一种无卤阻燃聚烯烃组合物及其制备方法和应用与流程

本发明属于无卤阻燃，具体涉及一种无卤阻燃聚烯烃组合物及其制备方法和应用。

背景技术：

1、pvc材料因为其成本低，且具有优异的阻燃性能、耐弯折性能和耐曲挠性能，而广泛应用于电源线材料中，但是其含有卤素组分，不符合现在国际上的对无卤的环保要求。无卤阻燃聚烯烃成为研究热点。

2、常用的无卤阻燃剂为金属氢氧化物，其具有成本低、低烟和环保的优点，但是其阻燃效率较低，为满足较高的阻燃等级需要添加较多的阻燃剂，这样会使得材料的耐弯折性能下降。因此，本领域需要一种兼具较好耐弯折性能的无卤阻燃聚烯烃材料。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，克服现有技术中无卤阻燃聚烯烃组合物无法兼具较好的阻燃效果和耐弯折性能，而提供一种无卤阻燃聚烯烃组合物。

2、本发明的另一目的在于，提供所述无卤阻燃聚烯烃组合物的制备方法。

3、本发明的另一目的在于，提供所述无卤阻燃组合物的应用。

4、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案实现：

5、一种无卤阻燃聚烯烃组合物，包括如下按照重量份计算的组分：

6、硅橡胶接枝聚烯烃         4～25份；

7、聚烯烃弹性体             15～36份；

8、硬脂酸改性氢氧化镁       55～65份；

9、其中，所述硅橡胶接枝聚烯烃和聚烯烃弹性体中含量最高的聚烯烃的种类相同。

10、本发明中，通过选用硅橡胶接枝聚烯烃和聚烯烃弹性体作为基体树脂，加入硬脂酸改性氢氧化镁以及调整硅橡胶接枝聚烯烃和聚烯烃弹性体中含量最高的聚烯烃种类相同，制得的无卤阻燃聚烯烃组合物具有较好的阻燃性能，同时兼具较好的耐弯折性能和力学性能。

11、具体地，硬脂酸改性氢氧化镁可以提高氢氧化镁的亲油性，改善其与基体树脂的相容性，硅橡胶接枝聚烯烃通过将硅橡胶接枝到聚烯烃上能够有效改善相容性，硅橡胶一方面能够起到润滑的作用；另一方面其具有较好的韧性，可以改善耐弯折性能，与硬脂酸改性氢氧化镁以及基体树脂相协同，能够使挤出性能、耐弯折性能和力学性能均较好。

12、具体地，所述硅橡胶接枝聚烯烃是硅橡胶作为支链，接枝到聚烯烃分子链上。

13、本发明中所述硅橡胶接枝聚烯烃中的聚烯烃和聚烯烃弹性体中含量最高的聚烯烃种类相同具体为：

14、当所述硅橡胶接枝聚烯烃为聚乙烯接枝硅橡胶时，聚烯烃弹性体为乙烯基弹性体；当所述硅橡胶接枝聚烯烃为聚丙烯接枝硅橡胶时，聚烯烃弹性体为丙烯基弹性体。

15、乙烯基弹性体中乙烯含量大于70wt％。具体地，所述乙烯基弹性体包括乙烯-辛烯共聚物和/或乙烯-丁烯共聚物。

16、具体地，所述丙烯基弹性体中丙烯含量大于70wt％，优选为丙烯-乙烯共聚物。

17、需要说明的是，本发明中所述无卤阻燃聚烯烃组合物中，所述硅橡胶接枝聚烯烃和聚烯烃弹性体的总含量不低于17wt％，优选不低于35wt％。

18、本发明中，所述硬脂酸改性氢氧化镁占硅橡胶接枝聚烯烃和聚烯烃弹性体总质量的百分比优选不超过350％。

19、需要说明的是，本发明中所述硅橡胶接枝聚烯烃为4～25份，例如但不限于4份、5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份、20份、21份、22份、23份、24份或25份等均能实现本发明。

20、本发明中所述聚烯烃弹性体为15～36份，例如但不限于15份、16份、17份、18份、19份、20份、21份、22份、23份、24份、25份、26份、27份、28份、29份、30份、31份、32份、33份、34份、35份或36份等均能实现本发明。

21、本发明中所述硬脂酸改性氢氧化镁为55～65份，例如但不限于55份、56份、57份、58份、59份、60份、61份、62份、63份、64份或65份等均能实现本发明。

22、进一步地，所述硅橡胶接枝聚烯烃和聚烯烃弹性体的质量比为1：3～1：1，例如但不限于1：3、1：2.5、1：2、1：1.8、1：1.5或1：1等均能实现本发明。聚烯烃弹性体用量过多的话会导致组合物挤出外观性能差。

23、本发明中所述硅橡胶接枝聚烯烃可以为购买得到或自制得到。

24、本发明中对硅橡胶接枝聚烯烃的制备方法没有特别限制，常用的方法均能用于本发明。

25、在一些具体实施方式中，采用自由基引发，所述硅橡胶接枝聚烯烃的制备方法如下：

26、将聚烯烃、硅橡胶和引发剂挤出造粒得到。

27、所述硅橡胶为含有乙烯基的硅橡胶，具体可以选自甲基乙烯基硅橡胶和/或甲基苯基乙烯基硅橡胶。

28、所述引发剂可以选自过氧化氢、过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯或双(苯甲酰)过氧化物等。

29、具体地，通过将聚烯烃、硅橡胶和引发剂混合，投入到双螺杆挤出机中在150～180℃挤出造粒得到。引发剂引发硅橡胶中的双键打开形成自由基，再与聚烯烃分子链发生反应，形成接枝产物。

30、具体地，所述硅橡胶接枝聚烯烃的熔体流动速率的测试标准为astmd-1238-2010。

31、具体地，所述硅橡胶接枝聚烯烃在190℃，2.16kg负载下的熔体流动速率为0.1～5g/10min。

32、进一步地，所述硅橡胶包括甲基乙烯基硅橡胶和/或甲基苯基乙烯基硅橡胶。

33、进一步地，所述硅橡胶接枝聚烯烃的接枝率为0.5～1.8％。具体地，所述接枝率为0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.5％、1.6％、1.7％或1.8％等均能实现本发明。

34、具体地，所述接枝率的测定方法为红外光谱法测定。

35、通过调整硅橡胶和引发剂的用量控制接枝率，具体地，硅橡胶和引发剂的质量比为2：(0.1～0.15)。

36、硅橡胶的用量为聚烯烃用量的1～4wt％。

37、进一步地，所述硬脂酸改性氢氧化镁的粒径d50＜10μm。例如但不限于＜10μm、9.5μm、9μm、8.5μm、8μm、7.5μm、7μm、6.5μm、6μm、5.5μm、5μm、4.5μm、4μm、3.5μm、3μm、2.5μm、2μm、1.5μm、1μm、0.5μm、0.4μm、0.3μm、0.2μm、0.1μm等均能实现本发明。

38、具体地，所述硬脂酸改性氢氧化镁的粒径的测定方法通过激光粒径分析仪测试得到。

39、更进一步地，所述硬脂酸改性氢氧化镁的粒径d50为0.1～3.5μm。

40、进一步地，所述无卤阻燃聚烯烃组合物还包括0.5～1份加工助剂。

41、具体地，所述加工助剂包括抗氧剂和/或色粉。

42、本发明中可以选用常用的抗氧剂，例如但不限于受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂或硫代酯类抗氧剂中的一种或几种。

43、具体地，所述受阻酚类抗氧剂为n，n’-六亚甲基双(3,5-二叔丁基-4-羟基苯丙酰胺)(irganox 1098)、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(irganox1010)、1，6-己二醇双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯](irganox 259)、β-(4-羟基-3,5-二叔丁基苯基)丙酸正十八酯(irganox 1076)或3,9-双{2-[3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙烯酸]-1,1-二甲基}-2,4,8,10-四氧杂螺环十一烷(adk ao-80)中的一种或几种。

44、所述亚磷酸酯类抗氧剂为三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(irganox 168)、双(2,6-二叔丁基-4-甲苯基)季戊四醇亚磷酸酯(pep-36)或627a中的一种或几种。

45、所述硫代酯类抗氧剂为硫代二丙酸二硬脂醇酯、硫代二丙酸二月桂酯或季戊四醇类十二硫代丙酯中的一种或几种。

46、本发明还保护上述无卤阻燃聚烯烃组合物的制备方法，包括如下步骤：

47、将各组分混合均匀，经挤出造粒得到无卤阻燃聚烯烃组合物。

48、具体地，所述挤出造粒采用双螺杆挤出机。

49、具体地，所述挤出温度为130～180℃。

50、本发明还保护上述无卤阻燃聚烯烃组合物在制备线缆护套料中的应用。

51、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

52、本发明提供了一种无卤阻燃聚烯烃组合物，采用硅橡胶接枝聚烯烃为基材，加入硬脂酸改性氢氧化镁为阻燃剂，并调整硅橡胶接枝聚烯烃和聚烯烃弹性体中含量最高的聚烯烃种类相同，可以使制得的无卤阻燃聚烯烃组合物具有较好的阻燃性能，同时兼具较好的耐弯折性能和力学性能。