專利名稱：高分子阻燃彈性體環(huán)保材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高分子材料領(lǐng)域，特別涉及一種高分子阻燃彈性體環(huán)保材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前，電線電纜工業(yè)中使用量最大的材料之一是聚氯乙烯(PVC)，它是一種鹵素系的材料，含氯量高達50%的高分子材料，在電線電纜制造過程中還加入了大量的其他有害的改性物質(zhì)，使PVC材料不夠環(huán)保。PVC材料在燃燒時，會產(chǎn)生鹵代氫及其他有毒氣體(如二噁英)等。在發(fā)生火災(zāi)時，對人體的危害極大，并且使人窒息死亡。PVC材料的環(huán)保性能方面不足和火災(zāi)的危害性，對PVC的應(yīng)用，歐美諸國(如美國、德國、英國、瑞士等)和日本等國家持最強烈的反對態(tài)度。這些國家的立法機構(gòu)及協(xié)調(diào)機構(gòu)已經(jīng)制訂嚴格法律，限制PVC材料的工業(yè)應(yīng)用，并想盡辦法開發(fā)環(huán)保的功能材料盡快取代PVC?，F(xiàn)有技術(shù)中，眾所周知的低煙無鹵阻燃材料，是以聚烯烴樹脂為基材，填充金屬氫氧化物做阻燃材料，在添加一些功能助劑在一起混合塑化成型，用化學(xué)或物理方法加工而成。此類低煙無鹵阻燃材料主要應(yīng)用于各種類型、各種用途的電纜，如高低壓電力電纜、控制電纜、通信電纜、船用電纜、車用電纜、電子線纜等。當(dāng)此類材料應(yīng)用于電子電器的電線、電子線、信號線、耳機線、音頻線、USB線等低壓線材時，其材料特性存在四方面不足一是低煙無鹵阻燃材料使用的阻燃及填充體系是金屬氫氧化物材料，填充含量高達65%以上，導(dǎo)致產(chǎn)品線材性能下降，在后續(xù)使用加工過程中，易出現(xiàn)刮白刮傷等外觀現(xiàn)象；二是由于金屬氫氧化物材料阻燃效率不高，在應(yīng)用生產(chǎn)一些結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜、壁厚的電線電纜時，線材阻燃測試可達到UL1581 =Vff-I的阻燃等級，但在一些避薄的線材就無法通過UL1581 =Vff-I的阻燃等級測試；三是此類低煙無鹵阻燃聚烯烴材料系填充大量金屬氫氧化物材料，硬度大，邵氏A往往在90以上，無法滿足電子線和信號線等低壓線材對柔軟性的要求；四是此類低煙無鹵阻燃聚烯烴材料系填充大量金屬氫氧化物材料，成本造價較高，市場推廣使用困難。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供有效阻燃的高分子阻燃彈性體環(huán)保材料及其制備方法。本發(fā)明采用如下方式實現(xiàn)
一種高分子阻燃彈性體環(huán)保材料，由熱塑性苯乙烯類彈性體、聚丙烯、聚乙烯辛烯共彈性體、磷氮系復(fù)合阻燃劑、阻燃增效劑、相容劑、白油、抗氧劑、潤滑劑和著色劑構(gòu)成；
其質(zhì)量份數(shù)比例為
熱塑性苯乙烯類彈性體 35飛5，
聚丙烯5 20，
聚乙烯辛烯共彈性體 5 10，
磷氮系復(fù)合阻燃劑15 25，阻燃增效劑3 10，
相容劑2 10，
白油10 55，
抗氧劑O. 05、. 15，
著色劑O. 05、. 15。作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述熱塑性苯乙烯類彈性體為苯乙烯-乙烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-異戍二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的一種或者幾種的任一比例混合。作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述的磷氮系復(fù)合阻燃劑為多聚磷酸銨、三聚氰胺、三聚氰胺甲醛樹脂、雙磷酸季戊四醇酯密胺鹽、季戊四醇、磷酸三甲酚酯、磷酸三辛 酯、磷酸三苯酯、間苯二酚雙(二苯基磷酸酯)中的一種或幾種的任一比例混合。作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述的阻燃增效劑為超高分子量的固態(tài)硅氧烷、納米有機蒙脫土、硅酮、三氧化二銻、硼酸鋅、二氧化硅、二氧化鑰、氧化鉍、氧化銅、氧化鎂中的一種或幾種的任一比例混合。作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述的相容劑為乙烯-醋酸乙烯酯共聚物接枝馬來酸酐、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物接枝甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物接枝馬來酸酐、苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物接枝甲基丙烯酸甲酯、低密度聚乙烯接枝馬來酸酐、高密度聚乙烯接枝馬來酸酐、聚丙烯接枝馬來酸酐、低密度聚乙烯接枝甲基丙烯酸甲酯、高密度聚乙烯接枝甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯接枝甲基丙烯酸甲酯、線性低密度聚乙烯接枝馬來酸酐、線性低密度聚乙烯接枝甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯-馬來酸酐無規(guī)共聚物中的一種或幾種的任一比例混合。本技術(shù)方案所選用的添加劑為有助于提升材料的物理性能及阻燃性能的常用塑料添加劑。本技術(shù)方案中的低密度聚乙烯和線性低密度聚乙烯是指密度通常為
O.910 0. 925g/cm3的聚乙烯和線性聚乙烯。制備上述的高分子阻燃彈性體環(huán)保材料的方法，包括以下步驟
(1)按質(zhì)量比為35 55:5 20:5 10:15 25:3 10:2 10:10 55 0. 05 O. 15:0. 05 O. 15 將熱塑性苯乙烯類彈性體、聚丙烯(PP)、聚乙烯辛烯共彈性體(POE)、磷氮系復(fù)合阻燃劑、阻燃增效劑、相容劑、白油、抗氧劑、著色劑混合均勻；混合條件為110(Tl350rpm/min的轉(zhuǎn)速下攪拌5 IOmin ；
(2)在170°C 210°C下擠出、牽引、造粒，得到高分子阻燃彈性體環(huán)保材料。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有如下有益效果
I、本發(fā)明生產(chǎn)出來的材料不含鉛、鎘、汞等重金屬，不含鹵素，符合ROHS標準和WEEE要求，是一種綠色環(huán)保材料。2、本發(fā)明生產(chǎn)出來的材料拉伸強度高、延伸率大、柔軟，具有優(yōu)良的阻燃、低煙、環(huán)保的特性以及優(yōu)異的加工性能。3、本發(fā)明生產(chǎn)的材料適用于制造低壓直流電線，電子線，耳機線，音頻線，USB線，電腦排線，信號線等低壓線材，線材產(chǎn)品均能達到UL1581 =Vff-I的阻燃等級。4、本發(fā)明生產(chǎn)的材料金屬氧化物含量少，大大降低了制造成本。
具體實施例方式針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，下面將對本發(fā)明作進一步詳細描述
實施例一
按照質(zhì)量份數(shù)比，稱取苯乙烯-乙烯-苯乙烯共聚物(SEBS) 40份，聚丙烯(PP) 10份，聚乙烯辛烯共彈性體(POE) 5份，硅酮5份，雙磷酸季戊四醇酯密胺鹽15份，硼酸鋅3份，白油40份，抗氧劑O. I份，著色劑O. I份。將上述稱量好的各原材料在高速混合攪拌機中以1150rpm/min的轉(zhuǎn)速均勻混合8分鐘,然后加入乙烯-醋酸乙烯酯共聚物接枝馬來酸酐(EVA-g-MAH) 5份，再混合2分鐘，然后在雙螺桿擠出機上擠出，造粒，冷卻。擠出加工溫度在180°C至220°C之間，機頭和口模溫度為220°C。本發(fā)明為改善材料軟硬度加入白油，為調(diào)節(jié)拉伸強度和耐刮磨性能采用聚丙烯 材料，同時，為改善耐剪切應(yīng)力及回彈性能而使用聚乙烯辛烯共彈體為主要原料，制造的高分子阻燃彈性體環(huán)保材料，用注塑機制備測試樣品，按ASTM D1238標準測得樣品的熔融指數(shù)為10. 5g/10min(200°C /2. 16kg),按ASTM Dl 124標準測試樣品的邵氏A硬度為80，按ASTM D412標準測試樣品的拉伸強度和斷裂伸長率為12. 8MPa和386%，在擠出機上擠出UL1581 2. Omm電線電纜標準，銅絲為O. 12mmX20的樣品，按UL1581標準測得線材的拉伸強度和斷裂伸長率為12. 5MPa和360%，通過VW-I燃燒等級。實施例二
按照質(zhì)量份數(shù)比，稱取苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS) 35份，聚丙烯(PP)5份，聚乙烯辛烯共彈性體(POE) 10份，多聚磷酸銨15份，三聚氰胺10份，硅酮5份，硼酸鋅5份，白油30份，抗氧劑O. I份，著色劑O. I份。將稱量好的各原材料在高速混合攪拌機中均勻混合10分鐘，然后加入苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物接枝馬來酸酐(SEBS-g-MAH)5份，再混合2分鐘，然后在雙螺桿擠出機上擠出，造粒，冷卻。擠出加工溫度在180°C至220°C之間，機頭和口模溫度為220°C。本發(fā)明為改善材料軟硬度加入白油，為調(diào)節(jié)拉伸強度和耐刮磨性能采用聚丙烯材料，同時，為改善耐剪切應(yīng)力及回彈性能而使用聚乙烯辛烯共彈體為主要原料，制造的高分子阻燃彈性體環(huán)保材料，用注塑機制備測試樣品，按ASTM D1238標準測得樣品的熔融指數(shù)為5. 3g/10min(200°C /2. 16kg),按ASTM Dl 124標準測試樣品的邵氏A硬度為85，按ASTM D412標準測試樣品的拉伸強度和斷裂伸長率為11. 4MPa和378%，于擠出機上擠出UL1581 2. Omm電線電纜標準，銅絲為O. 12mmX20的樣品，按UL1581標準測得線材的拉伸強度和斷裂伸長率為11. OMPa和353%，通過VW-I燃燒等級。實施例三
按照質(zhì)量份數(shù)比，稱取苯乙烯-乙烯-苯乙烯共聚物(SEBS)40份，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS) 10份，聚丙烯(PP) 5份，聚乙烯辛烯共彈性體(POE)IO份，多聚磷酸銨15份，三聚氰胺10份，硅酮5份，二氧化硅2份，白油50份，抗氧劑O. I份，著色劑O. I份，將稱量好的各原材料在高速混合攪拌機中均勻混合10分鐘，然后加入乙烯-醋酸乙烯酯共聚物接枝甲基丙烯酸甲酯(EVA-g-MMA) 7. 5份，再混合2分鐘，然后在雙螺桿擠出機上擠出，造粒，冷卻。擠出加工溫度在180°C至220°C之間，機頭和口模溫度為220°C。
本發(fā)明為改善材料軟硬度加入白油，為調(diào)節(jié)拉伸強度和耐刮磨性能采用聚丙烯材料，同時，為改善耐剪切應(yīng)力及回彈性能而使用聚乙烯辛烯共彈體為主要原料，制造的高分子阻燃彈性體環(huán)保材料，用注塑機制備測試樣品，按ASTM D1238標準測得樣品的熔融指數(shù)為14. 7g/10min(200°C /2. 16kg),按ASTM Dl 124標準測試樣品的邵氏A硬度為70，按ASTM D412標準測試樣品的拉伸強度和斷裂伸長率為10. 3MPa和482%，于擠出機上擠出UL1581 2. Omm電線電纜標準，銅絲為O. 12mmX20的樣品，按UL1581標準測得線材的拉伸強度和斷裂伸長率為9. 4MPa和455%，通過VW-I燃燒等級。在本發(fā)明中，除上述三個實施例采用的成分以及含量之外，還可以有其他具體成分及含量。比如，苯乙烯-乙烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物為熱塑性苯乙烯類彈性體，可采用其他熱塑性苯乙烯類彈性體如苯乙烯-乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的任何一種成分，也可以是上述多種成分的任一比例混合，對于上述熱塑性苯乙烯類彈性體具體含量，也可以為35 55之間的任一值，如20份或55份等，因其效果與上述兩實施例效果一致，在此不作贅述。對于聚丙烯而言，其具體含量也可以為5 20份之間任一值，如8份或15份或20份均可，因其效·果與上述兩實施例效果一致，在此不作贅述。對于聚乙烯辛烯共彈性體，可采用行業(yè)內(nèi)常用的聚乙烯辛烯共彈性體，如美國杜邦公司生產(chǎn)的P0E8402型或美國陶氏公司生產(chǎn)的8999型聚乙烯辛烯共彈性體等，其具體含量也可以5 10之間任一值，如6份或8份等，因其效果與上述兩實施例效果一致，在此不作贅述。對于作為磷氮系復(fù)合阻燃劑的多聚磷酸銨、三聚氰胺、雙磷酸季戊四醇酯密胺鹽而言，可采用其他磷氮系復(fù)合阻燃劑如三聚氰胺甲醛樹脂、季戊四醇、磷酸三甲酚酯、磷酸三辛酯、磷酸三苯酯、間苯二酚雙(二苯基磷酸酯)中任何一種成分，也可以是上述多種成分的任一比例混合，對于磷氮系復(fù)合阻燃劑的具體含量，也可以為15 25之間的任一值，如20份或24份等，因其效果與上述兩實施例效果一致，在此不作贅述。對于作為阻燃增效劑的硅酮、硼酸鋅、二氧化硅而言，可采用其他阻燃增效劑如超高分子量的固態(tài)硅氧烷、納米有機蒙脫土、三氧化二銻、二氧化鑰、氧化鉍、氧化銅、氧化鎂中任何一種成分，也可以是上述多種成分的任一比例混合，對于具體含量，也可以為:TlO之間任一值，如5份或8份等，因其效果與上述兩實施例效果一致，在此不作贅述。對于作為相容劑的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物接枝馬來酸酐、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物接枝甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物接枝馬來酸酐而言，也可以采用其他相容劑如苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物接枝甲基丙烯酸甲酯、低密度聚乙烯接枝馬來酸酐、高密度聚乙烯接枝馬來酸酐、聚丙烯接枝馬來酸酐、低密度聚乙烯接枝甲基丙烯酸甲酯、高密度聚乙烯接枝甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯接枝甲基丙烯酸甲酯、線性低密度聚乙烯接枝馬來酸酐、線性低密度聚乙烯接枝甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯-馬來酸酐無規(guī)共聚物中任何一種成分，也可以是上述多種成分的任一比例混合，對于相容劑的具體含量而言，也可以為2 10之間的任一值，如2份或5份等，因其效果與上述兩實施例效果一致，在此不作贅述。對于白油而言，其具體含量也可以為1(Γ55之間任一值，如10份或20份或55份等，因其效果與上述兩實施例效果一致，在此不作贅述。對于抗氧劑而言，可選用行業(yè)內(nèi)常用的抗氧劑，如山東臨汾市三豐化工有限公司生產(chǎn)的抗氧劑SK-100或中國80年代開發(fā)的亞磷酸酯類抗氧劑168或復(fù)合抗氧劑215、225等，其具體含量也可以為O. 05、. 15之間任一值，如O. 05份或O. 15份等，因其效果與上述兩實施例效果一致，在此不作贅述。對于著色劑而言，可選用行業(yè)內(nèi)常用的著色劑，如溫州利豪達化工有限公司生產(chǎn)的SJ36W型著色劑等，其具體含量也可以為O. 05、. 15之間的任一值，如O. 05份或O. 15份等，因其效果與上述兩實施例效果一致，在此不作贅述。以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范
圍?！?br> 權(quán)利要求
1.一種高分子阻燃彈性體環(huán)保材料，其特征在于由熱塑性苯乙烯類彈性體、聚丙烯、聚乙烯辛烯共彈性體、磷氮系復(fù)合阻燃劑、阻燃增效劑、相容劑、白油、抗氧劑和著色劑構(gòu)成； 其質(zhì)量份數(shù)比例為 熱塑性苯乙烯類彈性體 35飛5， 聚丙烯5 20， 聚乙烯辛烯共彈性體 5 10， 磷氮系復(fù)合阻燃劑15 25， 阻燃增效劑3 10， 相容劑2 10， 白油10 55， 抗氧劑O. 05、. 15， 著色劑O. 05、. 15。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高分子阻燃彈性體環(huán)保材料，其特征在于，所述熱塑性苯乙烯類彈性體為苯乙烯-乙烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的一種或者幾種的任一比例混合。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高分子阻燃彈性體環(huán)保材料，其特征在于，所述的磷氮系復(fù)合阻燃劑為多聚磷酸銨、三聚氰胺、三聚氰胺甲醛樹脂、雙磷酸季戊四醇酯密胺鹽、季戊四醇、磷酸三甲酚酯、磷酸三辛酯、磷酸三苯酯、間苯二酚雙(二苯基磷酸酯)中的一種或幾種的任一比例混合。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高分子阻燃彈性體環(huán)保材料，其特征在于，所述的阻燃增效劑為超高分子量的固態(tài)硅氧烷、納米有機蒙脫土、硅酮、三氧化二銻、硼酸鋅、二氧化硅、二氧化鑰、氧化秘、氧化銅、氧化鎂中的一種或幾種的任一比例混合。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高分子阻燃彈性體環(huán)保材料，其特征在于，所述的相容劑為乙烯-醋酸乙烯酯共聚物接枝馬來酸酐、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物接枝甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物接枝馬來酸酐、苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物接枝甲基丙烯酸甲酯、低密度聚乙烯接枝馬來酸酐、高密度聚乙烯接枝馬來酸酐、聚丙烯接枝馬來酸酐、低密度聚乙烯接枝甲基丙烯酸甲酯、高密度聚乙烯接枝甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯接枝甲基丙烯酸甲酯、線性低密度聚乙烯接枝馬來酸酐、線性低密度聚乙烯接枝甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯-馬來酸酐無規(guī)共聚物中的一種或幾種的任一比例混合。
6.制備權(quán)利要求I所述的高分子阻燃彈性體環(huán)保材料的方法，其特征在于，包括以下步驟(1)將質(zhì)量比為35 55:5 20:5 10:15 25:3 10:2 10:10 55 0. 05 O. 15:0. 05 O. 15 的熱塑性苯乙烯類彈性體、、聚丙烯、聚乙烯辛烯共彈性體、磷氮系復(fù)合阻燃劑、阻燃增效劑、相容劑、白油、抗氧劑、著色劑混合均勻； (2)在170°C 210°C下擠出、牽引、造粒，得到高分子阻燃彈性體環(huán)保材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(I)中混合條件為轉(zhuǎn)速1100 1350rpm/min,攬拌時間 5 lOmin。
全文摘要
本發(fā)明提供了高分子阻燃彈性體環(huán)保材料及其制備方法。高分子阻燃彈性體環(huán)保材料由熱塑性苯乙烯類彈性體、聚丙烯、聚乙烯辛烯共彈性體、磷氮系復(fù)合阻燃劑、阻燃增效劑、相容劑、白油、抗氧劑和著色劑構(gòu)成。制備時，將各原料按比例混合，后經(jīng)擠出、牽引、造粒工序制得。本材料具有良好的物理性能，在保證阻燃性能良好的前提下，更適于制作電子線，耳機線，音頻線，USB線，電腦排線，信號線等低壓線材。
文檔編號C08L53/02GK102898737SQ20121036525
公開日2013年1月30日 申請日期2012年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月27日
發(fā)明者段敬東 申請人:惠州市怡佳電線電纜材料有限公司