一种耐高低温无卤阻燃TPE材料及其制备方法与流程

本发明属于高分子材料，涉及一种耐高低温无卤阻燃tpe材料及其制备方法。

背景技术：

1、塑性弹性体(tpe)是一种兼具橡胶和热塑性塑料特性的材料，硬度范围广，具有优良的加工性能和耐候性，可与pp，pe，abs等常见基体材料任意复合，也可以单独成型，目前已广泛应用于电线电缆行业中。随着我国经济的快速发展，新一代环保型电缆的需求逐渐增长，低烟无卤阻燃tpe材料的发展成为了热点。但是，目前采用的低烟无卤eva体系虽然在阻燃、加工工艺等方面都显示出了较大的优势，但是也存在一些显而易见的缺点，如难以回收、机械强度低、无法在高低温条件下同样具有优异的性能等；传统添加型阻燃剂也存在着与基体相容性差、加工工艺复杂等缺点。

2、此外，在tpe材料加工过程中，加入填充油可以增加tpe的流动性，改善其加工性能，降低生产成本；但是传统方法中简单将填充油和tpe双组分共混会破坏制品的物理交联网络，降低其力学性能。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种加入一定含量离子液体并降低阻燃剂含量的耐高低温无卤阻燃tpe材料。

2、本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

3、一种耐高低温无卤阻燃tpe材料，所述耐高低温无卤阻燃tpe材料的原料，按重量份数计，热塑性弹性体tpe：40～70份；离子液体：10～25份；填充油：10～30份；抗氧剂：1～5份；阻燃协调剂：3～9份。

4、离子液体具有优越的表面活性和理化性质，可以积聚在固液界面，通过π-π相互作用和氢键形成物理结合力，改善制品的稳定性；同时离子液体可以在高温下形成更加稳定的含磷结构，并能够有效地抑制燃烧反应；其作为阻燃剂能够同时提高材料的热稳定性和抗老化性能，改善塑性弹性体的加工性能和力学性能。

5、离子液体具有润滑性、宽液程、强极性等特点，且离子液体中阴阳离子彼此间具有较强的吸引力，可以削弱聚合物分子间的作用力，使得聚合物链的缠结减少；因此，在与聚合物共混后，离子液体能够在界面处起到异相成核作用，改善材料的低温脆性，并且作为添加剂能够降低聚合物的加工粘度；此外，在本体系中，离子液体与阻燃协调剂协同作用，促进聚合物燃烧时炭层的形成，有效实现凝聚相阻燃。

6、作为优选，所述热塑性弹性体tpe、离子液体的质量比为(2～8)：1。

7、作为优选，所述离子液体在总原料中的占比为9～23％。

8、作为优选，所述离子液体包括含氟磷酸盐离子液体、含氟硼酸盐离子液体、含氟磺酸盐离子液体中的一种或多种。

9、进一步优选，所述离子液体具体包括1-丁基-3甲基咪唑四氟硼酸盐(cas：174501-65-6)、1-丁基-3甲基咪唑六氟磷酸盐(cas：174501-64-5)、1-丁基-3-甲基咪唑二丁基磷酸盐(cas：663199-28-8)、1-乙基-3-甲基咪唑三氟甲烷磺酸盐(cas：145022-44-2)、1-丁基-3-甲基咪唑六氟锑酸盐(cas：174645-81-9)、1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐(cas：304680-36-2)中的一种或多种。

10、更进一步优选，所述离子液体为1-丁基-3甲基咪唑六氟磷酸盐。

11、本发明中含磷化合物受热分解的分解产物有更强的脱水作用，能够覆盖在基体材料的表面，由于炭化作用，形成致密的炭层，达到阻燃效果。且1-丁基-3甲基咪唑六氟磷酸盐中同时含有n，p，f元素，是有效的阻燃元素，能够与阻燃协调剂协同加入避免高含量阻燃协调剂造成基体的机械性能下降。

12、作为优选，所述热塑性弹性体tpe为苯乙烯类热塑性弹性体、聚烯烃类热塑性弹性体、丙烯酸酯类热塑性弹性体中的一种或多种。

13、作为优选，所述填充油为直链型的石蜡基白油；优选26号或者38号白油。

14、本发明中由于离子液体的加入，离子液体的基团可以与聚合物链上的连接点相互作用，把聚合物聚拢在一起的作用力中心屏蔽起来，增加聚合物链的运动能力。此外，离子液体中阴阳离子彼此间较强的吸引力，使得因离子液体浸出造成的力学性能下降很小，从而降低传统填充油对体系力学性能的影响。

15、作为优选，所述抗氧剂包括抗氧剂168、抗氧剂1010、抗氧剂1076中的至少两种。

16、作为优选，所述阻燃协调剂为二乙基次磷酸铝、苯基次磷酸铝、聚磷酸铵、超支化聚磷腈中的一种或多种。

17、一种耐高低温无卤阻燃tpe材料的制备方法，所述制备方法包括：将热塑性弹性体tpe、填充油混合后，离子液体继续混合，然后依次加入抗氧剂、阻燃协调剂共混得混合物，将混合物加入到双螺杆挤出机中，经熔融挤出、冷却、造粒、加工即得。

18、作为优选，所述双螺杆挤出温度为160～180℃。

19、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

20、1、本发明的耐高低温无卤阻燃tpe材料中加入离子液体作为原材料和主要阻燃成分，在少量添加的情况下既可以改善各组分原材料的相容性，又能提高材料在高温及低温下的力学性能和阻燃性能。

21、2、本发明的耐高低温无卤阻燃tpe材料中加入离子液体与聚合物共混后，离子液体能够在界面处起到异相成核作用，改善材料的低温脆性，并且作为添加剂能够降低聚合物的加工粘度。

22、3、本发明的耐高低温无卤阻燃tpe材料中加入离子液体还可以作为催化剂，与阻燃协调剂协同作用，促进聚合物燃烧时炭层的形成，有效实现凝聚相阻燃。

23、4、本发明的耐高低温无卤阻燃tpe材料中加入的离子液体降低传统体系中单独的填充油对复合材料力学性能的影响；本发明的离子液体与其他组分共同作用，提高材料的热稳定性和抗老化性能，改善热塑性弹性体的加工性能和力学性能。

24、5、本发明的耐高低温无卤阻燃tpe材料的制备方法简单、可实施性强。

技术特征：

1.一种耐高低温无卤阻燃tpe材料，其特征在于，所述耐高低温无卤阻燃tpe材料的原料，按重量份数计，包括热塑性弹性体tpe：40～70份；离子液体：10～25份；填充油：10～30份；抗氧剂：1～5份；阻燃协调剂：3～9份。

2.根据权利要求1所述的耐高低温无卤阻燃tpe材料，其特征在于，所述的热塑性弹性体tpe、离子液体的质量比为(2～8)：1。

3.根据权利要求1所述的耐高低温无卤阻燃tpe材料，其特征在于，所述离子液体在总原料中的占比为9～23％。

4.根据权利要求1所述的耐高低温无卤阻燃tpe材料，其特征在于，所述离子液体包括含氟的磷酸盐离子液体、含氟硼酸盐离子液体、含氟磺酸盐离子液体中的一种或多种。

5.根据权利要求1或4所述的耐高低温无卤阻燃tpe材料，其特征在于，所述离子液体具体包括1-丁基-3甲基咪唑四氟硼酸盐、1-丁基-3甲基咪唑六氟磷酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑二丁基磷酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑三氟甲烷磺酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑六氟锑酸盐、1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的耐高低温无卤阻燃tpe材料，其特征在于，所述热塑性弹性体tpe为苯乙烯类热塑性弹性体、聚烯烃类热塑性弹性体、丙烯酸酯类热塑性弹性体中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的耐高低温无卤阻燃tpe材料，其特征在于，所述填充油为直链型的石蜡基白油；所述抗氧剂包括抗氧剂168、抗氧剂1010、抗氧剂1076中的至少两种。

8.根据权利要求1所述的耐高低温无卤阻燃tpe材料，其特征在于，所述阻燃协调剂为二乙基次磷酸铝、苯基次磷酸铝、聚磷酸铵、超支化聚磷腈中的一种或多种。

9.一种如权利要求1所述的耐高低温无卤阻燃tpe材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将热塑性弹性体tpe、填充油混合后，离子液体继续混合，然后依次加入抗氧剂、阻燃协调剂共混得混合物，将混合物加入到双螺杆挤出机中，经熔融挤出、冷却、造粒、加工即得。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出温度为160～180℃。

技术总结
本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种耐高低温无卤阻燃TPE材料及其制备方法。本发明公开了一种耐高低温无卤阻燃TPE材料，所述耐高低温无卤阻燃TPE材料的原料，按重量份数计，热塑性弹性体TPE：40～70份；离子液体：10～25份；填充油：10～30份；抗氧剂：1～5份；阻燃协调剂：3～9份。本发明还公开了一种耐高低温无卤阻燃TPE材料的制备方法，所述制备方法包括：将热塑性弹性体TPE、填充油混合后，离子液体继续混合，然后依次加入抗氧剂、阻燃协调剂共混得混合物，将混合物加入到双螺杆挤出机中，经熔融挤出、冷却、造粒、加工即得。本发明在添加少量离子液体的情况下，既可以改善各组分原材料的相容性，又能提高材料在高温及低温下的力学性能和阻燃性能。

技术研发人员：项赛飞,应建波,王帅兵,杨晋涛
受保护的技术使用者：宁波聚泰新材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15