无卤阻燃聚烯烃弹性体材料及其制备方法和应用与流程

1.本发明涉及无卤阻燃电缆技术领域，具体涉及一种无卤阻燃聚烯烃弹性体材料及其制备方法和应用。


背景技术：

2.近年来，随着经济的快速发展，电线电缆的需求快速增长。而电线电缆在使用过程中容易燃烧引起火灾事故，为了避免电线电缆使用过程中发生燃烧事故，需要提高电线电缆的阻燃性。
3.目前比较常见的阻燃电缆一般是以聚氯乙烯为绝缘层的含卤阻燃电缆，但是含卤电缆回收时会释放大量烟和氯化氢等有害气体，造成二次污染，不符合环保法规的相关规定，因此，需要开发一种无卤的环保型阻燃电缆。聚烯烃具有突出的电绝缘性，可以用于制备无卤电缆的绝缘层。但是聚烯烃材料制备的无卤电缆，阻燃性能不能满足市场需求，因此，开发一种阻燃聚烯烃弹性体材料成为无卤阻燃电缆技术领域亟需解决的问题。


技术实现要素：

4.(一)解决的技术问题
5.针对现有技术的不足，本发明提供了一种无卤阻燃聚烯烃弹性体材料及其制备方法和应用，解决了现有聚烯烃材料制备无卤阻燃电缆的阻燃性能差的技术问题。
6.(二)技术方案
7.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
8.一种无卤阻燃聚烯烃弹性体材料，包括如下质量比的各组分：
9.聚烯烃树脂80-150份；
10.混合抗氧剂0.5-1.0份；
11.相容剂4-5份；
12.阻燃剂100-200份。
13.优选地，所述混合抗氧剂包括抗氧剂1010、抗氧剂168，所述抗氧剂1010、抗氧剂168的质量比为1：(1-2)。
14.优选地，所述聚烯烃树脂包括高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚烯烃塑性体、聚烯烃弹性体，所述高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚烯烃塑性体、聚烯烃弹性体的质量比为1:(2-5):(3-8):(4-10)。
15.优选地，所述低密度聚乙烯为线型。
16.优选地，相容剂选自马来酸酐接枝pe、马来酸酐接枝pp中的至少一种。
17.优选地，阻燃剂选自磷酸三苯酯、二甲基乙基磷酸酯、甲基二丁磷酸酯、乙基二丙基磷酸酯中的至少一种。
18.另一方面，一种无卤阻燃聚烯烃弹性体材料的制备方法，包括如下步骤：
19.(1)取聚烯烃树脂、混合抗氧剂、相容剂、阻燃剂混合均匀，得到混合料；
20.(2)将所述混合料经挤出机挤出形成厚片，挤出机加工温度依次为170-180℃、200-220℃和185-195℃。
21.(3)将所述厚片依次经过纵向拉伸、横向拉伸处理，形成薄片；
22.(4)将所述薄片在温度为40-45℃下冷却后，得到无卤阻燃聚烯烃弹性体材料。
23.优选地，所述纵向拉伸工艺为：预热温度为110-120℃，拉伸温度为90-100℃，拉伸倍率为1.8-3.0，定型温度为120-130℃。
24.优选地，所述横向拉伸工艺为：预热温度为130-140℃，拉伸温度为125-135℃，拉伸倍率为4-6，定型温度为135-145℃。
25.一种无卤阻燃聚烯烃弹性体材料在制备无卤阻燃电缆上的应用，所述电缆的标称截面1
×
50mm2，导体直径为8.9mm，电缆重量581kg/km。
26.(三)有益效果
27.本发明提供了一种无卤阻燃聚烯烃弹性体材料及其制备方法和应用。与现有技术相比，具备以下有益效果：
28.本技术的无卤阻燃聚烯烃弹性体材料包括阻燃剂，使用阻燃剂对聚烯烃进行改性，提高了聚烯烃材料的阻燃性。无卤阻燃聚烯烃弹性体材料还包括高密度聚乙烯(hdpe)、线型低密度聚乙烯(lldpe)、聚烯烃塑性体(pop)、聚烯烃弹性体(poe)，高密度聚乙烯(hdpe)、线型低密度聚乙烯(lldpe)、聚烯烃塑性体(pop)、聚烯烃弹性体(poe)的密度依次从高到低，共聚单体α-烯烃含量依次增加，材料性能从热塑性塑料过渡到热塑性弹性体，逐渐呈现出高弹性，因此，在高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚烯烃塑性体、聚烯烃弹性体的质量比为1:(2-5):(3-8):(4-10)的条件下，四种材料可以发挥协同作用，增加无卤阻燃聚烯烃弹性体材料的柔软性，耐弯折1000万-2500万次。
具体实施方式
29.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.实施例1：
31.本实施例提供一种无卤阻燃聚烯烃弹性体材料的制备方法，包括如下步骤：
32.(1)按照质量比80：0.5：4：100分别取聚烯烃树脂、混合抗氧剂、相容剂、阻燃剂，然后加入到混合机中，搅拌混合均匀，制备得到混合料；其中，聚烯烃树脂包括质量比为1:2:3:4的高密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯、聚烯烃塑性体、聚烯烃弹性体；混合抗氧剂包括质量比为1：1抗氧剂1010、抗氧剂168，相容剂为马来酸酐接枝pp，阻燃剂为磷酸三苯酯。
33.(2)将混合料经挤出机挤出形成厚片，挤出机加工温度依次为170℃、200℃和185℃。
34.(3)将所述厚片依次经过纵向拉伸、横向拉伸处理，纵向拉伸工艺为预热温度为110℃，拉伸温度为90℃，拉伸倍率为1.8，定型温度为120℃，横向拉伸工艺为预热温度为130℃，拉伸温度为125℃，拉伸倍率为4，定型温度为135℃，形成薄片；
35.(4)将薄片在温度为40℃下冷却后，得到无卤阻燃聚烯烃弹性体材料。
36.制备的无卤阻燃聚烯烃弹性体材料耐弯折1000万次。
37.用制备的无卤阻燃聚烯烃弹性体材料作为绝缘层制备单根1kw电缆，制备的电缆结构包括：铜导电线芯、绝缘层、密封护套、保护覆盖层。密封护套采用铝挤压密封护套，保护覆盖层采用镀锌钢带及在镀锌钢带外面增加挤压聚乙烯套组成的保护覆盖层。制备工艺按照本领域常规工艺进行。
38.制备的电缆的标称截面1
×
50mm2，导体直径为8.8mm，电缆重量580kg/km。
39.实施例2
40.本实施例提供一种无卤阻燃聚烯烃弹性体材料的制备方法，包括如下步骤：
41.(1)按照质量比100：0.7：4.5：150分别取聚烯烃树脂、混合抗氧剂、相容剂、阻燃剂，然后加入到混合机中，搅拌混合均匀，制备得到混合料；其中，聚烯烃树脂包括质量比为1:3:4:6的高密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯、聚烯烃塑性体、聚烯烃弹性体；混合抗氧剂包括质量比为1：1.5抗氧剂1010、抗氧剂168，相容剂为马来酸酐接枝pe，阻燃剂为二甲基乙基磷酸酯。
42.(2)将混合料经挤出机挤出形成厚片，挤出机加工温度依次为175℃、210℃和190℃。
43.(3)将所述厚片依次经过纵向拉伸、横向拉伸处理，纵向拉伸工艺为预热温度为115℃，拉伸温度为95℃，拉伸倍率为2.0，定型温度为125℃，横向拉伸工艺为预热温度为135℃，拉伸温度为130℃，拉伸倍率为5，定型温度为140℃，形成薄片；
44.(4)将薄片在温度为45℃下冷却后，得到无卤阻燃聚烯烃弹性体材料。
45.用这个材料制备单根1kw电缆，电缆结构及制备方法同实施例1。
46.制备的电缆的标称截面1
×
50mm2，导体直径为8.9mm，电缆重量581kg/km。
47.制备的无卤阻燃聚烯烃弹性体材料耐弯折1500万次。
48.实施例3
49.本实施例提供一种无卤阻燃聚烯烃弹性体材料的制备方法，包括如下步骤：
50.(1)按照质量比150：1.0：5：200分别取聚烯烃树脂、混合抗氧剂、相容剂、阻燃剂，然后加入到混合机中，搅拌混合均匀，制备得到混合料；其中，聚烯烃树脂包括质量比为1:5:8:10的高密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯、聚烯烃塑性体、聚烯烃弹性体；混合抗氧剂包括质量比为1：2抗氧剂1010、抗氧剂168，相容剂为马来酸酐接枝pe，阻燃剂为甲基二丁磷酸酯。
51.(2)将混合料经挤出机挤出形成厚片，挤出机加工温度依次为180℃、220℃和195℃。
52.(3)将所述厚片依次经过纵向拉伸、横向拉伸处理，纵向拉伸工艺为预热温度为120℃，拉伸温度为100℃，拉伸倍率为3.0，定型温度为130℃，横向拉伸工艺为预热温度为140℃，拉伸温度为135℃，拉伸倍率为6，定型温度为145℃，形成薄片；
53.(4)将薄片在温度为45℃下冷却后，得到无卤阻燃聚烯烃弹性体材料。
54.用这个材料制备单根1kw电缆，电缆结构及制备方法同实施例1。
55.制备的电缆的标称截面1
×
50mm2，导体直径为8.8mm，电缆重量575kg/km。
56.制备的无卤阻燃聚烯烃弹性体材料耐弯折2500万次。
57.对比例1：
58.本对比例提供一种聚烯烃弹性体材料的制备方法，该方法与实施例1的区别在于不添加阻燃剂，其他同实施例1。
59.用对比例1制备的聚烯烃弹性体材料制备单根1kw电缆，电缆结构及制备方法同实施例1。
60.电缆的标称截面1
×
50mm2，导体直径为8.9mm，电缆重量581kg/km。
61.按照en50264-2008标准对实施例1-3与对比例1制备的电缆进行垂直试验，结果见表1。
62.表1实施例1-3与对比例1制备的电缆的阻燃性能测试结果
[0063][0064]
实施例1-3制备的无卤阻燃聚烯烃弹性体材料作为绝缘层制备的电缆阻燃性能满足en50264-2008标准的要求，对比例1的材料制备的电缆阻燃性能不能满足en50264-2008标准的要求，可见，加入阻燃剂对聚烯烃的阻燃性能具有提高作用。
[0065]
实施例3制备的无卤阻燃聚烯烃弹性体材料的耐弯折次数达到2500万次，柔软性较好，这是因为高密度聚乙烯(hdpe)、线型低密度聚乙烯(lldpe)、聚烯烃塑性体(pop)、聚烯烃弹性体(poe)的密度依次从高到低，共聚单体α-烯烃含量依次增加，材料性能从热塑性塑料过渡到热塑性弹性体，逐渐呈现出高弹性，因此，四种材料发挥协同作用，增加了无卤阻燃聚烯烃弹性体材料的柔软性，可以用于制备柔性电缆。
[0066]
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0067]
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种无卤阻燃聚烯烃弹性体材料，其特征在于，包括如下质量比的各组分：聚烯烃树脂80-150份；混合抗氧剂0.5-1.0份；相容剂4-5份；阻燃剂100-200份。2.如权利要求1所述的无卤阻燃聚烯烃弹性体材料，其特征在于，所述混合抗氧剂包括抗氧剂1010、抗氧剂168，所述抗氧剂1010、抗氧剂168的质量比为1：(1-2)。3.如权利要求1所述的无卤阻燃聚烯烃弹性体材料，其特征在于，所述聚烯烃树脂包括高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚烯烃塑性体、聚烯烃弹性体，所述高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚烯烃塑性体、聚烯烃弹性体的质量比为1:(2-5):(3-8):(4-10)。4.如权利要求1所述的无卤阻燃聚烯烃弹性体材料，其特征在于，所述低密度聚乙烯为线型。5.如权利要求1所述的无卤阻燃聚烯烃弹性体材料，其特征在于，相容剂选自马来酸酐接枝pe、马来酸酐接枝pp中的至少一种。6.如权利要求1所述的无卤阻燃聚烯烃弹性体材料，其特征在于，阻燃剂选自磷酸三苯酯、二甲基乙基磷酸酯、甲基二丁磷酸酯、乙基二丙基磷酸酯中的至少一种。7.一种权利要求1-6任一项所述的无卤阻燃聚烯烃弹性体材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)取聚烯烃树脂、混合抗氧剂、相容剂、阻燃剂，混合均匀得到混合料；(2)将所述混合料经挤出机挤出形成厚片，挤出机加工温度依次为170-180℃、200-220℃和185-195℃。(3)将所述厚片依次经过纵向拉伸、横向拉伸处理，形成薄片；(4)将所述薄片在温度为40-45℃下冷却后，得到无卤阻燃聚烯烃弹性体材料。8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述纵向拉伸工艺为：预热温度为110-120℃，拉伸温度为90-100℃，拉伸倍率为1.8-3.0，定型温度为120-130℃。9.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述横向拉伸工艺为：预热温度为130-140℃，拉伸温度为125-135℃，拉伸倍率为4-6，定型温度为135-145℃。10.一种如权利要求1-6任一项所述的无卤阻燃聚烯烃弹性体材料和/或由权利要求7所述的制备方法制备得到的无卤阻燃聚烯烃弹性体材料在制备无卤阻燃电缆上的应用，其特征在于，所述电缆的标称截面为1
×
50mm2，导体直径为8.9mm，电缆重量为581kg/km。

技术总结
本发明提供无卤阻燃聚烯烃弹性体材料及其制备方法和应用，涉及阻燃材料技术领域。无卤阻燃聚烯烃弹性体材料，包括如下质量比的各组分：聚烯烃树脂80-150份、混合抗氧剂0.5-1.0份、相容剂4-5份、阻燃剂100-200份，制备的无卤阻燃聚烯烃弹性体材料柔软性好，阻燃效果优异。异。


技术研发人员：吴劼 潘卫军 徐清福
受保护的技术使用者：芜湖鼎汉轨道交通装备有限公司
技术研发日：2023.07.06
技术公布日：2023/9/14