專利名稱：：高效阻燃環(huán)保熱塑型塑料及其制作工藝的制作方法高效阻燃環(huán)保熱塑型塑料及其制作工藝
技術(shù)領(lǐng)域：
,-本發(fā)明涉及高分子塑料
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體是指一種用于電線電纜的高效阻燃環(huán)保熱塑型塑料及其制作工藝。
背景技術(shù)：
：隨著國(guó)家倡導(dǎo)環(huán)保要求的進(jìn)一步推進(jìn)，環(huán)保型電纜塑料已經(jīng)逐漸取代PVC等高能耗、高污染、低性能的電纜塑料，但是在環(huán)保型塑料的制作過(guò)程中，還有很多問(wèn)題急需解決，例如由于環(huán)保型塑料不能含有鹵族的阻燃劑，而只能使用氫氧化物等無(wú)機(jī)阻燃劑，需要添加50-60%(重量百分比)才能起到很好的最然性能，加之它們表面的高極性，會(huì)大幅度降低材料的機(jī)械性能，同時(shí)材料在燃燒時(shí)熔融物滴落，更易使火災(zāi)蔓延，加劇火情，還有加入大量的氫氧化物會(huì)導(dǎo)致電纜蘭的電阻率增加，降低其絕緣性能、加劇老化，因此上述問(wèn)題的解決就必須使配方及制作工藝能夠保證機(jī)械性能和阻燃、絕緣、抗老化等性能的平衡，這也是本發(fā)明要解決的問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種具有機(jī)械強(qiáng)度高、阻燃性能好等優(yōu)點(diǎn)的高效阻燃環(huán)保熱塑型塑料及其制作工藝。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為高效阻燃環(huán)保熱塑型塑料，其特征在于含有乙烯-醋酸乙烯共聚物、高密度聚乙烯、Al(OH)3、Mg(OH)3、阻燃增效有機(jī)阻燃劑、季戊醇酯抗氧劑、潤(rùn)滑劑、納米成炭母料，其配方組成重量份為.-成分用量份(重量份)乙烯-醋酸乙烯共聚物55-65高密度聚乙烯5-25Al(OH)3140-70Mg(OH)330-70阻燃增效有機(jī)阻燃劑6-10馬來(lái)酸酐相容劑20-30季戊醇酯抗氧劑0.5-1潤(rùn)滑劑0.5-2納米成炭母料3-10一種制造上述高效阻燃環(huán)保熱塑型塑料的工藝,該工藝的具體步驟為，l)按重量比稱取原料；2)將乙烯-醋酸乙烯共聚物、高密度聚乙烯、相容劑、抗氧劑、潤(rùn)滑劑與配方量中Al(OH)3、Mg(OH)3配方量的50。/。倒入密煉機(jī)，讓塑料助劑與粉化物充分混合，當(dāng)料溫達(dá)到8(TC士5'C，機(jī)中物料將結(jié)團(tuán)塑化時(shí)，加入剩余50%的Al(OH)3、Mg(OH)3以及納米成炭母料，讓塑料與粉體充分混合塑化，當(dāng)料溫達(dá)到100'C士5-C-11(TC土5-C時(shí)，時(shí)間7-8分鐘，把成團(tuán)物料排出到物料箱。3)將物料箱物料經(jīng)輸送機(jī)送到雙螺桿擠出機(jī)料斗，經(jīng)料斗雙錐形螺桿破碎物料直接喂入到雙螺桿擠出機(jī)中。4)物料在雙螺桿擠出機(jī)中擠出水冷拉條，然后切粒,烘干，稱量，包裝。本發(fā)明配方的依據(jù)為a、樹脂配方的實(shí)驗(yàn)確認(rèn)。為實(shí)現(xiàn)與粉體的良好相容性，通常需要將兩種或者兩種以上的聚烯烴類聚合物復(fù)合，以獲得良好的綜合性能。b、阻燃協(xié)效劑和成炭催化劑的選擇。為了降低氫氧化物的添加量，需要加入阻燃協(xié)效劑和成炭催化劑，以達(dá)到相同的阻燃效果。c、相容劑的選擇。添加適量的相容劑，以提高機(jī)械性能。為保證材料的耐熱性，主要選擇高分子相容劑。d、其它助劑的選擇。主要包括改善加工流動(dòng)性抑制螺桿扭矩上升；提高材料的耐熱耐老化性能；增加表面光滑性，改善表面質(zhì)量；降低材料的電阻率；增加材料的抗酸能力等。對(duì)各成份的選擇的中試1基料的選擇及共混特性基料選用EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)與HDPE(高密度聚乙烯)共混體系，或者選用EPDM與EVA共混體系。在EVA與HDPE共混體系中，HDPE的比例直接影響到產(chǎn)品的機(jī)械性能，在一定范圍內(nèi)，HDPE的添加量與抗拉強(qiáng)度成正比，與斷裂伸長(zhǎng)率成反比，為了兼顧產(chǎn)品的抗拉強(qiáng)度與斷裂伸長(zhǎng)率，必須把HDPE的添加量調(diào)節(jié)在一個(gè)適宜的范圍。一般HDPE與EVA的比例在2:3左右比較適合；在EPDM與EVA共混體系中，隨著EPDM與EVA比值的增加，抗拉強(qiáng)度與斷裂伸長(zhǎng)率均出現(xiàn)一個(gè)峰值，在配比為1:6時(shí)，得到比較滿意的結(jié)果，試驗(yàn)結(jié)果見表1主料的選擇及配比對(duì)性。配比HDPE/EVAEPDM/EVA1/31/22/31/12/11/71/61/5.51/4.81/1.2抗拉強(qiáng)度/MPa8.998.5911.0113.413.911.912.39.848.58.1斷裂伸長(zhǎng)率/%168220160.910940.6169280309188在EVA/HDPE體系的探索過(guò)程中，也嘗試用含有不同的醋酸乙烯(VA)含量及不同的融熔指數(shù)的EVA，但試驗(yàn)結(jié)果表明VA含量過(guò)低，無(wú)機(jī)填料添加量對(duì)機(jī)械性能影響敏感，并限制了阻燃劑的添加量；VA含量過(guò)高則材質(zhì)太軟，耐高溫性能差，拉伸強(qiáng)度偏低，融熔指數(shù)也不能太高，否則難以滿足抗拉強(qiáng)度的要求。2、相容劑的選用與用量由于所添加的大量無(wú)機(jī)填料與高分子聚合物的相容性很差，在添加了本公司自制的相容劑后大大提高了它們之間的相容性，提高了材料的機(jī)械性能。相容劑的用量也直接影響到材料的機(jī)械性能，一般用量在8%-15%之間比較適宜，試驗(yàn)結(jié)果見表2。表2相容劑的添加量對(duì)機(jī)械性能的影響相03.871116拉6.987.6312.4111.0211.63斷293150.9146.8153.6133從表2結(jié)果可以看出，添加相容劑可大幅度提高材料的抗拉強(qiáng)度，同時(shí)降低斷裂伸長(zhǎng)率，這樣只要添加適宜，便可使材料的機(jī)械性能滿足于標(biāo)準(zhǔn)的要求，并能保證一定的阻燃劑添加量。3、阻燃劑的選用及協(xié)效性研究對(duì)于阻燃體系的選用搭配以及它們相互之間的協(xié)效性的研究，阻燃劑用量的研究，我們做了大量的工作。比較適宜于低煙無(wú)鹵阻燃聚烯烴電纜料的阻燃體系主要有A1(0H)3/Mg(0H)2/阻燃劑A和A1(0H)3/Mg(0H)2/阻燃劑A/阻燃劑B等兩種。Al(0H)3與Mg(0H)2比例一般為l:1，它們共用有一定的協(xié)效作用，再加入?yún)f(xié)效型阻燃劑，也起著一定的協(xié)效作用，這樣的加入不僅可提高阻燃性能，還可增加材料在燃燒時(shí)的成炭效果，在防止滴落方面有著較顯著的效果，而協(xié)效型阻燃劑，與其一起加入后，可提高材料的3-4個(gè)百分點(diǎn)的氧指數(shù)，而且材料在燃燒時(shí)更不易產(chǎn)生滴落物。表3為不同體系阻燃劑用量對(duì)氧指數(shù)及燃燒現(xiàn)象的影響。目前阻燃性能要求比較高的材料就是做成電線后要求通過(guò)UL標(biāo)準(zhǔn)的VW-1垂直燃燒試驗(yàn)。要通過(guò)這個(gè)試驗(yàn)，除了氧指數(shù)外，自熄性和成炭性對(duì)能否通過(guò)VW-1試驗(yàn)也起著至關(guān)重要的作用，選A1(OH)3/Mg(OH)2/阻燃劑A/阻燃劑B體系并適當(dāng)加大阻燃劑量，可望通過(guò)VW-1試驗(yàn)。表3不同體系阻燃劑用量對(duì)氧指數(shù)及燃燒現(xiàn)象的影響<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>4、抗氧劑的選用及協(xié)效性研究抗氧劑選用是否得當(dāng)，添加量是否恰到好處，都直接影響到產(chǎn)品的抗熱老化性能?？寡鮿〢/抗氧劑D有很好的協(xié)同作用，采用這一抗氧體系，可使材料具有比較優(yōu)秀的抗熱氧化性能。試驗(yàn)結(jié)果見表4。表4抗氧劑的選用與材料老化性能的關(guān)系<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>注抗氧劑體系配方的配比為抗A為1份，抗B為1份，抗C為0.5份，抗D為O.5份。5加工助劑的選用對(duì)于加工性能太差這一問(wèn)題，我們選用道康寧公司生產(chǎn)的加工助劑，當(dāng)添加0.5%-1%時(shí)明顯降低擠出造粒過(guò)程中的主機(jī)電流及熔體壓力，同時(shí)可將生產(chǎn)效率提高40%-50%。本發(fā)明創(chuàng)新突破點(diǎn)(1)我們?cè)O(shè)計(jì)和制備一種具有潤(rùn)滑功能和阻燃增效的有機(jī)高分子，通過(guò)水相化學(xué)反應(yīng)，在氫氧化物粉體表面和微粒中形成有機(jī)高分子層。(2)將有機(jī)一無(wú)機(jī)的復(fù)合白色粉體，通過(guò)預(yù)分散在聚烯烴的載體中，然后加入3_4%到配方中，降低表面電阻率，增加材料的抗酸性。(3)通過(guò)阻燃增效和催化成炭進(jìn)一步提高阻燃效率等催化燃燒過(guò)程的成炭量，防止融滴發(fā)生。(4)通過(guò)抗熱老化和相容劑助劑的組合，改善材料的機(jī)械性能以及經(jīng)過(guò)高溫后的機(jī)械性能保持率。(5)對(duì)氫氧化物阻燃要求高填充量的特點(diǎn)，采用密煉和擠出造粒的組合工藝，以獲得良好的塑化效果。用本發(fā)明公開的配方身產(chǎn)的高效節(jié)能環(huán)保型電纜的各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，以下是產(chǎn)品的檢測(cè)報(bào)告表7絕緣性能項(xiàng)目單位標(biāo)準(zhǔn)要求實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)1.抗拉強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率老化前抗拉強(qiáng)度斷裂伸長(zhǎng)率老化后老化溫度持續(xù)時(shí)間抗拉強(qiáng)度變化率斷裂伸長(zhǎng)率變化率2.熱延伸試驗(yàn)條件溫度負(fù)荷時(shí)間機(jī)械壓力MPa》9.011.8%》120165。C158±2h7X24%《±3016%《±3012°C200±3h15MPa0.20形蝕性負(fù)荷下伸長(zhǎng)率冷卻后永久變3.熱收縮試驗(yàn)試驗(yàn)條件處理溫度處理時(shí)間收縮率4.低溫巻繞試驗(yàn)試驗(yàn)條件溫度施加低溫時(shí)間試驗(yàn)結(jié)果5.燃燒氣體的腐PH值電導(dǎo)率%%°Ch%h《175《25158±31《4WS/mm-20±216不開裂》4.3《10386通過(guò)5.97.2本發(fā)明是以聚烯烴為基礎(chǔ)樹脂，氫氧化物為主阻燃劑，配以相溶劑、阻燃協(xié)效、成炭催化劑等助劑，通過(guò)塑化混合后造粒，制備出低煙無(wú)鹵、機(jī)械強(qiáng)度高、阻燃性能好等綜合性能良好的環(huán)保型PE電線電纜未用材料。具體實(shí)施例方式實(shí)施例l配方組成及其重量分如下成分用量份(重量份)乙烯-醋酸乙烯共聚物65局抬度聚乙煉20Al(OH)3100Mg(OH)340阻燃增效有機(jī)阻燃劑7馬來(lái)酸酐相容劑25季戊醇酯抗氧劑0.5潤(rùn)滑劑0.8納米成炭母料6實(shí)施例2配方組成及其重量分如下成分用量份(重量份)乙烯-醋酸乙烯共聚物55高密度聚乙烯20Al(OH)380Mg(OH)350阻燃增效有機(jī)阻燃劑10馬來(lái)酸酐相容劑28季戊醇酯抗氧劑0.8潤(rùn)滑劑1納米成炭母料3實(shí)施例3配方組成及其重量分如下成分用量份(重量份)乙烯-醋酸乙烯共聚物60高密度聚乙烯22Al(OH)3卯Mg(OH)355阻燃增效有機(jī)阻燃劑8馬來(lái)酸酐相容劑30季戊醇酯抗氧劑1潤(rùn)滑劑0.9納米成炭母料10上述實(shí)施例l、實(shí)施例2、實(shí)施例3的具體制作工藝如下1)按重量比稱取原料；2)將乙烯-醋酸乙烯共聚物、高密度聚乙烯、相容劑、抗氧劑、潤(rùn)滑劑與配方量中A1(OH)3、Mg(OH)3配方量的50%倒入密煉機(jī)，讓塑料助劑與粉化物充分混合，當(dāng)料溫達(dá)到8(TCi5X:，機(jī)中物料將結(jié)團(tuán)塑化時(shí)，加入剩余50。/。的Al(OH)3、Mg(OH)3以及納米成炭母料，讓塑料與粉體充分混合塑化，當(dāng)料溫達(dá)到100。C士5-C-11(TC士5T:時(shí)，時(shí)間7-8分鐘，把成團(tuán)物料排出到物料箱。3)將物料箱物料經(jīng)輸送機(jī)送到雙螺桿擠出機(jī)料斗，經(jīng)料斗雙錐形螺桿破碎物料直接喂入到雙螺桿擠出機(jī)中。4)物料在雙螺桿擠出機(jī)中，以喂料頻率在15-30HE,主電機(jī)頻率在28-45HE，溫度一區(qū)135°C、二區(qū)145°C、三區(qū)150°C、四區(qū)155°C、五區(qū)155°C、模頭溫度165'C，在雙螺桿擠出水冷拉條，隨后切粒，烘干，稱量，包裝。權(quán)利要求1、高效阻燃環(huán)保熱塑型塑料，其特征在于含有乙烯-醋酸乙烯共聚物、高密度聚乙烯、Al(OH)3、Mg(OH)3、阻燃增效有機(jī)阻燃劑、季戊醇酯抗氧劑、潤(rùn)滑劑、納米成炭母料，其配方組成重量份為成分用量份(重量份)乙烯-醋酸乙烯共聚物55-65高密度聚乙烯5-25Al(OH)3140-70Mg(OH)330-70阻燃增效有機(jī)阻燃劑6-10馬來(lái)酸酐相容劑20-30季戊醇酯抗氧劑0.5-1潤(rùn)滑劑0.5-2納米成炭母料3-102、制造上述權(quán)利要求1所述的高效阻燃環(huán)保熱塑型塑料的工藝，其特征在于該工藝的具體步驟為，1)按重量比稱取原料；2)將乙烯-醋酸乙烯共聚物、高密度聚乙烯、相容劑、抗氧劑、潤(rùn)滑劑與配方量中A1(OH)3、Mg(OH)3配方量的50%倒入密煉機(jī)，讓塑料助劑與粉化物充分混合，當(dāng)料溫達(dá)到8(TC士5'C，機(jī)中物料將結(jié)團(tuán)塑化時(shí)，加入剩余50。/。的Al(OH)3、Mg(OH)3以及納米成炭母料，讓塑料與粉體充分混合塑化，當(dāng)料溫達(dá)到10(TC士5TMl(rC士5'C時(shí)，時(shí)間7-8分鐘，把成團(tuán)物料排出到物料箱。3)將物料箱物料經(jīng)輸送機(jī)送到雙螺桿擠出機(jī)料斗，經(jīng)料斗雙錐形螺桿破碎物料直接喂入到雙螺桿擠出機(jī)中。4)物料在雙螺桿擠出機(jī)中擠出水冷拉條，然后切粒，烘干，稱量，包裝。全文摘要本發(fā)明具體是指一種用于電線電纜的高效阻燃環(huán)保熱塑型塑料及其制作工藝。含有乙烯-醋酸乙烯共聚物、高密度聚乙烯、Al(OH)<sub>3</sub>、Mg(OH)<sub>3</sub>、阻燃增效有機(jī)阻燃劑、季戊醇酯抗氧劑、季戊四醇抗氧劑、潤(rùn)滑劑、納米成炭母料，其配方組成重量份為乙烯-醋酸乙烯共聚物55-65，高密度聚乙烯5-25，Al(OH)<sub>3</sub>70-140Mg(OH)<sub>3</sub>30-70，阻燃增效有機(jī)阻燃劑6-10，馬來(lái)酸酐相容劑20-30，季戊醇酯抗氧劑0.5-1，潤(rùn)滑劑0.5-2，納米成炭母料3-10。本發(fā)明是以聚烯烴為基礎(chǔ)樹脂，氫氧化物為主阻燃劑，配以相溶劑、阻燃協(xié)效、成炭催化劑等助劑，通過(guò)塑化混合后造粒，制備出低煙無(wú)鹵、機(jī)械強(qiáng)度高、阻燃性能好等綜合性能良好的環(huán)保型PE電線電纜未用材料。文檔編號(hào)B29B7/30GK101323688SQ20081002977公開日2008年12月17日申請(qǐng)日期2008年7月28日優(yōu)先權(quán)日2008年7月28日發(fā)明者區(qū)卓琨,李海亮,郭偉明申請(qǐng)人:廣東電纜廠有限公司;佛山市南海電纜材料有限公司