CN105713298A - 一种用于车用波纹管的低铅阻燃材料、其制备方法及应用 - Google Patents

一种用于车用波纹管的低铅阻燃材料、其制备方法及应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于车用波纹管的低铅阻燃材料，包括以下重量份的原料：聚丙烯70～100份，滑石粉30～50份，黑色母2～5份，偶联剂1～2份，相容剂5～8份，阻燃剂15～30份，抗冲改性剂3～5份，有机粘土纳米增强弹性体复合材料3～5份，润滑剂1～3份以及抗氧剂1～3份。本发明还公开了用于车用波纹管的低铅阻燃材料的制备方法。本发明的低铅阻燃材料不仅具有优良的阻燃性和机械性能，并且含铅量极低。

Description

一种用于车用波纹管的低铅阻燃材料、其制备方法及应用
技术领域
本发明属于车用波纹管技术领域，尤其涉及一种用于车用波纹管的低铅阻燃材料、其制备方法及应用。
背景技术
聚丙烯由于其优异的加工性，耐化学性和机械强度，广泛用于汽车波纹管中。然而，聚丙烯本身极易燃烧。目前一些汽车线束保护波纹管，车辆在行驶过程中会产生大量的热量，为防止车辆在运行中由于波纹管发热，或交通事故引起燃烧，而散发出不利于健康含量高的铅物质，影响人体健康，有必要开发一种环保低铅阻燃的波纹管材料。
处于成本和性能的考虑，目前大多数情况下厂所用的阻燃剂主要为磷-氮体系或溴-锑体系，特别是溴-锑体系。溴-锑体系中使用的三氧化二锑中含有氧化铅，虽然正常情况下含锑阻燃材料都可以符合欧盟标准，但现在一些国际著名大公司都制定了比ROHS更严格的标准，德国BOSH公司就规定铅含量必须小于2ppm，这是材料生产厂家很难达到的。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供了一种用于车用波纹管的低铅阻燃材料，本发明的低铅阻燃材料不仅具有优良的阻燃性和机械性能，并且含铅量极低。
本发明采用的技术方案为：一种用于车用波纹管的低铅阻燃材料，包括以下重量份的原料：聚丙烯70～100份，滑石粉30～50份，黑色母2～5份，偶联剂1～2份，相容剂5～8份，阻燃剂15～30份，抗冲改性剂3～5份，有机粘土纳米增强弹性体复合材料3～5份，润滑剂1～3份以及抗氧剂1～3份。
优选地，所述偶联剂为环氧树脂与乙烯基三乙氧基硅烷的混合物，其中，环氧树脂与乙烯基三乙氧基硅烷的质量比为1:3～5。
优选地，所述相容剂为马来酸酐接枝PP、马来酸酐接枝PE以及聚丙烯接枝丙烯酸缩水甘油酯的混合物，其中马来酸酐接枝PP、马来酸酐接枝PE和聚丙烯接枝丙烯酸缩水甘油酯的质量比为：5～7：2～3：3～5。
优选地，所述阻燃剂由为质量比为2～4:1的三-(三溴苯氧基)-三嗪和辅助阻燃剂组成，辅助阻燃剂为质量比为2～4：0.5～0.8：1.6～2.0：0.5～0.8：1.8～2.5的三氧化二锑、氧化铝、二氧化硅、三氧化二铬和氧化钛的混合物，其中，三氧化二锑为铅含量在50ppm以下的低铅三氧化二锑。这样的三氧化二锑可在市场上购买到。
更优选地，所述阻燃剂由为质量比为3:1的三溴苯氧基三嗪和辅助阻燃剂组成，辅助阻燃剂为质量比为3：0.8：1.6：0.5：2.5的三氧化二锑、氧化铝、二氧化硅、三氧化二铬和氧化钛的混合物，其中，三氧化二锑为铅含量在50ppm以下的低铅三氧化二锑。
本发明的辅助阻燃剂通过选择合适配比的三氧化二锑、氧化铝、二氧化硅、三氧化二铬和氧化钛，不仅可以节省三-(三溴苯氧基)-三嗪的用量，降低成本，还可提高材料的阻燃性能。
优选地，所述有机粘土纳米增强弹性体复合材料为有机粘土/POE纳米复合材料，其中，有机粘土占有机粘土/POE纳米复合材料总重量的1％～3％。
当有机粘土/POE纳米复合材料中有机粘土的重量含量为1％～3％时，在受外力作用时，有机粘土与POE能够产生很好的协同作用，材料结构不易发生破坏，有利于改善材料的力学性能；但当粘土含量过大时，有机粘土会在材料内部产生聚集，成为应力集中物，材料易于在粘土粒子集聚处产生破坏，使材料的拉伸强度和冲击强度下降。
优选地，所述抗冲改性剂为极性TPE与EPDM的共混物，其中，极性TPE的重量百分比含量为3％～5％。
发明人发现极性TPE与EPDM具有协同增韧效果，相较于单独使用EPDM，可进一步增强材料的冲击韧性，特别是当极性TPE的重量百分比含量为3％～5％时，制得的材料的冲击韧性更佳。
优选地，所述润滑剂为硬脂酸钙；所述抗氧剂为受阻酚类主抗氧剂与亚磷酸酯类辅助抗氧剂的复配体系。
优选地，所述用于车用波纹管的低铅阻燃材料包括以下重量份的原料：聚丙烯100份，滑石粉40份，黑色母5份，偶联剂1.5份，相容剂6份，阻燃剂12份，抗冲改性剂4份，有机粘土纳米增强弹性体复合材料4份，润滑剂2份以及抗氧剂2份。
本发明还提供了所述的用于车用波纹管的低铅阻燃材料的制备方法，包括以下步骤：
1)将所述原料均匀混合，得混合料；
2)将步骤1)得到的混合料加入单螺或双螺挤出机挤出，控制挤出机的温度在180-230℃，经过熔融共混、挤出、定模、水冷，制得所述低铅阻燃材料。
本发明还提供了所述的用于车用波纹管的低铅阻燃材料在汽车线束保护波纹管中的应用。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：
本发明的用于车用波纹管的低铅阻燃材料强度高、耐热性好，弯曲模量可达1000MPa以上，形变温度可达48℃以上；
本发明的用于车用波纹管的低铅阻燃材料具有良好的阻燃性低温性，且抗冲击破坏性优良；同时经济性好、产品成型稳定、收缩率小，不超过1.5‰；焊接性能好，安装施工便捷，可做到全密封。
本发明的用于车用波纹管的低铅阻燃材料制得的波纹管在常温及耐老化(经120℃X50Hr,120℃X100Hr)后，可达离火5s内自熄；
本发明的用于车用波纹管的低铅阻燃材料制得的波纹管耐热拉伸率好，哑铃状试片加入到160℃，150℃，140℃的高温箱里，测定延伸率达到50％的时间，以这3点的数据作成耐热寿命曲线，满足以100℃X5000hr；120℃X1000hr的基准要求；
本发明的用于车用波纹管的低铅阻燃材料制得的波纹管满足低温冲击-40℃/24hr后，波纹管没有断裂，破损等现象；
本发明的用于车用波纹管的低铅阻燃材料制得的波纹管具有良好的热变形性：尺寸变化率1％以下；
本发明的用于车用波纹管的低铅阻燃材料制得的波纹管耐汽油性及冷却液、洗涤液、电池液、润滑油、灯油等化学试剂。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
一种用于车用波纹管的低铅阻燃材料，包括以下重量份的原料：聚丙烯70份，滑石粉30份，黑色母2份，偶联剂1.5份，相容剂5份，阻燃剂18份，抗冲改性剂3份，有机粘土纳米增强弹性体复合材料3份，润滑剂2份以及抗氧剂2份；
所述偶联剂为环氧树脂与乙烯基三乙氧基硅烷的混合物，其中，环氧树脂与乙烯基三乙氧基硅烷的质量比为1:4；
所述相容剂为马来酸酐接枝PP、马来酸酐接枝PE以及聚丙烯接枝丙烯酸缩水甘油酯的混合物，其中马来酸酐接枝PP、马来酸酐接枝PE和聚丙烯接枝丙烯酸缩水甘油酯的质量比为5：2：3；
所述阻燃剂由为质量比为2:1的三-(三溴苯氧基)-三嗪和辅助阻燃剂组成，辅助阻燃剂为质量比为2：0.5：1.8：0.7：1.8的三氧化二锑、氧化铝、二氧化硅、三氧化二铬和氧化钛的混合物，其中，三氧化二锑为铅含量在50ppm以下的低铅三氧化二锑；
所述有机粘土纳米增强弹性体复合材料为有机粘土/POE纳米复合材料，其中，有机粘土占有机粘土/POE纳米复合材料总重量的1％；
所述抗冲改性剂为极性TPE与EPDM的共混物，其中，极性TPE的重量百分比含量为3％；
所述润滑剂为硬脂酸钙；所述抗氧剂为受阻酚类主抗氧剂1010与亚磷酸酯类辅助抗氧剂168的复配体系。
本实施例的用于车用波纹管的低铅阻燃材料的制备方法，包括以下步骤：
1)将所述原料均匀混合，得混合料；
2)将步骤1)得到的混合料加入单螺或双螺挤出机挤出，控制挤出机的温度在180-230℃，经过熔融共混、挤出、定模、水冷，制得所述低铅阻燃材料。
实施例2
一种用于车用波纹管的低铅阻燃材料，包括以下重量份的原料：聚丙烯90份，滑石粉40份，黑色母4份，偶联剂1份，相容剂6份，阻燃剂15份，抗冲改性剂4份，有机粘土纳米增强弹性体复合材料4份，润滑剂1份以及抗氧剂1份；
所述偶联剂为环氧树脂与乙烯基三乙氧基硅烷的混合物，其中，环氧树脂与乙烯基三乙氧基硅烷的质量比为1:5；
所述相容剂为马来酸酐接枝PP、马来酸酐接枝PE以及聚丙烯接枝丙烯酸缩水甘油酯的混合物，其中马来酸酐接枝PP、马来酸酐接枝PE和聚丙烯接枝丙烯酸缩水甘油酯的质量比为6：2.5：4；
所述阻燃剂由为质量比为3:1的三-(三溴苯氧基)-三嗪和辅助阻燃剂组成，辅助阻燃剂为质量比为3：0.8：1.6：0.5：2.5的三氧化二锑、氧化铝、二氧化硅、三氧化二铬和氧化钛的混合物，其中，三氧化二锑为铅含量在50ppm以下的低铅三氧化二锑；
所述有机粘土纳米增强弹性体复合材料为有机粘土/POE纳米复合材料，其中，有机粘土占有机粘土/POE纳米复合材料总重量的2％；
所述抗冲改性剂为极性TPE与EPDM的共混物，其中，极性TPE的重量百分比含量为4％；
所述润滑剂为硬脂酸钙；所述抗氧剂为受阻酚类主抗氧剂1010与亚磷酸酯类辅助抗氧剂168的复配体系。
本实施例的用于车用波纹管的低铅阻燃材料的制备方法同实施例1。
实施例3
一种用于车用波纹管的低铅阻燃材料，包括以下重量份的原料：聚丙烯100份，滑石粉50份，黑色母5份，偶联剂2份，相容剂8份，阻燃剂30份，抗冲改性剂5份，有机粘土纳米增强弹性体复合材料5份，润滑剂3份以及抗氧剂3份；
所述偶联剂为环氧树脂与乙烯基三乙氧基硅烷的混合物，其中，环氧树脂与乙烯基三乙氧基硅烷的质量比为1:3；
所述相容剂为马来酸酐接枝PP、马来酸酐接枝PE以及聚丙烯接枝丙烯酸缩水甘油酯的混合物，其中马来酸酐接枝PP、马来酸酐接枝PE和聚丙烯接枝丙烯酸缩水甘油酯的质量比为7：3：5；
所述阻燃剂由为质量比为4:1的三-(三溴苯氧基)-三嗪和辅助阻燃剂组成，辅助阻燃剂为质量比为3：0.6：1.6：0.7：2的三氧化二锑、氧化铝、二氧化硅、三氧化二铬和氧化钛的混合物，其中，三氧化二锑为铅含量在50ppm以下的低铅三氧化二锑；
所述有机粘土纳米增强弹性体复合材料为有机粘土/POE纳米复合材料，其中，有机粘土占有机粘土/POE纳米复合材料总重量的3％；
所述抗冲改性剂为极性TPE与EPDM的共混物，其中，极性TPE的重量百分比含量为5％；
所述润滑剂为硬脂酸钙；所述抗氧剂为受阻酚类主抗氧剂1010与亚磷酸酯类辅助抗氧剂168的复配体系。
本实施例的用于车用波纹管的低铅阻燃材料的制备方法同实施例1。
实施例4
一种用于车用波纹管的低铅阻燃材料，包括以下重量份的原料：聚丙烯100份，滑石粉40份，黑色母5份，偶联剂1.5份，相容剂6份，阻燃剂12份，抗冲改性剂4份，有机粘土纳米增强弹性体复合材料4份，润滑剂2份以及抗氧剂2份；
所述偶联剂为环氧树脂与乙烯基三乙氧基硅烷的混合物，其中，环氧树脂与乙烯基三乙氧基硅烷的质量比为1:4.5；
所述相容剂为马来酸酐接枝PP、马来酸酐接枝PE以及聚丙烯接枝丙烯酸缩水甘油酯的混合物，其中马来酸酐接枝PP、马来酸酐接枝PE和聚丙烯接枝丙烯酸缩水甘油酯的质量比为6：3：4；
所述阻燃剂由为质量比为3:1的三-(三溴苯氧基)-三嗪和辅助阻燃剂组成，辅助阻燃剂为质量比为3：0.8：1.6：0.5：2.5的三氧化二锑、氧化铝、二氧化硅、三氧化二铬和氧化钛的混合物，其中，三氧化二锑为铅含量在50ppm以下的低铅三氧化二锑；
所述有机粘土纳米增强弹性体复合材料为有机粘土/POE纳米复合材料，其中，有机粘土占有机粘土/POE纳米复合材料总重量的2％；
所述抗冲改性剂为极性TPE与EPDM的共混物，其中，极性TPE的重量百分比含量为4％；
所述润滑剂为硬脂酸钙；所述抗氧剂为受阻酚类主抗氧剂1010与亚磷酸酯类辅助抗氧剂168的复配体系。
本实施例的用于车用波纹管的低铅阻燃材料的制备方法同实施例1。
对比例1
除阻燃剂由为质量比为5:1的三-(三溴苯氧基)-三嗪和辅助阻燃剂组成，辅助阻燃剂由为质量比为3:1的三-(三溴苯氧基)-三嗪和三氧化二锑组成外，其余同实施例4。
实施例5
对实施例1～4和对比例1中得到的用于车用波纹管的低铅阻燃材料的相关性能进行测试，测试结果如下表所示，其中阻燃剂的析出效果的评定按照阻燃材料析出测试标准进行，具体为：将一组3片规格为100mmdiameter×3.0mm圆片放置在温度设定为100℃的空气老化箱中48h，取出后目测判定，表面无任何附着物视为不析出，表面覆盖或部分覆盖白色粉末状物质视为析出。
由上面的实施例可知本发明的辅助阻燃剂通过选择合适配比的三氧化二锑、氧化铝、二氧化硅、三氧化二铬和氧化钛，不仅可以节省三-(三溴苯氧基)-三嗪的用量，降低成本，还可提高材料的阻燃性能，而且本发明的低温阻燃材料中的阻燃剂不析出。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种用于车用波纹管的低铅阻燃材料，其特征在于：包括以下重量份的原料：聚丙烯70～100份，滑石粉30～50份，黑色母2～5份，偶联剂1～2份，相容剂5～8份，阻燃剂15～30份，抗冲改性剂3～5份，有机粘土纳米增强弹性体复合材料3～5份，润滑剂1～3份以及抗氧剂1～3份。
2.根据权利要求1所述的用于车用波纹管的低铅阻燃材料，其特征在于：所述偶联剂为环氧树脂与乙烯基三乙氧基硅烷的混合物，其中，环氧树脂与乙烯基三乙氧基硅烷的质量比为1:3～5。
3.根据权利要求1所述的用于车用波纹管的低铅阻燃材料，其特征在于：所述相容剂为马来酸酐接枝PP、马来酸酐接枝PE以及聚丙烯接枝丙烯酸缩水甘油酯的混合物，其中马来酸酐接枝PP、马来酸酐接枝PE和聚丙烯接枝丙烯酸缩水甘油酯的质量比为：5～7：2～3：3～5。
4.根据权利要求1所述的用于车用波纹管的低铅阻燃材料，其特征在于：所述阻燃剂由为质量比为2～4:1的三-(三溴苯氧基)-三嗪和辅助阻燃剂组成，辅助阻燃剂为质量比为2～4：0.5～0.8：1.6～2.0：0.5～0.8：1.8～2.5的三氧化二锑、氧化铝、二氧化硅、三氧化二铬和氧化钛的混合物，其中，三氧化二锑为铅含量在50ppm以下的低铅三氧化二锑。
5.根据权利要求1所述的用于车用波纹管的低铅阻燃材料，其特征在于：所述有机粘土纳米增强弹性体复合材料为有机粘土/POE纳米复合材料，其中，有机粘土占有机粘土/POE纳米复合材料总重量的1％～3％。
6.根据权利要求1所述的用于车用波纹管的低铅阻燃材料，其特征在于：所述抗冲改性剂为极性TPE与EPDM的共混物，其中，极性TPE的重量百分比含量为3％～5％。
7.根据权利要求1所述的用于车用波纹管的低铅阻燃材料，其特征在于：所述润滑剂为硬脂酸钙；所述抗氧剂为受阻酚类主抗氧剂与亚磷酸酯类辅助抗氧剂的复配体系。
8.根据权利要求1所述的用于车用波纹管的低铅阻燃材料，其特征在于：所述用于车用波纹管的低铅阻燃材料包括以下重量份的原料：聚丙烯100份，滑石粉40份，黑色母5份，偶联剂1.5份，相容剂6份，阻燃剂12份，抗冲改性剂4份，有机粘土纳米增强弹性体复合材料4份，润滑剂2份以及抗氧剂2份。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的用于车用波纹管的低铅阻燃材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)将所述原料均匀混合，得混合料；
2)将步骤1)得到的混合料加入单螺或双螺挤出机挤出，控制挤出机的温度在180-230℃，经过熔融共混、挤出、定模、水冷，制得所述低铅阻燃材料。
10.根据权利要求1～8中任一项所述的用于车用波纹管的低铅阻燃材料在汽车线束保护波纹管中的应用。
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