一种阻燃聚烯烃材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种阻燃聚烯烃材料及其制备方法和应用，属于高分子材料技术领域。本发明专利技术的阻燃聚烯烃材料，以重量份数计，包括如下组分：聚乙烯20～40份、弹性体10～20份、相容剂5～10份、环烯烃共聚物5～15份、氢氧化物30～50份、纳米金属氧化物0.1～0.5份、加工助剂0～3份，其中，纳米金属氧化物的平均粒径为10～50nm。本发明专利技术的阻燃聚烯烃材料中添加了环烯烃共聚物COC，可以显著提高材料的耐磨和耐热性能。进一步，在阻燃聚烯烃材料中添加金属氧化物，在添加少量的氢氧化物阻燃剂下，可以获得较高的阻燃性能，同时能提高耐热老化性能，可以充分满足电线电缆领域的聚烯烃材料要求，尤其适用大外径电缆的外护套材料制备。其适用大外径电缆的外护套材料制备。

A flame retardant polyolefin material and its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种阻燃聚烯烃材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及高分子材料
，更具体地，涉及一种阻燃聚烯烃材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]聚乙烯由于成本低、密度低、强度高、耐化学性能、优异的绝缘等性能，广泛应用在电线电缆领域。近几年基础建设大力发展，城市电网改造，地铁建设等，电缆的需求飞速增长。环保以及安全的诉求，电缆的外护材料要求都是阻燃的，新提出了无卤、低烟、低毒等要求，低烟无卤聚烯烃材料需求越来越大。低烟无卤聚烯烃材料主要以EVA和POE为基础树脂，氢氧化镁或氢氧化铝为阻燃剂，众所周知，氢氧化镁和氢氧化铝是添加型阻燃剂，阻燃效率低，一般要添加50％以上才能满足要求，导致机械性能差，撕裂性差，在大外径电缆上(外径在80mm)使用容易开裂，同时因主要是EVA和POE为基体树脂，硬度低，耐温性差，不耐磨，一定程度上影响了终端使用。
[0003]现有技术公开了一种热塑性无卤低烟阻燃聚烯烃电缆护套料，阻燃护套料包括以下重量份的组分：线性低密度聚乙烯30～50份、乙烯
‑
辛烯共聚物10～20份、乙烯
‑
醋酸乙烯酯共聚物20～30份、相容剂10～20份、氢氧化铝/活性氢氧化镁130份、自制阻燃剂20～30份、活性剂1～3份、加工助剂2～10份、纳米碳酸钙10～15份、纳米级蒙脱土3～5份、沉淀法白炭黑3～6份、抗氧剂1～3份，自制阻燃剂为次磷酸铝、聚磷酸铵、MCA、成炭剂按4:1:2:2的比例经共混表面改性而成，所述成炭剂为含三嗪环结构的多元醇聚合物。该热塑性无卤低烟阻燃聚烯烃改善了聚烯烃材料的阻燃性能，但并未解决聚烯烃材料硬度低，耐磨性能差的问题，对于耐温性能和老化性能的改善效果也有待于进一步提高。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是克服现有阻燃聚烯烃材料的硬度低，耐磨性能和耐热老化性能不佳的缺陷和不足，提供一种阻燃聚烯烃材料，通过加入环烯烃共聚物COC，提高了聚烯烃材料耐磨和耐热性能，通过添加金属氧化物，在添加少量的氢氧化物阻燃剂的作用下即可实现较高的阻燃性能和耐热老化性能。
[0005]本专利技术的另一目的在于提供一种阻燃聚烯烃材料的制备方法。
[0006]本专利技术的再一目的在于提供一种阻燃聚烯烃材料在电线电缆领域中的应用。
[0007]本专利技术的再一目的在于提供一种电线电缆用塑料制品。
[0008]本专利技术上述目的通过以下技术方案实现：
[0009]一种阻燃聚烯烃材料，以重量份数计，包括如下组分：
[0010]聚乙烯20～40份、弹性体10～20份、相容剂5～10份、环烯烃共聚物5～15份、氢氧化物30～50份、纳米金属氧化物0.1～0.5份、加工助剂0～3份，
[0011]其中，纳米金属氧化物的平均粒径为10～50nm。
[0012]其中，需要说明的是：
[0013]纳米金属氧化物的平均粒径范围主要考虑在产品中分散性，降低对力学性能的影响。
[0014]环烯烃共聚物是一种刚性材料，无长支链或柔性链，加入量过高，体系相容性太差，拉伸性能下降，加入量太少，起不到增刚等作用。
[0015]在具体实施方式中，本专利技术的纳米金属氧化物可以为氧化铁、氧化锌、氧化镍和氧化锰中一种或者多种。
[0016]其中，纳米金属氧化物可以通过如下方法制备得到：
[0017]在金属盐溶液通过水解制得金属氢氧化物，过滤干燥，洗涤，加热分解，研磨，所制得的粉末为纳米金属氧化物。
[0018]其中，需要说明的是：
[0019]本专利技术的阻燃聚烯烃材料中添加了环烯烃共聚物COC，可以显著提高材料的耐磨和耐热性能。进一步，在阻燃聚烯烃材料中添加金属氧化物，在添加少量的氢氧化物阻燃剂下，可以获得较高的阻燃性能，同时能提高耐热老化性能。
[0020]在具体实施方式中，所述聚乙烯在190℃/2.16kg的测试条件下，熔体质量流动速率≤3g/10min。
[0021]本专利技术的阻燃聚烯烃材料主要为挤出材料，聚乙烯的熔体质量流动速率不仅会影响加工性能，还会对材料的力学性能造成一定影响。本专利技术进一步优选熔体质量流动速率≤3g/10min的聚乙烯更有利于挤出加工生产，且可以改善挤出PVC材料的力学性能，例如拉伸强度和伸长率。
[0022]在具体实施方式中，本专利技术的聚乙烯可以为茂金属聚乙烯，茂金属聚乙烯的共聚单体为己烯或辛烯。
[0023]在具体实施方式中，所述弹性体在190℃/2.16kg的测试条件下，熔体质量流动速率为1～5g/10min。
[0024]本专利技术的阻燃聚烯烃材料主要为挤出材料，弹性体的熔体质量流动速率也会影响加工性能，还会对材料的力学性能造成一定影响。本专利技术进一步优选熔体质量流动速率为1～5g/10min的弹性体更有利于挤出加工生产，且可以改善挤出材料的力学性能，例如拉伸强度和伸长率。
[0025]在具体实施方式中，所述弹性体的共聚单体为POE、EEA、EBA和EMA中一种或多种。
[0026]在具体实施方式中，为了进一步提高体系的相容性，本专利技术的相容剂可以为聚乙烯接枝马来酸酐。
[0027]优选地，所述环烯烃共聚物为乙烯与降冰片烯共聚物，其中降冰片烯单体质量含量≥75％。
[0028]其中，需要说明的是：
[0029]本专利技术的降冰片烯单体含量测试方法参照如下文献方法检测：
[0030]Wendt R,Fink G.Ethene
‑
norbomene copolymerizations using two differenthomogeneous metallocene catalyst systems and investigations ofthe copolymer microstructure[J].Journal of Molecular Catalysis A：Chemical，2003，203：101.11。
[0031]在本专利技术的阻燃聚烯烃材料中，环烯烃共聚物中降冰片烯的单体质量含量越高则
聚烯烃材料的耐热性能越好。
[0032]在具体实施方式中，所述环烯烃共聚物为乙烯与降冰片烯共聚物，其中降冰片烯单体质量含量可以为80～82％。
[0033]优选地，所述氢氧化物经过硅烷偶联剂或硬脂酸盐改性处理在具体的实施方式中，本专利技术的氢氧化物可以为硅烷偶联剂或硬脂酸盐改性处理的改性氢氧化铝/或氢氧化镁，其改性剂的添加量为氢氧化物质量分数的0.1
‑
1％。
[0034]其中，需要说明的是：
[0035]利用硅烷偶联剂或硬脂酸盐改性处理氢氧化物可以提高聚乙烯树脂与氢氧化物的相容性，进而降低氢氧化物对拉伸性能的影响。
[0036]优选地，所述加工助剂包括抗氧剂和润滑剂。
[0037]在具体实施方式中，本专利技术的抗氧剂可以为受阻酚类抗氧剂，例如抗氧剂1010和亚磷酸酯类抗氧剂，例如抗氧剂168的混合物。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阻燃聚烯烃材料，其特征在于，以重量份数计，包括如下组分：聚乙烯20～40份、弹性体10～20份、相容剂5～10份、环烯烃共聚物5～15份、氢氧化物30～50份、纳米金属氧化物0.1～0.5份、加工助剂0～3份，其中，纳米金属氧化物的平均粒径为10～50nm。2.如权利要求1所述阻燃聚烯烃材料，其特征在于，所述聚乙烯在190℃/2.16kg的测试条件下，熔体质量流动速率≤3g/10min。3.如权利要求2所述阻燃聚烯烃材料，其特征在于，所述弹性体在190℃/2.16kg的测试条件下，熔体质量流动速率为1～5g/10min。4.如权利要求3所述阻燃聚烯烃材料，其特征在于，所述弹性体的共聚单体为POE、EEA、EBA和EMA中一种或多种。5.如权利要求1所述阻燃聚烯烃材料，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖孟杰，陈平绪，叶南飚，王林，陈力，付晓，刘乐文，
申请(专利权)人：成都金发科技新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：