一種伊利石粉與熱塑彈性體poe的復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明是涉及一種伊利石粉與熱塑彈性體Ρ0Ε(乙烯-辛烯共聚物）的復(fù)合材料及 其制備方法和應(yīng)用，屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 天然橡膠、丁苯橡膠、乙丙橡膠等橡膠類高分子材料廣泛的應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建 筑、國防等各個領(lǐng)域，給人類的生活帶來了翻天覆地的變化。但其生產(chǎn)和應(yīng)用也給環(huán)境造成 了不可逆轉(zhuǎn)的污染，例如:生產(chǎn)過程中消耗大量的石油資源，燃燒過程中釋放有毒氣體，橡 膠硫化不僅消耗了大量能源，而且向大氣中排放大量的SOdPNOx等。因此，需要開發(fā)出新的 非交聯(lián)型高分子復(fù)合材料來替代上述的硫化橡膠。
[0003] 熱塑彈性體是一種在室溫條件下顯示橡膠彈性，高溫下又可以反復(fù)塑化成型的高 分子材料，它兼有熱塑性塑料和橡膠的雙重特點(diǎn)，既有類似橡膠的物理力學(xué)性能，又具有類 似于熱塑性塑料的加工性能。其主要品種有:聚丙烯-乙丙橡膠共混物(TPV)、苯乙烯類熱塑 彈性體(SBS、SEBS)、聚氨酯(TPU)、乙烯-辛烯共聚物(Ρ0Ε)、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、 聚烯烴類熱塑彈性體(ΤΡ0)等。熱塑彈性體相比于普通的硫化橡膠而言，具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0004] (1)可用標(biāo)準(zhǔn)的熱塑性塑料加工設(shè)備和工藝進(jìn)行加工成型：比硫化橡膠成型工藝 速度快、周期短，在擠出成型中，熱塑性彈性體的擠出速度也比傳統(tǒng)橡膠快；
[0005] (2)不需硫化:可省去一般橡膠加工中的硫化工序，因而設(shè)備投資少、能耗低、工藝 簡單、加工周期短、生產(chǎn)效率高，降低環(huán)境污染；
[0006] (3)邊角料可多次回收利用，且基本不影響制品物性，既節(jié)省資源，也有利于環(huán)境 保護(hù)。
[0007] Ρ0Ε作為一種熱塑性彈性體，既具有塑料和橡膠的雙重特性，又具有優(yōu)異的耐候 性、透明性和可塑性，并且價格較低，與聚烯烴相容性好等優(yōu)點(diǎn)。但Ρ0Ε自身也存在一些缺 點(diǎn)，比如:軟化點(diǎn)低(耐溫性差）、易燃(阻燃性差)等，以致局限了Ρ0Ε的應(yīng)用范圍。專利申請 號為CN2015104221722公開了 "一種乙烯辛烯共聚物高性能復(fù)合材料及其制備方法"，通過 將乙烯-辛烯共聚物Ρ0Ε與氯化聚乙烯CPE、乙烯丙烯酸酯橡膠AEM進(jìn)行共混，并在一些助劑 的作用下制備出了一種可適用于海底、風(fēng)力發(fā)電及礦井傳輸電纜的復(fù)合材料。但該復(fù)合材 料中，加入了過多的CPE、AEM等物質(zhì)，Ρ0Ε不占據(jù)絕對的主體地位，同時該復(fù)合材料阻燃性的 提高主要是通過加入大量的CPE和無機(jī)阻燃劑氫氧化鋁、氫氧化鎂來實(shí)現(xiàn)的，使得生產(chǎn)成本 較高，并且沒有解決耐溫性問題。
[0008] 伊利石是一種常見的硅酸鹽礦物，因最早發(fā)現(xiàn)于美國的伊利諾斯州而得名，其理 論化學(xué)成分為:KQ. 75Al2(AlSi301Q)(0H)2。伊利石礦物發(fā)現(xiàn)于20世紀(jì)30年代，其勘察和開發(fā)利 用約始于70年代，是一種綜合性能優(yōu)異、價格相對低廉的粉體材料。目前伊利石主要應(yīng)用于 造紙、陶瓷、涂料、化妝品、環(huán)保等行業(yè)。
[0009] 伊利石表面含有較多的極性基團(tuán)，與高分子材料相容性差，局限了其在高分子材 料方面的應(yīng)用。目前伊利石在高分子材料方面的應(yīng)用，主要是在硫化橡膠和塑料方面的應(yīng) 用，例如:伊利石粉作為丁腈橡膠和聚丙烯填充劑方面的應(yīng)用。至今還沒有將伊利石填充熱 塑性彈性體POE制備復(fù)合材料的相關(guān)報道，更沒有將伊利石填充于熱塑性彈性體POE制備電 線電纜橡皮絕緣材料，尤其是耐溫等級65°C以下的電線電纜橡皮絕緣材料的相關(guān)報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種伊利石粉與熱塑彈性體 Ρ0Ε的復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用，以擴(kuò)大伊利石和熱塑彈性體Ρ0Ε的應(yīng)用范圍，擴(kuò)大電 線電纜橡皮絕緣材料的種類。
[0011] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0012] 一種伊利石粉與熱塑彈性體Ρ0Ε的復(fù)合材料，具有如下組成及配比： 乙烯-辛烯共聚物（POE) 100重量份： 抗氧劑 1~3重量份；
[0013] 潤滑劑 5~15重量份； 伊利石粉 5~50重量份。
[0014] 作為優(yōu)選方案，所述乙烯-辛烯共聚物(Ρ0Ε)的軟化溫度高于60°C。
[0015] 作為優(yōu)選方案，所述抗氧劑選自β_(3,5-二叔丁基-4-羥基苯）丙酸十八碳醇酯 (即：抗氧劑1076)、2,2'_硫代雙[3-3,5(2_叔丁基-3-羥基苯基）丙酸乙酯](即：抗氧劑 1035)和四[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯（即：抗氧劑1010)中的至少一 種。
[0016] 作為優(yōu)選方案，所述潤滑劑選自硬脂酸、硬脂酸鋅、硬脂酸鉛、二鹽基性硬脂酸鉛、 硬脂酸鋇、石蠟、液體石蠟、乙烯蠟和硬脂酸正丁酯中的至少一種。
[0017] 作為優(yōu)選方案，所述伊利石粉是粒徑為200~6000目的未改性的伊利石粉或經(jīng)偶 聯(lián)劑改性的伊利石粉。
[0018] 作為進(jìn)一步優(yōu)選方案，采用以下任意一種方式對伊利石粉進(jìn)行改性處理：
[0019] ①使偶聯(lián)劑直接與經(jīng)過酸洗處理后的天然伊利石粉相混合，然后在60~80°C下處 理1~4小時，再研磨成粒徑為200~6000目的粉末；
[0020] ②使偶聯(lián)劑先溶解于有機(jī)溶劑中，然后與經(jīng)過酸洗處理后的天然伊利石粉相混 合，超聲震蕩使之混合均勻(超聲時間為30~100分鐘），再在60~80°C下處理1~4h，蒸出溶 劑，烘干(烘干時間為8~20小時），研磨成粒徑為200~6000目的粉末。
[0021]作為進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述偶聯(lián)劑選自硬脂酸偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、硅烷偶聯(lián) 劑、硅酸酯偶聯(lián)劑和鋁酸酯偶聯(lián)劑中的至少一種。
[0022]作為進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述偶聯(lián)劑的用量為伊利石粉的1~5wt%。
[0023] 作為更進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述有機(jī)溶劑為烷烴溶劑(例如環(huán)己烷)或醇溶劑(例如 乙醇）。
[0024] -種制備伊利石粉與熱塑彈性體Ρ0Ε的復(fù)合材料的方法，首先按配方將各組成原 料投入到高速混合機(jī)或捏合機(jī)中于50~60°C混合均勻，再將混合物倒入雙螺桿擠出機(jī)中于 70~140 °C進(jìn)行擠出造粒。
[0025]作為優(yōu)選方案，混合時間為5~10分鐘，混合機(jī)或捏合機(jī)的轉(zhuǎn)速2 750轉(zhuǎn)/分鐘。 [0026]作為優(yōu)選方案，擠出機(jī)的轉(zhuǎn)速為75~85rpm。
[0027] 本發(fā)明所制得的伊利石粉與熱塑彈性體POE的復(fù)合材料，在進(jìn)行相關(guān)的力學(xué)性能 和電學(xué)性能測試前，需要先在平板硫化機(jī)上壓成試片，壓片溫度為170°C，壓力為10~ 15MPa，熱壓10分鐘，再冷壓5分鐘;然后對壓片進(jìn)行相關(guān)的性能測試及分析。
[0028] 本發(fā)明所制得的伊利石粉與熱塑彈性體Ρ0Ε的復(fù)合材料，可用于制備耐溫等級為 65 °C以下的電線電纜的橡皮絕緣或橡皮護(hù)套。
[0029]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下顯著性有益效果：
[0030]經(jīng)測試:采用本發(fā)明配方所制備的復(fù)合材料的性能不僅符合而且優(yōu)于中國國家標(biāo) 準(zhǔn)GB7594.2《電線電纜橡皮絕緣和橡皮護(hù)套，第2部分:65 °C橡皮絕緣》的要求，可替代硫化 橡皮作為耐溫等級為65°C以下的電線電纜的橡皮絕緣材料或橡皮護(hù)套材料，不僅避免了硫 化環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的環(huán)境污染問題，而且拓寬了伊利石和熱塑彈性體Ρ