无卤阻燃聚烯烃护套料及其制备方法与流程

1.本发明涉及一种聚烯烃护套料，更具体地说，本发明涉及一种无卤阻燃聚 烯烃护套料及其制备方法。


背景技术：

2.近年来，数字通信传输电缆迅速发展，已广泛应用于各种场合。数字通信 传输电缆在提供便利的同时也带来了火灾的风险，数字通信传输电缆因自身或 外在原因被点燃后，可能沿着电缆铺设方向在建筑物内蔓延，引发火灾并在燃 烧过程中产生各种有毒的烟雾。
3.目前，国内大部分地区敷设的数字通信传输电缆均以pvc为主。随着安全 意识的提高，高阻燃材料的需求越来越大，人们也对电缆的阻燃要求越来越高。 电缆的阻燃性主要依赖于使用的包覆材料，因此阻燃电缆料，特别是高阻燃电 缆料是电缆阻燃的关键。
4.在ul防火标准的防火等级中，cmp等级最高，cmp适合于各种不同类型 的电缆网线，cmp级电缆网线被广泛应用于通风系统在物理上与布线系统分开 的干线应用中。目前，各大电缆厂还是主要已满足成束a类阻燃等级为主，对 电缆料成缆后的燃烧的发烟量和发热量的问题仍有待研究。
5.有鉴于此，确有必要提供一种无卤阻燃聚烯烃护套料及其制备方法，具有 理想的高阻燃、低热释放速率、低热释放总量、滴落物不延燃性能，满足cmp 阻燃要求。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于：克服现有技术的不足，提供一种无卤阻燃聚烯烃护套 料及其制备方法，以满足cmp阻燃要求。
7.为了实现上述目的，本发明提供一种无卤阻燃聚烯烃护套料，以重量含量 计，，所述无卤阻燃聚烯烃护套料含有5-12wt％乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、5-10wt％ 乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、5-12wt％茂金属聚乙烯、3-12wt％聚烯烃弹性体、 3-6wt％改性相容剂，以及60-70wt％复配阻燃剂，所述复配阻燃剂含有氢氧化铝、 氢氧化镁和硅酸盐类化合物成壳剂。
8.根据本发明无卤阻燃聚烯烃护套料的一个实施方式，所述乙烯-醋酸乙烯酯 共聚物中，醋酸乙烯的含量为40wt％，密度为0.925g/cm3、熔融指数为 3-5g/10min。
9.根据本发明无卤阻燃聚烯烃护套料的一个实施方式，所述乙烯-丙烯酸甲酯 共聚物中，丙烯酸甲酯的含量为28-40wt％，熔融指数为2-6g/10min，维卡软化 点59
°
。
10.根据本发明无卤阻燃聚烯烃护套料的一个实施方式，所述聚烯烃弹性体树 脂为烯烃嵌段共聚物、乙烯-α烯烃共聚物弹性体和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物三种 树脂的混合物。
11.根据本发明无卤阻燃聚烯烃护套料的一个实施方式，所述改性相容剂为茂 金属树脂接枝马来酸酐共聚物，接枝率0.8％，熔融指数1.5-2g/10min。
12.根据本发明无卤阻燃聚烯烃护套料的一个实施方式，无卤阻燃聚烯烃护套 料进一步含有不超过4wt％的抗氧剂，所述抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基 苯基)丙酸]季戊四醇酯(1010)、硫代二丙酸二月桂酯(dltp)、4,4
’‑
硫代双 (6-叔丁基-3-甲基苯酚)、三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯(168)或β-(3,5-二叔丁 基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯中的一种或几种。
[0013]
根据本发明无卤阻燃聚烯烃护套料的一个实施方式，无卤阻燃聚烯烃护套 料进一步含有不超过4wt％的润滑剂，所述润滑剂为硅油、硅酮母粒、高分子量 硅胶、pe蜡、脂肪酸或脂肪酸盐的一种或多种。
[0014]
根据本发明无卤阻燃聚烯烃护套料的一个实施方式，所述硅酸盐类化合物 成壳剂为纳米级合成粉体，具有特殊的二维结构，其主要为：海泡石、蒙脱土、 高岭土等硅酸盐类化合物一种或多种组合，能有效促进c-si及si-o键，使其表 面形成坚实的硅酸盐-碳层，具有很好的连续性、致密性，呈蜂窝网状结构，d50 粒径≤1.5/um。
[0015]
根据本发明无卤阻燃聚烯烃护套料的一个实施方式，所述无卤阻燃聚烯烃 护套料中，氢氧化铝的含量为15-50wt％，氢氧化镁的含量为16-54wt％，硅酸盐 类化合物成壳剂的含量为1.0-4wt％。
[0016]
为了实现上述发明目的，本发明还提供了一种无卤阻燃聚烯烃护套料的制 备方法，其包括以下步骤：
[0017]
s1：将氢氧化铝、氢氧化镁和硅酸盐类化合物成壳剂高速混合，获得复配 阻燃剂；以及
[0018]
s2：以重量百分含量计，将5-12wt％乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、5-10wt％乙 烯-丙烯酸甲酯共聚物、5-12wt％茂金属聚乙烯、3-12wt％聚烯烃弹性体、3-6wt％ 改性相容剂和60-70wt％步骤s1中制备的复配阻燃剂通过密炼机密炼，并在双 螺杆/单螺杆机组中经混炼、挤出塑化、造粒、干燥冷却获得无卤阻燃聚烯烃护 套料。
[0019]
根据本发明无卤阻燃聚烯烃护套料的制备方法的一个实施方式，所述步骤 1)中，所述无卤阻燃聚烯烃护套料中，氢氧化铝的含量为15-50wt％，氢氧化镁 的含量为16-54wt％，硅酸盐类化合物成壳剂的含量为1.0-4wt％。
[0020]
根据本发明无卤阻燃聚烯烃护套料的制备方法的一个实施方式，所述步骤 2)中，所述密炼机的密炼温度为150-160℃。
[0021]
相对于现有技术，本发明无卤阻燃聚烯烃护套料及其制备方法中，复合阻 燃剂中的成核剂能够实现材料与氢氧化铝、氢氧化镁充分混合与分散，获得复 配阻燃剂均匀分散的无卤阻燃聚烯烃护套料，成壳剂燃烧形成紧固的蜂窝状平 面结构，使得阻燃剂形成的炭层能有效分散来自材料正上方的辐射热流作用， 不会在燃烧过程中滴落，可抑制燃烧过程的质量损失，降低热释放速度和烟生 成速度，并有效抑制燃烧中烟的危险性与毒性。
具体实施方式
[0022]
为了使本发明的发明目的、技术方案和技术效果更加清晰明白，以下结合 实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具 体实施方式仅仅是为了解释本发明，并不是为了限定本发明。
[0023]
本发明提供一种无卤阻燃聚烯烃护套料，以重量含量计，无卤阻燃聚烯烃 护套料
含有5-12wt％乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(eva)、5-10wt％乙烯-丙烯酸甲酯共 聚物(ema)、5-12wt％茂金属聚乙烯(mlldpe)、3-12wt％聚烯烃弹性体(obcs)、 3-6wt％改性相容剂，以及60-70wt％复配阻燃剂，复配阻燃剂含有氢氧化铝、氢 氧化镁和硅酸盐类化合物成壳剂。
[0024]
根据本发明无卤阻燃聚烯烃护套料的一个实施方式，乙烯-醋酸乙烯酯共聚 物中，醋酸乙烯的含量为40wt％，密度为0.925g/cm3、熔融指数为3-5g/10min。
[0025]
根据本发明无卤阻燃聚烯烃护套料的一个实施方式，乙烯-丙烯酸甲酯共聚 物为丙烯酸甲酯含量28-40wt％的乙烯共聚物，熔融指数为2-6g/10min，维卡软 化点59
°
。
[0026]
根据本发明无卤阻燃聚烯烃护套料的一个实施方式，聚烯烃弹性体树脂为 烯烃嵌段共聚物、乙烯-α烯烃共聚物弹性体(poe)和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物三 种树脂的混合物，其中，乙烯-α烯烃共聚物弹性体的密度为0.870-0.885g/cm3、 熔融指数为0.5-5g/10min。
[0027]
根据本发明无卤阻燃聚烯烃护套料的一个实施方式，改性相容剂为茂金属 树脂接枝马来酸酐共聚物，接枝率0.8％，熔融指数1.5-2g/10min。
[0028]
根据本发明无卤阻燃聚烯烃护套料的一个实施方式，无卤阻燃聚烯烃护套 料进一步含有不超过4wt％的抗氧剂，所述抗氧剂选自四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟 基苯基)丙酸]季戊四醇酯、硫代二丙酸二月桂酯、4,4
’‑
硫代双(6-叔丁基-3-甲基 苯酚)、三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯和β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十 八碳醇酯中的一种或几种。
[0029]
根据本发明无卤阻燃聚烯烃护套料的一个实施方式，无卤阻燃聚烯烃护套 料进一步含有不超过4wt％的润滑剂，所述润滑剂为硅油、硅酮母粒、高分子量 硅胶、pe蜡、脂肪酸或脂肪酸盐(如硬脂酸锌)的一种或多种
[0030]
根据本发明无卤阻燃聚烯烃护套料的一个实施方式，硅酸盐类化合物为海 泡石、蒙脱土、高岭土中的一种或多种。
[0031]
根据本发明无卤阻燃聚烯烃护套料的一个实施方式，无卤阻燃聚烯烃护套 料中，氢氧化铝的含量为15-50wt％，氢氧化镁的含量为16-54wt％，硅酸盐类化 合物成壳剂的含量为1.0-4wt％。成核剂的厚度10nm，d50粒径≤1.5/um。
[0032]
以下结合实施例，详细描述本发明无卤阻燃聚烯烃护套料的制备方法。
[0033]
实施例1
[0034]
将40份氢氧化铝、160份氢氧化镁和5份成核剂海泡石高速混合，高速混 合时间为5min-10min，高速混合机的转速为250转/min-500转/min，然后加入 0.4份硅油、2份硅酮母粒、0.5份高分子量硅胶后继续高速混合10min，获得复 配阻燃剂；
[0035]
将10份obcs、15份emma、37份va含量40wt％的eva、22份mlldpe、 14份改性相容剂茂金属树脂接枝马来酸酐共聚物、2份硅酮母粒、0.5份高分子 硅胶、0.4份硅油、0.5份dltp、0.5份1010、0.02份168和0.3份硬脂酸锌使 用75l密炼机密炼，密炼机的密炼温度为150-160℃，使用sdj75-180型双螺杆 /单螺杆机组混炼、塑化、造粒，经过一级、二级风送、高效振动筛冷却、均化 仓，自动包装，获得无卤阻燃聚烯烃护套料，其中，双螺杆混炼机的温度为： 压缩段90℃-115℃，均化段120℃-135℃，单螺杆的温度110℃-145℃。
[0036]
实施例1-5中采用的原料均为可商购获得的标准工业品，例如，聚烯烃树脂 可从有陶氏、杜邦、埃克森、国产扬巴等购买。
[0037]
实施例2-5
[0038]
实施例2-5的制备方法与实施例1的制备方法基本相同，不同之处仅在于： 实施例2-5阻燃聚乙烯护套料的组分和含量不同于实施例1阻燃聚乙烯护套料的 组分和含量，实施例2-5中各组分和含量如表1所示。
[0039]
对比例1
[0040]
对比例1的制备方法与实施例1的制备方法基本相同，不同之处仅在于： 对比例1阻燃聚乙烯护套料的组分和含量不同于实施例1阻燃聚乙烯护套料的 组分和含量，对比例1中各组分和含量如表1所示。
[0041]
表1实施例1-5和对比例1各组分及其含量
[0042][0043][0044]
性能检测
[0045]
对实施例1-5和对比例1获得的产品进行性能检测，各项性能检测的测试方 法按照gb/t32129-2015标准要求，测试结果如表2所示。
[0046]
表2实施例1-5和对比例1测试结果
[0047][0048]
从表2可以看出，相对于对比例1，本发明无卤阻燃聚烯烃护套料1-5的总 释放热、热释放速率峰值、总烟释放量、总产烟都明显降低，可满足cmp阻燃 要求，且具有理想的机械性能和加工性能。
[0049]
结合以上对本发明具体实施方式的详细描述可以看出，相对于现有技术， 本发明无卤阻燃聚烯烃护套料及其制备方法具有以下技术效果：
[0050]
通过将成炭剂与氢氧化铝、氢氧化镁复配制备的复合阻燃剂，能够实现材 料与氢氧化铝、氢氧化镁充分混合与分散，并获得复配阻燃剂均匀分散的无机 阻燃聚烯烃电缆护套料，成壳剂燃烧后本身的蜂窝状平面结构，在燃烧过程中， 使得阻燃剂形成的炭层，能有效地分散了来自材料正上方的辐射热流作用；此 炭层紧固不松散，不易滑落，不会在燃烧过程中产生滴落导致燃烧继续，表面 炭层结构的材料表现出很好的阻燃性能。
[0051]
本发明无卤阻燃聚烯烃护套料抑制了燃烧过程的质量损失，降低了热释放 速度及烟生成速度，降低了无卤阻燃电缆料的火灾危险性，并对于燃烧中烟的 危险性与毒性量的抑制效果较好，满足cmp阻燃等级要求，适用于楼层垂直和 水平布线的高阻燃等级要求的护套层。本发明无卤阻燃聚烯烃护套料柔软 (88-94a)，力学性能、电性能、阻止燃性能均可满足使用需求。
[0052]
根据上述原理，本发明还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因 此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改 和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使 用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何 限制。