CN1696188A

CN1696188A - 一种阻燃聚丙烯复合材料及应用

Info

Publication number: CN1696188A
Application number: CN 200510033377
Authority: CN
Inventors: 谢世雄; 王文治; 潘煜森
Original assignee: GUDI PLASTIC CO Ltd GUANGDONG
Current assignee: GUDI PLASTIC CO Ltd GUANGDONG
Priority date: 2005-03-07
Filing date: 2005-03-07
Publication date: 2005-11-16

Abstract

本发明涉及一种阻燃聚丙烯复合材料的制备以及在埋地式高压电力电缆套管中的应用，该复合材料由以下重量份的物质组成：聚丙烯90－100；氢氧化镁或氢氧化铝40－150；氯化聚乙烯3－30；三氧化二锑2－20；热稳定剂0.03－3；偶联剂0.4－6，还可加入有机溴化物0－20；三氧化二锑0－20，热稳定剂为有机锡类、稀土化合物中的一种或两者的混合物，偶联剂为硅烷、钛酸脂、铝酸脂、亚磷酸脂、稀土化合物中的一种或多种的混合物，还可加入润滑剂0－5；抗氧剂0－5。该复合材料应用于埋地式高压电力电缆套管及相关领域，阻燃性好、耐热性强、绝缘性好、力学性能优良、加工方便、成本低廉。

Description

一种阻燃聚丙烯复合材料及应用

技术领域

本发明涉及一种聚丙烯复合材料及应用，具体地说是一种阻燃聚丙烯复合材料的制备以及在埋地式高压电力电缆套管中的应用。

背景技术

埋地式高压电力电缆由于其工作环境的特殊性，除了要求有足够的力学强度外，还要求阻燃性好、耐热性强、绝缘性好，传统的阻燃埋地式高压电力电缆套管，一般采用氯化聚氯乙烯(PVC-C)作为套管材料，其技术指标包括：维卡软化点≥93℃，体积电阻率≥10¹³(QB/T2479-2000)，氯化聚氯乙烯(PVC-C)使用温度高、阻燃性、绝缘性好，但是其含卤量大，在燃烧过程中会放出大量的有毒刺激性浓烟，不但会腐蚀金属制件，而且会对人的呼吸系统造成极大的伤害，同时氯化聚氯乙烯(PVC-C)的热稳定性差，塑化性能差，熔体粘度大，加工十分困难，原料成本和生产成本也高，因此，怎么制备出一种阻燃性好、耐热性强、绝缘性好、安全性高、加工方便、成本低廉的绝缘套管成为一个急需解决的问题。在现有技术中，中国专利02124392.1公开了一种无卤阻燃聚丙烯材料，其主阻燃剂为氢氧化镁，用偶联剂对氢氧化镁的表面进行活化，使阻燃剂与基体聚丙烯得到较好混合。虽然其阻燃效果好，耐热性强，但是这种方法制备的阻燃聚丙烯材料抗冲强度低，耐压性、材料韧性差，因此实际使用过程中电缆套管表面容易出现裂纹，甚至会出现断裂现象。日本专利ZL00130474.7也公开了一种无卤阻燃聚丙烯材料，其主阻燃剂为水合金属化合物和有机聚硅氧烷，虽然其阻燃效果、绝缘性能好，但是由于硅氧烷的含量高，稳定性较差，而且力学性能也不能满足埋地时所受到大压力的要求，电缆套管韧性差，同时原料成本和生产成本高。

发明内容

本发明为了解决以上技术问题，经过广泛研究及不断实践完成本发明，具体地说，本发明的一个目的在于提供一种阻燃性好、耐热性强、绝缘性好、力学性能优良、安全性高、加工方便、成本低廉的阻燃聚丙烯(PP)套管。

本发明的另一个目的在于将该阻燃聚丙烯材料应用在埋地式高压电力电缆套管上。

本发明以氢氧化镁或氢氧化铝作为主阻燃剂，可减少燃烧时产生的大量有毒浓烟，不滴落，安全性能更好。本发明以氯化聚乙烯(CPE)与三氧化二锑并用作為第二阻燃剂，提高了阻燃效果，而且使材料的韧性提高。为了获得更好的阻燃性能，还可加入溴化物加三氧化二锑作為第三阻燃剂。為了改善阻燃剂与PP的相互作用，改善材料的力学性能和加工性能，使用偶联剂对阻燃剂进行表面处理。為了提高CPE和有机溴化物的热稳定性能，扩大材料的加工温度范围，加入有机锡类或稀土类热稳定剂。为了改善加工性能，还可加入聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、酰胺蜡等润滑剂和受阻酚、亚磷酸脂、硫代脂抗氧剂。

本发明通过以下技术方案实现：

一种阻燃聚丙烯复合材料由以下重量份的物质组成：聚丙烯90-100；氢氧化镁或氢氧化铝 40-150；氯化聚乙烯 3-30；三氧化二锑 2-20；热稳定剂 0.03-3；偶联剂 0.4-6。

为提高阻燃效果可在上述组份的基础上，按重量份计加入如下组份及其含量：有机溴化物0-20；三氧化二锑0-20。

所述的热稳定剂为有机锡类、稀土化合物中的一种或两者的混合物。

所述的有机溴化物为十溴联苯醚、四溴双酚A醚、十溴环十二烷中的一种或多种的混合物。

所述的偶联剂为硅烷、钛酸脂、铝酸脂、亚磷酸脂、稀土化合物中的一种或多种的混合物。

所述的阻燃聚丙烯复合材料，还可以按重量份计，加入如下组份及其含量：润滑剂0-5；抗氧剂0-5。所述的润滑剂为聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、酰胺蜡中的一种或多种的混合物；所述的抗氧剂为受阻酚、亚磷酸脂、硫代脂中的一种或多种的混合物。

所述阻燃聚丙烯复合材料应用于埋地式高压电力电缆套管的制备。

上述技术方案中所涉及的阻燃聚丙烯套管皆可用在埋地式高压电力电缆上，并具有优异的效果。

本发明制备的埋地式高压电力电缆用的阻燃聚丙烯(PP)套管具有如下优点：

1、本发明使用水合金属化合物作为主阻燃剂，氯化聚乙烯(CPE)及三氧化二锑作为第二阻燃剂，由于其协同效应，因此阻燃性能优良，氧指数达27.3％-31.6％；维卡软化点：94.1℃-118℃。

2、本发明由于加入氯化聚乙烯(CPE)，因此其抗静电性能及其绝缘性好，体积电阻率一般都大于5×10¹³Ω.cm。

3、本发明加入偶联剂对主阻燃剂的水合金属化合物进行表面活化，使水合金属化合物与聚丙烯(PP)材料的相容性加强，并且加入的氯化聚乙烯(CPE)起到增韧效果，因此材料的力学强度高，材料韧性好，悬臂樑缺口冲击强度达4.28-7.63KJ/m²。

具体实施方式

下面结合较佳实施例对本发明作进一步说明：

实施例1：本发明的埋地式高压电力电缆用的阻燃聚丙烯(PP)套管包括下述成份和配比(单位：重量份)：聚丙烯(PP，MFR0.5-5g/10min)90；氢氧化镁100；氯化聚乙烯(CPE)20；三氧化二锑6；十溴联苯醚10；稀土稳定剂W3--5A-1(广东炜林纳功能材料有限公司生产，市场有售，下文相关内容同)1.5；偶联剂WOT(广东炜林纳功能材料有限公司生产，市场有售，下文相关内容同)2。

实施例2：本发明的埋地式高压电力电缆用的阻燃聚丙烯(PP)套管包括下述成份和配比(单位：重量份)：聚丙烯(PP，MFR0.5-5g/10min)90；氢氧化镁100；氯化聚乙烯(CPE)10；三氧化二锑6；十溴联苯醚10；稀土稳定剂W3--5A-11.0；偶联剂WOT2。

实施例3：本发明的埋地式高压电力电缆用的阻燃聚丙烯(PP)套管包括下述成份和配比(单位：重量份)：聚丙烯(PP，MFR0.5-5g/10min)90；氢氧化镁100；氯化聚乙烯(CPE)15；三氧化二锑6；十溴联苯醚10；稀土稳定剂W3--5A-11.0；偶联剂WOT2。

实施例4：本发明的埋地式高压电力电缆用的阻燃聚丙烯(PP)套管包括下述成份和配比(单位：重量份)：聚丙烯(PP，MFR0.5-5g/10min)90；氢氧化镁100；氯化聚乙烯(CPE)7；三氧化二锑3；四溴双酚A 6；稀土稳定剂W3--5A-10.5；偶联剂WOT2。

实施例5：本发明的埋地式高压电力电缆用的阻燃聚丙烯(PP)套管包括下述成份和配比(单位：重量份)：聚丙烯(PP，MFR0.5-5g/10min)95；氢氧化镁100；氯化聚乙烯(CPE)5；三氧化二锑3；稀土稳定剂W3--5A-10.5；偶联剂WOT1.5。

实施例6：本发明的埋地式高压电力电缆用的阻燃聚丙烯(PP)套管包括下述成份和配比(单位：重量份)：聚丙烯(PP，MFR0.5-5g/10min)90；氢氧化镁100；氯化聚乙烯(CPE)10；三氧化二锑3；稀土稳定剂W3--5A-10.5；偶联剂WOT1.5。

实施例7：本发明的埋地式高压电力电缆用的阻燃聚丙烯(PP)套管包括下述成份和配比(单位：重量份)：聚丙烯(PP，MFR0.5-5g/10min)90；氢氧化铝100；氯化聚乙烯(CPE)10；十溴联苯醚10；稀土稳定剂W3--5A-10.5；偶联剂WOT2。

实施例8：本发明的埋地式高压电力电缆用的阻燃聚丙烯(PP)套管包括下述成份和配比(单位：重量份)：聚丙烯(PP，MFR0.5-5g/10min)90；氢氧化铝100；氯化聚乙烯(CPE)10；三氧化二锑2；四溴双酚A6；稀土稳定剂W3--5A-10.5；偶联剂WOT2。

本发明的埋地式高压电力电缆用的阻燃聚丙烯(PP)套管的生产工艺流程为：主阻燃剂的表面处理——原料混合——挤出造粒——挤出管材。可使用通用的混料、造粒和挤出管材的设备进行生产，举例说明如下：

1、将主阻燃剂投入高速搅拌混料机中，高速搅拌至物料达80-100℃，按量加入偶联剂，继续对主阻燃剂进行高速搅拌处理，出料待用；

2、按配方要求将各种原材料投入混料机中混合均匀；

3、将混合好的物料加入挤出造粒机中挤出造粒；

4、将粒料加入管材生产线中挤出管材。

本发明的埋地式高压电力电缆用的阻燃聚丙烯(PP)套管的应用实验数据，参见下表：

上述实施例中，為了提高CPE和有机溴化物的热稳定性能，扩大材料的加工温度范围，加入有机锡类或稀土类热稳定剂。有机溴化物还可采用四溴双酚A醚、十溴环十二烷中的一种或多种的混合物；偶联剂还可采用硅烷、钛酸脂、铝酸脂、亚磷酸脂、稀土化合物中的一种或多种的混合物。为了改善加工性能，还可以按重量份计，加入如下组份及其含量：润滑剂0-5；抗氧剂0-5；所述的润滑剂为聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、酰胺蜡中的一种或多种的混合物；所述的抗氧剂为受阻酚、亚磷酸脂、硫代脂中的一种或多种的混合物。

Claims

1.一种阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于：按重量份计，包括如下组份及其含量：

聚丙烯 90-100；

氢氧化镁或氢氧化铝 40-150；

氯化聚乙烯 3-30；

三氧化二锑 2-20；

热稳定剂 0.03-3；

偶联剂 0.4-6。

2.根据权利要求1所述的阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于：按重量份计，加入如下组份及其含量：

有机溴化物 0-20；

三氧化二锑 0-20。

3.根据权利要求1或2所述的阻燃聚丙烯复合材料，其特征在所述的热稳定剂为有机锡类、稀土化合物中的一种或两者的混合物。

4.根据权利要求3所述的阻燃聚丙烯复合材料，其特征在所述的有机溴化物为十溴联苯醚、四溴双酚A醚、十溴环十二烷中的一种或多种的混合物。

5.根据权利要求1或2所述的阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于所述的偶联剂为硅烷、钛酸脂、铝酸脂、亚磷酸脂、稀土化合物中的一种或多种的混合物。

6.根据权利要求1或2所述的阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于，按重量份计，加入如下组份及其含量：

润滑剂 0-5；

抗氧剂 0--5。

7.根据权利要求6所述的阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的润滑剂为聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、酰胺蜡中的一种或多种的混合物；所述的抗氧剂为受阻酚、亚磷酸脂、硫代脂中的一种或多种的混合物。

8.权利要求1所述的一种阻燃聚丙烯复合材料的应用，其特征在于所述阻燃聚丙烯复合材料应用于埋地式高压电力电缆套管的制备。