專利名稱：：一種無鹵阻燃彈性體復合材料及其制備方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種無鹵阻燃彈性體復合材料及其制備方法，可廣泛應用于電子或電器用線材等領域，屬于高分子材料
技術領域：
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背景技術：
：從20世紀60年代開始，國外對塑料尤其電線料的阻燃機理和阻燃技術的研究日趨深入，早期的聚氯乙烯、氯丁橡膠、溴化物等含鹵化合物具有優(yōu)良的阻燃性能在電線行業(yè)中得到廣泛應用，但燃燒后產(chǎn)生的大量煙霧和有毒的腐蝕性鹵化氫氣體與近年來的安全環(huán)保理念相沖突，使得無鹵阻燃材料的開發(fā)日益緊迫。目前出現(xiàn)了很多專為無鹵阻燃電線而開發(fā)的復合材料，以聚烯烴/無機阻燃劑、聚烯烴或彈性體/膨脹型阻燃劑、改性聚苯醚/磷酸酯阻燃劑等復合體系為主。美國專利4801639、948669，歐洲專利280761，日本專利3301996、97171721，中國專利1465616、1472245等描述了用聚烯烴類樹脂、氫氧化鎂或氫氧化鋁等制備的聚烯烴/無機阻燃劑體系無鹵阻燃復合材料，通過聚烯烴類樹脂的選擇、無機氫氧化物的搭配或用量調(diào)整，可制備高阻燃等級的材料。但無機氫氧化物的粒徑和用量導致了材料阻燃性能和物理機械性能的嚴重失衡，即高阻燃往往以力學性能如拉伸強度、伸長率等嚴重下降和硬度急劇上升為代價。聚烯烴或彈性體/膨脹型阻燃劑體系是替代傳統(tǒng)無鹵阻燃復合材料發(fā)展的產(chǎn)物。這種體系利用了膨脹型阻燃劑燃燒后膨脹阻燃的機理，在阻燃劑較少用量下就可達到優(yōu)良的阻燃等級，保證了產(chǎn)品的低硬度和高伸長率。歐洲專利0735119Al介紹了這種復合體系，當使用膨脹型阻燃劑35%用量時，材料的氧指數(shù)達35，可通過UL94V-O，但與此同時該體系存在明顯缺點材料的拉伸強度不高；膨脹型阻燃劑的強吸水性導致材料在生產(chǎn)制品尤其擠出電線時，容易吸水而使電性能下降；若阻燃劑表面處理不當或和體系中其他物質(zhì)相容性較差時，往往在制品表面出現(xiàn)析出現(xiàn)象。很多國家或公司熱衷于研究改性聚苯醚樹脂(PP0)在高分子材料中的應用。到目前為止，將改性PPO用于無鹵阻燃電線料中最成功的為美國GE公司，他們采用了改性聚苯醚/磷酸酯阻燃劑復合體系，商品名"N0RYL"。由于改性PP0不但具有一定的阻燃性，且物理機械性能、電性能、耐熱性俱佳，通過少量復配阻燃劑的添加使得材料的各項性能優(yōu)異，應用于無鹵阻燃電線料中具有領先優(yōu)勢。GE公司的柔性"N0RYL"產(chǎn)品拉伸強度達17MPa，耐熱溫度達136°C，介電強度達27KV/隱，同時硬度可在7595之間調(diào)整。但由于改性PP0的加工溫度要求很高，使得加工困難，且材料由于添加了改性PPO而具有不愉快氣味產(chǎn)生。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種加工容易、無氣味的無鹵阻燃彈性體復合材料及其制備方法。為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的技術方案是提供一種無鹵阻燃彈性體復合材料，其特征在于，由以下重量份原料組成A彈性體20—40份，B彈性體10—30份，乙烯-醋酸乙烯共聚物2—8份，相容劑1一5份，阻燃劑30—45份，阻燃增效劑3—10份，耐磨劑0.5—3份，加工助劑0.5—1份。所述的A彈性體為茂金屬催化聚合的乙烯-丙烯嵌段共聚物，乙烯含量為530%;所述的B彈性體為充油型苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS;所述的乙烯-醋酸乙烯共聚物為EVA，其中VA含量大于30%且熔融指數(shù)大于100g/10min，所述的相容劑選自乙烯-丙烯共聚物接枝馬來酸酐共聚物、SEBS接枝馬來酸酐共聚物、EVA接枝馬來酸酐共聚物中的一種或多種組合；所述的阻燃劑為表面經(jīng)脂肪酸、硅垸偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑中的一種或多種組合處理過的氫氧化鎂，平均粒徑大于5000目；所述的阻燃增效劑為微膠囊化多層包覆紅磷、鈦白粉包覆灰色紅磷中的一種或兩種組合；所述的耐磨劑為美國道康寧公司生產(chǎn)的硅酮粉、美國3M公司生產(chǎn)的有機氟中的一種或兩種組合；所述的加工助劑為芥酸酰胺、硬脂酸鋅、有機硅油中的一種或多種組合。一種無鹵阻燃彈性體復合材料的制備方法，其特征在于，為高速預混合分散自動計量擠出法，其步驟為第一步.即將未充油的SEBS和磷酸酯按1:0.5-3的比例經(jīng)混合機高速攪拌后得到充油型苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS，混合機速度為1400轉(zhuǎn)/分鐘一1600轉(zhuǎn)/分鐘，混合時間為7—10分鐘；第二步.將充油型SEBS、乙烯-丙烯嵌段共聚物、EVA、耐磨劑、加工助劑經(jīng)高速混合機分散預混合后得到C預混料，合機速度為400轉(zhuǎn)/分鐘_600轉(zhuǎn)/分鐘，混合時間為4—6分鐘；第三步.再將阻燃劑和阻燃增效劑經(jīng)高速混合機分散預混合后得到D預混料，合機速度為400轉(zhuǎn)/分鐘一600轉(zhuǎn)/分鐘，混合時間為4一6分鐘；第四步.通過自動計量裝置將C、D兩種預混料加入布式混煉機中熔融、混煉、擠出、冷卻、干燥、切粒和包裝，加料段-輸送段-熔融段-機頭的擠出溫度分別為12(TC-140。C、130。C-150。C、140°C-160°C、150。C-170。C。本發(fā)明的A彈性體為茂金屬催化聚合的乙烯-丙烯嵌段共聚物，乙烯含量為530%，通過乙烯含量的變化，可獲得不同硬度不同強度的乙烯-丙烯嵌段共聚物，從而控制復合材料的硬度和強度。本發(fā)明的B彈性體為充油型苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)，將具有協(xié)效阻燃效果的磷酸酯充入SEBS中，可同步提高材料的阻燃性和流動性，同時根據(jù)比例的調(diào)整來調(diào)節(jié)復合材料的硬度和強度。本發(fā)明EVA中的高VA含量有助于和無機阻燃劑的粘合，可加強增韌效果，高熔融指數(shù)代表高流動性，有助于加強復合材料的流動性，從而改善加工性能。所選的相容劑必須同時和有機樹脂以及無機阻燃劑具有優(yōu)良的界面作用力，分散在材料基體中的相容劑對有機物和無機物形成互相滲透的均勻相結(jié)構(gòu)起著重要作用。本發(fā)明在彈性體中引入了阻燃劑，從而可降低復配阻燃劑的用量，使材料的阻燃等級達到UL94V-O，且保持了彈性體本身優(yōu)良的物理機械性能，制品表面光滑、耐磨性好、柔軟度高，具有較高的實用價值。本發(fā)明的經(jīng)表面特殊處理過的超細無機氫氧化物可在體系中均勻分散，而其分散的好壞直接影響材料的物理機械性能和阻燃性能。阻燃增效劑具有優(yōu)良的協(xié)效阻燃效果，可明顯增強材料的阻燃性能。耐磨劑的加入在降低加工扭矩、改善材料脫模性的同時，硅或氟可遷移至制品表明形成光滑的保護層，從而改善制品的耐磨性。本發(fā)明的加工助劑通過促進各組分的分散，降低塑料熔體的內(nèi)摩擦和熔體與螺桿、螺筒金屬表面的黏附力，從而改善材料的加工性，提高制品表面光澤，增加加工效率。和傳統(tǒng)的無鹵阻燃電線料相比，本發(fā)明的優(yōu)點是1.選用了復合型彈性體作為材料基體，可以對硬度和強度進行自由調(diào)節(jié)，綜合了多種彈性體的優(yōu)點；2.將磷酸酯類物質(zhì)間接引入復合材料中，使得材料基體本身具有初步的阻燃性能，通過其用量調(diào)節(jié)材料的阻燃性和流動性，從而克服了傳統(tǒng)方法中需要添加大量無機阻燃劑以達到高阻燃性，但又以犧牲物理機械性能為代價的現(xiàn)象；3.復配型阻燃劑的加入提升了阻燃效率，在保證優(yōu)良物理機械性能和柔軟度的同時達到了材料的高阻燃效果。具體實施方式以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明，但并不限制本發(fā)明的范圍。實施例1:第一步.按重量份數(shù)取SEBS15份，在高速攪拌機中加入磷酸酯15份共同處理8分鐘后得到充油SEBS30份，混合機速度為1500轉(zhuǎn)/分鐘；第二步.將充油SEBS30份、乙烯-丙烯共聚物20份、EVA3份、SEBS接枝馬來酸酐共聚物2份、硅酮粉1.0份、有機氟0.5份、芥酸酰胺0.2份、硬脂酸鋅0.3份按比例在高速攪拌機中預混合均勻得到C預混料，合機速度為500轉(zhuǎn)/分鐘，混合時間為5分鐘；第三步.然后將經(jīng)脂肪酸處理過的氫氧化鎂40份和灰色紅磷3份按比例在高速攪拌機中預混合均勻得到D預混料，合機速度為500轉(zhuǎn)/分鐘，混合時間為5分鐘；第四步.將C、D預混料分別加入計量稱中，通過自動計量兩種預混料經(jīng)布氏混煉機擠出，加料段-輸送段-熔融段-機頭的擠出溫度分別為130°C、14(TC、150°C、160°C，然后經(jīng)冷卻、干燥和切粒得到復合材料。使用該實施例制備的復合材料按標準尺寸用注塑機注塑成測試用標準樣條，阻燃性按美國UL標準測試，其他各性能按中國國家標準測試，結(jié)果見表l。實施例2:第一步.按重量份數(shù)取SEBS10份，在高速攪拌機中加入磷酸酯10份共同處理8分鐘后得到充油SEBS20份，混合機速度為1500轉(zhuǎn)/分鐘；第二步.將充油SEBS20份、乙烯-丙烯共聚物30份、EVA3份、乙烯-丙烯共聚物接枝馬來酸酐共聚物2份、硅酮粉1.0份、有機氟0.5份、芥酸酰胺0.1份、硬脂酸鋅0.4份按比例在高速攪拌機中預混合均勻得到C預混料，合機速度為500轉(zhuǎn)/分鐘，混合時間為5分鐘；第三步.然后將經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑處理過的氫氧化鎂38份和微膠囊化紅磷5份按比例在高速攪拌機中預混合均勻得到D預混料，合機速度為500轉(zhuǎn)/分鐘，混合時間為5分鐘；第四步的加工方法及測試同實施例1，測試結(jié)果見表1。實施例3:第一步.按重量份數(shù)取SEBS5份，在高速攪拌機中加入磷酸酯5份共同處理8分鐘后得到充油SEBS10份，混合機速度為1500轉(zhuǎn)/分鐘；第二步.將充油SEBSIO份、乙烯-丙烯共聚物40份、EVA3份、EVA接枝馬來酸酐共聚物2份、硅酮粉1.5份、有機硅油0.2份、硬脂酸鋅0.3份按比例在高速攪拌機中預混合均勻得到C預混料，合機速度為500轉(zhuǎn)/分鐘，混合時間為5分鐘；第三步.然后將經(jīng)鈦酸酯偶聯(lián)劑處理過的氫氧化鎂35份和微膠囊化紅磷8份按比例在高速攪拌機中預混合均勻得到D預混料，合機速度為500轉(zhuǎn)/分鐘，混合時間為5分鐘；第四步的加工方法及測試同實施例1。測試結(jié)果見表1。<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>權(quán)利要求1.一種無鹵阻燃彈性體復合材料，其特征在于，由以下重量份原料組成A彈性體20-40份，B彈性體10-30份，乙烯-醋酸乙烯共聚物2-8份，相容劑1-5份，阻燃劑30-45份，阻燃增效劑3-10份，耐磨劑0.5-3份，加工助劑0.5-1份。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無鹵阻燃彈性體復合材料，其特征在于，所述的A彈性體為茂金屬催化聚合的乙烯-丙烯嵌段共聚物，乙烯含量為530%。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無鹵阻燃彈性體復合材料，其特征在于，所述的B彈性體為充油型苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無鹵阻燃彈性體復合材料，其特征在于，所述的乙烯-醋酸乙烯共聚物為EVA，其中VA含量大于30%且熔融指數(shù)大于100g/10min。5.根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種無鹵阻燃彈性體復合材料，其特征在于，所述的相容劑選自乙烯-丙烯共聚物接枝馬來酸酐共聚物、SEBS接枝馬來酸酐共聚物、EVA接枝馬來酸酐共聚物中的一種或多種組合。6.根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種無鹵阻燃彈性體復合材料，其特征在于，所述的阻燃劑為表面經(jīng)脂肪酸、硅垸偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑中的一種或多種組合處理過的氫氧化鎂，平均粒徑大于5000目。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無鹵阻燃彈性體復合材料，其特征在于，所述的阻燃增效劑為微膠囊化多層包覆紅磷、鈦白粉包覆灰色紅磷中的一種或兩種組合。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無鹵阻燃彈性體復合材料，其特征在于，所述的耐磨劑為美國道康寧公司生產(chǎn)的硅酮粉、美國3M公司生產(chǎn)的有機氟中的一種或兩種組合。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無鹵阻燃彈性體復合材料，其特征在于，所述的加工助劑為芥酸酰胺、硬脂酸鋅、有機硅油中的一種或多種組合。10.根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種無鹵阻燃彈性體復合材料的制備方法，其特征在于，為高速預混合分散自動計量擠出法，其歩驟為第一歩.即將未充油的SEBS和磷酸酯按1:0.5-3的比例經(jīng)混合機高速攪拌后得到充油型苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS,混合機速度為1400轉(zhuǎn)/分鐘一1600轉(zhuǎn)/分鐘，混合時間為7—10分鐘；第二歩.將充油型SEBS、乙烯-丙烯嵌段共聚物、EVA、耐磨劑、加工助劑經(jīng)高速混合機分散預混合后得到C預混料，合機速度為400轉(zhuǎn)/分鐘一600轉(zhuǎn)/分鐘，混合時間為4分鐘一6分鐘；第三步.再經(jīng)阻燃劑和阻燃增效劑經(jīng)高速混合機分散預混合后得到D預混料，合機速度為400轉(zhuǎn)/分鐘_600轉(zhuǎn)/分鐘，混合時間為4分鐘一6分鐘；第四步.通過自動計量裝置將C、D兩種預混料加入布式混煉機中熔融、混煉、擠出、冷卻、干燥、切粒和包裝，加料段-輸送段-熔融段-機頭的擠出溫度分別為120°C-140°C、130°C-150°C、140°C-160°C、150°C-170°C。全文摘要本發(fā)明公開了一種無鹵阻燃彈性體復合材料及其制備方法。該復合材料以彈性體類樹脂為基料，加入復配型無鹵阻燃劑、相容劑、耐磨劑以及加工助劑等，充分混合后經(jīng)帶有自動計量下料裝置的布式(BUSS)混煉機擠出、切粒而成。本方法混煉效果好，配方組成穩(wěn)定，加工效率高，制備的粒子大小均勻且外觀光亮，用該材料生產(chǎn)的產(chǎn)品阻燃等級達到UL94V-0級，拉伸強度≥12MPa，斷裂伸長率≥300％，在滿足高阻燃要求的情況下邵氏硬度可在75A～95A之間。本發(fā)明的復合材料為環(huán)境友好物質(zhì)，完全符合目前國際上對無鹵材料的環(huán)保要求，不僅具有高等級的阻燃性能和物理機械性能，而且制品表面光滑、柔軟度高，適合用于生產(chǎn)制造各類高阻燃要求的電子或電器用線材。文檔編號C08L53/00GK101157789SQ20071004672公開日2008年4月9日申請日期2007年9月30日優(yōu)先權(quán)日2007年9月30日發(fā)明者何瀏煒,斌王,謝明星,濤郭申請人:上海金發(fā)科技發(fā)展有限公司;廣州金發(fā)科技股份有限公司