汽车线用无卤阻燃耐热耐候聚丙烯纳米复合绝缘材料及其制备工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种汽车线用无面阻燃耐热耐候聚丙締纳米复合绝缘材料及其制备 工艺，属于无面阻燃聚丙締纳米复合材料技术领域。
【背景技术】
[0002] 汽车电线处于振动高溫和油污的非密闭环境中使用，因而需要其绝缘材料具有阻 燃耐热耐候耐油等性能。现有技术，汽车电线一般使用PVC作为绝缘材料，多数无法使用 PVC的电线一般分布于发动机内室运样的高溫环境，它们一般采用热固性塑料做绝缘材料。 PVC材料优点在于价廉阻燃且易加工，但是其含有面素等有害物质，不符合欧盟环保要求。 而热固性材料如交联聚乙締等，制备时需要热固化的交联步骤，增加了产品成本和品质的 不稳定性。虽然近几年也有汽车线用热塑性材料制备技术的报道，但相关技术都存在一些 不足。例如中国专利化200610038234. 0汽车原线用无面阻燃聚丙締高速耐磨绝缘料使用 了憐氮系的=组分膨胀阻燃剂，由于该类阻燃剂目前不可克服的吸水性缺点导致材料的长 期绝缘性能不合格；中国专利CN102295804A-种汽车电线用热塑性无面阻燃材料及其制 备与应用除了使用了易吸潮的憐氮系阻燃剂，还添加了红憐等，使绝缘料颜色不可调；中国 专利CN104530547A-种汽车线用热塑性低烟无面高阻燃材料及其制备方法使用了乙締醋 酸乙締醋类基材，导致工作溫度过低，并且添加了大量的无机氨氧化物阻燃剂，劣化了材料 的加工和力学性能；中国专利CN103172923A-种汽车线用耐高溫热塑性阻燃材料及其制 备方法是热固性材料制备工艺的改进。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术缺陷，提供一种能高速挤出并满足 环保要求且耐高低溫耐候的无面阻燃聚丙締纳米组合物的组分及其制备工艺。
[0004] 本发明提出的一种汽车线用无面阻燃耐热耐候聚丙締纳米复合绝缘材料，所述复 合绝缘材料含有聚丙締纳米复合物40-50份，无面阻燃母粒60-50份； 其中：聚丙締纳米复合物各成分重量配比组成为： 基础树脂聚丙締100份， 增容树脂10-15份， 纳米无机化合物4. 0-8. 0份， 复合抗氧剂0. 5-1. 0份， 金属纯化剂0. 4-0. 8份， 紫外线吸收剂1. 0-2. 0份， 复合润滑剂A1. 0-2. 0份； 无面阻燃母粒各成分重量配比组成为： 无机氨氧化物阻燃剂100份， 载体树脂AlO-15份， 载体树脂B10-15份， 复合抗氧剂0. 5-1.O份， 复合润滑剂B2. 0-4. 0份。
[0005] 本发明中，所述的基础树脂聚丙締为丙締-乙締嵌段共聚物，其中的乙締摩尔含 量为6%-14%，MFR为1. 0-3.Og/ (lOmin，2. 16kg);所述的增容树脂为聚丙締极性单体接枝 物，极性单体为马来酸酢，接枝单体含量为1. 0-1. 5wt%。
[0006] 本发明中，所述的纳米无机化合物为双氨化牛脂二甲基锭及硅氧烷改性的有机蒙 脱±。
[0007] 本发明中，所述的复合抗氧剂为由四[13- (3,5-二叔下基-4-径基苯基)丙酸]季 戊四醇与S(2, 4-二叔下基苯基）亚憐酸醋组成的抗氧体系，二者质量比为（1-2) :1。
[000引本发明中，所述的金属纯化剂为N，N'-双巧-(3, 5-二叔下基-4-径基苯基）丙 酷]阱。
[0009] 本发明中，所述的紫外线吸收剂为UV-531。
[0010] 本发明中，所述的复合润滑剂A为聚乙締蜡和氣弹性体的复配物，二者质量比为 5:1。
[0011] 本发明中，所述的阻燃母料载体树脂A为乙締-1-辛締共聚物，其中的辛締摩尔含 量为30%-45%，MFR为0. 2-1.Og/ (lOmin，2. 16kg);载体树脂B为乙締-醋酸乙締醋共聚 物，醋酸乙締含量为28wt%。
[0012] 本发明中，所述的无机氨氧化物阻燃剂为微米级的氨基硅烷改性氨氧化儀。
[0013] 本发明中，所述的复合润滑剂B为硬脂酸和娃酬母粒复配物，二者质量比为 (0. 5-1) :1，其中娃酬母粒中的娃酬含量为50wt%。
[0014] 本发明提出的纳米复合绝缘材料的制备工艺，具体步骤如下： (1) 制备聚丙締纳米复合物：按原料配比称重各原料，将基础树脂聚丙締、增容树脂、纳 米无机化合物、复合抗氧剂、金属纯化剂、紫外线吸收剂和复合润滑剂A分别投入到高速揽 拌机，在室溫下W430~475转/分钟的转速揽拌3分钟出料，然后用双螺杆挤出机组挤出 造粒； (2) 制备无面阻燃母粒：按原料配比称重各原料，将无机氨氧化物阻燃剂、载体树脂A、 载体树脂B、复合抗氧剂和复合润滑剂B分别投入到密炼机混炼到120-125°C出料，再通过 锥双强制喂料机喂入单螺杆挤出机组挤出造粒，采用自然冷却模面切粒工艺； (3) 制备无面阻燃耐热耐候聚丙締纳米复合绝缘材料：将步骤（1)和步骤（2)分别制得 的聚丙締纳米复合物和无面阻燃母粒混合均匀后，用双螺杆挤出机挤出造粒，干燥后得汽 车线用无面阻燃耐热耐候聚丙締纳米复合绝缘材料。
[0015] 本发明中，用于制备无面阻燃母粒的单螺杆挤出机挤出溫度为：加料段 110-115°C，压缩段130-135 °C，均化段125-130°C;用于挤出造粒的双螺杆挤出机具有 反螺纹段，长径比L/D=44,挤出溫度为：加料段110-140°C，压缩段150-190°C，均化段 180-175°C。
[0016] 由于W上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点： 1、与聚乙締相比，聚丙締具有较高的强度，优异的耐磨性，耐石油膏性，耐环境应力开 裂性，尤其是它的耐热性要好于聚乙締，在不进行交联时就能满足耐热l〇5°C的要求。与 含面电缆料相比，具有加工工艺及配方简单，生产过程无毒、无废气等优点。
[0017] 2、组合物中添加了有机改性蒙脱±，用双氨化牛脂二甲基锭及硅氧烷改性的蒙脱 ±在阻燃复合体系中的润湿性和分散剥离性能良好，提高了其在加工过程中的分散性；通 过具有反螺纹段的大长径比双螺杆挤出机的强力剪切混合作用和聚丙締马来酸酢接枝物 的增容作用，进一步保证了蒙脱纳米片层均匀分散在基体中。纳米分散的蒙脱±-方 面对基体中的聚丙締有明显的补强作用，提高了复合材料的耐磨性能和机械力学性能；另 一方面提高了其在体系中的成炭性、阻隔性及耐老化性能，促进了其与无机氨氧化物阻燃 剂的协同阻燃作用，从而降低了无机氨氧化物的用量，提高了体系的力学机械、抗老化等性 能；同时该有机处理方法中的面素含量进一步减少，使本发明产品用于对电气性能和环保 要求较高的材料，如一些较细的环保阻燃线缆上，可W使阻燃性与绝缘性二者兼顾。
[0018] 3、无机氨氧化物阻燃剂为微米级的氨基硅烷改性氨氧化儀，微米级的氨氧化儀经 氨基硅烷改性后，提高了其在体系中的分散性和加工流动性；通过首先制备高填充含量的 无机氨氧化物阻燃剂母料再和聚丙締纳米复合物烙融共混的分步法工艺，进一步提高了组 合物各组分尤其是有机蒙脱±和阻燃剂氨氧化儀在体系中的分散均匀性；为充分保证高填 充含量阻燃剂的无面阻燃聚丙締组合物的加工性能，使之能够高速挤出包覆成型，本发明 还加强了对润滑体系的优选，配方中添加了氣弹性体和娃酬母粒。紫外线吸收剂和纳米无 机化合物组分提高了组合物的耐候性能。
[0019] 总之，通过基础树脂、改性树脂及添加剂的科学优选组合，采用分步法制备工艺， 获得了成本低，综合性能优良的本发明产品。该产品兼具了优异的物理机械性能、电气性能 和良好的挤出加工性，耐105°c高溫，耐油耐低溫，阻燃性能通过化-94V-O垂直燃烧试验， 并且绿色环保，符合RoHS指令。本发明产品适用于汽车原线绝缘的加工，挤出时包覆速度 快，挤出物表面光滑，手感好。该产品亦可用于通讯电缆的绝缘W及耐高溫、耐油的绝缘，如 测井电缆、潜油累电缆的绝缘。
【具体实施方式】
[0020] 下面通过实施例进一步说明本发明。
[002。 实施例1 : (1)制备聚丙締纳米复合物：将基础树脂聚丙締100份，增容树脂10份，纳米无机化 合物4. 0份，复合抗氧剂0. 5份，金属纯化剂0. 4份，紫外线吸收剂1. 0份，复合润滑剂A1. 0 份投入到高速揽拌机，在室溫下W430~475转/分钟的转速揽拌3分钟出料，然后用具有 反螺纹段的双螺杆挤出机组挤出造粒。双螺杆挤出机的长径比L/D=44,挤出溫度为：加料 段110-14(TC，压缩段150-190°C，均化段180-175°C。其中：基础树脂为丙締-乙締嵌段共 聚物，其中的乙締摩尔含量为10%，MFR=2. 2g/(10min，2. 16kg);增容树脂为聚丙締马来酸酢 单体接枝物，接枝单体含量为1.Owt% ;纳米无机化合物为含有改性剂双氨化牛脂二甲基锭 及硅氧烷34wt%~36wt%的有机改性蒙脱±;复合抗氧剂为四[13- (3,5-二叔下基-4-径 基苯基)丙酸]季戊四醇与S(2, 4-二叔下基苯基）亚憐酸醋的抗氧体系，二者质量比例为 1 :1 ;金属纯化剂为N，N'-双巧-(3, 5-二叔下基-4-径基苯基）丙酷]阱；紫外线吸收剂 为UV-531 ;复合润滑剂A为聚乙締蜡和氣弹性体的复配物，二者质量比例为5 :1。
[0022] (2)制备无面阻燃母粒：将无机氨氧化物阻燃剂100份，载体树脂AlO份，载体树脂 BlO份，复合抗氧剂0. 5份，复合润滑剂B2. 0份投入到密炼机混炼到120-125°C出料，再通 过锥双强制喂料机喂入单螺杆挤出机组挤出造粒，采用自然冷却模面切粒工艺。单螺杆挤 出机挤出溫度为：加料段110-115°C，压缩段130-135°C，均化段125-130°C。其中：载体树脂 A为乙締-1-辛締共聚物，其中辛締摩尔含量为35%，MFR=O. 2g/ (lOmin，2. 16kg);载体树 脂B为乙締-醋酸乙締醋共聚物，其中醋酸乙締含量为28wt% ;无机氨氧化物阻燃剂为微米 级的氨基硅烷改性氨氧化儀；复合抗氧剂为四[13-(3, 5-二叔下基-4-径基苯基)丙酸]季 戊四醇与S化4-二叔下基苯基）亚憐酸醋的抗氧体系，二者质量比例为1 :1 ;复合润滑剂 为硬脂酸和娃酬母粒复配物，二者质量比例为0. 5 :1，