專利名稱：耐磨無鹵低煙膨脹型阻燃聚烯烴護(hù)套塑料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有熱塑性無鹵低煙膨脹型阻燃聚烯烴護(hù)套塑料的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
電線電纜廣泛用于能量及信息的傳遞，傳統(tǒng)的阻燃電纜一般采用聚氯乙烯作為護(hù) 套，但由于其含有鹵素，燃燒時(shí)會(huì)放出大量鹵化氫氣體和濃煙，造成火災(zāi)的“二次危害”，從 而加大了火災(zāi)的損失，所以需要開發(fā)無鹵低煙電線電纜以滿足生產(chǎn)、生活的安全要求。傳統(tǒng)的無鹵低煙阻燃電纜料一般采用無機(jī)阻燃劑，由于無鹵阻燃材料是依賴無鹵 阻燃劑產(chǎn)生的水達(dá)到阻燃聚合物材料目的的，因此無鹵阻燃劑需要達(dá)到較高的添加量，才 有可能起到阻燃聚合物的作用，而高的添加量造成聚合物材料力學(xué)性能，尤其是韌性和強(qiáng) 度的大幅度下降。膨脹型阻燃劑以磷、氮為主要成分，具有無鹵、低毒、低煙等優(yōu)點(diǎn)，而且添加量小， 是一種環(huán)境友好、高效的阻燃劑，正越來越受到人們的青睞。膨脹型阻燃劑主要通過受熱分 解在表面生成多孔的膨脹炭層，起到隔絕熱、氧及可燃性氣體產(chǎn)物。但是使用膨脹型阻燃劑 的無鹵低煙阻燃電纜護(hù)套塑料由于樹脂比例高，耐磨性差，不能滿足惡劣環(huán)境下正常使用 以及提高使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種耐磨熱塑性無鹵低煙膨脹型阻燃聚烯烴護(hù)套塑料及其 制備方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷。本發(fā)明提出的耐磨熱塑性無鹵低煙膨脹型阻燃聚烯烴護(hù)套塑料，包括如下重量份 數(shù)的組分聚烯烴樹脂50-80 份復(fù)配樹脂0-20 份接枝料3-15 份無鹵膨脹型阻燃劑10-60 份偶聯(lián)劑0. 5-3 份抗氧劑0. 5-1. 5 份納米碳化硅1-10 份優(yōu)選的，包括如下重量份數(shù)的組分聚烯烴樹脂50-65份復(fù)配樹脂15-20 份接枝料3-15 份無鹵膨脹型阻燃劑10-60 份偶聯(lián)劑0. 5-3 份抗氧劑0. 5-1. 5 份
納米碳化硅1-10份所說的聚烯烴樹脂為以下物質(zhì)的一種或者多種的混合物低密度聚乙烯(密度為 0. 916 0. 930g/cm3)、高密度聚乙烯(密度為0. 941 0. 960g/cm3)、線型低密度聚乙烯(密 度為0. 915 0. 940g/cm3)、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯/丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯 酸共聚物、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物。所說的復(fù)配樹脂為茂金屬線型低密度聚乙烯以及茂金屬超低密度聚乙烯中的一 種或其混合物，所述茂金屬線型低密度聚乙烯的密度為0. 915 0. 940g/cm3，茂金屬超低密 度聚乙烯的密度為0. 880 0. 910g/cm3 ；所說的接枝料為聚烯烴-馬來酸酐接枝料，其中聚烯烴選擇低密度聚乙烯(密度 為0. 916 0. 930g/cm3)、高密度聚乙烯(密度為0. 941 0. 960g/cm3)、線型低密度聚乙烯 (密度為0. 915 0. 940g/cm3)、乙烯-醋酸乙烯共聚物、均聚聚丙烯或共聚聚丙烯中一種 或幾種。所說的無鹵膨脹型阻燃劑由磷酸銨類化合物、多元醇和發(fā)泡劑三者組成，三者重 量比為 1-6 0.5-2 0-2。其中磷酸銨類化合物選自聚磷酸銨、三聚氰胺焦磷酸、磷酸氫二銨、磷酸二氫銨、 偏磷酸銨或亞磷酸銨中的一種以上；其中多元醇選自季戊四醇、雙季戊四醇、丙三醇、乙二醇、環(huán)己二醇或三羥甲基甲 烷中的一種以上；其中發(fā)泡劑選自三聚氰胺、三羥基甲基三聚氰胺、六羥甲基三氰胺、三聚氰胺甲 醛、乙酸銨或尿素中的一種以上；所說的偶聯(lián)劑為乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三[2-甲氧乙氧基]硅烷、Y-氨丙 基三乙氧基硅烷、Y -甲基丙烯酸丙酯基三甲氧基硅烷、Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅 烷、Ν-β-(氨乙基)-Y-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、Ν-β-(氨乙基)-Y-氨丙基三甲氧基 硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、異丙基三異十八酰鈦酸 酯、異丙基三(十二十四烷基)鈦酸酯、異丙基二(十八酰)甲基丙烯鈦酸酯、異丙基二甲 基丙烯異十八酰鈦酸酯、異丙基十二苯亞磺酰鈦酸酯、異丙基異十八酰二丙烯鈦酸酯、異丙 基三(二辛磷酸)鈦酸酯、異丙基三(二辛焦磷酸)鈦酸酯、異丙基三(N，N’ - 二甲基乙醇 胺)鈦酸酯、異丙基三(N-乙基胺乙醇胺)鈦酸酯中的一種或兩種。所說的抗氧劑選自四[3_(3’，5’ - 二叔丁基-4’ -羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯 (代號(hào)1010)、4，4’ -硫代雙-(6-叔丁基-3-甲基苯酚)、4，4’ -硫代雙(6-叔丁基間甲 酚)、Ν，Ν，-六甲撐雙(3，5-二叔丁基-4-羥基丙酰胺)、三(2，4_叔丁基酚)亞磷酸酯或 四(2，4-叔丁基酚)-4，4’ -雙酚二磷酸酯中的一種或幾種。所說的納米碳化硅平均粒徑為30-70nm。本發(fā)明的熱塑性無鹵低煙膨脹型阻燃聚烯烴護(hù)套塑料的制備方法，包括以下步 驟(1)將未處理的無鹵膨脹型阻燃劑和納米碳化硅粉料置于攪拌機(jī)中，將偶聯(lián)劑按 比例噴灑在粉料上，攪拌5-15min，干燥，待用；(2)將配方中其余組分置于密煉機(jī)中密煉，密煉時(shí)間為5-15min，溫度為 150-180°C ；
(3)將密煉機(jī)密煉過的物料經(jīng)雙錐剪切輸送，再由單螺桿擠出機(jī)擠出造粒，雙錐 螺桿加熱溫度為100-12(TC，單螺桿擠出機(jī)主機(jī)溫度分為三段加熱/冷卻段分三區(qū)，I區(qū) 1450C 士 10°C，II 區(qū) 150°C 士 10°C，III 區(qū) 145°C 士 10°C ；換網(wǎng)分三區(qū)，I 區(qū) 135°C 士 10°C， II 區(qū) 130°C 士 10°C，III 區(qū) 120°C 士 10°C ；機(jī)頭為 120°C 士 10°C，即可獲得產(chǎn)品。本發(fā)明熱塑性無鹵低煙膨脹型阻燃聚烯烴護(hù)套塑料及其制備方法，在共混體系中 加入納米碳化硅，提高了熱塑性無鹵低煙膨脹型阻燃聚烯烴護(hù)套塑料的耐磨性，能夠滿足 惡劣環(huán)境下的正常使用需求，并且提高了其使用壽命。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA茂金屬線型低密度聚乙烯mLLDPE馬來酸酐接枝線性低密度聚乙烯無鹵膨脹型阻燃劑γ -氨丙基三乙氧基硅烷
65份
20份密度為0. 930g/cm3 10份密度為0. 925g/cm3 30份 1.5份
.聚氰胺構(gòu)成，重量比為抗氧劑10100.5 份納米碳化硅5份其中無鹵膨脹型阻燃劑由聚磷酸銨、季戊四醇和. 6 1.5 0. 5 ；納米碳化硅的平均粒徑為40nm。制備方法如下(1)將未處理的無鹵膨脹型阻燃劑和納米碳化硅粉料置于高速攪拌機(jī)中，將偶聯(lián) 劑按比例均勻噴灑在粉料上，攪拌5min，干燥，待用；(2)將配方中其余組分置于密煉機(jī)中密煉，密煉時(shí)間為lOmin，溫度為160°C ；(3)將密煉機(jī)密煉過的物料經(jīng)雙錐剪切輸送，再由單螺桿擠出機(jī)擠出造粒，雙 錐螺桿加熱溫度為110°C，單螺桿擠出機(jī)主機(jī)溫度分為三段加熱/冷卻段分三區(qū)，I區(qū) 1450C 士 10°C，II 區(qū) 150°C 士 10°C，III 區(qū) 145°C 士 10°C ；換網(wǎng)分三區(qū)，I 區(qū) 135°C 士 10°C， II 區(qū) 130°C 士 10°C，III 區(qū) 120°C 士 10°C;機(jī)頭為 120°C 士 10°C，即可獲得產(chǎn)品。采用 JB/T 10707-2007標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測，具體性能見下表1。實(shí)施例2EVAmLLDPE馬來酸酐接枝線性低密度聚乙烯無鹵膨脹型阻燃劑
55份
15份密度為0. 915g/cm3 15份密度為0. 925g/cm3 25份 2. 5份γ -氨丙基三乙氧基硅烷抗氧劑10100.5 份納米碳化硅4份其中無鹵膨脹型阻燃劑由聚磷酸銨、雙季戊四醇和: 6:1:1 ；納米碳化硅的平均粒徑為40nm。制備方法如下聚氰胺甲醛構(gòu)成，重量比為
(1)將未處理的無鹵膨脹型阻燃劑和納米碳化硅粉料置于攪拌機(jī)中，將偶聯(lián)劑按 比例均勻噴灑在粉料上，攪拌7min，干燥，待用；(2)將配方中其余組分以及事先處理好的粉料置于密煉機(jī)中密煉，密煉時(shí)間為 lOmin，溫度為 1600C ；(3)將密煉機(jī)密煉過的物料經(jīng)雙錐剪切輸送，再由單螺桿擠出機(jī)擠出造粒，雙 錐螺桿加熱溫度為120°C，單螺桿擠出機(jī)主機(jī)溫度分為三段加熱/冷卻段分三區(qū)，I區(qū) 1450C 士 10°C，II 區(qū) 150°C 士 10°C，III 區(qū) 145°C 士 10°C ；換網(wǎng)分三區(qū)，I 區(qū) 135°C 士 10°C， II 區(qū) 130°C 士 10°C，III 區(qū) 120°C 士 10°C;機(jī)頭為 120°C 士 10°C，即可獲得產(chǎn)品。采用 JB/T 10707-2007標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測，具體性能見下表1。實(shí)施例3
EVA50份
mLLDPE20份
EVA接枝馬來酸酐8份
無鹵膨脹型阻燃劑30份
異丙基三異十八酰鈦酸酯2份
抗氧劑10101份
納米碳化硅3份
其中無鹵膨脹型阻燃劑由偏磷酸銨、雙季戊四醇和三聚氰胺構(gòu)成，重量比為5 1. 51 ；納米碳化硅的平均粒徑為50nm。
制備方法如下
(1)將未處理的無鹵膨脹型阻燃劑和納米碳化硅粉料置于攪拌機(jī)中，將偶聯(lián)劑按
比例均勻噴灑在粉料上，高速攪拌5min，干燥，待用；(2)將配方中其余組分以及事先處理好的粉料置于密煉機(jī)中密煉，密煉時(shí)間為 7min，溫度為 1700C ；(3)將密煉機(jī)密煉過的物料經(jīng)雙錐剪切輸送，再由單螺桿擠出機(jī)擠出造粒，雙 錐螺桿加熱溫度為115°C，單螺桿擠出機(jī)主機(jī)溫度分為三段加熱/冷卻段分三區(qū)，I區(qū) 1450C 士 10°C，II 區(qū) 150°C 士 10°C，III 區(qū) 145°C 士 10°C ；換網(wǎng)分三區(qū)，I 區(qū) 135°C 士 10°C， II 區(qū) 130°C 士 10°C，III 區(qū) 120°C 士 10°C;機(jī)頭為 120°C 士 10°C，即可獲得產(chǎn)品。采用 JB/T 10707-2007標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測，具體性能見下表1。實(shí)施例1-3各性能測試結(jié)果如下表1所示
檢驗(yàn)項(xiàng)目名稱及單位實(shí)施例ι實(shí)施例2實(shí)施例323°C密度g/cm31. 051. 071. 0720°C時(shí)體積電阻率Ω. m7. 3 X IO158. 4X10158. 2 X IO15介電強(qiáng)度MV/m323430拉伸強(qiáng)度Mpa14. 113. 514. 權(quán)利要求
1.耐磨熱塑性無鹵低煙膨脹型阻燃聚烯烴護(hù)套塑料，其特征在于，包括如下重量份數(shù) 的組分聚烯烴樹脂50-80 份復(fù)配樹脂0-20 份接枝料3-15 份無鹵膨脹型阻燃劑10-60 份偶聯(lián)劑0. 5-3 份抗氧劑0. 5-1. 5 份納米碳化硅1-10 份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐磨熱塑性無鹵低煙膨脹型阻燃聚烯烴護(hù)套塑料，其特征在 于，包括如下重量份數(shù)的組分聚烯烴樹脂50-65份復(fù)配樹脂15-20份接枝料3-15份無鹵膨脹型阻燃劑10-60份偶聯(lián)劑0. 5-3份抗氧劑0. 5-1. 5份納米碳化硅1-10份
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐磨熱塑性無鹵低煙膨脹型阻燃聚烯烴護(hù)套塑料，其特征 在于，所說的聚烯烴樹脂為以下物質(zhì)的一種或者多種的混合物低密度聚乙烯、高密度聚乙 烯、線型低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯/丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸共 聚物、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐磨熱塑性無鹵低煙膨脹型阻燃聚烯烴護(hù)套塑料，其特征在 于，所說的復(fù)配樹脂為茂金屬線型低密度聚乙烯以及茂金屬超低密度聚乙烯中的一種或其 混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐磨熱塑性無鹵低煙膨脹型阻燃聚烯烴護(hù)套塑料，其特征在 于，所說的接枝料為聚烯烴-馬來酸酐接枝料、乙烯-醋酸乙烯共聚物、均聚聚丙烯或共聚 聚丙烯中一種或幾種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐磨熱塑性無鹵低煙膨脹型阻燃聚烯烴護(hù)套塑料，其特征在 于，所說的無鹵膨脹型阻燃劑由磷酸銨類化合物、多元醇和發(fā)泡劑三者組成，三者重量比為 1-6 0.5-2 0-2。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的耐磨熱塑性無鹵低煙膨脹型阻燃聚烯烴護(hù)套塑料，其特征在 于，其中磷酸銨類化合物選自聚磷酸銨、三聚氰胺焦磷酸、磷酸氫二銨、磷酸二氫銨、偏磷酸 銨或亞磷酸銨中的一種以上；其中多元醇選自季戊四醇、雙季戊四醇、丙三醇、乙二醇、環(huán)己二醇或三羥甲基甲烷中 的一種以上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐磨熱塑性無鹵低煙膨脹型阻燃聚烯烴護(hù)套塑料，其特征在 于，發(fā)泡劑選自三聚氰胺、三羥基甲基三聚氰胺、六羥甲基三氰胺、三聚氰胺甲醛、乙酸銨或 尿素中的一種以上，所說的偶聯(lián)劑為乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三[2-甲氧乙氧基]硅烷、Y-氨丙基三乙氧基硅烷、Y-甲基丙烯酸丙酯基三甲氧基硅烷、Y-縮水甘油醚氧丙 基三甲氧基硅烷、Ν-β-(氨乙基)-Y-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、Ν-β-(氨乙基)-Y-氨 丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、異丙基三 異十八酰鈦酸酯、異丙基三(十二十四烷基)鈦酸酯、異丙基二(十八酰)甲基丙烯鈦酸 酯、異丙基二甲基丙烯異十八酰鈦酸酯、異丙基十二苯亞磺酰鈦酸酯、異丙基異十八酰二丙 烯鈦酸酯、異丙基三(二辛磷酸)鈦酸酯、異丙基三(二辛焦磷酸)鈦酸酯、異丙基三(N， N’-二甲基乙醇胺)鈦酸酯、異丙基三(N-乙基胺乙醇胺)鈦酸酯中的一種或兩種，所說的 抗氧劑選自四[3-(3’，5’ - 二叔丁基-4’ -羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯(代號(hào)1010)、4， 4’ -硫代雙-(6-叔丁基-3-甲基苯酚)、4，4’ -硫代雙(6-叔丁基間甲酚)、N，N’ -六甲 撐雙(3，5-二叔丁基-4-羥基丙酰胺)、三(2，4-叔丁基酚)亞磷酸酯或四(2，4-叔丁基 酚)-4，4’ -雙酚二磷酸酯中的一種或幾種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐磨熱塑性無鹵低煙膨脹型阻燃聚烯烴護(hù)套塑料，其特征在 于，所說的納米碳化硅平均粒徑為30-70nm。
10.根據(jù)權(quán)利要求1 9任一項(xiàng)所述的耐磨熱塑性無鹵低煙膨脹型阻燃聚烯烴護(hù)套塑 料的制備方法，包括以下步驟(1)將未處理的無鹵膨脹型阻燃劑和納米碳化硅粉料置于攪拌機(jī)中，將偶聯(lián)劑按比例 噴灑在粉料上，攪拌5-15min，干燥，待用；(2)將配方中其余組分置于密煉機(jī)中密煉，密煉時(shí)間為5-15min，溫度為150_180°C；(3)將密煉機(jī)密煉過的物料經(jīng)雙錐剪切輸送，再由單螺桿擠出機(jī)擠出造粒，雙錐螺 桿加熱溫度為100-12(TC，單螺桿擠出機(jī)主機(jī)溫度分為三段加熱/冷卻段分三區(qū)，I區(qū) 1450C 士 10°C，II 區(qū) 150°C 士 10°C，III 區(qū) 145°C 士 10°C ；換網(wǎng)分三區(qū)，I 區(qū) 135°C 士 10°C， II 區(qū) 130°C 士 10°C，III 區(qū) 120°C 士 10°C ；機(jī)頭為 120°C 士 10°C，即可獲得產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種耐磨熱塑性無鹵低煙膨脹型阻燃聚烯烴護(hù)套塑料及其制備方法，包括如下重量份數(shù)的組分聚烯烴樹脂50-80份，復(fù)配樹脂0-20份，接枝料3-15份，無鹵膨脹型阻燃劑10-60份，偶聯(lián)劑0.5-3份，抗氧劑0.5-1.5份，納米碳化硅1-10份。本發(fā)明熱塑性無鹵低煙膨脹型阻燃聚烯烴護(hù)套塑料及其制備方法，在共混體系中加入納米碳化硅，提高了熱塑性無鹵低煙膨脹型阻燃聚烯烴護(hù)套塑料的耐磨性，能夠滿足惡劣環(huán)境下的正常使用需求，并且提高了其使用壽命。
文檔編號(hào)H01B7/295GK102101922SQ200910200448
公開日2011年6月22日 申請(qǐng)日期2009年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月22日
發(fā)明者吳娟, 徐曉輝, 徐永衛(wèi), 辛靈敏, 鐘偉勤 申請(qǐng)人:上海新上化高分子材料有限公司