CN1464005A - 硅烷交联阻燃聚乙烯绝缘塑料 - Google Patents

硅烷交联阻燃聚乙烯绝缘塑料 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于电线电缆绝缘层的硅烷交联阻燃聚乙烯绝缘塑料。其组成配比如下：聚乙烯树脂100份(重量)，硅烷交联剂0.8～2.5份，润滑剂1.5～5.0份，溴类阻燃剂10～100份，抗氧剂0.02～2份，金属钝化剂0.05～1.0份。本发明塑料的氧指数在30以上，保证了防火的要求。其生产工艺为二步法，包括硅烷接枝料A料的制备和阻燃母料B料的制备，使用时A料和B料充分混合。本发明的优点是阻燃性能提高，机械强度高，电性能好，耐温性良好，适用于电线电缆的绝缘层，汽车部件波纹管、导管等的制造。

Description

硅烷交联阻燃聚乙烯绝缘塑料
技术领域
本发明涉及一种用于电线电缆的绝缘层、汽车波纹管、导管的聚乙烯绝缘塑料，具体地说涉及一种硅烷交联阻燃聚乙烯绝缘塑料。
背景技术
交联聚乙烯绝缘料具有耐热性好、负载能力强、不熔化、耐腐蚀、机械性能高、电性能优异、燃烧不产生有毒气体、烟雾，不含致癌的铅类稳定剂等特点。在越来越多的电线电缆制造中被用来替代传统得PVC绝缘料，交联技术的应用使得电缆的最高使用温度和耐环境应力开裂性能得到大幅度提高。但是硅烷交联聚乙烯在发展应用中存在的不足是容易燃烧，纯聚乙烯的氧指数18，通过硅烷接枝改性后的聚乙烯氧指数降至16，这无疑限制了某些防火要求高的场合使用硅烷交联料的可能。
发明内容
本发明的目的是提高硅烷交联聚乙烯的阻燃性能，扩大硅烷交联聚乙烯塑料的使用范围，将硅烷交联聚乙烯使用到有较高防火要求的场合。
本发明是这样实现的，这种硅烷交联阻燃聚乙烯绝缘塑料组成包括(以下各组份用量以重量份数计)：
    聚乙烯树脂                          100
    硅烷交联剂                          0.8～2.5
    润滑剂                             1.5～5.0
    溴类阻燃剂                         10～100
    抗氧剂                             0.02～2
    金属钝化剂                         0.05～1.0
    有机锡类热稳定剂                   0.05～1.5
本发明中的聚乙烯树脂是密度为0.900～0.970，熔融指数≤20克/10分钟。
本发明中的硅烷交联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧硅烷、乙烯基-三-(2-甲氧基乙氧基)硅烷(Witco Vs-924)。其作用是接枝到聚乙烯上形成交联网状结构，提高聚乙烯的机械性能、耐热性能。
本发明中的润滑剂为石蜡，是作为增溶润滑剂使用，它亦有改善表观的作用。
本发明中的溴类阻燃剂为十溴二苯醚，八溴二苯醚，五溴二苯醚或六溴联苯中任选一种或几种。它作为阻燃剂起到阻燃的目的。
本发明中的抗氧剂为四[3-(3’，5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，4，4’-硫代双-(6-叔丁基-3-甲基苯酚)、4，4’-硫代双(6-叔丁基间甲酚)、N，N’-六甲撑双(3.5-二叔丁基-4-羟基丙酰胺)(CiBa1035)中任选一种。它的作用为抑制制品老化，提高制品的耐温性能。
本发明中的金属钝化剂为水杨酰胺基邻苯二甲酰亚胺(MDA-5)、双(3.5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酰)肼中任选一种。它的作用为保护铜导体免受因阻燃剂或其它助剂的加入而使表面被腐蚀氧化。
本发明中的热稳定剂为二月桂酸二丁基锡，月桂酸马来酸二丁基锡、二月桂酸二正辛基锡、双(马来酸单辛酯)二正丁基锡中任选一种。它的作用是在潮湿环境下促使交联反应的发生，保证产品达到一定的交联度。
本发明中的硅烷交联阻燃聚乙烯绝缘塑料的制备方法为二步法，包括制备A料和B料，以及A料和B料的混合，A料为硅烷接枝料，B料为阻燃母料。
制备步骤为：
a、A料的制备：聚乙烯树脂预处理干燥至水分500ppm以下，然后与硅烷交联剂充分混合，在120℃～220℃。进入挤出机挤出造粒，造粒以后成品干燥至水分含量小于200ppm以下，贮存在真空包装袋内。
b、B料的制备：聚乙烯树脂、润滑剂、抗氧剂、溴类阻燃剂、金属钝化剂、有机锡类热稳定剂在转速100～200转/分的高速热混合机中充分混合后将混合料进入挤出机挤出造粒，造粒后的成品水分含量小于200ppm以下，贮存在真空包装袋内，挤出温度为120℃～220℃。
步骤a和步骤b中，聚乙烯树脂用于A料为其总量的80～90％(重量)，用于B料为其总量的10～20％(重量)。
c、使用时，A、B料充分混合。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
a、本发明完善了硅烷交联料的品种，使原本易燃的硅烷交联料通过本发明的改性、配方设计，氧指数由原来的16一下子提高至30以上，保证了防火要求。
b、该发明A料硅烷接枝料，B料阻燃母料，A、B料以不同比例混合挤出，可生产不同阻燃需求的产品。同时采用二步法将接枝料和阻燃母料分别制备，避免接枝料制备中加入阻燃剂影响成品表观。
c、本发明的优点是比非交联型的阻燃聚乙烯塑料机械强度高，电性能好，耐温性能好。
d、本发明的诞生，扩大了硅烷交联料的使用范围，也替代使用效果差不多但价格昂贵的其它材料(如氟材料)。
结合实例对本发明的内容作进一步说明。
具体实施方式：
    硅烷交联阻燃聚乙烯绝缘塑料组成     用量(重量组份)
    实例1     实例2     实例3     实例四
    聚乙烯树脂     100     100     100     100
    硅烷交联剂Witco Vs-924 1.0 1.2 1.4 2.0
    石蜡     1.8     1.5     1.8     3.0
    十溴二苯醚     25     32     40     55
    抗氧剂CiBa 1035 0.05 0.02 1.0 1.8
    金属钝化剂MDA-5 0.1 0.2 0.08 0.12
    二月桂酸二丁基锡     0.05     0.75     0.06     1.2
硅烷交联剂Witco Vs-924为乙烯基-三-(2-甲氧基乙氧基)硅烷，抗氧剂CiBa 1035为N，N’-六甲撑双(3.5-水杨二叔丁基-4-羟基丙酰胺)，金属钝化剂MDA-5为水杨酰胺基邻苯二甲酰亚胺。
以上四个实例的产品性能如下：
  产品性能     实例1     实例2  实例3    实例4
  拉伸强度(Mpa)     15.4     13.8  16.7    14.3
  断裂伸长率(％)     421     387  425    396
  氧指数     29     31  32    34
  耐温等级     90℃以下     90℃以下  125℃以下    150℃以下
实例1，用于氧指数28左右、机械强度较高的绝缘层。如：核电站、高层建筑等场合，要求电线有一定阻燃性能，电线耐温等级为90℃以下。
实例2，用于氧指数30左右、机械强度适中的场合。
实例3，适用于耐温125℃以下场合、氧指数30以上的电线电缆绝缘层、护套。
实例4，适用于耐温150℃以下的场合，氧指数32以上电线电缆绝缘层、汽车、波纹管、导管，可以部分替代氟塑料。

Claims (9)

1、一种硅烷交联阻燃聚乙烯绝缘塑料，其特征在于组成包括(以下各组份用量以重量份数计)：
    聚乙烯树脂                           100
    硅烷交联剂                           0.8～2.5
    润滑剂                               1.5～5.0
    溴类阻燃剂                           10～100
    抗氧剂                               0.02～2
    金属钝化剂                           0.05～1.0
    有机锡类热稳定剂                      0.05～1.5
2、根据权利要求1所述的塑料，其特征在于所述的聚乙烯树脂是密度为0.900～0.970，熔融指数≤20克/10分钟。
3、根据权利要求1所述的塑料，其特征在于所述的硅烷交联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧硅烷、乙烯基-三-(2-甲氧基乙氧基)硅烷。
4、根据权利要求1所述的塑料，其特征在于所述的润滑剂为石蜡。
5、根据权利要求1所述的塑料，其特征在于所述的溴类阻燃剂为十溴二苯醚，八溴二苯醚，五溴二苯醚或六溴联苯中任选一种或几种。
6、根据权利要求1所述的塑料，其特征在于所述的抗氧剂为四[3-(3’，5’-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，4，4’-硫代双-(6-叔丁基-3-甲基苯酚)、4，4’-硫代双(6-叔丁基间甲酚)、N，N’-六甲撑双(3.5-二叔丁基-4-羟基丙酰胺)中任选一种。
7、根据权利要求1所述的塑料，其特征在于所述的金属钝化剂为水杨酰胺基邻苯二甲酰亚胺、双(3.5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酰)肼中任选一种。
8、根据权利要求1所述的塑料，其特征在于所述的热稳定剂为二月桂酸二丁基锡，月桂酸马来酸二丁基锡、二月桂酸二正辛基锡、双(马来酸单辛酯)二正丁基锡中任选一种。
9、一种硅烷交联阻燃聚乙烯绝缘塑料的制备方法，其特征在于制备方法为二步法，包括制备A料和B料，以及A料和B料的混合，A料为硅烷接枝料，B料为阻燃母料。
a、A料的制备：
聚乙烯树脂预处理干燥至水分500ppm以下，然后与硅烷交联剂充分混合，在120℃～220℃。进入挤出机挤出造粒，造粒以后成品干燥至水分含量小于200ppm以下，贮存在真空包装袋内，
b、B料的制备：
聚乙烯树脂、润滑剂、抗氧剂、溴类阻燃剂、金属钝化剂、有机锡类热稳定剂在转速100～200转/分的高速热混合机中充分混合后将混合料进入挤出机挤出造粒，造粒后的成品水分含量小于200ppm以下，贮存在真空包装袋内，挤出温度为120℃～220℃，
步骤a和步骤b中，聚乙烯树脂用于A料为其总量的80～90％(重量)，用于B料为其总量的10～20％(重量)，
c、使用时，A、B料充分混合。
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