一種含海藻酸鹽-有機膦酸鹽復配抗銅劑聚丙烯復合材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種含海藻酸鹽-有機膦酸鹽復配抗銅劑聚丙烯復合材料及其制備方法。本發(fā)明的聚丙烯復合材料共混物，包括70?90%聚丙烯、0.01?1%海藻酸鹽-有機膦酸鹽復配抗銅齊[|、0.1?10%無機填料、0.1?0.5%抗氧化劑、0.1?0.3%紫外吸收劑、5?20%阻燃劑。該方法是將各原料按比例混合成混合料，然后通過雙螺桿擠出機擠出，再經(jīng)冷水牽伸、切割造粒成粒料。本發(fā)明方法采用海藻酸鹽-有機膦酸鹽復配抗銅劑來絡(luò)合銅離子，生成具有高穩(wěn)定性的螯合物，具有很強的抑制重金屬離子催化老化的能力，抗銅害效果顯著并且具有與樹脂相溶性好，不遷移，不污染，耐水，油抽提性好，不影響樹脂的電絕緣性能及其他性能等優(yōu)點。
【專利說明】-種含海藻酸鹽-有機滕酸鹽復配抗銅劑聚丙烯復合材料 及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于高分子材料【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種聚丙烯復合材料及其制備方法，特別 是一種用于電線電纜的含海藻酸鹽-有機膦酸鹽復配抗銅劑聚丙烯復合材料及其制備方 法。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著電力、通信行業(yè)的發(fā)展，使得對電線電纜的需求量也在逐步加大。各 種電纜、電器大多使用的是銅芯電纜，其外部絕緣包覆層為聚烯烴類塑料，其中丙烯共聚物 在作為通信電纜絕緣材料方面顯示了其它材料無可比擬的優(yōu)勢。但在聚丙烯分子中，由于 存在甲基和叔碳原子，極易受光或熱老化，尤其在銅離子存在的情況下，老化降解更加迅 速。即使添加了抗氧劑和抗紫外劑的聚丙烯作銅芯電線包皮時，其壽命也較短，無法長期使 用。即使多加抗氧劑和抗紫外劑也不能抑制銅對聚丙烯的催化降解。因此提高聚丙烯的抗 銅害性是聚丙烯材料改性的一個重要研究方向，具有重要的科學意義和實用價值。
[0003] 申請?zhí)枮?01010612528. 6的中國專利公布了一種聚丙烯抗銅功能母粒，母粒中 抗銅劑的添加量為9. 5 %?19. 5 %，該母粒不但能使銅離子失去活性，降低其對銅芯包覆 層的副作用，同時具有在加工溫度范圍內(nèi)不分解的優(yōu)點。申請?zhí)枮?00910193699. 7的中國 專利公布了一種耐銅害玻纖增強聚丙烯復合材料及其制備方法，其聚丙烯含量為60?65 %，抗銅害劑的含量為〇?〇. 2 %，該復合材料的制備方法為將聚丙烯、相容劑、復合抗氧 齊U、抗銅害劑及加工助劑在高混機中混合，經(jīng)雙螺桿擠出機擠出造粒，該發(fā)明的復合材料具 有優(yōu)異的耐熱老化性和抗銅害性。
[0004] 抗銅劑是一種高分子添加劑，具有防止和減緩金屬離子對聚合物產(chǎn)生引發(fā)氧化 的作用，又叫金屬離子鈍化劑、金屬減活劑或銅抑制劑。能與金屬形成難溶于聚丙烯、熱穩(wěn) 定性高的金屬絡(luò)合物，使金屬離子失去活性，從而起到了防止銅離子對聚丙烯催化降解的 作用。為了防止銅的催化降解，需要在聚丙烯中添加銅抑制劑。
[0005] 本專利選擇海藻酸鹽_有機膦酸鹽化合物復配作為抗銅劑。有機膦酸鹽抗銅劑成 分與基體樹脂親和力強，有助于其在基體樹脂中均勻分散。而海藻酸鹽則與無機填料的親 和力強，有助于其在無機填料中的分散。此外，海藻酸鹽抗銅劑具有更好的穩(wěn)定性。采用海 藻酸鹽-有機膦酸鹽化合物復配來作為抗銅劑，可以有效增強聚丙烯耐銅害能力。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的一個目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種含海藻酸鹽-有機膦酸鹽復 配抗銅劑聚丙烯復合材料。
[0007] 本發(fā)明含海藻酸鹽-有機膦酸鹽復配抗銅劑聚丙烯復合材料為共混物，該共混物 包括聚丙烯、海藻酸鹽-有機膦酸鹽復配抗銅劑、無機填料、抗氧化劑、紫外吸收劑、阻燃 齊U ;各原料在含海藻酸鹽_有機膦酸鹽復配抗銅劑聚丙烯復合材料中的質(zhì)量百分含量為： 聚丙烯70?90 %、海藻酸鹽-有機膦酸鹽復配抗銅劑0. Ol?I %、無機填料0. 1?10 %、 抗氧化劑〇? 1?〇? 5 %、紫外吸收劑0? 1?0? 3 %、阻燃劑5?20 % ;
[0008] 所述的聚丙烯為等規(guī)度彡97 %的均聚物，熔融指數(shù)為3?40g/10min ;
[0009] 所述的海藻酸鹽-有機膦酸鹽復配抗銅劑由海藻酸鹽抗銅劑成分與有機膦酸鹽 抗銅劑成分按照質(zhì)量比為1 :1〇?10 :1構(gòu)成；其中海藻酸鹽抗銅劑成分為海藻酸鈉、海藻 酸鉀中的一種或多種，有機膦酸鹽抗銅劑成分為氨基三亞甲基磷酸（ATMP)、羥基亞乙基二 磷酸OEDP)、乙二胺四亞甲基磷酸鈉（EDTMPS)、二胺四亞甲基磷酸（EDTMPA)、二乙烯三胺 五亞甲基膦酸（DTPMP)、己二胺四亞甲基膦酸（HDTMPA)中的一種或多種；
[0010] 所述的無機填料為碳酸鈣、氧化硅、滑石粉、凹凸棒土、蒙脫土、沸石、高嶺土中的 一種或多種；
[0011] 所述的抗氧化劑為抗氧化劑1010、抗氧化劑b215、抗氧化劑b225、抗氧化劑168、 抗氧化劑1076、抗氧化劑DLTP中的一種；
[0012] 所述的紫外吸收劑為紫外吸收劑UV-12、紫外吸收劑UV-326、紫外吸收劑UV-327、 紫外吸收劑UV-328、紫外吸收劑UV-329、紫外吸收劑UV-770中的一種；
[0013] 所述的阻燃劑為氮磷系復合物、氫氧化鋁、氫氧化鎂中的一種或多種；其中氮磷系 復合物由酸源、氣源、碳源按照質(zhì)量比為3:1:1構(gòu)成，酸源為磷酸、五氧化二磷、三氯氧磷或 聚磷酸胺，氣源為三聚氰胺，碳源為季戊四醇。
[0014] 本發(fā)明的另一個目的就是提供上述含海藻酸鹽-有機膦酸鹽復配抗銅劑聚丙烯 復合材料的制備方法。
[0015] 本發(fā)明方法具體包括以下步驟：
[0016] 步驟（1).將聚丙烯、海藻酸鹽-有機膦酸鹽復配抗銅劑、無機填料、抗氧化劑、紫 外吸收劑、阻燃劑，按照比例混合成混合料；
[0017] 制備100重量份的含海藻酸鹽_有機膦酸鹽復配抗銅劑聚丙烯復合材料，所用的 各物質(zhì)的量為：70?90份的聚丙烯、0. 01?1份的海藻酸鹽-有機膦酸鹽復配抗銅劑、 0. 1?10份的無機填料、0. 1?0. 5份的抗氧化劑、0. 1?0. 3份的紫外吸收劑、5?20份 的阻燃劑；
[0018] 步驟（2).將混合料通過雙螺桿擠出機擠出，再經(jīng)冷水牽伸、造粒，得到含海藻酸 鹽-有機膦酸鹽復配抗銅劑聚丙烯復合材料。
[0019] 所述的雙螺桿擠出機的加工溫度為：加料段120?150°C、塑化段150?180°C、均 化段180?205°C，機頭溫度為180?195°C ;
[0020] 所述的冷水牽伸的水浴溫度為10?40°C，牽伸倍率為2?6倍。
[0021] 本發(fā)明所選的海藻酸鹽-有機膦酸鹽復配抗銅劑能螯合銅離子，使其失去活性， 具有很強的抑制重金屬離子催化老化的能力，抗銅害效果顯著并且具有與樹脂相溶性好， 不遷移，不污染，耐水，油抽提性好，不影響樹脂的電絕緣性能及其他性能等優(yōu)點。本發(fā)明提 供的含海藻酸鹽-有機膦酸鹽復配抗銅劑聚丙烯復合材料可作為銅芯電線電纜的理想絕 緣材料，可用于生產(chǎn)通訊電纜，海底電纜，油礦電纜，電力電纜等。

【具體實施方式】
[0022] 下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進一步的分析（以下實施例中的聚丙烯為等規(guī) 度彡97 %的均聚物，熔融指數(shù)為3?40g/10min)。
[0023] 實施例1.
[0024] 步驟（1).將85g聚丙烯、5g碳酸鈣、0. Ig紫外吸收劑UV_12、9.9g阻燃劑混合成 IOOg混合料；
[0025] 步驟（2).將混合料加入到雙螺桿擠出機擠出，雙螺桿擠出機的加工溫度為加料 段120°C、塑化段150°C、均化段180°C，機頭溫度為180°C ;再經(jīng)KTC水浴中進行冷水牽伸， 牽伸倍率為2倍，切割機進行切割造粒，得到聚丙烯復合材料。
[0026] 從表1我們可知，實施例1制備得到的聚丙烯復合材料經(jīng)檢測可知拉伸強度為 32. 4 Mpa，伸長率為64%，200°C下吸氧誘導期為2 min，150°C夾銅片試驗4d后料片嚴重脆 裂，銅片變綠。
[0027] 實施例2.
[0028] 步驟（1).將84. 7g聚丙烯、0. Ig海藻酸鹽-有機膦酸鹽復配抗銅劑、5g碳酸鈣、 0. 2g抗氧化劑1010、0. Ig紫外吸收劑UV-12、9. 9g阻燃劑混合成IOOg混合料；
[0029] 步驟（2).將混合料加入到雙螺桿擠出機擠出，雙螺桿擠出機的加工溫度為加料 段120°C、塑化段150°C、均化段180°C，機頭溫度為180°C ;再經(jīng)KTC水浴中進行冷水牽伸， 牽伸倍率為2倍，切割機進行切割造粒，得到聚丙烯復合材料。
[0030] 從表1我們可知，實施例2制備得到的聚丙烯復合材料經(jīng)檢測可知拉伸強度為 34. 6 Mpa，伸長率為66%，200°C下吸氧誘導期為45 min，150°C夾銅片試驗4d后料片不脆， 銅片無變化。
[0031] 實施例3.
[0032] 步驟（1).將84. 5g聚丙烯、0.3g海藻酸鹽-有機膦酸鹽復配抗銅劑、5g碳酸鈣、 0. 2g抗氧化劑1010、0. Ig紫外吸收劑UV-12、9. 9g阻燃劑混合成IOOg混合料；
[0033] 步驟（2).將混合料加入到雙螺桿擠出機擠出，雙螺桿擠出機的加工溫度為加料 段120°C、塑化段150°C、均化段180°C，機頭溫度為180°C ;再經(jīng)KTC水浴中進行冷水牽伸， 牽伸倍率為2倍，切割機進行切割造粒，得到聚丙烯復合材料。
[0034] 從表1我們可知，實施例3制備得到的聚丙烯復合材料經(jīng)檢測可知拉伸強度為 35. IMpa，伸長率為63 %，200°C下吸氧誘導期為53min，150°C夾銅片試驗4d后料片不脆， 銅片無變化。
[0035] 實施例4.
[0036] 步驟（1).將84. 3g聚丙烯、0.5g海藻酸鹽-有機膦酸鹽復配抗銅劑、5g碳酸鈣、 0. 2g抗氧化劑1010、0. Ig紫外吸收劑UV-12、9. 9g阻燃劑混合成IOOg混合料；
[0037] 步驟（2).將混合料加入到雙螺桿擠出機擠出，雙螺桿擠出機的加工溫度為加料 段120°C、塑化段150°C、均化段180°C，機頭溫度為180°C ;再經(jīng)KTC水浴中進行冷水牽伸， 牽伸倍率為2倍，切割機進行切割造粒，得到聚丙烯復合材料。
[0038] 從表1我們可知，實施例4制備得到的聚丙烯復合材料經(jīng)檢測可知拉伸強度為 33. 6Mpa，伸長率為60 %，200°C下吸氧誘導期為75min，150°C夾銅片試驗4d后料片不脆， 銅片無變化。
[0039] 實施例5.
[0040] 步驟⑴.將84. 8g聚丙烯、5g碳酸興、0. 2g抗氧化劑1010、0. Ig紫外吸收劑 UV-12、9. 9g阻燃劑混合成IOOg混合料；
[0041] 步驟（2).將混合料加入到雙螺桿擠出機擠出，雙螺桿擠出機的加工溫度為加料 段120°C、塑化段150°C、均化段180°C，機頭溫度為180°C ;再經(jīng)KTC水浴中進行冷水牽伸， 牽伸倍率為2倍，切割機進行切割造粒，得到聚丙烯復合材料。
[0042] 從表1我們可知，實施例5制備得到的聚丙烯復合材料經(jīng)檢測可知拉伸強度為 32. 3 Mpa，伸長率為59 %，200°C下吸氧誘導期為12 min，150°C夾銅片試驗4d后料片嚴重 脆裂，銅片變綠。
[0043] 實施例1?5中所用的海藻酸鹽-有機膦酸鹽復配抗銅劑由海藻酸鈉與氨基三 亞甲基膦酸，按照質(zhì)量比為1 :1〇構(gòu)成；阻燃劑由磷酸、三聚氰胺、季戊四醇按照質(zhì)量比為 3:1:1構(gòu)成。
[0044] 表1實施例1?5得到的聚丙烯復合材料性能參數(shù)表
[0045]

【權(quán)利要求】
1. 一種含海藻酸鹽-有機膦酸鹽復配抗銅劑聚丙烯復合材料，為共混物，其特征在于 該共混物包括聚丙烯、海藻酸鹽-有機膦酸鹽復配抗銅劑、無機填料、抗氧化劑、紫外吸收 齊IJ、阻燃劑；各原料在含海藻酸鹽-有機膦酸鹽復配抗銅劑聚丙烯復合材料中的質(zhì)量百分 含量為：聚丙烯70?90 %、海藻酸鹽-有機膦酸鹽復配抗銅劑0. Ol?1 %、無機填料0. 1? 10 %、抗氧化劑〇? 1?〇? 5 %、紫外吸收劑0? 1?0? 3 %、阻燃劑5?20 %。
2. 制備如權(quán)利要求1所述的一種含海藻酸鹽-有機膦酸鹽復配抗銅劑聚丙烯復合材料 的方法，其特征在于該方法包括以下步驟： 步驟（1).將聚丙烯、海藻酸鹽-有機膦酸鹽復配抗銅劑、無機填料、抗氧化劑、紫外吸 收劑、阻燃劑，按照比例混合成混合料； 制備100重量份的含海藻酸鹽-有機膦酸鹽復配抗銅劑聚丙烯復合材料，所用的各物 質(zhì)的量為：70?90份的聚丙烯、0. 01?1份的海藻酸鹽-有機膦酸鹽復配抗銅劑、0. 1? 10份的無機填料、〇. 1?〇. 5份的抗氧化劑、0. 1?0. 3份的紫外吸收劑、5?20份的阻燃 劑； 步驟（2).將混合料通過雙螺桿擠出機擠出，再經(jīng)冷水牽伸、造粒，得到含海藻酸鹽-有 機膦酸鹽復配抗銅劑聚丙烯復合材料。
3. 如權(quán)利要求2所述的一種含海藻酸鹽-有機膦酸鹽復配抗銅劑聚丙烯復合材料的制 備方法，其特征在于步驟（2)所述的雙螺桿擠出機的加工溫度為：加料段120?150°C、塑 化段150?180°C、均化段180?205°C，機頭溫度為180?195°C。
4. 如權(quán)利要求2所述的一種含海藻酸鹽-有機膦酸鹽復配抗銅劑聚丙烯復合材料的 制備方法，其特征在于步驟（2)所述的冷水牽伸的水浴溫度為10?40°C，牽伸倍率為2? 6倍。
5. 如權(quán)利要求1所述的一種含海藻酸鹽-有機膦酸鹽復配抗銅劑聚丙烯復合材料或權(quán) 利要求2所述的一種含海藻酸鹽-有機膦酸鹽復配抗銅劑聚丙烯復合材料的制備方法，其 特征在于所述的聚丙烯為等規(guī)度> 97 %的均聚物，熔融指數(shù)為3?40g/10min。
6. 如權(quán)利要求1所述的一種含海藻酸鹽-有機膦酸鹽復配抗銅劑聚丙烯復合材料或權(quán) 利要求2所述的一種含海藻酸鹽-有機膦酸鹽復配抗銅劑聚丙烯復合材料的制備方法，其 特征在于所述的海藻酸鹽-有機膦酸鹽復配抗銅劑由海藻酸鹽抗銅劑成分與有機膦酸鹽 抗銅劑成分按照質(zhì)量比為1 :1〇?10 :1構(gòu)成；其中海藻酸鹽抗銅劑成分為海藻酸鈉、海藻 酸鉀的一種或多種，有機膦酸鹽抗銅劑成分為氨基三亞甲基膦酸、羥基亞乙基二膦酸、乙二 胺四亞甲基磷酸鈉、二胺四亞甲基磷酸、二乙烯三胺五亞甲基膦酸、己二胺四亞甲基膦酸中 的一種或多種。
7. 如權(quán)利要求1所述的一種含海藻酸鹽-有機膦酸鹽復配抗銅劑聚丙烯復合材料或權(quán) 利要求2所述的一種含海藻酸鹽-有機膦酸鹽復配抗銅劑聚丙烯復合材料的制備方法，其 特征在于所述的無機填料為碳酸鈣、氧化硅、滑石粉、凹凸棒土、蒙脫土、沸石、高嶺土中的 一種或多種。
8. 如權(quán)利要求1所述的一種含海藻酸鹽-有機膦酸鹽復配抗銅劑聚丙烯復合材料或權(quán) 利要求2所述的一種含海藻酸鹽-有機膦酸鹽復配抗銅劑聚丙烯復合材料的制備方法，其 特征在于所述的抗氧化劑為抗氧化劑1010、抗氧化劑b215、抗氧化劑b225、抗氧化劑168、 抗氧化劑1076、抗氧化劑DLTP中的一種。
9. 如權(quán)利要求1所述的一種含海藻酸鹽-有機膦酸鹽復配抗銅劑聚丙烯復合材料或權(quán) 利要求2所述的一種含海藻酸鹽-有機膦酸鹽復配抗銅劑聚丙烯復合材料的制備方法，其 特征在于所述的紫外吸收劑為UV-12、UV-326、UV-327、UV-328、UV-329、UV-770中的一種。
10. 如權(quán)利要求1所述的一種含海藻酸鹽-有機膦酸鹽復配抗銅劑聚丙烯復合材料或 權(quán)利要求2所述的一種含海藻酸鹽-有機膦酸鹽復配抗銅劑聚丙烯復合材料的制備方法， 其特征在于所述的阻燃劑為氮磷系復合物、氫氧化鋁、氫氧化鎂中的一種或多種；氮磷系復 合物由酸源、氣源、碳源按照質(zhì)量比為3:1:1構(gòu)成，酸源為磷酸、五氧化二磷、三氯氧磷或聚 磷酸胺，氣源為三聚氰胺，碳源為季戊四醇。
【文檔編號】H01B3/44GK104212062SQ201410479181
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月18日
【發(fā)明者】沈國璋, 程亞軍, 沈杰, 付俊 申請人:寧波錦地工程塑料有限公司