CN116041834A - 一种耐日光耐油耐高温低卤高阻燃聚烯烃材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种耐日光耐油耐高温低卤高阻燃聚烯烃材料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于电线电缆材料技术领域，具体涉及一种耐日光耐油耐高温低卤高阻燃聚烯烃材料及其制备方法和应用。本发明提供了一种耐日光耐油耐高温低卤高阻燃聚烯烃材料，包括如下重量份原料：醋酸乙烯共聚物40‑50份；聚烯烃弹性体15‑20份；茂金属聚乙烯10‑15份；化学法表面处理氢氧化镁40‑50份；阻燃剂35‑50份；抗紫外线剂1‑1.5份；助剂28.7‑38.5份；其中，所述醋酸乙烯共聚物中醋酸乙烯的含量为33VA含量以上。本发明在原料中加入高VA含量的醋酸乙烯共聚物，增加了材料的耐油性，也一定程度提高电线电料的柔韧性。

Description

一种耐日光耐油耐高温低卤高阻燃聚烯烃材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，具体涉及一种耐日光耐油耐高温低卤高阻燃聚烯烃材料及其制备方法和应用。
背景技术
伴随国际塑料工业，电力行业，建筑行业的不断发展，以及人们对于通电安全的密切关注，电线电缆材料领域应用也越来越广泛。新品电线电缆材料的研发是目前材料行业的重中之重。
例如，现有技术中公开了一种耐油耐高温免辐照交联无卤阻燃电线电缆材料，其原料组分包括：基体树脂15-70份；聚烯烃10-50份；弹性体A充油物10-50份；弹性体B充油物5-50份；丁腈橡胶0-40份；相容剂0-30份；无卤阻燃剂5-40份；高温添加剂0.1-5份；流动改性剂0.2-5份；抗氧剂0.2-2份；润滑剂0.2-2份。
目前，市场客户对聚烯烃材料提出以下几点要求：(1)低烟低卤材料，温度等级要求耐温150℃；(2)耐日光，720h氙弧辐照后，机械性能保留率大于80％，1000h辐照后-30℃低温弯曲缠绕试验电线不开裂(3)阻燃等级通过UL1581VW-0试验；(4)耐油(IRM902油)100℃×96h，机械性能保留率大于50％。但是现有技术中的电线电缆材料都无法同时满足耐日光耐油耐高温低卤高阻燃。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的电线电缆材料都无法同时满足耐日光耐油耐高温低卤高阻燃的缺陷，从而提供一种耐日光耐油耐高温低卤高阻燃聚烯烃材料及其制备方法和应用。
本发明提供了一种耐日光耐油耐高温低卤高阻燃聚烯烃材料，包括如下重量份原料：
醋酸乙烯共聚物40-50份；
聚烯烃弹性体15-20份；
茂金属聚乙烯10-15份；
化学法表面处理氢氧化镁40-50份；
阻燃剂35-50份；
抗紫外线剂1-1.5份；
助剂28.7-38.5份；
其中，所述醋酸乙烯共聚物中醋酸乙烯的含量为33VA含量以上。
在上述聚烯烃材料中，作为一种优选实施方式，所述聚烯烃弹性体为三井DF系列或陶氏POE；
所述茂金属聚乙烯为陶氏熔融指数大于10的茂金属聚乙烯或普瑞曼SP系列。
典型非限定性的，所述聚烯烃弹性体可以为陶氏的8150、三斤DF840中的一种，所述茂金属聚乙烯可以为陶氏的5815、普瑞曼SP0540中的一种。
在上述聚烯烃材料中，作为一种优选实施方式，化学法表面处理氢氧化镁为神岛s-7或邱博H5；
和/或，所述抗紫外线剂可以为抗紫外线剂5411、783中的一种。
在上述聚烯烃材料中，作为一种优选实施方式，所述阻燃剂为十溴二苯乙烷和三氧化二锑的混合物；
所述十溴二苯乙烷和三氧化二锑的混合物中十溴二苯乙烷和三氧化二锑的质量比为(25-35)：(10-15)，
在上述聚烯烃材料中，作为一种优选实施方式，所述三氧化二锑的纯度为99.8％。
在上述聚烯烃材料中，作为一种优选实施方式，所述助剂包括增韧剂、偶联助剂、抗氧剂、交联剂、润滑剂中的至少一种。
在上述聚烯烃材料中，作为一种优选实施方式，所述助剂满足以下(1)-(7)中的至少一项；
(1)所述增韧剂包括马来酸酐枝接聚烯弹性体相容剂、三元乙丙橡胶和弹性体聚乙烯混合接枝的相容剂中的一种；
典型非限定性的，所述马来酸酐枝接聚烯弹性体相容剂可以为8150接枝的相容剂、能之光的相容剂509中的一种；所述三元乙丙橡胶和弹性体聚乙烯混合接枝的相容剂可以为易苛的01G。
(2)所述偶联助剂包括偶联剂171、偶联剂172中的一种；
(3)所述抗氧剂为特殊偶联剂处理混合抗氧剂；
(4)所述特殊偶联剂处理混合抗氧剂包括硅烷偶联剂和酞酸酯混合物处理的双酚类和氨类抗氧剂；
典型非限定性的，所述硅烷偶联剂和酞酸酯混合物处理的双酚类和氨类抗氧剂可以为南京思凯产SK系列中的一种。
(5)所述交联剂为辐照交联剂；
(6)所述辐照交联剂包括油类和粉类的三甲基丙烯酸酯或三烯丙稀异氰脲酸酯中；
(7)所述润滑剂为瓦克70％含量的硅酮PA445200和俊东的接枝聚乙烯蜡。
在上述聚烯烃材料中，作为一种优选实施方式，所述耐日光耐油耐高温低卤高阻燃聚烯烃材料包括如下重量份原料：
醋酸乙烯共聚物40-50份；
聚烯烃弹性体15-20份；
茂金属聚乙烯10-15份；
增韧剂15-20份；
化学法表面处理氢氧化镁40-50份；
十溴二苯乙烷25-35份；
三氧化二锑10-15份；
偶联助剂0.7-1份；
特殊偶联剂处理混合抗氧剂6-7.5份；
交联剂3-4份；
润滑剂4-6份；
抗紫外线剂1-1.5份。
在上述原料中，当醋酸乙烯共聚物低于40份时，材料的耐油性差。高于50份时，材料的机械性能差。当聚烯烃弹性体低于15份时，材料柔韧性变差耐低温缠绕差，高于20份时，材料的耐油性能变差。当茂金属聚乙烯低于10份时，材料的机械性能差，高于15份时，材料的柔韧性变差耐低温缠绕变差。当化学法表面处理氢氧化镁低于40份时，材料在燃烧过程中出现低卤引燃现象，高于50份时，材料的硬度变大耐油性变差。当十溴二苯乙烷低于25份时，材料燃烧时自熄性变差，高于35份时，材料成本过高。当三氧化二锑低于10份时，和十溴的配合变差，自熄性变差，高于15份时，材料机械性能变差。当偶联助剂低于0.7份时，材料中阻燃剂的分散变差性能稳定性变差，高于1份时，阻碍材料的辐照交联。当特殊偶联剂处理混合抗氧剂低于6份时，材料的老化性能不合格耐温等级变差，高于7.5份时，材料表面析出明显。当交联剂低于3份时，材料在12-14Mpa的辐照交联度不够，高于4份时，材料在12-14Mpa的辐照交联断裂伸长率下降过快。当润滑剂低于4份时，材料的流动性变差加工性能不好，高于6份时，材料过润滑导致材料在挤出中出现不稳定现象。当抗紫外线剂低于1份材料的耐日光性能变差，高于1.5份妨碍材料的辐照交联。
本发明还提供了一种上述耐日光耐油耐高温低卤高阻燃聚烯烃材料的制备方法，包括以下步骤：
将上述原料按比例投入高阶混炼机混料，随后进入密炼机进行加热密炼、双阶锥喂料、双螺杆剪切排料、单螺杆混料挤出、切粒机切粒、风机和料仓收集、振动筛冷却材料、大料仓收集分包、真空机塑封材料，制备得到所述耐日光耐油耐高温低卤高阻燃聚烯烃材料。
本发明还提供了一种上述耐日光耐油耐高温低卤高阻燃聚烯烃材料或上述制备方法得到的耐日光耐油耐高温低卤高阻燃聚烯烃材料在电缆电线中的应用。
本发明提供的技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供了一种耐日光耐油耐高温低卤高阻燃聚烯烃材料，包括如下重量份原料：醋酸乙烯共聚物40-50份；聚烯烃弹性体15-20份；茂金属聚乙烯10-15份；化学法表面处理氢氧化镁40-50份；阻燃剂35-50份；抗紫外线剂1-1.5份；助剂28.7-38.5份；其中，所述醋酸乙烯共聚物中醋酸乙烯的含量为33VA含量以上。本发明在原料中加入高VA含量的醋酸乙烯共聚物，增加了材料的耐油性，也一定程度提高电线电料的柔韧性；当VA含量低于33时，材料的耐油性变差。聚烯烃弹性体的使用提高材料的机械物理性能，以及一定程度提高材料对填充剂的吸收；茂金属聚乙烯的使用增加材料的机械物理性能，化学法表面处理氢氧化镁和溴锑阻燃剂的加入可以提高材料的在燃烧过程中既可以很好的保留线缆的整体性(线缆表面形成保护壳)又可以增加线缆表面的自熄性并且通过UL1581 VW-0试验效果。抗紫外线剂的加入提高材料的耐日光性能提高材料在日照下的材料稳定性。
2.在本发明中，增韧剂的添加一方面提高材料的机械物理性能，另一方面促进树脂材料的相容性，偶联剂的添加促进粉类材料在树脂中的分散，特殊偶联剂处理的混合抗氧剂的使用可以提高材料的受热老化，使用寿命，润滑剂的添加提高材料的流动性以及增加材料的表面光滑性，辐照交联剂的使用是使材料可以在辐照后进一步提高材料的各种性能以及增加材料的耐温等级。
具体实施方式
提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。
实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。
为了便于实施例和对比例的数据对比，实施例和对比例中的原料来源如下：
醋酸乙烯共聚物(VA含量大于33)：由三井厂家提供，型号为VA180；
醋酸乙烯共聚物(VA含量为28)：由扬巴厂家提供，型号为6110M；
聚烯烃弹性体：陶氏的8150；
茂金属聚乙烯：陶氏的5815；
增韧剂：8150接枝的相容剂；
化学法表面处理氢氧化镁：神岛s-7；
偶联助剂：偶联剂171；
交联剂：粉类的三甲基丙烯酸酯；
润滑剂：70％含量的硅酮和接枝聚乙烯蜡；
抗紫外线剂：抗紫外线剂5411；
特殊偶联剂处理混合抗氧剂：南京思凯产SK
实施例1
本实施例提供了一种耐日光耐油耐高温低卤高阻燃聚烯烃材料，包括如下重量份原料：
醋酸乙烯共聚物(VA含量大于33)45份；聚烯烃弹性体16份；茂金属聚乙烯11份；增韧剂15份；化学法表面处理氢氧化镁45份；十溴二苯乙烷30份；三氧化二锑10份；偶联助剂0.8份；交联剂3.5份；润滑剂4.5份；抗紫外线剂1.2份；特殊偶联剂处理混合抗氧剂7份。
本实施例还提供了一种耐日光耐油耐高温低卤高阻燃聚烯烃材料的制备方法，包括如下步骤：
将上述原料按比例投入高阶混炼机混料，随后进入密炼机进行加热密炼、双阶锥喂料、双螺杆剪切排料、单螺杆混料挤出、切粒机切粒、风机和料仓收集、振动筛冷却材料、大料仓收集分包、真空机塑封材料，制备得到所述耐日光耐油耐高温低卤高阻燃聚烯烃材料。
实施例2
本实施例提供了一种耐日光耐油耐高温低卤高阻燃聚烯烃材料，包括如下重量份原料：
醋酸乙烯共聚物(VA含量大于33)50份；聚烯烃弹性体15份；茂金属聚乙烯15份；增韧剂18份；化学法表面处理氢氧化镁50份；十溴二苯乙烷25份；三氧化二锑15份；偶联助剂0.7份；交联剂4份；润滑剂4份；抗紫外线剂1.5份；特殊偶联剂处理混合抗氧剂6份。
本实施例还提供了一种耐日光耐油耐高温低卤高阻燃聚烯烃材料的制备方法，和实施例1中的制备方法相同，本实施例不再具体描述。
实施例3
本实施例提供了一种耐日光耐油耐高温低卤高阻燃聚烯烃材料，包括如下重量份原料：
醋酸乙烯共聚物(VA含量大于33)40份；聚烯烃弹性体20份；茂金属聚乙烯10份；增韧剂20份；化学法表面处理氢氧化镁40份；十溴二苯乙烷35份；三氧化二锑12份；偶联助剂1份；交联剂3份；润滑剂6份；抗紫外线剂1份；特殊偶联剂处理混合抗氧剂7.5份。
本实施例还提供了一种耐日光耐油耐高温低卤高阻燃聚烯烃材料的制备方法，和实施例1中的制备方法相同，本实施例不再具体描述。
对比例1
本对比例提供了一种聚烯烃材料，包括如下重量份原料：
本对比例的原料和实施例1的原料区别在于，本对比例的聚烯烃弹性体为10份。
本对比例还提供了一种耐日光耐油耐高温低卤高阻燃聚烯烃材料的制备方法，和实施例1中的制备方法相同，本对比例不再具体描述。
对比例2
本对比例提供了一种聚烯烃材料，包括如下重量份原料：
本对比例的原料和实施例1的原料区别在于，本对比例的醋酸乙烯共聚物的VA含量为28。
本对比例还提供了一种耐日光耐油耐高温低卤高阻燃聚烯烃材料的制备方法，和实施例1中的制备方法相同，本对比例不再具体描述。
对比例3
本对比例提供了一种聚烯烃材料，包括如下重量份原料：
本对比例的原料和实施例1的原料区别在于，本对比例的特殊偶联剂处理混合抗氧剂为5份。
本对比例还提供了一种耐日光耐油耐高温低卤高阻燃聚烯烃材料的制备方法，和实施例1中的制备方法相同，本对比例不再具体描述。
测试例
对实施例1-3和对比例1-3制备的得到的聚烯烃材料进行性能测试，测试指标包括：材料的耐温性能、耐日光性能、耐油性能、阻燃性能、机械物理性能、柔韧性能。
材料的耐温性能测试方法为：在180℃下老化68h，测试材料的性能保留率；
材料的耐日光性能测试方法为：720h氙弧照射，测试材料的性能保留率，并进行1000h日光照射后-30℃低温缠绕试验；
材料的耐油性能测试方法为：采用IRM902油在100℃浸润96h，测试材料的性能残余率；
材料的阻燃性能测试方法为：UL1581标准中VW-0阻燃测试合格；
材料的机械物理性能测试方法为：1000N拉力机进行机械性能擦拭裁刀裁出4MM哑铃片进行拉力测试拉伸速度500mm/s测试；
材料的柔韧性能测试方法为：UL1581标准中耐弯折试验通过。
具体测试结果见下表：
Figure BDA0003966185510000101
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种耐日光耐油耐高温低卤高阻燃聚烯烃材料，其特征在于，包括如下重量份原料：
醋酸乙烯共聚物40-50份；
聚烯烃弹性体15-20份；
茂金属聚乙烯10-15份；
化学法表面处理氢氧化镁40-50份；
阻燃剂35-50份；
抗紫外线剂1-1.5份；
助剂28.7-38.5份；
其中，所述醋酸乙烯共聚物中醋酸乙烯的含量为33VA含量以上。
2.根据权利要求1所述的耐日光耐油耐高温低卤高阻燃聚烯烃材料，其特征在于，所述聚烯烃弹性体为三井DF系列或陶氏POE；
和/或，所述茂金属聚乙烯为陶氏熔融指数大于10的茂金属聚乙烯或普瑞曼SP系列。
3.根据权利要求1或2所述的耐日光耐油耐高温低卤高阻燃聚烯烃材料，其特征在于，化学法表面处理氢氧化镁为神岛s-7或邱博H5；
和/或，所述抗紫外线剂可以为抗紫外线剂5411、783中的一种。
4.根据权利要求1所述的耐日光耐油耐高温低卤高阻燃聚烯烃材料，其特征在于，所述阻燃剂为十溴二苯乙烷和三氧化二锑的混合物；
所述十溴二苯乙烷和三氧化二锑的混合物中十溴二苯乙烷和三氧化二锑的质量比为(25-35)：(10-15)。
5.根据权利要求4所述的耐日光耐油耐高温低卤高阻燃聚烯烃材料，其特征在于，所述三氧化二锑的纯度为99.8％。
6.根据权利要求1所述的耐日光耐油耐高温低卤高阻燃聚烯烃材料，其特征在于，所述助剂包括增韧剂、偶联助剂、抗氧剂、交联剂、润滑剂中的至少一种。
7.根据权利要求6所述的耐日光耐油耐高温低卤高阻燃聚烯烃材料，其特征在于，所述助剂满足以下(1)-(7)中的至少一项；
(1)所述增韧剂包括马来酸酐枝接聚烯弹性体相容剂、三元乙丙橡胶和弹性体聚乙烯混合接枝的相容剂中的一种；
(2)所述偶联助剂包括偶联剂171、偶联剂172中的一种；
(3)所述抗氧剂为特殊偶联剂处理混合抗氧剂；
(4)所述特殊偶联剂处理混合抗氧剂包括硅烷偶联剂和酞酸酯混合物处理的双酚类和氨类抗氧剂；
(5)所述交联剂为辐照交联剂；
(6)所述辐照交联剂包括油类和粉类的三甲基丙烯酸酯或三烯丙稀异氰脲酸酯中；
(7)述润滑剂为瓦克70％含量的硅酮PA445200和俊东的接枝聚乙烯蜡。
8.根据权利要求6或7所述的耐日光耐油耐高温低卤高阻燃聚烯烃材料，其特征在于，所述耐日光耐油耐高温低卤高阻燃聚烯烃材料包括如下重量份原料：
醋酸乙烯共聚物40-50份；
聚烯烃弹性体15-20份；
茂金属聚乙烯10-15份；
增韧剂15-20份；
化学法表面处理氢氧化镁40-50份；
十溴二苯乙烷25-35份；
三氧化二锑10-15份；
偶联助剂0.7-1份；
特殊偶联剂处理混合抗氧剂6-7.5份；
交联剂3-4份；
润滑剂4-6份；
抗紫外线剂1-1.5份。
9.一种权利要求1-8所述的耐日光耐油耐高温低卤高阻燃聚烯烃材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将上述原料按比例投入高阶混炼机混料，随后进入密炼机进行加热密炼、双阶锥喂料、双螺杆剪切排料、单螺杆混料挤出、切粒机切粒、风机和料仓收集、振动筛冷却材料、大料仓收集分包、真空机塑封材料，制备得到所述耐日光耐油耐高温低卤高阻燃聚烯烃材料。
10.一种权利要求1-8所述的耐日光耐油耐高温低卤高阻燃聚烯烃材料或权利要求9所述制备方法得到的耐日光耐油耐高温低卤高阻燃聚烯烃材料在电缆电线中的应用。
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