CN114854164A - 一种耐高温聚丙烯芯线料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种耐高温聚丙烯芯线料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐高温聚丙烯芯线料及其制备方法和应用，由嵌段共聚聚丙烯、聚苯醚PPO、马来酸酐接枝SEBS、复合阻燃剂和抗氧助剂构成；以质量百分比计，所述嵌段共聚聚丙烯含量为40～50％，所述聚苯醚PPO含量为10～15％，所述马来酸酐接枝SEBS含量为10～15％，所述复合阻燃剂含量为25～30％，所述抗氧助剂含量为1.0～1.5％。本发明通过在嵌段共聚聚丙烯中加入聚苯醚PPO、马来酸酐接枝SEBS和自制复合阻燃剂，既能保证材料的物理性能，又能增加材料韧性、阻燃性、耐高温能力。

Description

一种耐高温聚丙烯芯线料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于电线电缆材料技术领域，具体涉及到一种耐高温聚丙烯芯线料及其制备方法和应用。
背景技术
现有技术中，耐高温聚丙烯芯线料是为满足耐高温、浸锡时耐熔损、机械性能好、挤出线缆表面光滑细腻等特性而开发的一种环保型电线材料，其是使用嵌段共聚聚丙烯作为基材，用聚苯醚PPO增加其耐温能力，用马来酸酐接枝SEBS提升两者的相容性，并辅以十溴二苯乙烷和三氧化二锑为阻燃剂，经共混、塑化、造粒而成的热塑性电线料。
耐高温聚丙烯芯线料的开发，要解决如下几个技术关键：
(1)一般常规聚丙烯制得的芯线料表面光滑度及机械性能都比较好，但是对于耐高温测试通过率较低；
(2)通过添加过量热老化剂来解决材料耐高温性能的聚丙烯芯线料在后期使用过程中及其容易出现析出现象。
(3)很多市售材料通过增加阻燃剂的含量来解决线缆浸锡时不耐融损的问题，但是阻燃剂加多之后材料的力学性能和表面效果又会变差，同时材料的成本又会增加不少。
因此，本领域亟需新型耐高温聚丙烯芯线料以提高线缆的耐高温性能以及表面效果。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本发明。
本发明的其中一个目的是提供一种耐高温聚丙烯芯线料，其能够解决该类产品所制得的芯线料能够抵御高温的同时还能够协助提高成品线缆的阻燃效果，其表面也比较光滑。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种耐高温聚丙烯芯线料，由嵌段共聚聚丙烯、聚苯醚PPO、马来酸酐接枝SEBS、复合阻燃剂和抗氧助剂构成；
以质量百分比计，所述嵌段共聚聚丙烯含量为40～50％，所述聚苯醚PPO含量为10～15％，所述马来酸酐接枝SEBS含量为10～15％，所述复合阻燃剂含量为25～30％，所述抗氧助剂含量为1.0～1.5％。
作为本发明耐高温聚丙烯芯线料的一种优选方案，其中：所述嵌段共聚聚丙烯密度为0.896g/cm3，熔融指数为0.8～9.0g/10min，硬度为67D。
作为本发明耐高温聚丙烯芯线料的一种优选方案，其中：所述聚苯醚PPO特性粘度为20～60cm3/g，熔融指数为10g/10min。
作为本发明耐高温聚丙烯芯线料的一种优选方案，其中：所述马来酸酐接枝SEBS接枝率为0.8～1.0％，硬度为70A。
作为本发明耐高温聚丙烯芯线料的一种优选方案，其中：所述复合阻燃剂为十溴二苯乙烷和三氧化二锑按质量比2～3:1共同混合制得。
作为本发明耐高温聚丙烯芯线料的一种优选方案，其中：所述抗氧助剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与三[2，4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯按质量比0.5～1.5：1共同混合制得。
本发明的另一个目的是提供如上述任一项所述的耐高温聚丙烯芯线料的制备方法，包括，
将按质量百分比计量中的20％嵌段共聚聚丙烯、马来酸酐接枝SEBS、复合阻燃剂三种组分在高速混合机中高速混合60～80s后，经双螺杆造粒机混合塑化造粒，得到复合阻燃剂母粒；
按照配方比例，将复合阻燃剂母粒和剩余组分一起投入搅拌釜中，在搅拌釜中搅拌至90℃，使各组分混合均匀；将搅拌均匀的混合料投入到双螺杆中挤出，得复合材料。
作为本发明耐高温聚丙烯芯线料的制备方法的一种优选方案，其中：所述经双螺杆造粒机混合塑化造粒，双螺杆造粒机加工温度为：输送段160～170℃，熔融段170～175℃，混炼段180～190℃，排气段180～190℃，均化段180～190℃，机头180～190℃；所得复合阻燃剂母粒用干燥冷空气干燥。
作为本发明耐高温聚丙烯芯线料的制备方法的一种优选方案，其中：所述将搅拌均匀的混合料投入到双螺杆中挤出，双螺杆的长径比为48:1；双螺杆温度为：第一区180～190℃，第二区200～210℃，第三区220～230℃，第四区220～230℃，第五区220～230℃，第六区220～230℃，第七区220～230℃，第八区220～230℃，第九区220～230℃，第十区220～230℃，第十一区190～200℃，机头190～200℃，切粒风冷后包装。
本发明的另一个目的是提供如上述任一项所述的耐高温聚丙烯芯线料在电线电缆制备中的应用，将所得复合材料在电线电缆挤线机生产线上，在一区190～200℃、二区220～240℃、三区220～240℃、四区220～240℃、机头190～200℃的温度下挤出，包覆在导体线芯上。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明使用了嵌段共聚聚丙烯作为基材树脂，添加聚苯醚PPO及马来酸酐接枝SEBS来提升其整体体系相容性及耐高温能力，并能有效增加材料的机械性能，同时PPO还能增加体系的阻燃性能；而马来酸酐接枝SEBS、聚丙烯和阻燃剂先预混制得阻燃母粒，更好改善了聚丙烯和聚苯醚PPO以及阻燃剂的亲和性，从而提高线缆的性能以及表面效果。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
如无特别说明，实施例中所采用的原料均为商业购买。
实施例1
(1)本实施例提供一种耐高温聚丙烯芯线料：由原料嵌段共聚聚丙烯、聚苯醚PPO、马来酸酐接枝SEBS、复合阻燃剂和抗氧助剂复合而成；
所述原料配方总质量为100％，以质量百分比计，所述嵌段共聚聚丙烯含量为50％，所述聚苯醚PPO含量为10％，所述马来酸酐接枝SEBS含量为13.5％，所述复合阻燃剂含量为25％，所述抗氧助剂含量为1.5％；其中，
所述嵌段共聚聚丙烯密度为0.896g/cm3，熔融指数为2.0g/10min(2.16kg@230℃)，硬度为67D；
所述聚苯醚PPO特性粘度为40cm3/g，熔融指数为10g/10min(10kg@300℃)；
所述马来酸酐接枝SEBS接枝率为0.8～1.0％，硬度为70A；
所述复合阻燃剂为十溴二苯乙烷和三氧化二锑按质量比3:1共同混合制得；
所述抗氧助剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与三[2，4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯按质量比1：1共同混合制得。
(2)所述耐高温聚丙烯芯线料的制备方法：
将按质量百分比计量中的20％嵌段共聚聚丙烯、马来酸酐接枝SEBS、复合阻燃剂两种组分在高速混合机中高速混合60～80s后，经双螺杆造粒机混合塑化造粒，得到复合阻燃剂母粒；双螺杆造粒机加工温度为：输送段160～170℃，熔融段170～175℃，混炼段180～190℃，排气段180～190℃，均化段180～190℃，机头180～190℃；所得复合阻燃剂母粒用干燥冷空气干燥；
将得到的复合阻燃剂母粒和剩余组分(剩余的80％嵌段共聚聚丙烯、聚苯醚PPO、抗氧助剂)一起投入搅拌釜中，在搅拌釜中搅拌至90℃，使各组分混合均匀；将搅拌均匀的混合料投入到长径比为48:1的双螺杆中挤出，得复合材料；其中，双螺杆温度为：第一区180～190℃，第二区200～210℃，第三区220～230℃，第四区220～230℃，第五区220～230℃，第六区220～230℃，第七区220～230℃，第八区220～230℃，第九区220～230℃，第十区220～230℃，第十一区190～200℃，机头190～200℃，切粒风冷后包装；
电缆的挤出工艺是控制挤塑机的温度，将挤出温度进行分段区分，其中，在一区190～200℃、二区220～240℃、三区220～240℃、四区220～240℃、机头190～200℃的温度下挤出，包覆在导体线芯上。在护套的挤出过程中严格控制挤塑机的工作温度，防止材料塑化不良或者因温度过高造成聚合物分解，使用高压缩比的螺杆和机头，使高分子材料充分塑化；采用高拉伸比的模具。
制得的产品和市售普通聚丙烯芯线料以及市售阻燃聚丙烯芯线料测试对比实验见表1。
表1
Figure BDA0003672890550000051
通过该表1对比可以发现，本发明产品具备了常规聚丙烯芯线料的机械性能(①)和重复利用性(⑤)，同时具备市售阻燃聚丙烯芯线料的耐熔损效果(②)以及更好的耐热老化能力(③)，阻燃能力(⑥)。除此之外，表面效果也比较好(④)。
实施例2
本实施例2在实施例1的制备工艺条件基础上，制得改变聚苯醚PPO和马来酸酐接枝SEBS含量比例的耐高温聚丙烯芯线料，原料配方见表2。
表2
试验1 试验2 试验3
嵌段共聚聚丙烯(％) 50 50 50
聚苯醚PPO(％) 10 15 7.5
马来酸酐接枝SEBS(％) 13.5 8.5 16
复合阻燃剂(％) 25 25 25
抗氧助剂(％) 1.5 1.5 1.5
测定结果见表3。
表3
Figure BDA0003672890550000061
通过该表对比可以发现，本发明产品中当马来酸酐接枝SEBS含量较少，聚苯醚PPO含量较多时，因为没有足够多的接枝材料当做相容剂，所制备的材料拉伸强度以及断裂伸长率(①)下降较多，且其表面效果也比较差(④)；当马来酸酐接枝SEBS含量较多，聚苯醚PPO含量较低时，材料的拉伸强度以及断裂伸长率也比较好(①)，所制得的线缆表面效果也可以(④)，但是此方案的耐温性能和阻燃性能稍差一点(②，③)而且成本比较高，不利于市场推广。
实施例3
本实施例3在实施例1的制备工艺条件基础上，制得改变马来酸酐接枝材料的耐高温聚丙烯芯线料，原料配方见表4。
表4
试验1 试验2
嵌段共聚聚丙烯(％) 50 50
聚苯醚PPO(％) 10 10
马来酸酐接枝SEBS(％) 13.5 -
马来酸酐接枝POE(％) - 13.5
复合阻燃剂(％) 25 25
抗氧助剂(％) 1.5 1.5
测定结果见表5。
表5
Figure BDA0003672890550000071
Figure BDA0003672890550000081
通过该测试对比可以看出：当作为相容剂的接枝材料由马来酸酐接枝SEBS换马来酸酐接枝POE时，材料性能机械性能(①)都有下降，而且材料耐熔损测试(②)和表面效果(③)并不理想，原因是POE基材的接枝材料和聚苯醚PPO的相容性不如马来酸酐接枝SEBS。
实施例4
本实施例4在实施例1的制备工艺条件基础上，制得改变嵌段共聚聚丙烯熔融指数的耐高温聚丙烯芯线料，原料配方见表6。
表6
Figure BDA0003672890550000082
测定结果见表7。
表7
Figure BDA0003672890550000083
Figure BDA0003672890550000091
通过该测试对比可以看出：当使用较低流动性聚丙烯时，材料的物理性能(①)和老化性能(②)可以保持，但是挤出线缆表面效果(③)不好。当时用大流动性聚丙烯时，线缆表面效果(③)较好，但是耐老化效果(②)比较差，耐熔损(④)也不行。
由此可见，本发明中通过添加聚苯醚PPO以及马来酸酐接枝SEBS，可以有效提升芯线料的耐高温性能，同时阻燃能力也有提升。在能通过浸锡时耐熔损测试的同时还能协助整条线缆更好的通过阻燃测试。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种耐高温聚丙烯芯线料，其特征在于：由嵌段共聚聚丙烯、聚苯醚PPO、马来酸酐接枝SEBS、复合阻燃剂和抗氧助剂构成；
以质量百分比计，所述嵌段共聚聚丙烯含量为40～50％，所述聚苯醚PPO含量为10～15％，所述马来酸酐接枝SEBS含量为10～15％，所述复合阻燃剂含量为25～30％，所述抗氧助剂含量为1.0～1.5％。
2.如权利要求1所述的耐高温聚丙烯芯线料，其特征在于：所述嵌段共聚聚丙烯密度为0.896g/cm3，熔融指数为0.8～9.0g/10min，硬度为67D。
3.如权利要求1或2所述的耐高温聚丙烯芯线料，其特征在于：所述聚苯醚PPO特性粘度为20～60cm3/g，熔融指数为10g/10min。
4.如权利要求3所述的耐高温聚丙烯芯线料，其特征在于：所述马来酸酐接枝SEBS接枝率为0.8～1.0％，硬度为70A。
5.如权利要求1、2、4中任一项所述的耐高温聚丙烯芯线料，其特征在于：所述复合阻燃剂为十溴二苯乙烷和三氧化二锑按质量比2～3:1共同混合制得。
6.如权利要求5所述的耐高温聚丙烯芯线料，其特征在于：所述抗氧助剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与三[2，4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯按质量比0.5～1.5：1共同混合制得。
7.如权利要求1～6中任一项所述的耐高温聚丙烯芯线料的制备方法，其特征在于：包括，
将按质量百分比计量中的20％嵌段共聚聚丙烯、马来酸酐接枝SEBS、复合阻燃剂三种组分在高速混合机中高速混合60～80s后，经双螺杆造粒机混合塑化造粒，得到复合阻燃剂母粒；
按照配方比例，将复合阻燃剂母粒和剩余组分一起投入搅拌釜中，在搅拌釜中搅拌至90℃，使各组分混合均匀；将搅拌均匀的混合料投入到双螺杆中挤出，得复合材料。
8.如权利要求7所述的耐高温聚丙烯芯线料的制备方法，其特征在于：所述经双螺杆造粒机混合塑化造粒，双螺杆造粒机加工温度为：输送段160～170℃，熔融段170～175℃，混炼段180～190℃，排气段180～190℃，均化段180～190℃，机头180～190℃；所得复合阻燃剂母粒用干燥冷空气干燥。
9.如权利要求7所述的耐高温聚丙烯芯线料的制备方法，其特征在于：所述将搅拌均匀的混合料投入到双螺杆中挤出，双螺杆的长径比为48:1；双螺杆温度为：第一区180～190℃，第二区200～210℃，第三区220～230℃，第四区220～230℃，第五区220～230℃，第六区220～230℃，第七区220～230℃，第八区220～230℃，第九区220～230℃，第十区220～230℃，第十一区190～200℃，机头190～200℃，切粒风冷后包装。
10.如权利要求1～6中任一项所述的耐高温聚丙烯芯线料在电线电缆制备中的应用，其特征在于：将所得复合材料在电线电缆挤线机生产线上，在一区190～200℃、二区220～240℃、三区220～240℃、四区220～240℃、机头190～200℃的温度下挤出，包覆在导体线芯上。
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