本发明专利技术公开了一种耐高温阻燃电缆料及其制备方法，采用聚苯硫醚（PPS）/热塑性弹性体（TPE）共混物为基材，采用磷/氮/硅三元复合阻燃剂，通过添加阻燃协同剂、润滑剂、抗氧剂、偶联剂、光稳定剂，经熔融共混方法而制备。本发明专利技术中采用的有机次磷酸盐、三聚氰胺聚磷酸盐、DOPO衍生物、聚硅氧烷、纳米氧化锌的阻燃复合体系具有无卤、无毒、耐高温、高效的优点。制备的耐高温电缆料阻燃性能优异，押出制备的阻燃电线可以通过美标的UL1581 VW‑1级，电线表观光滑细腻、无析出、耐高温性能显著，达到125℃的耐温等级，可以满足热源环境和高温场合下的无卤阻燃电缆的使用要求。
【技术实现步骤摘要】
耐高温阻燃电缆料及其制备方法
本专利技术涉及高分子材料共混及阻燃
，尤其涉及一种新型耐高温无卤阻燃电缆料及其制备方法。
技术介绍
聚苯硫醚树脂具有优异的综合性能，它尺寸稳定性好，耐水解性佳，耐高温和电绝缘性一流，且本体具有一定的阻燃性能，作为一种典型的特种工程塑料被人们所熟悉。通过聚苯硫醚树脂与其它树脂的共混改性技术，材料可以被用来增加强度和刚性，也可以被用来改善耐化学性、阻燃性以及耐热性能。作为重要的特种高分子工程材料，聚苯硫醚树脂的共混合金可以广泛应用于电子接线盒、汽车零部件、管道固定器、电线电缆保护层等许多领域。当前，由于经济高速发展伴随的工业污染问题日益严峻，人类环境保护意识不断加强，传统的含卤高分子材料如聚氯乙烯(PVC)、氟塑料等受到许多挑战。特别是在电子电气领域，各国纷纷制定相关法律法规，呼吁并规定使用环境友好型材料减少污染，替代含卤、含毒、含重金属元素等污染严重的高分子材料。PVC和氟塑料作为当前应用于电线电缆领域的主要高分子材料，由于本身含有卤素，燃烧时会释放出剧毒的卤化氢气体，加之PVC材质本身耐热性较低，因此在许多密闭空间或高温环境中的使用受到局限。因此，开发和使用新型环保的无卤、低毒、耐高温、寿命长的电缆材料显得非常必要和迫切。添加各种阻燃剂是高分子材料常规的阻燃方法，然而，传统阻燃方式赋予材料阻燃性能的同时，也常常伴随降低材料诸多其它物性的代价。例如，添加大量金属氢氧化物阻燃剂会使材料的强度和柔性大大降低，硬度明显增加，同时加工性也变得很差；而许多磷酸酯类液体阻燃剂的大量加入，会增加阻燃剂析出到表面的风险，不仅造成材料表面容易粘附灰尘而被污染，而且降低了材料后续实际使用中的阻燃性能。因此，综合现有技术当中存在的以上诸多问题，本技术专利技术拟采用聚苯硫醚/热塑性弹性体共混物为基材，利用阻燃剂复配及协同阻燃技术，对耐高温阻燃电线材料的配方进行优化设计，力求达到兼具优异的阻燃性能、力学性能、耐老化性能、表观性能和加工工艺的平衡。
技术实现思路
本专利技术目的是为了解决现有技术存在的问题，而提供一种新型耐高温阻燃电缆料及其制备方法。制备的电缆材料不仅具有无卤阻燃、耐磨损、耐高温、使用寿命长的特点，而且具有流动性好、加工工艺简单、容易押出成线等优点。本专利技术的技术解决方案是：一种耐高温阻燃电缆料，其特征是：由以下重量份的成分制成：聚苯硫醚树脂的重均分子量(凝胶色谱法)在2～5万之间，拉伸强度≥60MPa，热变形温度≥250℃，优选的聚苯硫醚树脂的重均分子量为3.2～5万，拉伸强度≥75MPa，热变形温度≥260℃。以上所述的聚苯硫醚树脂，可以采用如下的分子结构式来表示：其中，n为100～1000之间的正整数，优选的聚苯硫醚树脂，其分子结构式中的n为300～800之间的正整数。本专利技术中上述的热塑性弹性体材料采用充油的氢化(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)嵌段共聚物(SEBS)，或充油的SEBS与聚酯弹性体(TPEE)、聚氨酯弹性体(TPU)材料的二元或三元混合物。其中优选的SEBS，其分子量≥30万，苯乙烯/丁二烯的比例≥3:7；优选的TPEE，其邵氏硬度为55～75D；优选的TPU，其分子链硬段部分的组成为聚碳酸酯型结构，邵氏硬度≥95A。本专利技术中上述的SEBS填充油为高闪点石蜡油，其闪点≥230℃，其运动粘度(40℃)≥80cSt，优选的石蜡油闪点≥240℃，运动粘度(40℃)≥85cSt。本专利技术中上述所采用的阻燃剂为磷、氮、硅的三元复合体系。其中，含磷阻燃剂可以是有机次磷酸盐、三聚氰胺盐、9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)的衍生物等；含硅阻燃剂可以是纳米二氧化硅或聚硅氧烷。上述优选的有机次磷酸盐为有机次磷酸镁，其颗粒尺寸为1～5微米；上述优选的三聚氰胺盐为三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)，其热分解温度≥300℃；上述优选的DOPO衍生物为10-(2,5-二羟基苯基)-10-氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(ODOPB)，其热分解温度≥260℃；上述优选的含硅阻燃剂为聚硅氧烷SFR-1000。含氮阻燃剂为三聚氰胺氰尿酸盐或季戊四醇。以上所述的有机次磷酸盐，可以采用如下分子结构式表示：其中，R1、R2为氢原子取代基，可以是甲基、乙基或苯基。M代表金属原子，可以是Al、Mg、Na等，d代表相应化合价，可以是3、2、1等正整数。优选的有机次磷酸镁，其结构式中M代表Mg原子，d代表正整数2。以上所述的DOPO衍生物，可以采用如下分子结构式表示：其中，R为氢原子的取代基，可以是烷基或芳香基，优选的10-(2,5-二羟基苯基)-10-氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(ODOPB)，R为对苯二酚取代基。本专利技术中上述所采用的阻燃协同剂为硼酸锌、环氧树脂或氧化锌的一种，优选的上述阻燃协同剂为表面有机化处理的纳米氧化锌，氧化锌的处理采用乙烯基硅烷偶联剂。本专利技术中上述所采用的偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂，优选的偶联剂为乙烯基硅烷偶联剂。本专利技术中上述所采用的润滑剂为聚乙烯蜡、硅酮母粒或有机硅油，优选的润滑剂为聚乙烯蜡，本专利技术中的实施例与比较例的配方组成选择克莱恩公司的LICOWAXE蜡。本专利技术中上述所采用的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂626或抗氧剂300的一种，或以上三种物质的二元混合物。优选的抗氧剂为1010和300的二元混合物，二者的比例为2:1。本专利技术中上述所采用的光稳定剂为光稳定剂622、光稳定剂770、光稳定剂944的一种，或以上三种物质的二元复合物。优选的光稳定剂为770和944的混合物，混合比例为1:1。本专利技术所述的一种新型耐高温阻燃电缆料的制备方法，可以采用目前通用的高分子共混改性设备进行制备，具体有一步法或两步法等方法，现优选以下一步法工艺路线进行示例：采用气流粉碎技术，预先将以上所述的磷/氮阻燃剂进行超细化处理，控制其颗粒尺寸D90≤3微米，然后采用乙烯基硅烷偶联剂进行表面改性。将优选的苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)和白油于高速混合机中高速混合，优选SEBS和白油的混合比例为3:2，待冷却并停放半小时后，使得充油的SEBS被完全浸润，再将上述优选的聚苯硫醚树脂、磷/氮/硅复合阻燃剂、协同剂、润滑剂、抗氧剂和光稳定剂等按照比例加入高速混合机中，高速混合4～5min，待所有物料充分混合均匀后，在190～280℃下，经双螺杆挤出机挤出、冷却并切粒。优选的挤出温度为220～250℃，具体工艺详见下表1。冷却方式可以选择水冷和风冷，优选的冷却方式为风冷，切粒方式为风冷磨面热切。表1：本专利技术具有以下3个优点：优点之1：本专利技术采用磷/氮/硅三元复合体系为阻燃剂，同时添加表面有机处理的纳米氧化锌为阻燃协同剂，充分发挥了阻燃剂之间的多元协同作用，整个阻燃复合体系不仅分解温度高，而且具有无卤、低毒、高效的特点，避免了以往由于阻燃剂添加量过高带来的材料本体性能恶化和加工困难。同时，由于所选阻燃体系中不含液体类物质，避免了材料长期使用过程中的液体阻燃剂容易析出至表面等问题。优点之2：本专利技术采用的基材，聚苯硫醚树脂/热塑性弹性体共混物，其组分具有非常类似的分子结构，彼此之间可以形成很好的“海岛相结构”，所制备的高分子合金充分利用了聚苯硫醚本体具有的耐高温、耐腐蚀、高刚度、高耐本文档来自技高网...
【技术保护点】
1. 一种耐高温阻燃电缆料，其特征是：由以下重量份的成分制成：聚苯硫醚树脂 100份预充油的热塑性弹性体材料 50～300份磷/氮/硅三元复合阻燃剂 50～180份阻燃协同剂 0～20份偶联剂 0～3.0份润滑剂 1.0～4.0份抗氧剂 0.5～1.5份光稳定剂 0.5～2.0份。
【技术特征摘要】
1.一种耐高温阻燃电缆料，其特征是：由以下重量份的成分制成：聚苯硫醚树脂100份预充油的热塑性弹性体材料50～300份磷/氮/硅三元复合阻燃剂50～180份阻燃协同剂0～20份偶联剂0～3.0份润滑剂1.0～4.0份抗氧剂0.5～1.5份光稳定剂0.5～2.0份。2.根据权利要求1所述的耐高温阻燃电缆料，其特征是：所采用的聚苯硫醚为重均分子量在2～5万之间，其拉伸强度≥60MPa，热变形温度≥250℃。3.根据权利要求1所述的耐高温阻燃电缆料，其特征是：所采用的热塑性弹性体材料为充油的氢化（苯乙烯-丁二烯-苯乙烯）嵌段共聚物SEBS、聚酯弹性体TPEE、聚氨酯弹性体TPU，或以上三种材料任意的二元或三元混合物。4.根据权利要求3所述的耐高温阻燃电缆料，其特征是：采用的SEBS填充油为高闪点的工业石蜡油，其闪点≥230℃，其运动粘度≥80cSt。5.根据权利要求1所述的耐高温阻燃电缆料，其特征是：所述磷/氮/硅三元复合阻燃剂，含磷阻燃剂是有机次磷酸盐、三聚氰胺盐、9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物（DOPO）的衍生物中的一种或几种；含硅阻...
【专利技术属性】
技术研发人员：王立春，张瑜，张伟，江平开，
申请(专利权)人：南通大学，上海交通大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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