专利名称：一种阻燃电缆料组合物和其制备方法及阻燃电缆的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种阻燃电缆料组合物及其制备方法，以及由该阻燃电缆料组合物制 备的阻燃电缆。
背景技术：
随着电线电缆行业的高速发展，为了避免电缆线燃烧引发的火灾事故，阻燃电线 电缆料也越来越受到关注。传统的聚氯乙烯(PVC)阻燃电线电缆料在火灾发生时会产生大 量的烟雾，含有毒气，严重危害人们的生命财产安全。所以开发TPE无卤电线电缆料替换传 统的PVC电缆料已成行业趋势。目前的TPE中主要使用三元乙丙橡胶(EPDM)作为基料。例 如，现有技术中公开了一种高温无卤阻燃聚丙烯/三元乙丙橡胶电缆料，该电缆料的组成 为三元乙丙橡胶、聚丙烯、聚磷酸铵、硅酮、橡胶油、交联剂、交联助剂。该电缆料解决了燃 烧时产生有毒烟雾的问题，但是它的拉伸性能差、回弹性不好。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的无卤阻燃电缆料的拉伸性能差、回弹性不 好的问题，提供一种拉伸性能好、回弹性好的阻燃电缆料组合物。本发明提供了 一种阻燃电缆料组合物，该阻燃电缆料组合物含有基料、阻燃剂和 软化剂，其中，所述基料含有聚苯乙烯-聚[乙烯_(乙烯-丙烯)]共聚物和聚烯烃。本发明还提供了上述阻燃电缆料组合物的制备方法，该方法包括(1)将所述聚苯乙烯-聚[乙烯_(乙烯-丙烯)]共聚物、聚烯烃、阻燃剂和软化 剂均勻混合，得到一种混合物；(2)将步骤⑴得到的混合物熔融、挤出并造粒。本发明还提供了一种阻燃电缆，该阻燃电缆是由上述的阻燃电缆组合物制备得到 的。本发明的阻燃电缆料组合物中使用聚苯乙烯-聚[乙烯_(乙烯-丙烯)]共聚物 和聚烯烃做为基料，与含有三元乙丙橡胶作为基料的电缆料相比，本发明的阻燃电缆料组 合物制成的阻燃电缆的拉伸强度高、回弹性好。本发明的实施例和对比例的结果显示，本发 明的阻燃电缆的拉伸强度为14MPa，断裂伸长率为720%，邵氏硬度为85A;而在对比例中使 用三元乙丙橡胶作基料的电缆的拉伸强度为9MPa，断裂伸长率为550%，邵氏硬度为81A。 说明本发明的电缆料的拉伸性能好、回弹性好。
具体实施例方式本发明一方面提供了一种阻燃电缆料组合物，该阻燃电缆料组合物含有基料、阻 燃剂和软化剂，其中，所述基料含有聚苯乙烯-聚[乙烯-(乙烯-丙烯)]共聚物和聚烯烃。在所述基料中，聚苯乙烯-聚[乙烯-(乙烯-丙烯)]共聚物和聚烯烃的相对比 例会影响所述阻燃电缆料组合物的硬度、韧度和拉伸性能，为了赋予本发明的阻燃电缆料组合物优异的硬度、韧度和拉伸性能，在本发明中以基料的总量为基准，所述聚苯乙烯-聚 [乙烯-(乙烯-丙烯)]共聚物的含量优选为40-70重量％，更优选为50-67重量％ ；所述 聚烯烃的含量优选为30-60重量％，更优选为33-50重量％。在本发明的阻燃电缆料组合物中，所述聚苯乙烯-聚[乙烯_(乙烯-丙烯)]共 聚物的数均分子量可以为5万-25万，优选为15-20万。该共聚物的苯乙烯含量可以为共 聚物总重量的25-40重量％，优选为30-32重量％。该聚苯乙烯-聚[乙烯-(乙烯-丙 烯)]共聚物可以为商购获得的产品，例如SEEPS系列的S4033、S4044、S4055、S4077、S4099 等(可乐丽公司)。所述聚烯烃可以为聚丙烯和/或聚乙烯，所述聚烯烃在230°C的熔融指 数为0. l-5g/10min (所述熔融指数根据ASTM1238中的方法进行检测，具体条件为温度为 230°C，荷重为 2. 16kg)。所述软化剂可以使聚苯乙烯-聚[乙烯_(乙烯-丙烯)]共聚物和聚烯烃能够充 分混合并使本发明的电缆料组合物具有所需的柔软性，本发明中的软化剂优选为白油、环 烷油、石蜡油中的一种或几种。例如，所述白油可以为36#白油(新疆克拉玛依炼油厂)， 所述环烷油可以为KN4010、KN4006、YT_6、YT-10 (新疆克拉玛依炼油厂)，所述石蜡油可以 为KP6030(新疆克拉玛依炼油厂)等。相对于100重量份的基料，所述软化剂的含量优选 为10-50重量份，更优选为13-38重量份。所述阻燃剂可以为本领域内通用的各种阻燃剂，例如磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、磷 氮系阻燃剂。相对于100重量份的基料，所述阻燃剂的含量优选为35-115重量份，更优选 为50-85重量份。其中，由于磷氮系阻燃剂阻燃效果好并且无气味问题，因此本发明优选磷 氮系阻燃剂，例如含有三聚氰胺、季戊四醇和聚磷酸铵的磷氮系阻燃剂。本发明的阻燃剂例 如可以是商购的 Exolit IFR-10 和 Exolit IFR-Il (Hochest 公司)。在本发明的优选实施方式中，本发明的发明人发现，在使用磷氮系阻燃剂时，在本 发明的阻燃电缆料组合物中添加一定量的硅酮母粒，可以解决磷氮系混合膨胀型阻燃剂不 耐水解的问题。相对于100重量份的聚苯乙烯-聚[乙烯-(乙烯-丙烯)]共聚物，所述 硅酮母粒的含量为2-50重量份，优选为2. 5-40重量份，更优选为5-20重量份。所述硅酮 母粒为固体硅氧烷的颗粒制品，例如可商购的ΜΒ50-001、ΜΒ50-002、ΜΒ50-004、ΜΒ40-006、 ΜΒ50-007, ΜΒ50-010, ΜΒ50-011, ΜΒ50-313 等(道康宁公司)。本发明的发明人还发现，在本发明的阻燃电缆料组合物中添加成核剂，可以进一 步提高所制成的阻燃电缆的拉伸性能，因此，本发明的阻燃电缆料组合物中优选还含有成 核齐U。相对于loo重量份的聚苯乙烯-聚[乙烯-(乙烯-丙烯)]共聚物，所述成核剂的含 量可以为0. 1-5重量份，优选为0. 3-2重量份，更优选为0. 5-1. 5重量份。所述成核剂优选 为山梨醇系成核剂。所述山梨醇系成核剂可以为二(苯亚甲基)山梨醇、二(对甲基苯亚 甲基)山梨醇、二(对氯取代苄叉)山梨醇、二(对乙基苄叉)山梨醇、二(4甲基-苄叉) 山梨醇、苯乙烯基山梨醇、二(3，4_ 二甲基苯亚甲基)山梨醇中的一种或几种。例如可商购 的美立彳f 3988 (美国美利肯化工公司)。为了使本发明的阻燃电缆料组合物具有良好的抗氧化性以适合更广泛的应用场 合和更长期的应用，还可以向该阻燃电缆料组合物中添加抗氧化剂。所述抗氧化剂可以为 受阻酚、含氮杂环多酚、亚磷酸酯、硫代酯、或受阻酚与亚磷酸酯或硫代酯的复合物。本发明 中的抗氧化剂优选为受阻酚与亚磷酸酯按照重量比例1 0.5-2的混合物。受阻酚与亚磷酸酯抗氧化剂之间复配，不仅可以提高合金材料性能，增强抗氧效果，还可降低成本。在本 发明的阻燃电缆料组合物中，相对于100重量份的聚苯乙烯-聚[乙烯-(乙烯-丙烯)] 共聚物，所述抗氧化剂的含量为为0. 1-12重量份，优选为0. 5-8重量份。为了赋予本发明的阻燃电缆料组合物以更好的光稳定性，降低老化速率，本发明 的组合物中还可以包括光稳定剂。所述光稳定剂可以是紫外线吸收剂，例如水杨酸酯、二苯 甲酮、苯并三唑等，还可以是自由基捕获剂，例如受阻胺。本发明中的光稳定剂优选为受阻 胺光稳定剂。受阻胺光稳定剂能有效地消除或削弱紫外光对聚合物的破坏作用，而对聚合 物的其它性能没有影响；与聚合物有良好的相容性、不挥发、不迁移、不被水和软化剂抽出； 对可见光的吸收低、不着色、不变色；与聚合物的颜色相近，添加后不改变聚合物的颜色； 能俘获不同的自由基，从而防止或延缓光降解过程。在本发明的阻燃电缆料组合物中，相 对于100重量份的聚苯乙烯-聚[乙烯-(乙烯-丙烯)]共聚物，所述光稳定剂的含量为 0. 1-12重量份，优选为0. 5-8重量份。为了使本发明的阻燃电缆料组合物具有合适的颜色，可以按不同的需要添加不同 的着色剂。所述着色剂可以为本领域公知的用于电缆料的着色剂。在本发明的阻燃电缆料 组合物中，相对于100重量份的聚苯乙烯-聚[乙烯-(乙烯-丙烯)]共聚物，所述着色剂 的含量为0. 01-10重量份，优选为0. 025-8重量份。本发明的另一方面还提供了上述阻燃电缆料组合物的制备方法，该方法包括(1)将所述聚苯乙烯-聚[乙烯_(乙烯-丙烯)]共聚物、聚烯烃、阻燃剂和软化 剂均勻混合，得到一种混合物；(2)将步骤⑴得到的混合物熔融、挤出并造粒。进一步，该方法的步骤(I)中还包括加入成核剂、硅酮母粒以及抗氧化剂、和/或 光稳定剂、和/或着色剂。在本发明的制备方法中，所述混合可以使用本领域技术人员所公知的混合方法， 例如机械混合，如使用高混机混合，混合时对各原料的加入顺序没有特别规定，混合时间为 1-6分钟。所述挤出装置可以为本领域人员所公知的挤出装置，例如可以是双螺杆挤出机或 多螺杆挤出机。挤出条件例如为双螺杆挤出机，螺杆转速为50-1200转/分钟，挤出温度 为 180-190°C。本发明的另一方面还提供一种阻燃电缆，其中，该阻燃电缆是由上述的阻燃电缆 料组合物制备得到的。可以根据对电缆的不同需要，采用常规的各种方法由本发明的阻燃 电缆料组合物来制备本发明的阻燃电缆。所述阻燃电缆的形状、长度、粗细等也可以根据不 同的需要而变化。优选地，本发明的阻燃电缆的制备方法包括将上述阻燃电缆料组合物在 85°C下干燥2-4小时，再经挤出机在180-200°C下进行挤出，得到本发明的阻燃电缆。本发明的阻燃电缆料组合物中使用聚苯乙烯-聚[乙烯_(乙烯-丙烯)]共聚物 和聚烯烃做为基料，与含有三元乙丙橡胶作为基料的电缆料相比，所制成的阻燃电缆的拉 伸强度高、回弹性好。本发明的实施例和对比例的结果显示，本发明的阻燃电缆的拉伸强度 为14MPa，断裂伸长率为720%，邵氏硬度为85A ；而在对比例中使用三元乙丙橡胶作基料的 电缆的拉伸强度为9MPa，断裂伸长率为550%，邵氏硬度为81A。说明本发明的阻燃电缆的 拉伸性能好、回弹性好。并且，在本发明的阻燃电缆料组合物中配合使用山梨醇系成核剂， 可以使本发明的阻燃电缆的拉伸性能得到很大的提高。在使用磷氮系阻燃剂时，阻燃效果
6尤其优异，并且在本发明的阻燃电缆料组合物中添加一定量的硅酮母粒，可以解决磷氮系 阻燃剂不耐水解的问题，使该组合物不但保持良好的基本力学性能，而且耐水解性好，可以 满足不同场合的使用要求。实施例实施例1将100重量份的SEEPS S4055 (可乐丽公司)(其各性能参数见表1) >75重量份的 聚丙烯K8303(中石化)、120重量份的氮磷系阻燃剂ExolitIFR-IO (Hochest公司)、50重 量份石蜡油ΚΡ6030(新疆克拉玛依炼油厂)、1重量份的成核剂3988i (美国美利肯化工公 司)、19重量份的硅酮母粒MB50-001(道康宁公司)、2重量份受阻酚抗氧化剂1010(汽巴 公司)、2重量份亚磷酸酯抗氧化剂168(汽巴公司)和4重量份受阻胺EB41-72(汽巴公 司)、4重量份着色剂炭黑置于高混机中充分混合3分钟，然后将混合物加入到挤出装置平 行双螺杆挤出机中，挤出造粒，挤出条件为双螺杆挤出机，螺杆转速为50-1200转/分钟， 挤出温度为180-190°C，得到阻燃电缆料组合物。实施例2将100重量份的SEEPS S4033(可乐丽公司)(其各性能参数见表1) >50重量份 的聚乙烯2410T(中石化)、170重量份的氮磷系阻燃剂Exolit IFR-10 (Hochest公司)、 15重量份环烷油ΚΝ4010 (新疆克拉玛依炼油厂)、0. 3重量份的成核剂3988i (美国美利肯 化工公司)、2. 5重量份的硅酮母粒MB50-006 (道康宁公司)、0. 5重量份受阻酚抗氧化剂 1010 (汽巴公司)、0. 5重量份受阻胺EB41-72(汽巴公司)、5重量份炭黑置于高混机中充分 混合3分钟，然后将混合物加入到挤出装置平行双杆挤出机中，按实施例1的方法进行挤出 造粒，得到阻燃电缆料组合物。实施例3将100重量份的SEEPS S4044 (可乐丽公司)(其各性能参数见表1)、100重量份 的聚丙烯K8303 (中石化)、50重量份聚乙烯2410T(中石化)、90重量份的氮磷系阻燃剂 Exolit IFR-10 (Hochest公司)、125重量份石蜡油ΚΡ6030 (新疆克拉玛依炼油厂)、2重 量份的成核剂3988i (美国美利肯化工公司)、40重量份的硅酮母粒MB50-0013 (道康宁公 司)、8重量份亚磷酸酯抗氧化剂168 (汽巴公司)、8重量份受阻胺EB41-72 (汽巴公司)和 7. 5重量份炭黑置于高混机中充分混合6分钟，然后将混合物加入到挤出装置平行双杆挤 出机中，按实施例1的方法进行挤出造粒，得到阻燃电缆料组合物。实施例4按照实施例1的方法制备阻燃电缆料组合物，不同的是，100重量份的SEEPS S4055 (可乐丽公司)和75重量份的聚丙烯K8303 (中石化)由100重量份的SEEPS S4055 和30重量份的聚丙烯K8303 (中石化)代替。实施例5将100重量份的SEEPS S4099 (可乐丽公司)(其各性能参数见表1) >42重量份 的聚丙烯K8303 (中石化)、25重量份的红磷和235重量份的氢氧化镁、20重量份石蜡油 KP6030 (新疆克拉玛依炼油厂)、1. 5重量份的成核剂3988i (美国美利肯化工公司)、2. 5重 量份受阻酚抗氧化剂1010 (汽巴公司)、2. 5重量份亚磷酸酯抗氧化剂168 (汽巴公司)和5 重量份受阻胺EB41-72(汽巴)、5重量份着色剂炭黑，按实施例1的方法进行挤出造粒，得到阻燃电缆料组合物。实施例6按照实施例1的配方和方法制备阻燃电缆料组合物，不同的是，不加硅酮母粒。实施例7按照实施例1的配方和方法制备阻燃电缆料组合物，不同的是，不加成核剂。对比例1按实施例1的配方和方法制备阻燃电缆料组合物，不同的是，将100重量份的聚苯 乙烯-聚[乙烯-(乙烯-丙烯)]共聚物替换为100重量份的三元乙丙橡胶(吉化集团公 司树脂合成厂)。对比例2按实施例7的配方和方法制备阻燃电缆料组合物，不同的是，将100重量份的聚苯 乙烯-聚[乙烯-(乙烯-丙烯)]共聚物替换为100重量份的三元乙丙橡胶(吉化集团公 司树脂合成厂)。对比例3按实施例5的配方和方法制备阻燃电缆料组合物，不同的是，将100重量份的聚苯 乙烯-聚[乙烯-(乙烯-丙烯)]共聚物替换为100重量份的三元乙丙橡胶(吉化集团公 司树脂合成厂)。性能测试按照下述检测方法中的要求将上述实施例1-7和对比例1和2所制得的阻燃电缆 料组合物注塑成各种样条进行检测，结果如表2所示。测试方法分别为ASTM D638(拉伸强度和断裂伸长率)、ASTM D2M0(邵氏硬度)、 UL94 (阻燃测试)、耐水性开裂测试和气味测试。所述耐水性开裂测试的方法为按照ASTM D638中的要求制备样条，将该样条放入常温(23°C )水中浸泡48小时，然后观察表面是否 会开裂。气味性测试的方法是按照ASTM D638中的要求制备样条，将该样条让三个人分别 闻来判定气味的大小，如果三个人均认为没有气味，则判定气味为无，如果三个人均认为有 刺激性气味，则判定气味为刺激性气味。表 权利要求
1.一种阻燃电缆料组合物，该阻燃电缆料组合物含有基料、阻燃剂和软化剂，其特征在 于，所述基料含有聚苯乙烯-聚[乙烯_(乙烯-丙烯)]共聚物和聚烯烃。
2.根据权利要求1所述的阻燃电缆料组合物，其中，相对于100重量份的基料，所述阻 燃剂的含量为35-115重量份，所述软化剂的含量为10-50重量份。
3.根据权利要求1所述的阻燃电缆料组合物，其中，以基料的总量为基准，所述聚苯乙 烯-聚[乙烯-(乙烯-丙烯)]共聚物的含量为40-70重量％，所述聚烯烃的含量为30-60 重量％。
4.根据权利要求1或3所述的阻燃电缆料组合物，其中，所述聚苯乙烯-聚[乙烯-(乙 烯-丙烯)]共聚物的数均分子量为5-25万，该共聚物中苯乙烯的含量为共聚物总重量的 25-40 重量 ％。
5.根据权利要求1或3所述的阻燃电缆料组合物，其中，所述聚烯烃为聚丙烯和/或聚 乙烯，所述聚烯烃在230°C的熔融指数为0. l-5g/10min。
6.根据权利要求1所述的阻燃电缆料组合物，其中，所述软化剂为白油、环烷油、石蜡 油中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的阻燃电缆料组合物，其中，所述阻燃剂为磷氮系阻燃剂。
8.根据权利要求7所述的阻燃电缆料组合物，其中，该阻燃电缆料组合物中还含有硅 酮母粒，相对于100重量份的聚苯乙烯-聚[乙烯-(乙烯-丙烯)]共聚物，所述硅酮母粒 的含量为2. 5-40重量份。
9.根据权利要求1所述的阻燃电缆料组合物，其中，该阻燃电缆料组合物中还含有成 核剂，相对于100重量份的聚苯乙烯-聚[乙烯-(乙烯-丙烯)]共聚物，所述成核剂的含 量为0. 3-2重量份。
10.根据权利要求9所述的阻燃电缆料组合物，其中，所述成核剂为二(苯亚甲基)山 梨醇、二(对甲基苯亚甲基)山梨醇、二(对氯取代苄叉)山梨醇、二(对乙基苄叉)山梨 醇、二 G甲基-苄叉)山梨醇、苯乙烯基山梨醇、二(3，4_ 二甲基苯亚甲基)山梨醇中的一 种或多种。
11.根据权利要求1所述的阻燃电缆料组合物，其中，该阻燃电缆料组合物中还含有抗 氧化剂和/或光稳定剂，相对于100重量份的聚苯乙烯-聚[乙烯_(乙烯-丙烯)]共聚 物，所述抗氧化剂的含量为0. 5-8重量份，所述光稳定剂的含量为0. 5-8重量份。
12.根据权利要求11所述的阻燃电缆料组合物，其中，所述抗氧化剂为受阻酚、含氮杂 环多酚、亚磷酸酯、硫代酯中的一种或多种；所述光稳定剂为水杨酸酯、二苯甲酮、苯并三唑 或受阻胺中的一种或多种。
13.权利要求1所述的阻燃电缆料组合物的制备方法，该方法包括(1)将所述聚苯乙烯-聚[乙烯_(乙烯-丙烯)]共聚物、聚烯烃、阻燃剂和软化剂均 勻混合，得到一种混合物；(2)将步骤(1)得到的混合物熔融、挤出并造粒。
14.一种阻燃电缆，其特征在于，该阻燃电缆是由权利要求1-12中的任意一项所述的 阻燃电缆料组合物制备得到的。
15.根据权利要求14所述的阻燃电缆，其中，所述制备的方法包括(1)将所述阻燃电缆料组合物干燥；(2)将步骤(1)得到的混合物熔融并挤出。
全文摘要
本发明提供了一种阻燃电缆料组合物，该阻燃电缆料组合物含有基料、阻燃剂和软化剂，其中，所述基料含有聚苯乙烯-聚[乙烯-(乙烯-丙烯)]共聚物和聚烯烃。本发明还提供了上述阻燃电缆料组合物的制备方法，以及由上述的阻燃电缆料组合物制备得到的阻燃电缆。本发明的阻燃电缆的拉伸强度高、回弹性好。
文档编号C08K5/053GK102086286SQ20091022559
公开日2011年6月8日 申请日期2009年12月7日 优先权日2009年12月7日
发明者代小康 申请人:比亚迪股份有限公司