一种高强度无卤阻燃tpe电缆料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种高强度无卤阻燃TPE电缆料。本发明还涉及所述高强度无卤阻燃 TPE电缆料的制备方法。
[0002]
【背景技术】
[0003] 传统的电线电缆一般采用PVC材料并加入卤系阻燃剂以获得较好的阻燃性能。但 是，在燃烧过程中，上述材料会产生大量有毒浓烟以及腐蚀性气体，这将加速火灾现场人员 的室息和加大救援人员的救援难度；而且释放的腐蚀性气体将会使火灾现场及附近的电器 遭到腐蚀而报废。这使得市场迫切需要一种环保、低发烟量、无卤无腐蚀性气体释放的新型 阻燃材料。
[0004] 热塑性弹性体TPE (Thermoplastic Elastomer)是一种具有橡胶的高弹性、高强 度、高回弹性，又具有可注塑加工特征的材料。具有环保无毒安全，硬度范围广，有优良的着 色性，触感柔软，耐候性，抗疲劳性和耐温性，加工性能优越，无须硫化，可以循环使用降低 成本，既可以二次注塑成型，与PP、PE、PC、PS、ABS等基体材料包覆粘合，也可以单独成型。 因而，非常适合于代替PVC制备电缆料。现有技术中，一般将无机阻燃剂加入TPE材料中以 制备高阻燃等级的材料。但无机物的粒径、用量以及相容性的问题常常导致材料阻燃性能 与物理机械性能的严重失衡，因此大多机械性能如拉伸强度、断裂伸长率偏低，加工性能不 佳同时物料的硬度偏高，手感不佳等。此外，作为电缆使用时还希望材料具有更高的介电强 度，以提尚稳定性。
[0005] 因此，非常需要通过配方以及生产工艺的改进，开发一种同时具备高强度、高阻燃 性能以及高介电强度的无卤TPE电缆料。
[0006]
【发明内容】
[0007] 为了解决上述问题，本发明的一个方面提供一种高强度无卤阻燃TPE电缆料，其 制备原料包含： 接枝热塑弹性体类树脂100重量份，聚烯烃树脂10~80重量份，聚酰亚胺改性氧化 石墨烯10~50重量份，抗氧剂0. 5~5. 0重量份，抗滴落剂0. 1~2重量份以及加工助剂 2~20重量份。
[0008] 较佳地，所述接枝热塑弹性体类树脂的接枝结构为马来酸酐与含伯胺磷酸酯化合 物反应形成的亚胺环磷酸酯，所述亚胺环磷酸酯的结构为：
所述a和/或位与聚苯乙烯类共聚物的主链键合，所述R1为碳原子数为1-8的二 价烷基，R2、R3独立地表示为碳原子数为2-5的一价烷基。
[0009] 较佳地，所述聚酰亚胺改性氧化石墨烯由包含氨基封端聚酰亚胺预聚物、环氧硅 烷偶联剂以及氧化石墨烯的原料制备得到。
[0010] 本发明的另一方面提供所述高强度无卤阻燃TPE电缆料的制备方法，包括如下步 骤： 将接枝热塑弹性体类树脂100重量份、加工助剂2~20重量份放置于回转式混料机中 进行混合，混合后强制喂料于双螺杆挤出机挤出造粒，而后物料进入热风干燥机进行干燥， 干燥后的物料再加入聚烯烃树脂10~80重量份，聚酰亚胺改性氧化石墨烯10~50重量 份，抗氧剂〇. 5~5. 0重量份，抗滴落剂0. 1~2重量份于高速混合机中进行混合；混合3~ 5分钟后强制喂料于双螺杆挤出机挤出造粒，粒料再进入热风干燥机中进行干燥后即得所 述高强度无卤阻燃TPE电缆料。
[0011] 参考以下详细说明更易于理解本申请的上述以及其他特征、方面和优点。
[0012]
【具体实施方式】
[0013] 参选以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本公 开内容。在以下说明书和权利要求书中会提及大量术语，这些术语被定义为具有以下含义。
[0014] 单数形式包括复数讨论对象，除非上下文中另外清楚地指明。
[0015] "任选的"或者"任选地"是指其后描述的事项或事件可以发生或不发生，而且该描 述包括事件发生的情形和事件不发生的情形。
[0016] 说明书和权利要求书中的近似用语用来修饰数量，表示本发明并不限定于该具体 数量，还包括与该数量接近的可接受的而不会导致相关基本功能的改变的修正的部分。在 某些例子中，近似用语可能对应于测量数值的仪器的精度。在本申请说明书和权利要求书 中，范围限定可以组合和/或互换，如果没有另外说明这些范围包括其间所含有的所有子 范围。
[0017] 为了解决上述问题，本发明的一个方面提供一种高强度无卤阻燃TPE电缆料，其 制备原料包含： 接枝热塑弹性体类树脂100重量份，聚烯烃树脂10~80重量份，聚酰亚胺改性氧化 石墨烯10~50重量份，抗氧剂0. 5~5. 0重量份，抗滴落剂0. 1~2重量份以及加工助剂 2~20重量份。
[0018] 本申请中的术语"接枝热塑弹性体类树脂"是指对TPE树脂进行化学接枝的产物， 优选采用马来酸酐接枝。
[0019] 用于本申请的热塑弹性体，优选使用未将烯键式双键氢化了的苯乙烯类共聚物弹 性体。作为此种苯乙烯类共聚物弹性体，例如可以举出苯乙烯-乙烯丁烯共聚物-苯乙烯 共聚物（SEBS)、苯乙烯-乙烯丙烯共聚物-苯乙烯共聚物（SEPS)、苯乙烯-乙烯丁烯共聚 物-苯乙烯-乙烯丁烯共聚物的共聚物（SEBSEB)等；优选地，所用热塑弹性体具有由苯乙 烯（A)和丁二烯（B)构成的三嵌段共聚物以上的重复单元（ABA型、ABAB型、ABABA型等） 的苯乙烯类共聚物弹性体。为了获得良好的力学性能，苯乙烯（A)和丁二烯（B)构成的三 嵌段共聚物中所占的丁烯结构的比例优选为60重量％以上，更优选为70重量％以上，进一 步优选为75重量％以上。
[0020] 在一种优选地实施方式中，所述接枝热塑弹性体类树脂的接枝结构为马来酸酐与 含伯胺磷酸酯化合物反应形成的亚胺环磷酸酯，所述亚胺环磷酸酯的结构为：
所述a和/或0位与聚苯乙烯类共聚物的主链键合，所述R1为碳原子数为1-8的二 价烷基，R2、R3独立地表示为碳原子数为2-5的一价烷基。
[0021] 采用亚胺环磷酸酯的侧链结构可以有效提高材料的阻燃性能。
[0022] 所述含有亚胺环磷酸酯侧链结构的接枝热塑弹性体类树脂可以通过将 MAH-g-SEBS以及含伯胺磷酸酯化合物放置于回转式混料机中进行混合，混合后强制喂料于 双螺杆挤出机挤出造粒得到；其中，加料段120°C，熔融段180°C，熔体输送段180~190°C， 混炼段200°C，均化段190°C，机头计量段190°C。
[0023] 在一种实施方式中，所述聚烯烃树脂为乙烯和选自丙烯、丁烯、己烯或辛烯中任意 两 种物质经共聚制得的树脂，如乙烯与丁烯及辛烯共聚树脂；更优选的，所述的聚烯烃树 脂选自TAFMER树脂或Exact树脂，如聚烯烃树脂为TAFMER系列中的DF610树脂、DF810树 脂；Exact系列中的5062树脂。TAFMER树脂为日本三井化学公司生产的树脂，Exact树脂 为埃克森美孚公司提供，均可以从市场购得。
[0024] 在一种优选地实施方式中，所述聚酰亚胺改性氧化石墨烯由包含氨基封端聚酰亚 胺预 聚物、环氧硅烷偶联剂以及氧化石墨烯的原料制备得到；优选地，所述氨基封端聚酰亚 胺预聚物由包含摩尔比为1 : (〇. 8~0. 98)的二胺和二酐的原料制备得到。
[0025] 本申请中使用的术语"氧化石墨烯"是石墨粉末经化学氧化及剥离后的产物，氧化 石墨烯是单一的原子层，可以随时在横向尺寸上扩展到数十微米，因此，其结构跨越了一般 化学和材料科学的典型尺度。氧化石墨烯可视为一种非传统型态的软性材料，具有聚合物、 胶体、薄膜，以及两性分子的特性。经过氧化处理后，氧化石墨仍保持石墨的层状结构，但在 每一层的石墨烯单片上引入了许多氧基功能团。氧化石墨烯一般由石墨经强酸氧化而得。 主要有三种制备氧化石墨的方法：Brodie法，Staudenmaier法和Hummers法。其中Hummers 法的制备过程的时效性相对较好而且制备过程中也比较安全，是目前最常用的一种。它采 用浓硫酸中的高锰酸钾与石墨粉末经氧化反应之后，得到棕色的在边缘有衍生羧酸基及在 平面上主要为酚羟基和环氧基团的石墨