專利名稱：一種阻燃電纜料組合物和其制備方法及阻燃電纜的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種阻燃電纜料組合物及其制備方法，以及由該阻燃電纜料組合物制 備的阻燃電纜。
背景技術：
隨著電線電纜行業(yè)的高速發(fā)展，為了避免電纜線燃燒引發(fā)的火災事故，阻燃電線 電纜料也越來越受到關注。傳統的聚氯乙烯(PVC)阻燃電線電纜料在火災發(fā)生時會產生大 量的煙霧，含有毒氣，嚴重危害人們的生命財產安全。所以開發(fā)TPE無鹵電線電纜料替換傳 統的PVC電纜料已成行業(yè)趨勢。目前的TPE中主要使用三元乙丙橡膠(EPDM)作為基料。例 如，現有技術中公開了一種高溫無鹵阻燃聚丙烯/三元乙丙橡膠電纜料，該電纜料的組成 為三元乙丙橡膠、聚丙烯、聚磷酸銨、硅酮、橡膠油、交聯劑、交聯助劑。該電纜料解決了燃 燒時產生有毒煙霧的問題，但是它的拉伸性能差、回彈性不好。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是為了克服現有技術中的無鹵阻燃電纜料的拉伸性能差、回彈性不 好的問題，提供一種拉伸性能好、回彈性好的阻燃電纜料組合物。本發(fā)明提供了 一種阻燃電纜料組合物，該阻燃電纜料組合物含有基料、阻燃劑和 軟化劑，其中，所述基料含有聚苯乙烯-聚[乙烯_(乙烯-丙烯)]共聚物和聚烯烴。本發(fā)明還提供了上述阻燃電纜料組合物的制備方法，該方法包括(1)將所述聚苯乙烯-聚[乙烯_(乙烯-丙烯)]共聚物、聚烯烴、阻燃劑和軟化 劑均勻混合，得到一種混合物；(2)將步驟⑴得到的混合物熔融、擠出并造粒。本發(fā)明還提供了一種阻燃電纜，該阻燃電纜是由上述的阻燃電纜組合物制備得到 的。本發(fā)明的阻燃電纜料組合物中使用聚苯乙烯-聚[乙烯_(乙烯-丙烯)]共聚物 和聚烯烴做為基料，與含有三元乙丙橡膠作為基料的電纜料相比，本發(fā)明的阻燃電纜料組 合物制成的阻燃電纜的拉伸強度高、回彈性好。本發(fā)明的實施例和對比例的結果顯示，本發(fā) 明的阻燃電纜的拉伸強度為14MPa，斷裂伸長率為720%，邵氏硬度為85A;而在對比例中使 用三元乙丙橡膠作基料的電纜的拉伸強度為9MPa，斷裂伸長率為550%，邵氏硬度為81A。 說明本發(fā)明的電纜料的拉伸性能好、回彈性好。
具體實施例方式本發(fā)明一方面提供了一種阻燃電纜料組合物，該阻燃電纜料組合物含有基料、阻 燃劑和軟化劑，其中，所述基料含有聚苯乙烯-聚[乙烯-(乙烯-丙烯)]共聚物和聚烯烴。在所述基料中，聚苯乙烯-聚[乙烯-(乙烯-丙烯)]共聚物和聚烯烴的相對比 例會影響所述阻燃電纜料組合物的硬度、韌度和拉伸性能，為了賦予本發(fā)明的阻燃電纜料組合物優(yōu)異的硬度、韌度和拉伸性能，在本發(fā)明中以基料的總量為基準，所述聚苯乙烯-聚 [乙烯-(乙烯-丙烯)]共聚物的含量優(yōu)選為40-70重量％，更優(yōu)選為50-67重量％ ；所述 聚烯烴的含量優(yōu)選為30-60重量％，更優(yōu)選為33-50重量％。在本發(fā)明的阻燃電纜料組合物中，所述聚苯乙烯-聚[乙烯_(乙烯-丙烯)]共 聚物的數均分子量可以為5萬-25萬，優(yōu)選為15-20萬。該共聚物的苯乙烯含量可以為共 聚物總重量的25-40重量％，優(yōu)選為30-32重量％。該聚苯乙烯-聚[乙烯-(乙烯-丙 烯)]共聚物可以為商購獲得的產品，例如SEEPS系列的S4033、S4044、S4055、S4077、S4099 等(可樂麗公司)。所述聚烯烴可以為聚丙烯和/或聚乙烯，所述聚烯烴在230°C的熔融指 數為0. l-5g/10min (所述熔融指數根據ASTM1238中的方法進行檢測，具體條件為溫度為 230°C，荷重為 2. 16kg)。所述軟化劑可以使聚苯乙烯-聚[乙烯_(乙烯-丙烯)]共聚物和聚烯烴能夠充 分混合并使本發(fā)明的電纜料組合物具有所需的柔軟性，本發(fā)明中的軟化劑優(yōu)選為白油、環(huán) 烷油、石蠟油中的一種或幾種。例如，所述白油可以為36#白油(新疆克拉瑪依煉油廠)， 所述環(huán)烷油可以為KN4010、KN4006、YT_6、YT-10 (新疆克拉瑪依煉油廠)，所述石蠟油可以 為KP6030(新疆克拉瑪依煉油廠)等。相對于100重量份的基料，所述軟化劑的含量優(yōu)選 為10-50重量份，更優(yōu)選為13-38重量份。所述阻燃劑可以為本領域內通用的各種阻燃劑，例如磷系阻燃劑、氮系阻燃劑、磷 氮系阻燃劑。相對于100重量份的基料，所述阻燃劑的含量優(yōu)選為35-115重量份，更優(yōu)選 為50-85重量份。其中，由于磷氮系阻燃劑阻燃效果好并且無氣味問題，因此本發(fā)明優(yōu)選磷 氮系阻燃劑，例如含有三聚氰胺、季戊四醇和聚磷酸銨的磷氮系阻燃劑。本發(fā)明的阻燃劑例 如可以是商購的 Exolit IFR-10 和 Exolit IFR-Il (Hochest 公司)。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現，在使用磷氮系阻燃劑時，在本 發(fā)明的阻燃電纜料組合物中添加一定量的硅酮母粒，可以解決磷氮系混合膨脹型阻燃劑不 耐水解的問題。相對于100重量份的聚苯乙烯-聚[乙烯-(乙烯-丙烯)]共聚物，所述 硅酮母粒的含量為2-50重量份，優(yōu)選為2. 5-40重量份，更優(yōu)選為5-20重量份。所述硅酮 母粒為固體硅氧烷的顆粒制品，例如可商購的ΜΒ50-001、ΜΒ50-002、ΜΒ50-004、ΜΒ40-006、 ΜΒ50-007, ΜΒ50-010, ΜΒ50-011, ΜΒ50-313 等(道康寧公司)。本發(fā)明的發(fā)明人還發(fā)現，在本發(fā)明的阻燃電纜料組合物中添加成核劑，可以進一 步提高所制成的阻燃電纜的拉伸性能，因此，本發(fā)明的阻燃電纜料組合物中優(yōu)選還含有成 核齊U。相對于loo重量份的聚苯乙烯-聚[乙烯-(乙烯-丙烯)]共聚物，所述成核劑的含 量可以為0. 1-5重量份，優(yōu)選為0. 3-2重量份，更優(yōu)選為0. 5-1. 5重量份。所述成核劑優(yōu)選 為山梨醇系成核劑。所述山梨醇系成核劑可以為二(苯亞甲基)山梨醇、二(對甲基苯亞 甲基)山梨醇、二(對氯取代芐叉)山梨醇、二(對乙基芐叉)山梨醇、二(4甲基-芐叉) 山梨醇、苯乙烯基山梨醇、二(3，4_ 二甲基苯亞甲基)山梨醇中的一種或幾種。例如可商購 的美立彳f 3988 (美國美利肯化工公司)。為了使本發(fā)明的阻燃電纜料組合物具有良好的抗氧化性以適合更廣泛的應用場 合和更長期的應用，還可以向該阻燃電纜料組合物中添加抗氧化劑。所述抗氧化劑可以為 受阻酚、含氮雜環(huán)多酚、亞磷酸酯、硫代酯、或受阻酚與亞磷酸酯或硫代酯的復合物。本發(fā)明 中的抗氧化劑優(yōu)選為受阻酚與亞磷酸酯按照重量比例1 0.5-2的混合物。受阻酚與亞磷酸酯抗氧化劑之間復配，不僅可以提高合金材料性能，增強抗氧效果，還可降低成本。在本 發(fā)明的阻燃電纜料組合物中，相對于100重量份的聚苯乙烯-聚[乙烯-(乙烯-丙烯)] 共聚物，所述抗氧化劑的含量為為0. 1-12重量份，優(yōu)選為0. 5-8重量份。為了賦予本發(fā)明的阻燃電纜料組合物以更好的光穩(wěn)定性，降低老化速率，本發(fā)明 的組合物中還可以包括光穩(wěn)定劑。所述光穩(wěn)定劑可以是紫外線吸收劑，例如水楊酸酯、二苯 甲酮、苯并三唑等，還可以是自由基捕獲劑，例如受阻胺。本發(fā)明中的光穩(wěn)定劑優(yōu)選為受阻 胺光穩(wěn)定劑。受阻胺光穩(wěn)定劑能有效地消除或削弱紫外光對聚合物的破壞作用，而對聚合 物的其它性能沒有影響；與聚合物有良好的相容性、不揮發(fā)、不遷移、不被水和軟化劑抽出； 對可見光的吸收低、不著色、不變色；與聚合物的顏色相近，添加后不改變聚合物的顏色； 能俘獲不同的自由基，從而防止或延緩光降解過程。在本發(fā)明的阻燃電纜料組合物中，相 對于100重量份的聚苯乙烯-聚[乙烯-(乙烯-丙烯)]共聚物，所述光穩(wěn)定劑的含量為 0. 1-12重量份，優(yōu)選為0. 5-8重量份。為了使本發(fā)明的阻燃電纜料組合物具有合適的顏色，可以按不同的需要添加不同 的著色劑。所述著色劑可以為本領域公知的用于電纜料的著色劑。在本發(fā)明的阻燃電纜料 組合物中，相對于100重量份的聚苯乙烯-聚[乙烯-(乙烯-丙烯)]共聚物，所述著色劑 的含量為0. 01-10重量份，優(yōu)選為0. 025-8重量份。本發(fā)明的另一方面還提供了上述阻燃電纜料組合物的制備方法，該方法包括(1)將所述聚苯乙烯-聚[乙烯_(乙烯-丙烯)]共聚物、聚烯烴、阻燃劑和軟化 劑均勻混合，得到一種混合物；(2)將步驟⑴得到的混合物熔融、擠出并造粒。進一步，該方法的步驟(I)中還包括加入成核劑、硅酮母粒以及抗氧化劑、和/或 光穩(wěn)定劑、和/或著色劑。在本發(fā)明的制備方法中，所述混合可以使用本領域技術人員所公知的混合方法， 例如機械混合，如使用高混機混合，混合時對各原料的加入順序沒有特別規(guī)定，混合時間為 1-6分鐘。所述擠出裝置可以為本領域人員所公知的擠出裝置，例如可以是雙螺桿擠出機或 多螺桿擠出機。擠出條件例如為雙螺桿擠出機，螺桿轉速為50-1200轉/分鐘，擠出溫度 為 180-190°C。本發(fā)明的另一方面還提供一種阻燃電纜，其中，該阻燃電纜是由上述的阻燃電纜 料組合物制備得到的。可以根據對電纜的不同需要，采用常規(guī)的各種方法由本發(fā)明的阻燃 電纜料組合物來制備本發(fā)明的阻燃電纜。所述阻燃電纜的形狀、長度、粗細等也可以根據不 同的需要而變化。優(yōu)選地，本發(fā)明的阻燃電纜的制備方法包括將上述阻燃電纜料組合物在 85°C下干燥2-4小時，再經擠出機在180-200°C下進行擠出，得到本發(fā)明的阻燃電纜。本發(fā)明的阻燃電纜料組合物中使用聚苯乙烯-聚[乙烯_(乙烯-丙烯)]共聚物 和聚烯烴做為基料，與含有三元乙丙橡膠作為基料的電纜料相比，所制成的阻燃電纜的拉 伸強度高、回彈性好。本發(fā)明的實施例和對比例的結果顯示，本發(fā)明的阻燃電纜的拉伸強度 為14MPa，斷裂伸長率為720%，邵氏硬度為85A ；而在對比例中使用三元乙丙橡膠作基料的 電纜的拉伸強度為9MPa，斷裂伸長率為550%，邵氏硬度為81A。說明本發(fā)明的阻燃電纜的 拉伸性能好、回彈性好。并且，在本發(fā)明的阻燃電纜料組合物中配合使用山梨醇系成核劑， 可以使本發(fā)明的阻燃電纜的拉伸性能得到很大的提高。在使用磷氮系阻燃劑時，阻燃效果
6尤其優(yōu)異，并且在本發(fā)明的阻燃電纜料組合物中添加一定量的硅酮母粒，可以解決磷氮系 阻燃劑不耐水解的問題，使該組合物不但保持良好的基本力學性能，而且耐水解性好，可以 滿足不同場合的使用要求。實施例實施例1將100重量份的SEEPS S4055 (可樂麗公司)(其各性能參數見表1) >75重量份的 聚丙烯K8303(中石化)、120重量份的氮磷系阻燃劑ExolitIFR-IO (Hochest公司)、50重 量份石蠟油ΚΡ6030(新疆克拉瑪依煉油廠)、1重量份的成核劑3988i (美國美利肯化工公 司)、19重量份的硅酮母粒MB50-001(道康寧公司)、2重量份受阻酚抗氧化劑1010(汽巴 公司)、2重量份亞磷酸酯抗氧化劑168(汽巴公司)和4重量份受阻胺EB41-72(汽巴公 司)、4重量份著色劑炭黑置于高混機中充分混合3分鐘，然后將混合物加入到擠出裝置平 行雙螺桿擠出機中，擠出造粒，擠出條件為雙螺桿擠出機，螺桿轉速為50-1200轉/分鐘， 擠出溫度為180-190°C，得到阻燃電纜料組合物。實施例2將100重量份的SEEPS S4033(可樂麗公司)(其各性能參數見表1) >50重量份 的聚乙烯2410T(中石化)、170重量份的氮磷系阻燃劑Exolit IFR-10 (Hochest公司)、 15重量份環(huán)烷油ΚΝ4010 (新疆克拉瑪依煉油廠)、0. 3重量份的成核劑3988i (美國美利肯 化工公司)、2. 5重量份的硅酮母粒MB50-006 (道康寧公司)、0. 5重量份受阻酚抗氧化劑 1010 (汽巴公司)、0. 5重量份受阻胺EB41-72(汽巴公司)、5重量份炭黑置于高混機中充分 混合3分鐘，然后將混合物加入到擠出裝置平行雙桿擠出機中，按實施例1的方法進行擠出 造粒，得到阻燃電纜料組合物。實施例3將100重量份的SEEPS S4044 (可樂麗公司)(其各性能參數見表1)、100重量份 的聚丙烯K8303 (中石化)、50重量份聚乙烯2410T(中石化)、90重量份的氮磷系阻燃劑 Exolit IFR-10 (Hochest公司)、125重量份石蠟油ΚΡ6030 (新疆克拉瑪依煉油廠)、2重 量份的成核劑3988i (美國美利肯化工公司)、40重量份的硅酮母粒MB50-0013 (道康寧公 司)、8重量份亞磷酸酯抗氧化劑168 (汽巴公司)、8重量份受阻胺EB41-72 (汽巴公司)和 7. 5重量份炭黑置于高混機中充分混合6分鐘，然后將混合物加入到擠出裝置平行雙桿擠 出機中，按實施例1的方法進行擠出造粒，得到阻燃電纜料組合物。實施例4按照實施例1的方法制備阻燃電纜料組合物，不同的是，100重量份的SEEPS S4055 (可樂麗公司)和75重量份的聚丙烯K8303 (中石化)由100重量份的SEEPS S4055 和30重量份的聚丙烯K8303 (中石化)代替。實施例5將100重量份的SEEPS S4099 (可樂麗公司)(其各性能參數見表1) >42重量份 的聚丙烯K8303 (中石化)、25重量份的紅磷和235重量份的氫氧化鎂、20重量份石蠟油 KP6030 (新疆克拉瑪依煉油廠)、1. 5重量份的成核劑3988i (美國美利肯化工公司)、2. 5重 量份受阻酚抗氧化劑1010 (汽巴公司)、2. 5重量份亞磷酸酯抗氧化劑168 (汽巴公司)和5 重量份受阻胺EB41-72(汽巴)、5重量份著色劑炭黑，按實施例1的方法進行擠出造粒，得到阻燃電纜料組合物。實施例6按照實施例1的配方和方法制備阻燃電纜料組合物，不同的是，不加硅酮母粒。實施例7按照實施例1的配方和方法制備阻燃電纜料組合物，不同的是，不加成核劑。對比例1按實施例1的配方和方法制備阻燃電纜料組合物，不同的是，將100重量份的聚苯 乙烯-聚[乙烯-(乙烯-丙烯)]共聚物替換為100重量份的三元乙丙橡膠(吉化集團公 司樹脂合成廠)。對比例2按實施例7的配方和方法制備阻燃電纜料組合物，不同的是，將100重量份的聚苯 乙烯-聚[乙烯-(乙烯-丙烯)]共聚物替換為100重量份的三元乙丙橡膠(吉化集團公 司樹脂合成廠)。對比例3按實施例5的配方和方法制備阻燃電纜料組合物，不同的是，將100重量份的聚苯 乙烯-聚[乙烯-(乙烯-丙烯)]共聚物替換為100重量份的三元乙丙橡膠(吉化集團公 司樹脂合成廠)。性能測試按照下述檢測方法中的要求將上述實施例1-7和對比例1和2所制得的阻燃電纜 料組合物注塑成各種樣條進行檢測，結果如表2所示。測試方法分別為ASTM D638(拉伸強度和斷裂伸長率)、ASTM D2M0(邵氏硬度)、 UL94 (阻燃測試)、耐水性開裂測試和氣味測試。所述耐水性開裂測試的方法為按照ASTM D638中的要求制備樣條，將該樣條放入常溫(23°C )水中浸泡48小時，然后觀察表面是否 會開裂。氣味性測試的方法是按照ASTM D638中的要求制備樣條，將該樣條讓三個人分別 聞來判定氣味的大小，如果三個人均認為沒有氣味，則判定氣味為無，如果三個人均認為有 刺激性氣味，則判定氣味為刺激性氣味。表 權利要求
1.一種阻燃電纜料組合物，該阻燃電纜料組合物含有基料、阻燃劑和軟化劑，其特征在 于，所述基料含有聚苯乙烯-聚[乙烯_(乙烯-丙烯)]共聚物和聚烯烴。
2.根據權利要求1所述的阻燃電纜料組合物，其中，相對于100重量份的基料，所述阻 燃劑的含量為35-115重量份，所述軟化劑的含量為10-50重量份。
3.根據權利要求1所述的阻燃電纜料組合物，其中，以基料的總量為基準，所述聚苯乙 烯-聚[乙烯-(乙烯-丙烯)]共聚物的含量為40-70重量％，所述聚烯烴的含量為30-60 重量％。
4.根據權利要求1或3所述的阻燃電纜料組合物，其中，所述聚苯乙烯-聚[乙烯-(乙 烯-丙烯)]共聚物的數均分子量為5-25萬，該共聚物中苯乙烯的含量為共聚物總重量的 25-40 重量 ％。
5.根據權利要求1或3所述的阻燃電纜料組合物，其中，所述聚烯烴為聚丙烯和/或聚 乙烯，所述聚烯烴在230°C的熔融指數為0. l-5g/10min。
6.根據權利要求1所述的阻燃電纜料組合物，其中，所述軟化劑為白油、環(huán)烷油、石蠟 油中的一種或多種。
7.根據權利要求1所述的阻燃電纜料組合物，其中，所述阻燃劑為磷氮系阻燃劑。
8.根據權利要求7所述的阻燃電纜料組合物，其中，該阻燃電纜料組合物中還含有硅 酮母粒，相對于100重量份的聚苯乙烯-聚[乙烯-(乙烯-丙烯)]共聚物，所述硅酮母粒 的含量為2. 5-40重量份。
9.根據權利要求1所述的阻燃電纜料組合物，其中，該阻燃電纜料組合物中還含有成 核劑，相對于100重量份的聚苯乙烯-聚[乙烯-(乙烯-丙烯)]共聚物，所述成核劑的含 量為0. 3-2重量份。
10.根據權利要求9所述的阻燃電纜料組合物，其中，所述成核劑為二(苯亞甲基)山 梨醇、二(對甲基苯亞甲基)山梨醇、二(對氯取代芐叉)山梨醇、二(對乙基芐叉)山梨 醇、二 G甲基-芐叉)山梨醇、苯乙烯基山梨醇、二(3，4_ 二甲基苯亞甲基)山梨醇中的一 種或多種。
11.根據權利要求1所述的阻燃電纜料組合物，其中，該阻燃電纜料組合物中還含有抗 氧化劑和/或光穩(wěn)定劑，相對于100重量份的聚苯乙烯-聚[乙烯_(乙烯-丙烯)]共聚 物，所述抗氧化劑的含量為0. 5-8重量份，所述光穩(wěn)定劑的含量為0. 5-8重量份。
12.根據權利要求11所述的阻燃電纜料組合物，其中，所述抗氧化劑為受阻酚、含氮雜 環(huán)多酚、亞磷酸酯、硫代酯中的一種或多種；所述光穩(wěn)定劑為水楊酸酯、二苯甲酮、苯并三唑 或受阻胺中的一種或多種。
13.權利要求1所述的阻燃電纜料組合物的制備方法，該方法包括(1)將所述聚苯乙烯-聚[乙烯_(乙烯-丙烯)]共聚物、聚烯烴、阻燃劑和軟化劑均 勻混合，得到一種混合物；(2)將步驟(1)得到的混合物熔融、擠出并造粒。
14.一種阻燃電纜，其特征在于，該阻燃電纜是由權利要求1-12中的任意一項所述的 阻燃電纜料組合物制備得到的。
15.根據權利要求14所述的阻燃電纜，其中，所述制備的方法包括(1)將所述阻燃電纜料組合物干燥；(2)將步驟(1)得到的混合物熔融并擠出。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種阻燃電纜料組合物，該阻燃電纜料組合物含有基料、阻燃劑和軟化劑，其中，所述基料含有聚苯乙烯-聚[乙烯-(乙烯-丙烯)]共聚物和聚烯烴。本發(fā)明還提供了上述阻燃電纜料組合物的制備方法，以及由上述的阻燃電纜料組合物制備得到的阻燃電纜。本發(fā)明的阻燃電纜的拉伸強度高、回彈性好。
文檔編號C08K5/053GK102086286SQ20091022559
公開日2011年6月8日 申請日期2009年12月7日 優(yōu)先權日2009年12月7日
發(fā)明者代小康 申請人:比亞迪股份有限公司