CN107286424A - 一种高耐压辐照交联环保阻燃橡塑复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种高耐压辐照交联环保阻燃橡塑复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高耐压辐照交联环保阻燃橡塑复合材料及其制备方法，按重量份计，所述复合材料的原料配方包括：高密度聚乙烯15~45份；弹性体树脂25~50份；EBA10~30份；增韧剂5~25份；阻燃剂60~100份；抗氧剂0.8~2份；润滑剂1~2份；交联剂0.03~0.1份；交联敏化剂1~2.5份；其中，弹性体树脂包括聚氨酯弹性体和三元乙丙橡胶弹性体，聚氨酯弹性体和三元乙丙橡胶弹性体的质量比为1：1~3。本发明通过改进配方，如采用聚氨酯弹性体和三元乙丙橡胶弹性体作为弹性体树脂，添加高密度聚乙烯、EBA，同时辅助添加增韧剂、阻燃剂、抗氧剂等物质，使得本发明复合材料具有优异的耐磨性、阻燃性、耐热性，获得更高的凝胶含量，从而满足材料在高温焊接过程中的耐压需求。

Description

一种高耐压辐照交联环保阻燃橡塑复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高耐压辐照交联环保阻燃橡塑复合材料及其制备方法。
背景技术
目前，随着各种新兴行业如航空航天、新能源动力、光伏建筑等的崛起，对高分子材料的标准化要求越来越高，材料更新换代日益频繁，其中超声波焊接、高温热熔等也广泛应用在工业和制造业生产中。通用塑料一般采用熔点较低的聚烯烃材料，熔融温度普遍低于150℃，而高温焊接瞬时温度高达三四百度，在焊接过程中电线电缆由于高温和外力的影响很容易发生破损或收缩，从而导致焊接过程的失败与反复。
公开号为CN106380869A的中国专利公开了一种125度辐照交联新能源汽车高压线用弹性体电缆料及其制备方法，按重量份计，该电缆料包含以下组分：弹性体树脂10～30％、软化增塑剂10～30％、加工改性树脂2～10％、耐油改性树脂5～15％、耐油改性弹性体5～15％、相容剂2～10％、阻燃剂20～40％、阻燃协效剂1～4％、抗氧剂0.5～2％、交联助剂0.5～2％及润滑剂0.5～2％。该电缆料虽采用了部分相类似的原料，但产品整体性能和使用场合不一致，不能满足高温焊接的需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种高耐压辐照交联环保阻燃橡塑复合材料及其制备方法。
为解决以上技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种高耐压辐照交联环保阻燃橡塑复合材料，按重量份计，所述复合材料的原料配方包括：
其中，
所述高密度聚乙烯采用熔融指数小于等于2g/10min的高密度聚乙烯和熔融指数大于等于6g/10min的高密度聚乙烯的混合物，当采取所述二者熔融指数的高密度聚乙烯的混合物时，熔融指数大于等于6g/10min的高密度聚乙烯的比例不超过混合物总重量的50％；
所述弹性体树脂包括聚氨酯弹性体和三元乙丙橡胶弹性体，所述聚氨酯弹性体和三元乙丙橡胶弹性体的质量比为1：1～3。
所述聚氨酯弹性体的加入使得产品具有良好的耐磨性。
进一步地，所述熔融指数小于等于2g/10min的高密度聚乙烯和熔融指数大于等于6g/10min的高密度聚乙烯的质量比为1～2：0～1。
进一步地，所述三元乙丙橡胶弹性体中乙烯含量为55～75％。
进一步地，所述EBA的BA含量为15～30％、熔融指数为5～25g/10min。所述EBA的加入使得产品具有良好的耐热性能。
进一步地，所述增韧剂为熔融指数1～3g/10min的马来酸酐接枝乙烯-辛稀共聚物和熔融指数0.5～2g/10min的马来酸酐接枝线性低密度聚乙烯按质量比1:1～2组成的混合物。
进一步地，所述阻燃剂为经表面处理的氢氧化镁、氢氧化铝和氰尿酸三聚氰胺中的一种或两种混合物，当所述阻燃剂中含有所述氰尿酸三聚氰胺时，所述氰尿酸三聚氰胺的质量占所述阻燃剂总质量的3～6％。
进一步地，所述抗氧剂为抗氧剂445、抗氧剂300、抗氧剂DLTP及抗氧剂1010的多种混合物，所述抗氧剂中必须含有抗氧剂445和抗氧剂1010。
进一步地，所述润滑剂为硬脂酸盐、聚乙烯蜡、硅油按质量比0.5～1：0.5～3：0.2～1组成的混合物。
进一步地，所述交联剂为过氧化二异丙苯(DCP)。
进一步地，所述交联敏化剂为三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TMPTMA)、三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)中的一种。
本发明中，全部所述的原料均可以通过商购和/或采取已知的手段来制备得到，没有加以特别说明时，均满足标准化工产品要求。
本发明采取的又一技术方案是：一种上述高耐压辐照交联环保阻燃橡塑复合材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将高密度聚乙烯、弹性体树脂、EBA和交联剂按配方加入高速搅拌机中搅拌均匀，然后经双螺杆挤出造粒，其中，挤出温度为160℃～200℃；
(2)将步骤(1)制备的料粒与增韧剂、阻燃剂、抗氧剂、润滑剂和交联敏化剂加入高速搅拌机中混合均匀，然后经密炼机密炼，然后依次经双螺杆混炼和单螺杆挤出机挤出造粒，制得所述复合材料，其中，密炼温度为160℃～165℃，单螺杆进料段、熔融段及模头温度依次为140℃～160℃、165℃～180℃、175℃～190℃。
优选地，步骤(1)中，所述双螺杆的双螺杆组合中需要有两块90度和1块反螺纹组合，螺杆长径比为1：40。
优选地，步骤(2)中，所述单螺杆的模头采用60目、100目、40目的复合过滤网。
由以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：
本发明通过改进配方，如采用聚氨酯弹性体和三元乙丙橡胶弹性体作为弹性体树脂，添加高密度聚乙烯、EBA，同时辅助添加增韧剂、阻燃剂、抗氧剂等物质，使得本发明复合材料具有优异的耐磨性、阻燃性、耐热性、交联度等性能，更高的凝胶含量，该复合材料能够满足材料在高温焊接过程中的耐压需求。
具体实施方式
本发明的复合材料不仅具有各组分带来的优异性能，如EBA使产品具有良好的耐热性能，高密度聚乙烯使产品具有良好的流动性，聚氨酯弹性使产品具有良好的耐磨性，弹性体树脂使产品具有良好的机械性能等，整个配方还具有配方整体性带来的优势，如动态硫化过程使部分交联组分均匀分散在体系中，形成海岛结构，与普通辐照交联产品相比，材料辐照后可以达到更高的交联密度，结构更紧密，从而使材料能够满足在高温焊接过程中的耐压需求。
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
以下实施例中采用的原料均为商购获得的标准工业品。
实施例1
本实施例提供一种高耐压辐照交联环保阻燃橡塑复合材料，采用的原料及用量参见表1，其中：
高密度聚乙烯：由熔融指数为0.9g/10min的高密度聚乙烯(来源于大庆石油公司，牌号为5000s)和熔融指数为7.5g/10min的高密度聚乙烯(来源于独山子石化公司，牌号为6070)按质量比1：0.5组成。
弹性体树脂：由聚氨酯弹性体(来源于巴斯夫公司)和三元乙丙橡胶弹性体(来源于陶氏公司)按质量比1：1组成，其中，三元乙丙橡胶弹性体中的乙烯含量为75％。
EBA：选择BA含量17％、熔融指数为7g/10min的EBA。
增韧剂：由熔融指数为1g/10min的马来酸酐接枝乙烯-辛稀共聚物(来源于杜邦公司)和熔融指数为0.5g/10min的马来酸酐接枝线性低密度聚乙烯(来源于杜邦公司)按质量比1：1组成。
阻燃剂：经表面处理的氢氧化铝(来源于雅宝公司，牌号为104LEO)和氰尿酸三聚氰胺的混合物，氰尿酸三聚氰胺的质量占阻燃剂总质量的4％。
抗氧剂：由抗氧剂445、抗氧剂1010、抗氧剂300按质量比1：1：0.5组成。
润滑剂：由硬脂酸镁、聚乙烯蜡、硅油按质量比0.5：1：0.3组成。
交联剂：DCP。
交联敏化剂：TAIC。
复合材料的制备方法包括以下步骤：
(1)将高密度聚乙烯、弹性体树脂、EBA和交联剂按配方加入高速搅拌机中搅拌均匀，然后经双螺杆挤出造粒，其中，挤出温度为160℃～200℃；
(2)将步骤(1)制备的料粒与增韧剂、阻燃剂、抗氧剂、润滑剂和交联敏化剂加入高速搅拌机中混合均匀，然后经密炼机密炼，然后依次经双螺杆混炼和单螺杆挤出机挤出造粒，制得复合材料，其中，密炼温度为160℃～165℃，单螺杆进料段、熔融段及模头温度依次为140℃～160℃、165℃～180℃、175℃～190℃。
实施例2
本实施例提供一种高耐压辐照交联环保阻燃橡塑复合材料，采用的原料及用量参见表1，下列之外的原料均与实施例1相同。
高密度聚乙烯：由熔融指数为0.3g/10min的高密度聚乙烯和熔融指数为20g/10min的高密度聚乙烯按质量比1.5：0.5组成。
弹性体树脂：由聚氨酯弹性体和三元乙丙橡胶弹性体按质量比3：4组成，其中，三元乙丙橡胶弹性体中的乙烯含量为70％。
EBA：选择BA含量28％、熔融指数为15g/10min的EBA。
增韧剂：由熔融指数为1.2g/10min的马来酸酐接枝乙烯-辛稀共聚物和熔融指数为1.5g/10min的马来酸酐接枝线性低密度聚乙烯按质量比1：1组成。
抗氧剂：由抗氧剂445、抗氧剂1010、抗氧剂DLTP按质量比0.8：1：0.4组成。
交联敏化剂：TMPTMA。
复合材料的制备过程同实施例1。
实施例3
本实施例提供一种高耐压辐照交联环保阻燃橡塑复合材料，采用的原料及用量参见表1，下列之外的原料均与实施例1相同。
高密度聚乙烯：由熔融指数为2g/10min的高密度聚乙烯和熔融指数为15g/10min的高密度聚乙烯按质量比1：0.5组成。
弹性体树脂：由聚氨酯弹性体和三元乙丙橡胶弹性体按质量比3：5组成，其中，三元乙丙橡胶弹性体中的乙烯含量为65％。
复合材料的制备过程同实施例1。
实施例4
本实施例提供一种高耐压辐照交联环保阻燃橡塑复合材料，采用的原料及用量参见表1，下列之外的原料均与实施例1相同。
EBA：选择BA含量28％、熔融指数为20g/10min的EBA。
复合材料的制备过程同实施例1。
对比例1
本对比例提供一种复合材料，采用的原料及用量参见表1，下列之外的原料均与实施例1相同。
高密度聚乙烯树脂由2g/10min的线性低密度聚乙烯替代。
弹性体树脂：采用三元乙丙橡胶单一组分，其中三元乙丙橡胶中的乙烯含量65％。
本对比的复合材料的制备过程同实施例1。
对比例2
本对比例提供一种复合材料，采用的原料及用量参见表1，下列之外的原料均与实施例1相同。
不添加DCP。
EBA用VA含量28，熔指7g/10min的EVA替代。
本对比的复合材料的制备过程同实施例1。
表1实施例1～4及对比例1～2的原料组成(份数)
原料组分 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 对比例1 对比例2
聚乙烯树脂 20 25 35 40 15 20
弹性体树脂 20 35 40 40 20 20
EBA/EVA 20 25 15 10 20 20
增韧剂 20 15 10 10 8 20
阻燃剂 90 90 70 70 80 90
抗氧剂 1.5 1.5 1 1 1.5 1.5
润滑剂 1.5 1.5 1 1 1.5 1.5
交联剂 0.03 0.03 0.06 0.06 0.08 0.03
交联敏化剂 1.5 1.5 2 2 2 1.5
表1中，对于原料组分“聚乙烯树脂”，实施例1～4和对比例2采用的是高密度聚乙烯，对比例1采用的是线性低密度聚乙烯；对于原料组分“EBA/EVA”，实施例1～4和对比例1采用的是EBA，对比例2采用的是EVA。
将实施例1～4及对比例1～2的的复合材料按标准制样，并对各项性能进行检测，结果参见表2。为便于比较，还在表2中列出了该材料企业标准所规定的指标值。
表2实施例1～4及对比例1～2的复合材料的性能
以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，且本发明不限于上述的实施例，凡根据本发明的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。

Claims (10)

1.一种高耐压辐照交联环保阻燃橡塑复合材料，其特征在于，按重量份计，所述复合材料的原料配方包括：
高密度聚乙烯 15~45份；
弹性体树脂 25~50份；
EBA 10~30份；
增韧剂 5~25份；
阻燃剂 60~100份；
抗氧剂 0.8~2份；
润滑剂 1~2份；
交联剂 0.03~0.1份；
交联敏化剂 1~2.5份；
其中，
所述高密度聚乙烯采用熔融指数小于等于2g/10min的高密度聚乙烯和熔融指数大于等于6g/10min的高密度聚乙烯的混合物，当采取所述二者熔融指数的高密度聚乙烯的混合物时，熔融指数大于等于6g/10min的高密度聚乙烯的比例不超过混合物总重量的50%；
所述弹性体树脂包括聚氨酯弹性体和三元乙丙橡胶弹性体，所述聚氨酯弹性体和三元乙丙橡胶弹性体的质量比为1：1~3。
2.根据权利要求1所述的高耐压辐照交联环保阻燃橡塑复合材料，其特征在于：所述三元乙丙橡胶弹性体中乙烯含量为55~75%。
3.根据权利要求1所述的高耐压辐照交联环保阻燃橡塑复合材料，其特征在于：所述EBA的BA含量为15~30%、熔融指数为5~25g/10min。
4.根据权利要求1所述的高耐压辐照交联环保阻燃橡塑复合材料，其特征在于：所述增韧剂为熔融指数1~3g/10min的马来酸酐接枝乙烯-辛稀共聚物和熔融指数0.5~2g/10min的马来酸酐接枝线性低密度聚乙烯按质量比1:1~2组成的混合物。
5.根据权利要求1所述的高耐压辐照交联环保阻燃橡塑复合材料，其特征在于：所述阻燃剂为经表面处理的氢氧化镁、氢氧化铝和氰尿酸三聚氰胺中的一种或两种混合物，当所述阻燃剂中含有所述氰尿酸三聚氰胺时，所述氰尿酸三聚氰胺的质量占所述阻燃剂总质量的3~6%。
6.根据权利要求1所述的高耐压辐照交联环保阻燃橡塑复合材料，其特征在于：所述抗氧剂为抗氧剂445、抗氧剂300、抗氧剂DLTP及抗氧剂1010的多种混合物，所述抗氧剂中必须含有抗氧剂445和抗氧剂1010。
7.根据权利要求1所述的高耐压辐照交联环保阻燃橡塑复合材料，其特征在于：所述润滑剂为硬脂酸盐、聚乙烯蜡、硅油按质量比0.5~1：0.5~3：0.2~1组成的混合物。
8.根据权利要求1所述的高耐压辐照交联环保阻燃橡塑复合材料，其特征在于：所述交联剂为过氧化二异丙苯。
9.根据权利要求1所述的高耐压辐照交联环保阻燃橡塑复合材料，其特征在于：所述交联敏化剂为三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三烯丙基异氰脲酸酯中的一种。
10.权利要求1~9中任一项权利要求所述的高耐压辐照交联环保阻燃橡塑复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
（1）将高密度聚乙烯、弹性体树脂、EBA和交联剂按配方加入高速搅拌机中搅拌均匀，然后经双螺杆挤出造粒，双螺杆挤出温度为160～200℃；
（2）将步骤（1）制备的料粒与增韧剂、阻燃剂、抗氧剂、润滑剂和交联敏化剂加入高速搅拌机中混合均匀，然后经密炼机密炼，然后依次经双螺杆混炼和单螺杆挤出机挤出造粒，制得所述复合材料，其中，密炼温度为160℃~165℃，单螺杆进料段、熔融段及模头温度依次为140℃~160℃、165℃~180℃、175℃~190℃。
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