述马来酸酐接枝聚丙烯是马来酸酐、聚丙烯、助接枝单体在引发剂和抗氧化剂的作用下枝接共聚反应制取得到。
优选的，所述助接枝单体为五丙烯基丁二酸、1-苯基-2-丙烯基-1-酮、1-烯丙基-2，4，5-三甲氧基苯、二烯丙基双酚A、二烯丙基二乙氧基硅烷、三烯丙基异氰尿酸酯中的一种或几种构成。
优选的，所述引发剂为过氧化二叔丁基、过氧化环己酮、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二叔丁基、过氧化叔戊酸叔丁基酯、偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰/N，N-二甲基苯胺、偶氮二异丁酸二甲酯中的一种或几种构成。
优选的，所述改性氧化石墨烯的制备方法为将氧化石墨烯溶解分散在溶剂中，制得分散液，向分散液中加入多元胺，加完后将温度升高至120-140℃，对氧化石墨烯进行还原改性，反应24-36h后，将温度调整至60-95℃，加入多异氰酸酯与单异氰酸酯的混合物，反应,6-35h后，将产物用丙酮洗涤、离心、烘干至恒重，得到改性氧化石墨烯。
优选的，所述阻燃剂为磷酸三丁酯、羟基铝、磷酸甲苯-二苯酯、磷酸三(2-乙基己基)酯、磷酸三(2，3-二氯丙基)酯、磷酸三甲苯酯和磷酸(2-乙基己基)-二苯酯中的一种或多种。
一种高强度无卤阻燃TPE电缆料的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：阻燃母料制备、先将马来酸酐接枝聚丙烯、三聚氰胺焦磷酸盐和季戊四醇放置真空干燥箱中于60℃下烘12h，在温度为180-220℃的流变仪中先加入马来酸酐接枝聚丙烯，待其熔融后，缓慢加入三聚氰胺焦磷酸盐，共混10-15min，然后再加入季戊四醇，继续共混10-15min，制得阻燃母料；
步骤二：阻燃TPE/SEBS复合材料的制备、首先将TPE树脂、SEBS热塑性弹性体、阻燃母料、阻燃剂、阻燃协效剂和抗氧剂加入混料机中，在转速3000-4500r/min下混合20-30min，再将流变仪的混料槽预热至160-180℃，在流变仪转速一定的情况下加入混合好的TPE树脂、SEBS热塑性弹性体、阻燃母料、阻燃剂、阻燃协效剂和抗氧剂，立即将混料槽密封，使物料在混料槽中进行熔融共混，待物料的扭矩达到平衡后一定时间，制得阻燃TPE/SEBS复合材料；
步骤三：高强度无卤阻燃TPE电缆料的制备、以阻燃TPE/SEBS复合材料为基料，加入聚烯烃树脂、改性氧化石墨烯和抗氧剂于高速混合机中进行混合，混合8-10min后强制喂料于双螺杆挤出机挤出造粒，粒料再进入热风干燥机中进行干燥后即得高强度无卤阻燃TPE电缆料，其中双螺杆挤出温度设定为180-200℃，热风干燥机温度设定为40-60℃。
本发明的有益效果为：
通过SEBS热塑性弹性体与TPE树脂进行共混改性，将SEBS热塑性弹性体的耐水性、柔顺性和优异的电气性能与TPE树脂的耐磨性结合到一起，兼具两组分聚合物优异性能，再以马来酸酐接枝聚丙烯、三聚氰胺焦磷酸盐和季戊四醇为原材料制得阻燃母料与阻燃剂和阻燃协效剂进行无卤阻燃改性，使其具有良好的阻燃性能，同时在无卤阻燃改性后的阻燃TPE/SEBS复合材料中添加聚烯烃树脂和改性氧化石墨烯，进一步提升电缆料的耐磨性能和强度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明一种高强度无卤阻燃TPE电缆料的制备流程图。
具体实施方式
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。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它实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例一
一种高强度无卤阻燃TPE电缆料的制备方法：步骤一：先将马来酸酐接枝聚丙烯10份、三聚氰胺焦磷酸盐7份和季戊四醇4份放置真空干燥箱中于60℃下烘12h，在温度为180-220℃的流变仪中先加入马来酸酐接枝聚丙烯10份，待其熔融后，缓慢加入三聚氰胺焦磷酸盐7份，共混10-15min，然后再加入季戊四醇4份，继续共混10-15min，制得阻燃母料；步骤二：首先将TPE树脂40份、SEBS热塑性弹性体20份、步骤一种制得的阻燃母料、阻燃剂1份、阻燃协效剂1份和抗氧剂1份加入混料机中，在转速3000-4500r/min下混合20-30min，再将流变仪的混料槽预热至160-180℃，在流变仪转速一定的情况下加入混合好的TPE树脂、SEBS热塑性弹性体、阻燃母料、阻燃剂、阻燃协效剂和抗氧剂，立即将混料槽密封，使物料在混料槽中进行熔融共混，待物料的扭矩达到平衡后一定时间，制得阻燃TPE/SEBS复合材料；步骤三：以阻燃TPE/SEBS复合材料为基料，加入聚烯烃树脂10份、改性氧化石墨烯5份和抗氧剂1份于高速混合机中进行混合，混合8-10min后强制喂料于双螺杆挤出机挤出造粒，粒料再进入热风干燥机中进行干燥后即得高强度无卤阻燃TPE电缆料；
其中双螺杆挤出温度设定为180-200℃，热风干燥机温度设定为40-60℃。
实施例二
一种高强度无卤阻燃TPE电缆料的制备方法：步骤一：先将马来酸酐接枝聚丙烯12份、三聚氰胺焦磷酸盐10份和季戊四醇7份放置真空干燥箱中于60℃下烘12h，在温度为180-220℃的流变仪中先加入马来酸酐接枝聚丙烯10份，待其熔融后，缓慢加入三聚氰胺焦磷酸盐10份，共混10-15min，然后再加入季戊四醇7份，继续共混10-15min，制得阻燃母料；步骤二：首先将TPE树脂45份、SEBS热塑性弹性体24份、步骤一种制得的阻燃母料、阻燃剂2份、阻燃协效剂2份和抗氧剂2份加入混料机中，在转速3000-4500r/min下混合20-30min，再将流变仪的混料槽预热至160-180℃，在流变仪转速一定的情况下加入混合好的TPE树脂、SEBS热塑性弹性体、阻燃母料、阻燃剂、阻燃协效剂和抗氧剂，立即将混料槽密封，使物料在混料槽中进行熔融共混，待物料的扭矩达到平衡后一定时间，制得阻燃TPE/SEBS复合材料；步骤三：以阻燃TPE/SEBS复合材料为基料，加入聚烯烃树脂12份、改性氧化石墨烯7份和抗氧剂1份于高速混合机中进行混合，混合8-10min后强制喂料于双螺杆挤出机挤出造粒，粒料再进入热风干燥机中进行干燥后即得高强度无卤阻燃TPE电缆料；
其中双螺杆挤出温度设定为180-200℃，热风干燥机温度设定为40-60℃。
实施例三
一种高强度无卤阻燃TPE电缆料的制备方法：步骤一：先将马来酸酐接枝聚丙烯14份、三聚氰胺焦磷酸盐12份和季戊四醇9份放置真空干燥箱中于60℃下烘12h，在温度为180-220℃的流变仪中先加入马来酸酐接枝聚丙烯14份，待其熔融后，缓慢加入三聚氰胺焦磷酸盐12份，共混10-15min，然后再加入季戊四醇9份，继续共混10-15min，制得阻燃母料；步骤二：首先将TPE树脂50份、SEBS热塑性弹性体27份、步骤一种制得的阻燃母料、阻燃剂3份、阻燃协效剂3份和抗氧剂2份加入混料机中，在转速3000-4500r/min下混合20-30min，再将流变仪的混料槽预热至160-180℃，在流变仪转速一定的情况下加入混合好的TPE树脂、SEBS热塑性弹性体、阻燃母料、阻燃剂、阻燃协效剂和抗氧剂，立即将混料槽密封，使物料在混料槽中进行熔融共混，待物料的扭矩达到平衡后一定时间，制得阻燃TPE/SEBS复合材料；步骤三：以阻燃TPE/SEBS复合材料为基料，加入聚烯烃树脂13份、改性氧化石墨烯8份和抗氧剂2份于高速混合机中进行混合，混合8-10min后强制喂料于双螺杆挤出机挤出造粒，粒料再进入热风干燥机中进行干燥后即得高强度无卤阻燃TPE电缆料；
其中双螺杆挤出温度设定为180-200℃，热风干燥机温度设定为40-60℃。
通过SEBS热塑性弹性体与TPE树脂进行共混改性，将SEBS热塑性弹性体的耐水性、柔顺性和优异的电气性能与TPE树脂的耐磨性结合到一起，兼具两组分聚合物优异性能，再以马来酸酐接枝聚丙烯、三聚氰胺焦磷酸盐和季戊四醇为原材料制得阻燃母料与阻燃剂和阻燃协效剂进行无卤阻燃改性，使其具有良好的阻燃性能，同时在无卤阻燃改性后的阻燃TPE/SEBS复合材料中添加聚烯烃树脂和改性氧化石墨烯，进一步提升电缆料的耐磨性能和强度。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种高强度无卤阻燃TPE电缆料，其特征在于：包括以下重量配比的原料制成：TPE树脂40-50份、SEBS热塑性弹性体20-27份、聚丙烯树脂10-13份、改性氧化石墨烯5-8份、马来酸酐接枝聚丙烯10-14份、三聚氰胺焦磷酸盐7-12份、季戊四醇4-9份、阻燃剂1-3份、阻燃协效剂1-3份、抗氧剂2-5份。
2.根据权利要求1所述的一种高强度无卤阻燃TPE电缆料，其特征在于：所述SEBS热塑性弹性体的制备方法为按一定比例称取SEBS、聚丙烯和碳酸钙，充分混合后，在双螺杆挤出机中挤出造粒，制得SEBS热塑性弹性体，其中双螺杆挤出温度设定为160-180℃。
3.根据权利要求2所述的一种高强度无卤阻燃TPE电缆料，其特征在于：所述SEBS、聚丙烯和碳酸钙的质量比为(12-15)：(7-9)：(3-5)。
4.根据权利要求1所述的一种高强度无卤阻燃TPE电缆料，其特征在于：所述马来酸酐接枝聚丙烯是马来酸酐、聚丙烯、助接枝单体在引发剂和抗氧化剂的作用下枝接共聚反应制取得到。
5.根据权利要求4所述的一种高强度无卤阻燃TPE电缆料，其特征在于：所述助接枝单体为五丙烯基丁二酸、1-苯基-2-丙烯基-1-酮、1-烯丙基-2，4，5-三甲氧基苯、二烯丙基双酚A、二烯丙基二乙氧基硅烷、三烯丙基异氰尿酸酯中的一种或几种构成。
6.根据权利要求5所述的一种高强度无卤阻燃TPE电缆料，其特征在于：所述引发剂为过氧化二叔丁基、过氧化环己酮、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二叔丁基、过氧化叔戊酸叔丁基酯、偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰/N，N-二甲基苯胺、偶氮二异丁酸二甲酯中的一种或几种构成。
7.根据权利要求1所述的一种高强度无卤阻燃TPE电缆料，其特征在于：所述改性氧化石墨烯的制备方法为将氧化石墨烯溶解分散在溶剂中，制得分散液，向分散液中加入多元胺，加完后将温度升高至120-140℃，对氧化石墨烯进行还原改性，反应24-36h后，将温度调整至60-95℃，加入多异氰酸酯与单异氰酸酯的混合物，反应,6-35h后，将产物用丙酮洗涤、离心、烘干至恒重，得到改性氧化石墨烯。
8.根据权利要求1所述的一种高强度无卤阻燃TPE电缆料，其特征在于：所述阻燃剂为磷酸三丁酯、羟基铝、磷酸甲苯-二苯酯、磷酸三(2-乙基己基)酯、磷酸三(2，3-二氯丙基)酯、磷酸三甲苯酯和磷酸(2-乙基己基)-二苯酯中的一种或多种。
9.一种高强度无卤阻燃TPE电缆料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一：阻燃母料制备、先将马来酸酐接枝聚丙烯、三聚氰胺焦磷酸盐和季戊四醇放置真空干燥箱中于60℃下烘12h，在温度为180-220℃的流变仪中先加入马来酸酐接枝聚丙烯，待其熔融后，缓慢加入三聚氰胺焦磷酸盐，共混10-15min，然后再加入季戊四醇，继续共混10-15min，制得阻燃母料；
步骤二：阻燃TPE/SEBS复合材料的制备、首先将TPE树脂、SEBS热塑性弹性体、阻燃母料、阻燃剂、阻燃协效剂和抗氧剂加入混料机中，在转速3000-4500r/min下混合20-30min，再将流变仪的混料槽预热至160-180℃，在流变仪转速一定的情况下加入混合好的TPE树脂、SEBS热塑性弹性体、阻燃母料、阻燃剂、阻燃协效剂和抗氧剂，立即将混料槽密封，使物料在混料槽中进行熔融共混，待物料的扭矩达到平衡后一定时间，制得阻燃TPE/SEBS复合材料；
步骤三：高强度无卤阻燃TPE电缆料的制备、以阻燃TPE/SEBS复合材料为基料，加入聚烯烃树脂、改性氧化石墨烯和抗氧剂于高速混合机中进行混合，混合8-10min后强制喂料于双螺杆挤出机挤出造粒，粒料再进入热风干燥机中进行干燥后即得高强度无卤阻燃TPE电缆料，其中双螺杆挤出温度设定为180-200℃，热风干燥机温度设定为40-60℃。
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