一種改進的無鹵阻燃熱塑性彈性體電纜料及其制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于高分子材料技術領域，涉及電纜料及其制造方法，具體的說涉及一種 改進的無鹵阻燃熱塑性彈性體電纜料及其制造方法。
【背景技術】
[0002] 電線電纜作為國民經濟第二大產業，已被廣泛應用于各類電能和信號的傳輸。與 其它材料相比，無鹵阻燃熱塑性彈性體由于具有比重輕、易于加工成型、良好的綜合力學性 能以及電絕緣性能優良等特點，是各類電線電纜絕緣和護套的的首選材料。
[0003] 熱塑性聚氨酯（TPU)是指由二異氰酸酯、多元醇和擴鏈劑聚合而成的一類彈性體 材料，其具有高強度、高彈性、耐磨、耐油、耐低溫等特點。TPU按照分子結構可分為聚酯和聚 醚型兩大類，由于電纜的使用環境較復雜，要求的使用壽命在10年以上，而聚酯型TPU的高 溫耐水解性能較差，且其低溫柔韌性能也不及聚醚型TPU，故在電線電纜領域使用的TPU多 為聚醚型。
[0004] 一直以來，TPU阻燃性能的研宄是彈性電纜料領域最為關注的一個課題。國外的 路博潤、亨斯曼和巴斯夫等TPU合成廠家都有各自牌號的滿足UL電線阻燃要求的低煙無鹵 TPU電纜料，國內許多電纜料生產廠家也都紛紛推出了相應的環保阻燃TPU及無鹵阻燃TPU 電纜料。總的來說，國產阻燃TPU彈性電纜料的綜合性能還遠不及進口的產品，但是由于技 術上的壟斷，進口阻燃TPU彈性電纜料的價格一直居高不下，這在一定程度上限制了其在 國內市場的應用，因此，開發性價比較高的阻燃TPU彈性料是目前國內電纜料制造商的當 務之急。另外，隨著新能源政策的推出，風力發電、電動汽車等行業都炙手可熱，與之相配套 的電線電纜的開發工作也逐步展開，阻燃TPU彈性電纜料的市場將進一步打開。
[0005] 申請人于2015年1月20日申請的名稱為：一種無鹵阻燃熱塑性彈性體電纜料及 其制備方法、申請號為：201510027601. 6的發明申請部分解決了上述問題，但經申請人的 客戶使用后，反應有兩個方面需要改進：之一為耐水性能方面有待進一步提高，使加工更方 便，生產速度更快；之二為材料熱穩定性變差，燃燒有熔滴，長期放置有析出的問題。
【發明內容】
[0006] 為了解決上述技術問題，本申請揭示一種改進的無鹵阻燃熱塑性彈性體電纜料及 其制造方法，它們是采用了以下技術方案來實現的。
[0007] 一種改進的無鹵阻燃熱塑性彈性體電纜料，其特征在于它由以下重量份的原料組 成： 丁二烯-苯乙烯共聚物：30~50份； 聚苯醚樹脂：20~40份； 聚乙烴或聚丙烯：15~35份； 聚烯烴彈性體：15~40份； 增塑劑：15~30份； 云母：15~25份； 氫氧化鋁：10~20份； 滑石粉：3~8份； 乙烯-醋酸乙烯共聚物：3~8份； 聚四氟乙烯：3~6份； 潤滑劑：2~4份； 抗氧劑：〇. 1~〇. 8份； 細度小于300目的硅膠：6~8份； 炭黑：4~8份。
[0008] 上述所述一種改進的無鹵阻燃熱塑性彈性體電纜料，其特征在于所述聚苯醚樹脂 為聚苯醚均聚物，它選自聚（2,6_二甲基-1，4-亞苯基）醚、聚（2-乙基-6-甲基-1，4-亞 苯基）醚、聚（2,6二乙基-1，4-亞苯基）醚、聚（2-乙基-6正丙基-1，4-亞苯基）醚、 聚（2,6_二正丙基-1，4-亞苯基）醚、聚（2,甲基-6-正丙基-1，4-亞苯基）醚、聚（2-乙 基-6-異丙基-1，4-亞苯基）醚、聚（2-甲基-6-羥乙基-1，4-亞苯基）醚的一種或幾種； 所述聚苯醚樹脂粉為淡黃色流動性粉粒狀，所述聚苯醚樹脂粉為25°C氯仿中測定的特性粘 度在0. 25dl/g-0. 50dl/g之間的聚苯醚樹脂。
[0009] 上述所述一種改進的無鹵阻燃熱塑性彈性體電纜料，其特征在于所述抗氧劑為四 [0 -（3, 5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯、硫代二丙酸二月桂酯、二亞磷酸 季戊四醇二硬脂醇酯、三（2, 4-二叔丁基苯基）亞磷酸酯、雙（3, 5-三級丁基-4-羥基苯基） 硫醚、5,7_二-(2, 2-二甲基乙基)-3_ (3, 4-二甲基苯基)-2-3氫-苯并呋喃酮中的一種 或者幾種。
[0010] 上述所述一種改進的無鹵阻燃熱塑性彈性體電纜料，其特征在于所述潤滑劑為硬 脂酸鹽、硅酮母粒、硅油、聚乙烯蠟、全精煉石蠟中的一種或者幾種。
[0011] 上述所述一種改進的無鹵阻燃熱塑性彈性體電纜料，其特征在于所述增塑劑選自 克拉瑪依產的型號為4010環烷基白油、克拉瑪依產的型號為4006環烷基白油及韓國產的 型號為90#白油中的一種或幾種。
[0012] 上述所述一種改進的無鹵阻燃熱塑性彈性體電纜料，其特征在于所述聚烯烴彈性 體的熔融指數在1. 0-5. 0g/10min，以GB/T3682-2000法測定，測試條件為：溫度為190°C，負 荷為 2. 16KG。
[0013] 本發明一種改進的無鹵阻燃熱塑性彈性體電纜料的制造方法，其特征在于它包括 以下步驟： 先按重量份單獨稱重告原材料并分開放置；將丁二烯-苯乙烯共聚物和增塑劑在高 速混合機中攪拌均勻，放置兩小時，再將聚苯醚樹脂粉、聚乙烴或聚丙烯、聚烯烴彈性體、 乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚四氟乙烯加入高速混合機中共混，再將增塑劑、抗氧劑、云母、 氫氧化鋁、滑石粉、炭黑、潤滑劑和細度小于300目的硅膠加入高速混合機中攪拌均勻，在 160-255°C的溫度區間下經雙螺桿擠出機擠出，水拉條造粒，水分烘干然后包裝，即成一種 改進的無鹵阻燃熱塑性彈性體電纜料；所述雙螺桿擠出機的長徑比為33-45,螺桿轉速為 330-480轉/分鐘，雙螺桿擠出機各段溫度依次為：一區160~185°C，二區180~210°C， 三區210~235°C，四區230~255°C，五區252~260°C，六區230~255°C，七區210~ 250°C，八區 200 ~240°C，九區 180°C~230°C，機頭溫度 180 ~200°C。
[0014]本發明中改進的無鹵阻燃熱塑性彈性體電纜料，選用聚苯醚樹脂/苯乙烯彈性體 /云母、氫氧化鋁等為阻燃劑體系的材料；與現有技術相比具有以下主要優點：基體樹脂各 組分間相容性好，本發明工藝改善了聚苯醚樹脂原有的流動性差、熔體粘度高且制品容易 發生應力開裂等缺點，同時，本發明所設計生產的無鹵阻燃熱塑性彈性體電纜料具有加工 性能優良、無鹵阻燃等級高、密度輕、抗撕裂性能好、耐酸堿性能好以及耐候性能，尤以耐水 性能、抗開裂性能、防熔滴方面特別突出。在85°C和85濕度環境下，3200小時老化后，不析 出，機械物理性能保持在96%以上，電性能無明顯改變。在130°C、lh及10KG負重條件下， 不存在開裂現象。
[0015]本發明中使用的云母、氫氧化鋁阻燃劑，具有環保無毒、阻燃效率高等優點，其極 限氧指數也能得到提高；滑石粉、乙烯-醋酸乙烯共聚物、細度小于300目的硅膠改善了一 般阻燃劑不耐水易析出、耐溫低的缺點，且本發明中的配方能在160°C-260°C加工溫度下 經雙螺桿擠出機順利擠出，并且不發生分解，在85°C和85濕度環境下，3200小時老化后，不 析出，機械物理性能保持在96%以上，電性能無明顯改變；本發明的電纜料消除了熔滴現象 的發生。本發明中的聚四氟乙烯使電纜料具有抗酸抗堿能力強、耐高溫、低摩擦系數、使料 加工性能更優等功能。
[0016]因此，本發明具有以下主要有益效果：各組分間相容性好、加工性能優良、無鹵阻 燃等級高、密度輕、抗撕裂性能好、耐酸堿性能好以及耐候性能優、耐水性能和抗開裂性能 優、尚溫尚濕時仍能保持化學及機械物理性能穩定、生廣的制品初性尚、耐尚低溫性能好、 耐環境應力開裂性能高、環保無毒、無熔滴現象、耐老化時間更長。
【具體實施方式】
[0017] 實施實例1 一種改進的無鹵阻燃熱塑性彈性體電纜料，其特征在于它由以下重量份的原料組成： 丁二烯-苯乙烯共聚物：30~50份； 聚苯醚樹脂：20~40份； 聚乙烴或聚丙烯：15~35份； 聚烯烴彈性體：15~40份； 增塑劑：15~30份； 云母：15~25份； 氫氧化鋁：10~20份； 滑石粉：3~8份； 乙烯-醋酸乙烯共聚物：3~8份； 聚四氟乙烯：3~6份； 潤滑劑：2~4份； 抗氧劑：〇. 1~〇. 8份； 細度小于300目的硅膠：6~8份； 炭黑：4~8份。
[0018]上述所述的無鹵阻燃熱塑性彈性體電纜料，其特征在于它是通過以下方法制備得 到的：其特征在于它包括以下步驟： 先按重量份單獨稱重告原材料并分開放置；將丁二烯-苯乙烯共聚物和增塑劑在高 速混合機中攪拌均勻，放置兩小時，再將聚苯醚樹脂粉、聚乙烴或聚丙烯、聚烯烴彈性體、 乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚四氟乙烯加入高速混合機中共混，再將增塑劑、抗氧劑、云母、 氫氧化鋁、滑石粉、炭黑、潤滑劑和細度小于300目的硅膠加入高速混合機中攪拌均勻，在 160-255°C的溫度區間下經雙螺桿擠出機擠出，水拉條造粒，水分烘干然后包裝，即成一種 改進的無鹵阻燃熱塑性彈性體電纜料；所述雙螺桿擠出機的長徑比為33-45,螺桿轉速為 330-480轉/分鐘，雙螺桿擠出機各段溫度依次為：一區160~185°C，二區180~210°C， 三區210~235°C，四區230~255°C，五區252~260°C，六區230~255°C，七區210~ 250°C，八區 200 ~240°C，九區 180°C~230°C，機頭溫度 180 ~200°C。
[0019] 在本實施例的性能測試結果見表1。
[0020] 實施實例2 一種改進的無鹵阻燃熱塑性彈性體電纜料，其特征在于它由以下重量份的原料組成： 丁二烯-苯乙烯共聚物：30份； 聚苯醚樹脂：20份； 聚乙烴或聚丙烯：15份； 聚烯烴彈性體：15份； 增塑劑：15份； 云母：15份； 氫氧化鋁：10份； 滑石粉：3份； 乙烯-醋酸乙烯共聚物：3份； 聚四氟乙烯：3份； 潤滑劑：2份； 抗氧劑：〇. 1份； 細度小于300目的硅膠：6份； 炭黑：4份。
[0021] 在本實施例的性能測試結果見表1。
[0022] 實施實例3 一種改進的無鹵阻燃熱塑性彈性體電纜料，其特征在于它由以下重量份的原料組成： 丁二烯-苯乙烯共聚物：50份； 聚苯醚樹脂：40份； 聚乙烴或聚丙烯：35份； 聚烯烴彈性體：40份； 增塑劑：30份； 云母：25份； 氫氧化鋁：20份； 滑石粉：8份； 乙烯-醋酸乙烯共聚物：8份； 聚四氟乙烯：6份； 潤滑劑：4份； 抗氧劑：〇. 8份； 細度小于300目的娃|父：8份； 炭黑：8份。
[0023] 在本實施例的性能測試結果見表1。
[0024] 實施實例4 一種改進的無鹵阻燃熱塑性彈性體電纜料，其特征在于它由以下重量份的原料組成： 丁二烯-苯乙烯共聚物：40份； 聚苯醚樹脂：30份； 聚乙烴或聚丙烯：25份； 聚烯烴彈性體：30份； 增塑劑：25份； 云母：20份； 氫氧化鋁：15份； 滑石粉：6份； 乙烯-醋酸乙烯共聚物：6份； 聚四氟乙烯：4份； 潤滑劑：3份； 抗氧劑：〇. 5份； 細度小于300目的硅膠：7份； 炭黑：6份。
[0025] 上述任一實施實例中所述的一種改進的無鹵阻燃熱塑性彈性體電纜料，其特征在 于所述聚苯醚樹脂為聚苯醚均聚物，它選自聚（2,6_二甲基