[发明专利]高伸长率抗开裂无卤低烟阻燃聚烯烃及用途

说明书

技术领域

本发明是对无卤低烟阻燃聚烯烃的改进，尤其涉及高伸长率抗开裂性好的无卤低烟阻燃聚烯烃，以及在电缆中的应用。

背景技术

无卤低烟阻燃聚烯烃塑料(例如以聚乙烯(PE)或聚乙烯乙酸乙烯酯(EVA)与聚乙烯(PE)混合为基料)，为获得优良的阻燃性，并达到无卤要求，采用添加超过基料(例如150～200份)氢氧化镁(Mg(OH)₂)或氢氧化铝(AL(OH)₃)或两者混合体系的无机阻燃材料。例如以聚烯烃电缆护套为例，此类无卤低烟阻燃聚烯烃组成如表1。高添加量无机阻燃材料的加入，造成基料的机械、物理性能下降较大，例如断裂伸长率及强度大幅度下降，热塑流动性变差。虽然在上述混合料中加有相溶剂、润滑剂和偶联剂，但前述三项指标仍然较低，尤其是影响耐开裂的两个主要性能指标——断裂伸长率和熔流指数较低，断裂伸长率通常只有160～240％，150℃熔流指数(melt flow index)只有6-9g/10min(表2)，远低于未加阻燃剂前基料400-600的断裂伸长率，和高达12的熔流指数。

聚烯烃熔流指数低，在成型尤其是挤出成型时，塑料完全靠机械压力推出(例如电缆绝缘、护套完全靠挤出压力推出挤包)，从而导致在成型塑料中储存了大的热机应力，这是造成日后应力开裂的基础原因。此制造应力存在，在存放或使用过程中缓慢产生应力松弛，此时低伸长率自身可延伸性低，已无法消除松弛中的应力，从而造成开裂。此缺陷在无卤低烟阻燃聚烯烃中客观长期存在，至今未得到有效解决，已经成为无卤阻燃聚烯烃的一大障碍，特别是用于电缆绝缘及护套，几个月后普遍产生不同程度的开裂，以至造成电缆失去使用价值而报废，已成为电缆行业亟待解决的技术难关。人们虽然提出各种无卤低烟阻燃聚烯烃塑料配方，例如：

中国专利CN1445793公开的低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料(重量份)：乙烯-醋酸乙酸共聚物65～75，高密度聚乙烯25～35，氢氧化铝和/或氢氧化镁阻燃剂90～140，硼酸锌和/或聚磷酸铵阻燃剂7～10，相容剂15～30，抗氧剂A1～2.5，抗氧剂B1～2.5，润滑剂1～1.5，交联剂4～5。所得电缆料密度1.4g/cm³，断裂伸长率187-358，氧指数33-35。

中国专利CN1796450公开的低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)65～75％，高密度聚乙烯(HDPE)25～35％，Al(OH)₃50～65％，Mg(OH)₂50～65％，乙烯醋酸乙烯酯接枝马来酸酐共聚物(EVA-g-MAH)10～20％，ZnB 1.5～10％，抗氧剂1010 1.5％，硬酯酸锌Znste 2％，加工助剂0.1～20％。所得电缆料密度1.4-1.43g/cm³，断裂伸长率235-360，氧指数32-35。

中国专利CN1996502公开的核电站用低烟无卤阻燃电缆绝缘与护套料，乙烯-醋酸乙烯共聚物或硅树脂70-90份，聚烯烃接枝聚合物10-30份，氢氧化铝、氢氧化镁、水合二氧化硅或硅树脂阻燃剂90-150份，防老剂1.3-5份，辐照敏化剂2-3份，脂肪酸盐1-2份，有机硅聚合物1-2份。所得料密度1.4g/cm³，断裂伸长率240-250，氧指数37-38。

中国专利CN101016395公开的热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃材料：乙烯醋酸乙烯：10-25％；低密度聚乙烯：5-15％；乙烯弹性体：6-25％；氢氧化铝：59-77％；阻燃剂：1-3％；抗氧剂：0.2-1％；润滑剂：0.5-1.5％；交联剂：0.1-4％；表面活性剂：0.2-1％。所得料密度＞1.4g/cm³，断裂伸长率160-210，氧指数35。

中国专利CN1235175公开的无卤低烟阻燃热塑性聚烯烃复合物：热塑性聚烯烃35～45，改性热塑性聚烯烃4～18，阻燃剂40～55，增效剂1.5～10，偶联剂0.4～1.5.工艺助剂1～4和着色剂0～1.6。所得料断裂伸长率≥150，氧指数≥33。

中国专利CN1763129公开的热塑性无卤低烟阻燃电缆护套料，100份聚烯烃类树脂；70-100份氢氧化镁或氢氧化铝；30-60份镁盐晶须，其它助剂3-8份。所得料断裂伸长率200-400，氧指数≥40。