專利名稱：一種無鹵阻燃電纜護套料及其制備工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是涉及一種無鹵阻燃電纜護套料及其制備工藝，具體說，是涉及一種以聚 烯烴為基體、Mg(OH)2或/和Al (OH)3為阻燃劑、磷腈化合物為協(xié)效阻燃劑的無鹵阻燃電纜 護套料的配方及其制備工藝。
背景技術：
隨著人們對環(huán)保意識的加強和環(huán)保法規(guī)的出臺，具有無鹵、低煙特性的高分子材 料無鹵阻燃技術將逐步取代有鹵阻燃技術。長期以來，電線電纜材料中聚氯乙稀(PVC)的 用量占了將近80%。由于PVC電纜料中含有鉛、錫、鋇等有害重金屬，且PVC在燃燒過程中 會產生具有毒性和腐蝕性的氯化氫等氣體和劇烈的濃煙，在火災中易造成大量的人員傷亡 及精密儀器的損壞。因此，歐洲和日本等發(fā)達國家相繼制定了電纜的新標準，特別是RoHS 指令中嚴格限制PVC等含鹵化合物的使用。 目前，無鹵阻燃電纜的生產主要是通過在聚合物中填充大量的無機阻燃劑 Mg(OH)2或/和Al (OH)3來制備，但是大量無機填料的存在必然會導致復合材料力學性能的 嚴重惡化。為了降低無機阻燃劑的含量，同時又要保證復合材料高的阻燃性能，通常采用阻 燃協(xié)效劑來和無機阻燃劑共同添加到基體中。雖然紅磷是水合氫氧化物的一種最常用協(xié)效 阻燃劑，但是紅磷極易氧化產生劇毒的磷化氫氣體和紅磷粉塵易爆炸的缺陷及紅磷本身固 有的紫紅色限制了含紅磷電纜料的應用。因此，人們開始研究尋找其他無毒無害的協(xié)效阻 燃劑用在電纜料的生產中。在中國專利文獻CN100465220中公開了一種采用乙烯-辛烯共 聚物、低密度聚乙烯、乙烯一醋酸乙烯酯共聚物的混合物做為基體樹脂，采用氫氧化鎂做阻 燃劑，以可膨脹石墨和有機蒙脫土為協(xié)效阻燃劑的無鹵阻燃電纜護套料的配方，雖然該專 利利用可膨脹石墨和有機蒙脫土替代了紅磷的協(xié)效阻燃作用，所制備的電纜護套料具有比 較優(yōu)異的力學性能和阻燃性能，但由于可膨脹石墨的存在，該專利的配方只能用于配制黑 色電纜護套料，無法應用于配制其他顏色的電纜護套料，其應用范圍有很大局限性。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是旨在提供一種可應用于配制任何顏色的電纜護套料的無鹵阻燃 電纜護套料的配方及其制備工藝，以克服現有技術所存在的上述缺陷。為實現上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術方案如下本發(fā)明的無鹵阻燃電纜護套料，其組成及各組成的重量百分比如下聚乙烯10% 30%乙烯-醋酸乙烯酯共聚物 10% 30%阻燃劑30% 50%協(xié)效阻燃劑 10%相容劑6. 5% 19. 5%熱穩(wěn)定劑0.2% 2%
加工助劑0·3% 1%
上述組成配比之和為100% ；其中阻燃劑為氫氧化鎂或氫氧化鋁或兩者組成的混合物，協(xié)效阻燃劑是磷腈化 合物，相容劑是極性單體接枝聚合物，熱穩(wěn)定劑是酚類、胺類、亞磷酸酯類、半受阻酚類、丙 烯酰基官能團與硫代酯的復合物類、杯芳烴類熱穩(wěn)定劑中的一種或幾種組成的混合物，力口 工助劑是低分子酯類、金屬皂類、硬脂酸復合酯類、酰胺類加工助劑中的一種或幾種組成的 混合物。所述聚乙烯優(yōu)選分子量為20 50萬的線性低密度聚乙烯。所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物優(yōu)選含醋酸乙烯酯為20 30%重量百分比的共聚 物。所述磷腈化合物優(yōu)選苯氧基磷腈、三鄰苯二胺基環(huán)三磷腈、六異丙氧基環(huán)三磷腈 中的一種或幾種組成的混合物。所述極性單體接枝聚合物優(yōu)選聚合物基體為聚乙烯、聚丙烯、乙烯- α _乙烯-辛 烯共聚物、苯乙烯與丁二烯的共聚物、乙烯_苯乙烯_丙烯三元共聚物、乙烯_丙烯_ 丁二 烯三元共聚物、乙烯_丙烯酸酯共聚物、乙烯_丙烯酸酯_甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚物中 的一種或幾種組成的混合物，極性單體為馬來酸酐、富馬酸、衣康酸、檸康酸、檸康酸酐、乙 烯基丁二酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯 酸環(huán)氧丙酯中的一種或幾種組成的混合物。所述酚類熱穩(wěn)定劑優(yōu)選雙酚Α、雙酚C、2，6_ 二叔丁基對甲酚中的一種或幾種組成 的混合物；所述胺類熱穩(wěn)定劑優(yōu)選苯基對苯二胺、二苯基對苯二胺、4-羥基十二烷酸酰替 苯胺、4-羥基十八烷酸酰替苯胺中的一種或幾種組成的混合物；所述亞磷酸酯類熱穩(wěn)定劑 優(yōu)選亞磷酸三壬基苯酯、亞磷酸三苯酯、亞磷酸辛二苯酯中的一種或幾種組成的混合物；所 述半受阻酚類熱穩(wěn)定劑優(yōu)選1，3，5_三甲基-2，4，6-三(3. 5-二叔丁基-4-羥基芐基)苯、 三甲基苯、2，2'-甲撐雙(4-乙基-6叔丁基苯酚)中的一種或幾種組成的混合物；所述丙 烯?；倌軋F與硫代酯的復合物類熱穩(wěn)定劑優(yōu)選硫代二丙酸二月桂酯；所述杯芳烴類熱穩(wěn) 定劑優(yōu)選對叔丁基4杯芳烴、對叔丁基6杯芳烴、對叔丁基8杯芳烴中的一種或幾種組成的 混合物。所述低分子酯類加工助劑優(yōu)選硬脂酸丁酯、硬脂酸單甘油酯、三硬脂酸甘油酯中 的一種或幾種組成的混合物；所述金屬皂類加工助劑優(yōu)選硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、硬脂酸鎂、 硬脂酸鉛中的一種或幾種組成的混合物；所述硬脂酸復合酯類加工助劑優(yōu)選三聚甘油單硬 脂酸酯、聚甘油單硬脂酸酯、山梨醇酐單硬脂酸酯中的一種或幾種組成的混合物；所述酰胺 類加工助劑優(yōu)選油酸酰胺、硬脂酰胺、乙撐雙硬脂酰胺中的一種或幾種組成的混合物。本發(fā)明所述的無鹵阻燃電纜護套料的制備工藝，其具體操作如下首先將聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、協(xié)效阻燃劑、相容劑、熱穩(wěn)定劑及加工 助劑按配比稱量后加入長徑比為(40 50) 1的雙螺桿擠出機中，將阻燃劑按配比稱量 后從雙螺桿擠出機的側喂料口加入其中；然后在170 200°C進行混煉、擠出、拉條、冷卻、 切粒即可。與現有技術相比，本發(fā)明的無鹵阻燃電纜護套料配方，是以聚烯烴為基體、 Mg(OH)2或/和Al (OH)3為阻燃劑、磷腈化合物為協(xié)效阻燃劑，因所采用的協(xié)效阻燃劑_磷腈化合物分子結構中同時存在磷和氮兩種元素，衍生物種類豐富，且大部分磷腈化合物具 有無毒副作用，熱穩(wěn)定性強，不易水解的特點，因此本發(fā)明配方避免了采用紅磷作為協(xié)效阻 燃劑所存在的缺陷問題；尤其是本發(fā)明所用的協(xié)效阻燃劑-磷腈化合物為白色，適合配制 各種顏色的電纜護套料，避免了現有技術只能配制黑色或紫紅色的電纜護套料的局限；由 本發(fā)明配方所制備的產品的極限氧指數> 31%、斷裂強度> 12MPa、斷裂伸長率> 180%, 維卡軟化點彡65°C、熔體流動速率(MFR)彡1. 5g/10min，具有優(yōu)異的阻燃效果、良好的加工 性能和綜合力學性能及較高的耐熱溫度，可用作地鐵、高層建筑、商場、劇院、發(fā)電站、化學 工廠、城市廣場及其他對電纜低煙無鹵要求高的場合的電纜護套料，有廣闊的應用前景。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發(fā)明是如何實現的做進一步詳細、清楚、完整地說明，所 列實施例僅對本發(fā)明予以進一步的說明，并不因此而限制本發(fā)明。實施例中聚乙烯優(yōu)選分子量為20 50萬的線性低密度聚乙烯；乙烯-醋酸乙烯酯共聚物優(yōu)選含醋酸乙烯酯為20 30%重量百分比的共聚物；阻燃劑是氫氧化鎂或氫氧化鋁或兩者組成的混合物；協(xié)效阻燃劑是磷腈化合物，優(yōu)選苯氧基磷腈、三鄰苯二胺基環(huán)三磷腈、六異丙氧基 環(huán)三磷腈中的一種或幾種組成的混合物；相容劑是極性單體接枝聚合物，優(yōu)選聚合物基體為聚乙烯、聚丙烯、乙烯_ a -乙 烯_辛烯共聚物、苯乙烯與丁二烯的共聚物、乙烯_苯乙烯_丙烯三元共聚物、乙烯_丙 烯_ 丁二烯三元共聚物、乙烯_丙烯酸酯共聚物、乙烯_丙烯酸酯_甲基丙烯酸縮水甘油酯 共聚物中的一種或幾種組成的混合物，極性單體為馬來酸酐、富馬酸、衣康酸、檸康酸、檸康 酸酐、乙烯基丁二酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲 基丙烯酸環(huán)氧丙酯中的一種或幾種組成的混合物；熱穩(wěn)定劑是酚類、胺類、亞磷酸酯類、半受阻酚類、丙烯酰基官能團與硫代酯的復 合物類、杯芳烴類熱穩(wěn)定劑中的一種或幾種組成的混合物，所述酚類熱穩(wěn)定劑優(yōu)選雙酚A、 雙酚C、2，6-二叔丁基對甲酚中的一種或幾種組成的混合物，所述胺類熱穩(wěn)定劑優(yōu)選苯基 對苯二胺、二苯基對苯二胺、4-羥基十二烷酸酰替苯胺、4-羥基十八烷酸酰替苯胺中的一 種或幾種組成的混合物，所述亞磷酸酯類熱穩(wěn)定劑優(yōu)選亞磷酸三壬基苯酯、亞磷酸三苯酯、 亞磷酸辛二苯酯中的一種或幾種組成的混合物，所述半受阻酚類熱穩(wěn)定劑優(yōu)選1，3，5-三 甲基-2，4，6-三(3. 5-二叔丁基-4-羥基芐基)苯、三甲基苯、2，2'-甲撐雙(4-乙基-6 叔丁基苯酚)中的一種或幾種組成的混合物，所述丙烯酰基官能團與硫代酯的復合物類熱 穩(wěn)定劑優(yōu)選硫代二丙酸二月桂酯，所述杯芳烴類熱穩(wěn)定劑優(yōu)選對叔丁基4杯芳烴、對叔丁 基6杯芳烴、對叔丁基8杯芳烴中的一種或幾種組成的混合物；加工助劑是低分子酯類、金屬皂類、硬脂酸復合酯類、酰胺類加工助劑中的一種或 幾種組成的混合物，所述低分子酯類加工助劑優(yōu)選硬脂酸丁酯、硬脂酸單甘油酯、三硬脂酸 甘油酯中的一種或幾種組成的混合物，所述金屬皂類加工助劑優(yōu)選硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、硬 脂酸鎂、硬脂酸鉛中的一種或幾種組成的混合物，所述硬脂酸復合酯類加工助劑優(yōu)選三聚 甘油單硬脂酸酯、聚甘油單硬脂酸酯、山梨醇酐單硬脂酸酯中的一種或幾種組成的混合物， 所述酰胺類加工助劑優(yōu)選油酸酰胺、硬脂酰胺、乙撐雙硬脂酰胺中的一種或幾種組成的混
6合物。將配制的試樣按照GB1040-92進行斷裂強度測試，按照GB2406-93進行極限氧指 數測試，按照ASTM D 1525進行維卡軟化點測試，按照GB3682-88進行熔體流動速率測試。實施例1將10重量份聚乙烯、30重量份乙烯_醋酸乙烯酯共聚物、10重量份協(xié)效阻燃劑、 19. 5重量份相容劑、0.2重量份熱穩(wěn)定劑、0.3重量份加工助劑加入長徑比為(40 50) 1 的雙螺桿擠出機中，將30重量份阻燃劑從雙螺桿擠出機的側喂料口加入其中；然后在 170 200°C進行混煉、擠出、拉條、冷卻、切粒、制樣、測試。性能測試結果為極限氧指數> 31%，斷裂強度> 12MPa，斷裂伸長率> 180%，維 卡軟化點彡65°C，熔體流動速率(MFR)彡1.5g/10min。實施例2將30重量份聚乙烯、10重量份乙烯_醋酸乙烯酯共聚物、10重量份協(xié)效阻燃劑、 19. 5重量份相容劑、0.2重量份熱穩(wěn)定劑、0.3重量份加工助劑加入長徑比為(40 50) 1 的雙螺桿擠出機中，將30重量份阻燃劑從雙螺桿擠出機的側喂料口加入其中；然后在 170 200°C進行混煉、擠出、拉條、冷卻、切粒、制樣、測試。性能測試結果為極限氧指數> 31%，斷裂強度> 12MPa，斷裂伸長率> 180%，維 卡軟化點彡65°C，熔體流動速率(MFR)彡1.5g/10min。實施例3將20重量份聚乙烯、20重量份乙烯_醋酸乙烯酯共聚物、5重量份協(xié)效阻燃劑、 14. 5重量份相容劑、0.2重量份熱穩(wěn)定劑、0.3重量份加工助劑加入長徑比為(40 50) 1 的雙螺桿擠出機中，將40重量份阻燃劑從雙螺桿擠出機的側喂料口加入其中；然后在 170 200°C進行混煉、擠出、拉條、冷卻、切粒、制樣、測試。性能測試結果為極限氧指數> 31%，斷裂強度> 12MPa，斷裂伸長率> 180%，維 卡軟化點彡65°C，熔體流動速率(MFR)彡1.5g/10min。實施例4將25重量份聚乙烯、15重量份乙烯_醋酸乙烯酯共聚物、3重量份協(xié)效阻燃劑、 6. 5重量份相容劑、0.2重量份熱穩(wěn)定劑、0.3重量份加工助劑加入長徑比為(40 50) 1 的雙螺桿擠出機中，將50重量份阻燃劑從雙螺桿擠出機的側喂料口加入其中；然后在 170 200°C進行混煉、擠出、拉條、冷卻、切粒、制樣、測試。性能測試結果為極限氧指數> 31%，斷裂強度> 12MPa，斷裂伸長率> 180%，維 卡軟化點彡65°C，熔體流動速率(MFR)彡1.5g/10min。實施例5將20重量份聚乙烯、30重量份乙烯_醋酸乙烯酯共聚物、9重量份協(xié)效阻燃劑、 9. 5重量份相容劑、0.5重量份熱穩(wěn)定劑、1重量份加工助劑加入長徑比為(40 50) 1的 雙螺桿擠出機中，將30重量份阻燃劑從雙螺桿擠出機的側喂料口加入其中；然后在170 200 V進行混煉、擠出、拉條、冷卻、切粒、制樣、測試。性能測試結果為極限氧指數> 31%，斷裂強度> 12MPa，斷裂伸長率> 180%，維 卡軟化點彡65°C，熔體流動速率(MFR)彡1.5g/10min。實施例6
將30重量份聚乙烯、10重量份乙烯_醋酸乙烯酯共聚物、1重量份協(xié)效阻燃劑、 14. 5重量份相容劑、2重量份熱穩(wěn)定劑、0.5重量份加工助劑加入長徑比為(40 50) 1的 雙螺桿擠出機中，將42重量份阻燃劑從雙螺桿擠出機的側喂料口加入其中；然后在170 200 V進行混煉、擠出、拉條、冷卻、切粒、制樣、測試。性能測試結果為極限氧指數> 31%，斷裂強度> 12MPa，斷裂伸長率> 180%，維 卡軟化點彡65°C，熔體流動速率(MFR)彡1.5g/10min。
權利要求
一種無鹵阻燃電纜護套料，其特征在于，其組成及各組成的重量百分比如下聚乙烯10％～30％乙烯-醋酸乙烯酯共聚物 10％～30％阻燃劑30％～50％協(xié)效阻燃劑1％～10％相容劑6.5％～19.5％熱穩(wěn)定劑 0.2％～2％加工助劑 0.3％～1％上述組成配比之和為100％；其中阻燃劑為氫氧化鎂或氫氧化鋁或兩者組成的混合物，協(xié)效阻燃劑為磷腈化合物，相容劑為極性單體接枝聚合物，熱穩(wěn)定劑為酚類、胺類、亞磷酸酯類、半受阻酚類、丙烯?；倌軋F與硫代酯的復合物類、杯芳烴類熱穩(wěn)定劑中的一種或幾種組成的混合物，加工助劑為低分子酯類、金屬皂類、硬脂酸復合酯類、酰胺類加工助劑中的一種或幾種組成的混合物。
2.根據權利要求1所述的無鹵阻燃電纜護套料，其特征在于，所述聚乙烯是分子量為 20 50萬的線性低密度聚乙烯。
3.根據權利要求1所述的無鹵阻燃電纜護套料，其特征在于，所述乙烯-醋酸乙烯酯共 聚物是含醋酸乙烯酯為20 30%重量百分比的共聚物。
4.根據權利要求1所述的無鹵阻燃電纜護套料，其特征在于，所述磷腈化合物是苯氧 基磷腈、三鄰苯二胺基環(huán)三磷腈、六異丙氧基環(huán)三磷腈中的一種或幾種組成的混合物。
5.根據權利要求1所述的無鹵阻燃電纜護套料，其特征在于，所述極性單體接枝聚合 物是聚合物基體為聚乙烯、聚丙烯、乙烯-a-乙烯-辛烯共聚物、苯乙烯與丁二烯的共聚 物、乙烯-苯乙烯-丙烯三元共聚物、乙烯_丙烯-丁二烯三元共聚物、乙烯_丙烯酸酯共聚 物、乙烯_丙烯酸酯_甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚物中的一種或幾種組成的混合物，極性單 體為馬來酸酐、富馬酸、衣康酸、檸康酸、檸康酸酐、乙烯基丁二酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸、 丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸環(huán)氧丙酯中的一種或幾種組成的混 合物。
6.根據權利要求1所述的無鹵阻燃電纜護套料，其特征在于，所述酚類熱穩(wěn)定劑是雙 酚A、雙酚C、2，6-二叔丁基對甲酚中的一種或幾種組成的混合物，所述胺類熱穩(wěn)定劑是苯 基對苯二胺、二苯基對苯二胺、4-羥基十二烷酸酰替苯胺、4-羥基十八烷酸酰替苯胺中的 一種或幾種組成的混合物，所述亞磷酸酯類熱穩(wěn)定劑是亞磷酸三壬基苯酯、亞磷酸三苯酯、 亞磷酸辛二苯酯中的一種或幾種組成的混合物，所述半受阻酚類熱穩(wěn)定劑是1，3，5_三甲 基_2，4，6_三(3. 5-二叔丁基-4-羥基芐基)苯、三甲基苯、2，2'-甲撐雙(4-乙基-6叔 丁基苯酚)中的一種或幾種組成的混合物，所述丙烯?；倌軋F與硫代酯的復合物類熱穩(wěn) 定劑是硫代二丙酸二月桂酯，所述杯芳烴類熱穩(wěn)定劑是對叔丁基4杯芳烴、對叔丁基6杯芳 烴、對叔丁基8杯芳烴中的一種或幾種組成的混合物。
7.根據權利要求1所述的無鹵阻燃電纜護套料，其特征在于，所述低分子酯類加工助 劑是硬脂酸丁酯、硬脂酸單甘油酯、三硬脂酸甘油酯中的一種或幾種組成的混合物，所述金 屬皂類加工助劑是硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、硬脂酸鎂、硬脂酸鉛中的一種或幾種組成的混合物，所述硬脂酸復合酯類加工助劑是三聚甘油單硬脂酸酯、聚甘油單硬脂酸酯、山梨醇酐單 硬脂酸酯中的一種或幾種組成的混合物，所述酰胺類加工助劑是油酸酰胺、硬脂酰胺、乙撐 雙硬脂酰胺中的一種或幾種組成的混合物。
8. —種權利要求1所述的無鹵阻燃電纜護套料的制備工藝，其特征在于，其具體操作 如下首先將聚乙烯、乙烯_醋酸乙烯酯共聚物、協(xié)效阻燃劑、相容劑、熱穩(wěn)定劑及加工助劑 按配比稱量后加入長徑比為(40 50) 1的雙螺桿擠出機中，將阻燃劑按配比稱量后從 雙螺桿擠出機的側喂料口加入其中；然后在170 200°C進行混煉、擠出、拉條、冷卻、切粒 即可。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無鹵阻燃電纜護套料的配方及其制備工藝。本發(fā)明的配方是采用聚烯烴為基體、Mg(OH)2或/和Al(OH)3為阻燃劑、磷腈化合物為協(xié)效阻燃劑，避免了采用紅磷作為協(xié)效阻燃劑所存在的缺陷問題，尤其是避免了現有技術只能配制黑色或紫紅色的電纜護套料的局限，可配制各種顏色的電纜護套料。由本發(fā)明配方所制備的產品的極限氧指數≥31％、斷裂強度≥12MPa、斷裂伸長率≥180％、維卡軟化點≥65℃、熔體流動速率(MFR)≥1.5g/10min，具有優(yōu)異的阻燃效果、良好的加工性能、綜合力學性能及較高的耐熱溫度，有廣闊的應用前景。
文檔編號C08L23/06GK101875735SQ20091005016
公開日2010年11月3日 申請日期2009年4月28日 優(yōu)先權日2009年4月28日
發(fā)明者吉繼亮, 孫剛, 易慶鋒, 王燦耀, 蘇妤 申請人:上海金發(fā)科技發(fā)展有限公司;金發(fā)科技股份有限公司