一種高強(qiáng)度無鹵阻燃tpe電纜料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)度無鹵阻燃TPE電纜料。本發(fā)明還涉及所述高強(qiáng)度無鹵阻燃 TPE電纜料的制備方法。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003] 傳統(tǒng)的電線電纜一般采用PVC材料并加入鹵系阻燃劑以獲得較好的阻燃性能。但 是，在燃燒過程中，上述材料會(huì)產(chǎn)生大量有毒濃煙以及腐蝕性氣體，這將加速火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)人員 的室息和加大救援人員的救援難度；而且釋放的腐蝕性氣體將會(huì)使火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)及附近的電器 遭到腐蝕而報(bào)廢。這使得市場(chǎng)迫切需要一種環(huán)保、低發(fā)煙量、無鹵無腐蝕性氣體釋放的新型 阻燃材料。
[0004] 熱塑性彈性體TPE (Thermoplastic Elastomer)是一種具有橡膠的高彈性、高強(qiáng) 度、高回彈性，又具有可注塑加工特征的材料。具有環(huán)保無毒安全，硬度范圍廣，有優(yōu)良的著 色性，觸感柔軟，耐候性，抗疲勞性和耐溫性，加工性能優(yōu)越，無須硫化，可以循環(huán)使用降低 成本，既可以二次注塑成型，與PP、PE、PC、PS、ABS等基體材料包覆粘合，也可以單獨(dú)成型。 因而，非常適合于代替PVC制備電纜料?，F(xiàn)有技術(shù)中，一般將無機(jī)阻燃劑加入TPE材料中以 制備高阻燃等級(jí)的材料。但無機(jī)物的粒徑、用量以及相容性的問題常常導(dǎo)致材料阻燃性能 與物理機(jī)械性能的嚴(yán)重失衡，因此大多機(jī)械性能如拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率偏低，加工性能不 佳同時(shí)物料的硬度偏高，手感不佳等。此外，作為電纜使用時(shí)還希望材料具有更高的介電強(qiáng) 度，以提尚穩(wěn)定性。
[0005] 因此，非常需要通過配方以及生產(chǎn)工藝的改進(jìn)，開發(fā)一種同時(shí)具備高強(qiáng)度、高阻燃 性能以及高介電強(qiáng)度的無鹵TPE電纜料。
[0006]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為了解決上述問題，本發(fā)明的一個(gè)方面提供一種高強(qiáng)度無鹵阻燃TPE電纜料，其 制備原料包含： 接枝熱塑彈性體類樹脂100重量份，聚烯烴樹脂10~80重量份，聚酰亞胺改性氧化 石墨烯10~50重量份，抗氧劑0. 5~5. 0重量份，抗滴落劑0. 1~2重量份以及加工助劑 2~20重量份。
[0008] 較佳地，所述接枝熱塑彈性體類樹脂的接枝結(jié)構(gòu)為馬來酸酐與含伯胺磷酸酯化合 物反應(yīng)形成的亞胺環(huán)磷酸酯，所述亞胺環(huán)磷酸酯的結(jié)構(gòu)為：
所述a和/或位與聚苯乙烯類共聚物的主鏈鍵合，所述R1為碳原子數(shù)為1-8的二 價(jià)烷基，R2、R3獨(dú)立地表示為碳原子數(shù)為2-5的一價(jià)烷基。
[0009] 較佳地，所述聚酰亞胺改性氧化石墨烯由包含氨基封端聚酰亞胺預(yù)聚物、環(huán)氧硅 烷偶聯(lián)劑以及氧化石墨烯的原料制備得到。
[0010] 本發(fā)明的另一方面提供所述高強(qiáng)度無鹵阻燃TPE電纜料的制備方法，包括如下步 驟： 將接枝熱塑彈性體類樹脂100重量份、加工助劑2~20重量份放置于回轉(zhuǎn)式混料機(jī)中 進(jìn)行混合，混合后強(qiáng)制喂料于雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，而后物料進(jìn)入熱風(fēng)干燥機(jī)進(jìn)行干燥， 干燥后的物料再加入聚烯烴樹脂10~80重量份，聚酰亞胺改性氧化石墨烯10~50重量 份，抗氧劑〇. 5~5. 0重量份，抗滴落劑0. 1~2重量份于高速混合機(jī)中進(jìn)行混合；混合3~ 5分鐘后強(qiáng)制喂料于雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，粒料再進(jìn)入熱風(fēng)干燥機(jī)中進(jìn)行干燥后即得所 述高強(qiáng)度無鹵阻燃TPE電纜料。
[0011] 參考以下詳細(xì)說明更易于理解本申請(qǐng)的上述以及其他特征、方面和優(yōu)點(diǎn)。
[0012]
【具體實(shí)施方式】
[0013] 參選以下本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方法的詳述以及包括的實(shí)施例可更容易地理解本公 開內(nèi)容。在以下說明書和權(quán)利要求書中會(huì)提及大量術(shù)語，這些術(shù)語被定義為具有以下含義。
[0014] 單數(shù)形式包括復(fù)數(shù)討論對(duì)象，除非上下文中另外清楚地指明。
[0015] "任選的"或者"任選地"是指其后描述的事項(xiàng)或事件可以發(fā)生或不發(fā)生，而且該描 述包括事件發(fā)生的情形和事件不發(fā)生的情形。
[0016] 說明書和權(quán)利要求書中的近似用語用來修飾數(shù)量，表示本發(fā)明并不限定于該具體 數(shù)量，還包括與該數(shù)量接近的可接受的而不會(huì)導(dǎo)致相關(guān)基本功能的改變的修正的部分。在 某些例子中，近似用語可能對(duì)應(yīng)于測(cè)量數(shù)值的儀器的精度。在本申請(qǐng)說明書和權(quán)利要求書 中，范圍限定可以組合和/或互換，如果沒有另外說明這些范圍包括其間所含有的所有子 范圍。
[0017] 為了解決上述問題，本發(fā)明的一個(gè)方面提供一種高強(qiáng)度無鹵阻燃TPE電纜料，其 制備原料包含： 接枝熱塑彈性體類樹脂100重量份，聚烯烴樹脂10~80重量份，聚酰亞胺改性氧化 石墨烯10~50重量份，抗氧劑0. 5~5. 0重量份，抗滴落劑0. 1~2重量份以及加工助劑 2~20重量份。
[0018] 本申請(qǐng)中的術(shù)語"接枝熱塑彈性體類樹脂"是指對(duì)TPE樹脂進(jìn)行化學(xué)接枝的產(chǎn)物， 優(yōu)選采用馬來酸酐接枝。
[0019] 用于本申請(qǐng)的熱塑彈性體，優(yōu)選使用未將烯鍵式雙鍵氫化了的苯乙烯類共聚物彈 性體。作為此種苯乙烯類共聚物彈性體，例如可以舉出苯乙烯-乙烯丁烯共聚物-苯乙烯 共聚物（SEBS)、苯乙烯-乙烯丙烯共聚物-苯乙烯共聚物（SEPS)、苯乙烯-乙烯丁烯共聚 物-苯乙烯-乙烯丁烯共聚物的共聚物（SEBSEB)等；優(yōu)選地，所用熱塑彈性體具有由苯乙 烯（A)和丁二烯（B)構(gòu)成的三嵌段共聚物以上的重復(fù)單元（ABA型、ABAB型、ABABA型等） 的苯乙烯類共聚物彈性體。為了獲得良好的力學(xué)性能，苯乙烯（A)和丁二烯（B)構(gòu)成的三 嵌段共聚物中所占的丁烯結(jié)構(gòu)的比例優(yōu)選為60重量％以上，更優(yōu)選為70重量％以上，進(jìn)一 步優(yōu)選為75重量％以上。
[0020] 在一種優(yōu)選地實(shí)施方式中，所述接枝熱塑彈性體類樹脂的接枝結(jié)構(gòu)為馬來酸酐與 含伯胺磷酸酯化合物反應(yīng)形成的亞胺環(huán)磷酸酯，所述亞胺環(huán)磷酸酯的結(jié)構(gòu)為：
所述a和/或0位與聚苯乙烯類共聚物的主鏈鍵合，所述R1為碳原子數(shù)為1-8的二 價(jià)烷基，R2、R3獨(dú)立地表示為碳原子數(shù)為2-5的一價(jià)烷基。
[0021] 采用亞胺環(huán)磷酸酯的側(cè)鏈結(jié)構(gòu)可以有效提高材料的阻燃性能。
[0022] 所述含有亞胺環(huán)磷酸酯側(cè)鏈結(jié)構(gòu)的接枝熱塑彈性體類樹脂可以通過將 MAH-g-SEBS以及含伯胺磷酸酯化合物放置于回轉(zhuǎn)式混料機(jī)中進(jìn)行混合，混合后強(qiáng)制喂料于 雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒得到；其中，加料段120°C，熔融段180°C，熔體輸送段180~190°C， 混煉段200°C，均化段190°C，機(jī)頭計(jì)量段190°C。
[0023] 在一種實(shí)施方式中，所述聚烯烴樹脂為乙烯和選自丙烯、丁烯、己烯或辛烯中任意 兩 種物質(zhì)經(jīng)共聚制得的樹脂，如乙烯與丁烯及辛烯共聚樹脂；更優(yōu)選的，所述的聚烯烴樹 脂選自TAFMER樹脂或Exact樹脂，如聚烯烴樹脂為TAFMER系列中的DF610樹脂、DF810樹 脂；Exact系列中的5062樹脂。TAFMER樹脂為日本三井化學(xué)公司生產(chǎn)的樹脂，Exact樹脂 為?？松梨诠咎峁?，均可以從市場(chǎng)購得。
[0024] 在一種優(yōu)選地實(shí)施方式中，所述聚酰亞胺改性氧化石墨烯由包含氨基封端聚酰亞 胺預(yù) 聚物、環(huán)氧硅烷偶聯(lián)劑以及氧化石墨烯的原料制備得到；優(yōu)選地，所述氨基封端聚酰亞 胺預(yù)聚物由包含摩爾比為1 : (〇. 8~0. 98)的二胺和二酐的原料制備得到。
[0025] 本申請(qǐng)中使用的術(shù)語"氧化石墨烯"是石墨粉末經(jīng)化學(xué)氧化及剝離后的產(chǎn)物，氧化 石墨烯是單一的原子層，可以隨時(shí)在橫向尺寸上擴(kuò)展到數(shù)十微米，因此，其結(jié)構(gòu)跨越了一般 化學(xué)和材料科學(xué)的典型尺度。氧化石墨烯可視為一種非傳統(tǒng)型態(tài)的軟性材料，具有聚合物、 膠體、薄膜，以及兩性分子的特性。經(jīng)過氧化處理后，氧化石墨仍保持石墨的層狀結(jié)構(gòu)，但在 每一層的石墨烯單片上引入了許多氧基功能團(tuán)。氧化石墨烯一般由石墨經(jīng)強(qiáng)酸氧化而得。 主要有三種制備氧化石墨的方法：Brodie法，Staudenmaier法和Hummers法。其中Hummers 法的制備過程的時(shí)效性相對(duì)較好而且制備過程中也比較安全，是目前最常用的一種。它采 用濃硫酸中的高錳酸鉀與石墨粉末經(jīng)氧化反應(yīng)之后，得到棕色的在邊緣有衍生羧酸基及在 平面上主要為酚羥基和環(huán)氧基團(tuán)的石墨