CN101698742B - 一种无卤阻燃耐高温柔性聚苯醚电缆料及其制备方法 - Google Patents

一种无卤阻燃耐高温柔性聚苯醚电缆料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种无卤阻燃耐高温柔性聚苯醚电缆料及其制备方法，按质量份数计，其原料配方包括基体树脂A：30～60份；基体树脂B：40～70份；弹性体10～30份；官能化聚苯醚1～10份；润滑剂1～10份；交联剂0.2～2份；主阻燃剂5～30份；助阻燃剂1～10份。本发明采用官能化聚苯醚增加基体树脂的流动性，并采用交联剂有效改善了基体树脂A和基体树脂B及弹性体的相容性，使本发明的聚苯醚电缆料具有环保、耐高温、韧性好和阻燃性能优异的优点。

Description

一种无卤阻燃耐高温柔性聚苯醚电缆料及其制备方法
技术领域
本发明涉及无卤阻燃耐材料，尤其是涉及一种无卤阻燃耐高温柔性聚苯醚电缆料。
背景技术
电线电缆广泛应用于日常生活的各个方面，随着环保意识的加强，国际上对电线电缆的防火环保要求越来越高。传统的阻燃电缆多用卤素阻燃，在火灾发生时会产生大量的刺激性和腐蚀性气体，危害人体健康，妨碍人员逃生。在高温下应用的电缆常用交联的方法提高聚合物电缆外套的使用温度，但这样的交联电缆不能回收利用，不利于环境保护。所以迫切需要开发一种可回收利用、性能优异的无卤阻燃耐高温电缆料。
聚苯醚在很宽的温度范围内具有优异的综合性能，并具有自熄性，但由于聚苯醚的加工粘度大、硬度高和韧性不足，不利于电缆的应用，加入粘度低、柔韧性好的弹性体可以制备性能优异的电缆料。专利公开号为CN101358028A的中国发明专利申请公布了一种以聚苯醚为基料的电缆，其使用几种相容剂复合改善聚苯醚与弹性体的界面，并使用大量的软化增塑剂降低共混物硬度，使所得到的共混物强度较低、耐热和耐老化性能不佳。公开号CN101130616A中国发明专利申请公开了一种制备无卤阻燃聚苯醚电缆料的方法，使用聚苯乙烯类聚合物增加聚苯醚的流动性，添加不饱和橡胶弹性体降低共混物硬度，这样的体系中含有大量的不饱和烯烃链，无疑也会大幅降低共混物的耐热和耐老化性能。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种可回收利用、性能优异的无卤阻燃耐高温柔性聚苯醚电缆料。
本发明的另一目的在于提供上述聚苯醚电缆料的制备方法。
本发明使用低分子量官能化聚苯醚提高电缆料的流动性，用动态交联技术，加入交联剂使基体树脂A和基体树脂B在高剪切下边共混边硫化，改善了两种基体树脂的界面结合力，并增加了共混物的韧性和柔软性，制备出一种综合性能优异无卤阻燃高温聚苯醚电缆料。
为达到上述目的本发明采用的技术方案为：
一种无卤阻燃耐高温柔性聚苯醚电缆料，其特征在于，按质量份数计，其原料配方包括：
基体树脂A：30～60份
基体树脂B：40～70份
弹性体：10～30份
官能化聚苯醚：1～10份
润滑剂：1～10份
交联剂：0.2～2份
主阻燃剂：5～30份
助阻燃剂：1～10份
所述的基体树脂A为聚苯醚，优选为聚(2，6-二甲基-1，4-亚苯基)醚，在25℃氯仿中的特性粘数为0.3～0.6dl/g；
所述的基体树脂B为三元乙丙橡胶，门尼值20～40，其中乙烯含量为三种单体总质量的50％～70％，第三单体共轭二烯烃为乙叉降冰片烯(ENB)或双环戊二烯(DCPD)，其重量含量为三种单体总重量的2％～10％；
所述的弹性体选自苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)、马来酸酐接枝氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS-g-MA)和/或马来酸酐接枝三元乙丙橡胶(EPDM-g-MA)；
所述的官能化聚苯醚为马来酸酐接枝聚苯醚(PPO-g-MA)或磷酸酯化聚苯醚，未接枝改性前，聚苯醚在25℃氯仿中测定的特性粘数为0.2～0.4dl/g。
所述的阻燃剂选自间苯二酚-双(磷酸二苯酯)(RDP)、双酚A-双(磷酸二苯酯)(BDP)或季戊四醇螺环磷酸酯(PSDPP)；
所述的助阻燃剂为聚有机硅氧烷，数均分子量为1.0×103～5.0×103，结构式为：
Figure G2009101935373D00031
式中x、y为两结构单元的摩尔分数，x为0.2～0.4，y为0.6～0.8，R1为甲基，R2为苯基。
所述的润滑剂选自二甲基硅油(DMSiO)、甲基苯基硅油(MPhSiO)、石蜡、酰胺蜡、硬脂酸酯类或硬脂酸皂类。
所述的交联剂选自过氧化二异丙苯(DCP)、过氧化苯甲酰(BPO)、硫磺(S)或二硫化四甲基秋兰姆(TT)。
另外，为了提高产品的稳定性和适用性，所述的原料配方还包括加工助剂，所述加工助剂包括抗氧剂、金属氧化物、金属钝化剂和/或消烟剂。所述的抗氧剂选自受阻酚类、受阻胺类和/或亚磷酸酯类抗氧剂。
无卤阻燃耐高温柔性聚苯醚电缆料的制备方法，其特征在于：根据原料配方称取各组份，先将基体树脂B与交联剂在高速搅拌机中混合15～30分钟，然后将基体树脂A、弹性体、官能化聚苯醚、润滑剂、主阻燃剂、助阻燃剂和抗氧剂，加入所述的高速搅拌机中混合15～30分钟，充分混合均匀；将混合好的原料加入双螺杆挤出机中，喂料速度20～60rpm/min，螺杆转速100～400rpm/min，螺杆长径比33～45，加工温度200～280℃，经冷却，切粒得到无卤阻燃耐高温柔性聚苯醚电缆粒料。
本发明具有如有优点和有益效果：
(1)本发明采用低分子量的官能化聚苯醚改善材料的流动性，提高了材料的耐热性能，在136℃、168小时热空气老化后强度和断裂伸长变化率小于15％。
(2)本发明采用动态硫化技术改善了聚苯醚与三元乙丙胶的相容性，提高了聚苯醚的韧性。
(3)本发明利用有机硅阻燃剂与磷酸酯类阻燃剂协同阻燃作用，降低了磷酸酯在树脂中的用量，使制备的电缆具有良好的耐高温性能，并能使阻燃性能通过UL1581VW-1级燃烧测试。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但本发明要求保护的范围并不局限性于实施例表示的范围。
实施例1：
将400g EPDM(陶氏EPDM4725P)基体树脂B、6g硫磺交联剂和10g氧化锌在高速搅拌机中混合15分钟，然后依次加入600g PPO(旭化成S201A)基体树脂A、300g SEBS(Kraton G1651)弹性体、100g磷酸酯化聚苯醚、50g亚乙基双脂肪酰胺润滑剂、50g RDP阻燃剂、30g助阻燃剂和10g抗氧剂Songnox6280到高速搅拌机中混合20分钟。将混合好的原料加入到双螺杆挤出机中挤出，经冷却，切粒得到无卤阻燃耐高温柔性聚苯醚电缆粒料，挤出喂料速度30rpm/min，螺杆转速400rpm/min，螺杆长径比40，加工温度一区200℃、二区220℃、三区230℃、四区250℃、五区260℃、六区270℃、七区280℃、八区280℃、九区280℃、十区270℃。
实施例2：
将400g EPDM(陶氏EPDM4725P)基体树脂B、3g DCP交联剂在高速搅拌机中混合20分钟，然后依次加入600g PPO(旭化成S201A)基体树脂A、100g SEBS-g-MA(Kraton G1901)弹性体、100g PPO-g-MA、20g甲基苯基硅油润滑剂、200g BDP阻燃剂、10g助阻燃剂和6g抗氧剂264到高速搅拌机中混合30分钟。将混合好的原料加入到双螺杆挤出机中挤出，经冷却，切粒得到无卤阻燃耐高温柔性聚苯醚电缆粒料，挤出喂料速度30rpm/min，螺杆转速400rpm/min，螺杆长径比40，加工温度一区200℃、二区200℃、三区230℃、四区250℃、五区260℃、六区270℃、七区280℃、八区280℃、九区280℃、十区270℃。
实施例3：
将500g EPDM(陶氏EPDM4520)基体树脂B、6g DCP交联剂在高速搅拌机中混合20分钟，然后依次加入500g PPO(旭化成S201A)基体树脂A、150g SEBS(KratonG1651)弹性体、100g PPO-g-MA、30g季戊四醇硬脂酸酯润滑剂、100g PSDPP阻燃剂、100g助阻燃剂和10g抗氧剂1076到高速搅拌机中混合30分钟。将混合好的原料加入到双螺杆挤出机中挤出，经冷却，切粒得到无卤阻燃耐高温柔性聚苯醚电缆粒料，挤出喂料速度30rpm/min，螺杆转速400rpm/min，螺杆长径比40，加工温度一区200℃、二区200℃、三区230℃、四区250℃、五区260℃、六区270℃、七区280℃、八区280℃、九区280℃、十区270℃。
实施例4：
将600g EPDM(陶氏EPDM4725P)基体树脂B、20g TT交联剂和20g氧化锌在高速搅拌机中混合15分钟，然后依次加入400g PPO(旭化成S201A)基体树脂A、200g SEBS-g-MA(Kraton G1901)弹性体、10g PPO-g-MA、50g亚乙基双脂肪酰胺润滑剂、300g BDP阻燃剂、10g助阻燃剂、6g抗氧剂264和20g三氧化钼抑烟剂到高速搅拌机中混合30分钟。将混合好的原料加入到双螺杆挤出机中挤出，经冷却，切粒得到无卤阻燃耐高温柔性聚苯醚电缆粒料，挤出喂料速度30rpm/min，螺杆转速400rpm/min，螺杆长径比40，加工温度一区200℃、二区200℃、三区220℃、四区240℃、五区260℃、六区270℃、七区280℃、八区280℃、九区280℃、十区270℃。
实施例5：
将700g EPDM(陶氏EPDM4725P)基体树脂B、8g交联剂硫磺和20g氧化锌在高速搅拌机中混合15分钟，然后依次加入300g PPO(旭化成S201A)基体树脂A、100g SEBS(Kraton G1651)弹性体、100g PPO-g-MA、100g季戊四醇硬脂酸酯润滑剂、200g RDP阻燃剂、30g助阻燃剂、6g抗氧剂Songnox6280和6g金属钝化剂MD1024到高速搅拌机中混合20分钟。将混合好的原料加入到双螺杆挤出机中挤出，经冷却，切粒得到无卤阻燃耐高温柔性聚苯醚电缆粒料，挤出喂料速度30rpm/min，螺杆转速400rpm/min，螺杆长径比40，加工温度一区200℃、二区200℃、三区220℃、四区240℃、五区260℃、六区270℃、七区280℃、八区280℃、九区280℃、十区270℃。
对比例：
按现有的技术加入高抗冲聚苯乙烯，不采用动态交联技术的比较例，将400gEPDM(陶氏EPDM4725P)基体树脂B、600g PPO(旭化成S201A)基体树脂A、200gHIPS(A-TECH 1300)、100g SEBS-g-MA(Kraton G1901)弹性体、20g季戊四醇硬脂酸酯润滑剂、150g BDP阻燃剂和10g抗氧剂Songnox6280到高速搅拌机中混合30分钟。将混合好的原料加入到双螺杆挤出机中挤出，经冷却，切粒得到无卤阻燃耐高温柔性聚苯醚电缆粒料，挤出喂料速度30rpm/min，螺杆转速400rpm/min，螺杆长径比40，加工温度一区200℃、二区200℃、三区230℃、四区250℃、五区260℃、六区270℃、七区280℃、八区280℃、九区280℃、十区270℃。
实施例1～5及比较例共混物的性能见表1所示。表中的实例对应上述实施例。
表1
Figure G2009101935373D00061
Figure G2009101935373D00071
根据表1的结果可以看出，本发明的无卤阻燃柔性聚苯醚电缆粒料与对比例比较拉伸强度可提高75％，冲击强度可提高60％，耐热性能优异，用本发明可拉制综合性能良好的耐105℃高温电缆，并可通过UL1581 VW-1垂直燃烧测试。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想和特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种无卤阻燃耐高温柔性聚苯醚电缆料，其特征在于，按质量份数计，其原料配方包括：
基体树脂A：30～60份
基体树脂B：40～70份
弹性体：10～30份
官能化聚苯醚：1～10份
润滑剂：1～10份
交联剂：0.2～2份
主阻燃剂：5～30份
助阻燃剂：1～10份
所述的基体树脂A为聚苯醚为聚(2，6-二甲基-1，4-亚苯基)醚，在25℃氯仿中的特性粘数为0.3～0.6dl/g；
所述的基体树脂B为三元乙丙橡胶，门尼值20～40，其中乙烯含量为三种单体总质量的50％～70％，第三单体共轭二烯烃为乙叉降冰片烯或双环戊二烯，其重量含量为三种单体总重量的2％～10％；
所述的弹性体选自苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、马来酸酐接枝氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和/或马来酸酐接枝三元乙丙橡胶；
所述的官能化聚苯醚为马来酸酐接枝聚苯醚或磷酸酯化聚苯醚，未接枝改性前，聚苯醚树脂在25℃氯仿中测定的特性粘数为0.2～0.4dl/g；
所述的主阻燃剂选自间苯二酚-双(磷酸二苯酯)、双酚A-双(磷酸二苯酯)或季戊四醇螺环磷酸酯；
所述的助阻燃剂为聚有机硅氧烷，数均分子量为1.0×103～5.0×103，结构式为：
Figure FSB00000482834800021
式中x、y为两结构单元的摩尔分数，x为0.2～0.4，y为0.6～0.8，R1为甲基，R2为苯基。
2.根据权利要求1所述的无卤阻燃耐高温柔性聚苯醚电缆料，其特征在于，所述的润滑剂选自二甲基硅油、甲基苯基硅油、石蜡、酰胺蜡、硬脂酸酯类或硬脂酸皂类。
3.根据权利要求1根据权利要求1所述的无卤阻燃耐高温柔性聚苯醚电缆料，其特征在于，所述的交联剂选自过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰或硫磺或二硫化四甲基秋兰姆。
4.根据权利要求1所述的无卤阻燃耐高温柔性聚苯醚电缆料，其特征在于，所述无卤阻燃耐高温柔性聚苯醚电缆料还包括加工助剂，所述加工助剂包括抗氧剂、金属氧化物、金属钝化剂和/或消烟剂。
5.根据权利要求4所述的无卤阻燃耐高温柔性聚苯醚电缆料，其特征在于，所述的抗氧剂选自受阻酚类、受阻胺类和/或亚磷酸酯类抗氧剂。
6.权利要求1所述无卤阻燃耐高温柔性聚苯醚电缆料的制备方法，其特征在于：根据原料配方称取各组份，先将基体树脂B与交联剂在高速搅拌机中混合15～30分钟，然后将基体树脂A、弹性体、官能化聚苯醚、润滑剂、主阻燃剂、助阻燃剂和抗氧剂，加入所述的高速搅拌机中混合15～30分钟，充分混合均匀；将混合好的原料加入双螺杆挤出机中，喂料速度20～60rpm/min，螺杆转速100～400rpm/min，螺杆长径比33～45，加工温度200～280℃，经冷却，切粒得到无卤阻燃耐高温柔性聚苯醚电缆粒料。
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