專(zhuān)利名稱(chēng)：：利用納米技術(shù)生產(chǎn)無(wú)鹵型阻燃絕緣材料的組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種利用納米技術(shù)生產(chǎn)無(wú)鹵型阻燃絕緣材料的組合物，更特別涉及一種利用納米技術(shù)生產(chǎn)無(wú)鹵型阻燃絕緣材料的組合物以生產(chǎn)不含鹵素的絕緣材料，其通過(guò)向聚烯烴類(lèi)基礎(chǔ)樹(shù)脂加入納米級(jí)材料改善了阻燃性。
背景技術(shù)：
：諸如聚乙烯等一般用作阻燃絕緣材料的熱塑性樹(shù)脂，是由化學(xué)結(jié)構(gòu)中具有氫和碳的可燃材料組成的有機(jī)材料，因此在著火時(shí)，具有高煙濃度。另外，熱塑性樹(shù)脂的缺點(diǎn)在于著火時(shí)生成大量含有有毒氣體的煙，再度危害人類(lèi)生命。同時(shí)，含有溴(Br)、氯(Cl)等鹵素的鹵素類(lèi)阻燃絕緣材料已被使用，但是，鹵素類(lèi)絕緣材料在生產(chǎn)或使用時(shí)存在安全性問(wèn)題，且在燃燒時(shí)生成有毒氣體，例如二噁英。因此，基于環(huán)保的問(wèn)題，曾試圖獲得不含鹵素的阻燃絕緣材料。這些年，在環(huán)保的阻燃劑領(lǐng)域中，對(duì)各種環(huán)保的組分的阻燃性進(jìn)行了研究。特別是，已經(jīng)表明如果使用金屬氫氧化物類(lèi)無(wú)機(jī)阻燃劑，其滿(mǎn)足UL94VO要求，但是不滿(mǎn)足高阻燃性的VW-I級(jí)。同樣地，使用無(wú)機(jī)粘土?xí)r，其滿(mǎn)足UL94VO的要求，但是不滿(mǎn)足高阻燃性的VW-I級(jí)。本發(fā)明是在相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)背景下設(shè)計(jì)的，以解決常規(guī)問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容技術(shù)問(wèn)題因此，本發(fā)明用來(lái)解決現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，因此，本發(fā)明的目的在于提供一種利用納米技術(shù)生產(chǎn)無(wú)鹵阻燃絕緣材料的組合物，其不含卣素，可具有滿(mǎn)足VW-I級(jí)的阻燃性。技術(shù)方案為了完成上述目的，本發(fā)明提供了一種利用納米技術(shù)生產(chǎn)無(wú)鹵阻燃絕緣材料的組合物，其包括100250重量份的用納米硼酸處理的金屬氫氧化物，其作為無(wú)機(jī)阻燃劑；150重量份的納米粘土，其是與基礎(chǔ)樹(shù)脂相容的增強(qiáng)劑(compatibilityenhancer);150重量份的預(yù)定的金屬化合物，其作為阻燃制劑；和0.55重量份的抗氧化劑，上述含量是以100重量份作為基礎(chǔ)樹(shù)脂的聚烯烴樹(shù)脂為基準(zhǔn)。構(gòu)成基礎(chǔ)樹(shù)脂的聚烯烴樹(shù)脂優(yōu)選烯烴聚合物或乙烯類(lèi)共聚物，且乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)為更優(yōu)選的乙烯類(lèi)共聚物，其中醋酸乙烯酯(VA)的含量為10%40%。這里，如果乙烯類(lèi)共聚物中的醋酸乙烯酯(VA)的含量小于數(shù)值限度，將難以填充阻燃劑，不能確保其預(yù)定的阻燃性。同時(shí)，如果醋酸乙烯酯(VA)的含量超過(guò)數(shù)值限度，會(huì)損害機(jī)械強(qiáng)度，例如拉伸強(qiáng)度或耐磨性，難以確保產(chǎn)品的物理性質(zhì)。用于對(duì)作為無(wú)機(jī)阻燃劑的金屬氫氧化物進(jìn)行表面處理的納米硼酸選自由單獨(dú)的原硼酸、偏硼酸和四硼酸、或其混合物組成的組，且優(yōu)選尺寸為1.0口或以下且表面積為1口/g10口/g。這里，用納米硼酸處理的金屬氫氧化物的作用是在燃燒時(shí)形成固體層，從而便于形成焦炭，使改善阻燃性。如果無(wú)機(jī)阻燃制劑的含量小于數(shù)值限度，不能確保硼酸的表面處理效果。同時(shí)，如果無(wú)機(jī)阻燃制劑的含量超過(guò)數(shù)值限度，在使用該組合物的擠出工藝中，會(huì)損害組合物的加工性能和機(jī)械物理性能。同時(shí)，生產(chǎn)的產(chǎn)品的機(jī)械強(qiáng)度，例如伸長(zhǎng)率或拉伸強(qiáng)度。如果納米硼酸的尺寸超過(guò)數(shù)值限度，將會(huì)削弱組合物的分散能力，因而損害所得產(chǎn)品的物理性質(zhì)的可重復(fù)性。如果納米硼酸的表面積小于數(shù)值限度，會(huì)損害物理性質(zhì)的可重復(fù)性，同時(shí)如果納米硼酸的表面積超過(guò)數(shù)值限度，由于技術(shù)上的困難，不易得到合適的材料，因而從經(jīng)濟(jì)方面來(lái)說(shuō)增加了成本。納米粘土選自由單獨(dú)的蒙脫石、鋰蒙脫石、蛭石和皂石、或其混合物組成的組，優(yōu)選尺寸為1.0口或以下。這里，由于具有極性基團(tuán)的結(jié)構(gòu)，納米粘土的作用是改善與基礎(chǔ)樹(shù)脂的相容性。如果納米粘土的含量小于數(shù)值限度，會(huì)降低成型的焦炭水平，因而損害其阻燃性，同時(shí)，如果納米粘土的含量超過(guò)數(shù)值限度，會(huì)損害使用該組合物生產(chǎn)的產(chǎn)品的伸長(zhǎng)率。阻燃制劑優(yōu)選但不限于鉬類(lèi)化合物或石英類(lèi)化合物。阻燃制劑的作用是通過(guò)焦炭固化增強(qiáng)阻燃性，并降低燃燒時(shí)釋放的煙量。例如，阻燃制劑優(yōu)選包括一種或多種金屬化合物，其選自由一種鉬類(lèi)化合物或一種石英類(lèi)化合物組成的組，其中鉬類(lèi)化合物選自由無(wú)機(jī)添加劑組成的組，其中將鉬絡(luò)合物加入到磷酸化的氧化鋅、八鉬酸銨(ammoniumoctamolybdenum)、鋅基(zincbase)、和氧化鎂中，且將石英加入到鋅基的鉬中；石英類(lèi)化合物選自由水滑石和石英粉(groundsilica)、沉淀石英和發(fā)泡石英組成的組。同時(shí)，如果阻燃制劑的含量小于數(shù)值限度，其難以滿(mǎn)足足夠的阻燃性，同時(shí)，如果阻燃制劑的含量超過(guò)數(shù)值限度，會(huì)損害使用該組合物生產(chǎn)的產(chǎn)品的機(jī)械強(qiáng)度，例如伸長(zhǎng)率或拉伸強(qiáng)度?？寡趸瘎┑淖饔檬峭ㄟ^(guò)捕獲在產(chǎn)品中生成的基團(tuán)以抑制新基團(tuán)的生成，防止使用所述組合物生產(chǎn)的產(chǎn)品老化。如果抗氧化劑的含量小于數(shù)值限度，難以預(yù)計(jì)加入抗氧化劑所產(chǎn)生的前述作用的效果，同時(shí)，如果抗氧化劑的含量超過(guò)數(shù)值限度，由于出現(xiàn)模糊和滲出效果，這樣的組合物并不是優(yōu)選的。同時(shí)，前述利用納米技術(shù)生產(chǎn)無(wú)鹵阻燃絕緣材料的組合物，更優(yōu)選用于制造無(wú)鹵阻燃電線的絕緣涂層。本發(fā)明的最佳實(shí)施方式以下將詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。然而，這里的說(shuō)明僅作為說(shuō)明用途的實(shí)施例，并非用于限制本發(fā)明的范圍，因此應(yīng)該理解為，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍下，可對(duì)其作出其它等價(jià)修改。為了更加全面地說(shuō)明本發(fā)明，將會(huì)對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員提供本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式。實(shí)施方式14和對(duì)比例14本發(fā)明的實(shí)施方式可以分成實(shí)施方式14和作為對(duì)照組的對(duì)別例l4，按照表1所列出的組分和含量，分別制備其組合物。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表l中，EVA代表乙烯-醋酸乙烯(其中醋酸乙烯酯含量為33%)，EEA代表乙烯-丙烯酸乙烯(其中丙烯酸乙酯含量為24%)，使用由原硼酸表面處理的金屬氫氧化物作為硼酸處理的金屬氫氧化物，使用蒙脫石作為納米粘土，用鉬酸銨(ammoniummolybdenum)處理的碳酸^作為鉬化合物，使用石英粉作為石英化合物，使用TMPTMA(三羥甲基丙垸三甲基丙烯酸酯)作為交聯(lián)促進(jìn)劑。同時(shí)，本領(lǐng)域一般使用脂肪族加工助劑作為加工助劑。制備電線用絕緣涂層接下來(lái)說(shuō)明的是使用表1所列出的實(shí)施方式14和對(duì)比例14的組合物制造用于電線涂層的絕緣材料的方法，如下所述。分別制備實(shí)施方式14和對(duì)比例14的組合物(步驟S1)。將制備的組合物放入120L的捏合機(jī)中，捏合15分鐘(優(yōu)選15分鐘20分鐘)(步驟S2)。在150。C的擠出溫度下(優(yōu)選130。C18(TC)，使用75口單螺桿擠出機(jī)將捏合的組合物擠出成絕緣材料(步驟S3)。通過(guò)照射8Mmd(優(yōu)選510Mmd)的電子束使擠出的阻燃劑交聯(lián)(步驟S4)。測(cè)試和評(píng)價(jià)使用實(shí)施方式14和對(duì)比例14的組合物根據(jù)Sl至S4的步驟制備的絕緣材料的測(cè)試樣品分別作為電線的涂層使用。然后，根據(jù)UL1581測(cè)量破壞時(shí)(atbreak)的物理性質(zhì)的評(píng)價(jià)項(xiàng)目，例如拉伸強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率。采用阻燃性的評(píng)價(jià)項(xiàng)目，例如極限氧指數(shù)(LOI)和高阻燃性(VW-I)，作為評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)。這里，根據(jù)ASTMD2863測(cè)量L01，使用用于UL標(biāo)準(zhǔn)的垂直燃燒試驗(yàn)的設(shè)備評(píng)價(jià)VW-I。對(duì)破壞時(shí)(atbreak)的物理性質(zhì)和阻燃性的評(píng)價(jià)項(xiàng)目的測(cè)試和評(píng)價(jià)結(jié)果列在表2中。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>由表2可看出，所有實(shí)施方式14的拉伸強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率的值相對(duì)一致，所有產(chǎn)品的物理性質(zhì)都滿(mǎn)足要求，同時(shí)對(duì)比例1和3的拉伸強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率的值相對(duì)地低，因而可以發(fā)現(xiàn)其產(chǎn)品性質(zhì)上的問(wèn)題。同時(shí)，使用用于垂直燃燒試驗(yàn)的設(shè)備測(cè)量阻燃性的評(píng)價(jià)項(xiàng)目。結(jié)果，對(duì)比例1~4的所有產(chǎn)品都有缺陷，同時(shí)實(shí)施方式14的所有產(chǎn)品都沒(méi)有缺陷。因此，確定實(shí)施方式14足以滿(mǎn)足本發(fā)明的發(fā)明效果。如上所述，已經(jīng)詳細(xì)地描述了本發(fā)明的最佳實(shí)施方式。應(yīng)該理解，說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中的術(shù)語(yǔ)不應(yīng)被限制為一般的和字典意義上的含義，而是在允許發(fā)明人以最好的解釋對(duì)其術(shù)語(yǔ)作適當(dāng)定義為原則的基礎(chǔ)上，基于本發(fā)明的技術(shù)方面的含義和概念作解釋。工業(yè)用途本發(fā)明的利用納米技術(shù)生產(chǎn)無(wú)鹵阻燃絕緣材料的組合物的優(yōu)點(diǎn)在于如果本發(fā)明的組合物作為阻燃絕緣材料，尤其是電線的絕緣涂層，相對(duì)于常規(guī)產(chǎn)品，其保持了相當(dāng)?shù)奈锢硇再|(zhì)，例如對(duì)抗機(jī)械強(qiáng)度時(shí)的拉伸強(qiáng)度或伸長(zhǎng)率，且由于本發(fā)明的組合物不含鹵素，相對(duì)于常規(guī)含鹵產(chǎn)品更加環(huán)保，并確保阻燃性適于高阻燃性的VW-I等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。權(quán)利要求1.利用納米技術(shù)生產(chǎn)無(wú)鹵阻燃絕緣材料的組合物，其包括100～250重量份的用納米硼酸處理的金屬氫氧化物，其作為無(wú)機(jī)阻燃劑；1～50重量份的納米粘土，其是與基礎(chǔ)樹(shù)脂相容的增強(qiáng)劑；1～50重量份的預(yù)定的金屬化合物，其作為阻燃制劑；和0.5～5重量份的抗氧化劑；上述含量是以100重量份作為基礎(chǔ)樹(shù)脂的聚烯烴樹(shù)脂為基準(zhǔn)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用納米技術(shù)生產(chǎn)無(wú)鹵阻燃絕緣材料的組合物，其中構(gòu)成基礎(chǔ)樹(shù)脂的聚烯烴樹(shù)脂是烯烴聚合物或乙烯類(lèi)共聚物。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用納米技術(shù)生產(chǎn)無(wú)鹵阻燃絕緣材料的組合物，其中所述乙烯類(lèi)共聚物為乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)，其中醋酸乙烯酯(VA)的含量為10%40%。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用納米技術(shù)生產(chǎn)無(wú)鹵阻燃絕緣材料的組合物，其中用于對(duì)作為無(wú)機(jī)阻燃劑的金屬氫氧化物進(jìn)行表面處理的納米硼酸選自由單獨(dú)的原硼酸、偏硼酸和四硼酸、或其混合物組成的組，且優(yōu)選尺寸為1.0口或以下，且表面積為1口/g10口/g。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用納米技術(shù)生產(chǎn)無(wú)鹵阻燃絕緣材料的組合物，其中所述納米粘土選自由單獨(dú)的蒙脫石、鋰蒙脫石、蛭石和皂石、或其混合物組成的組，優(yōu)選尺寸為1.0口或以下。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用納米技術(shù)生產(chǎn)無(wú)鹵阻燃絕緣材料的組合物，其中阻燃制劑優(yōu)選為一種或多種金屬化合物，其選自由一種鉬類(lèi)化合物或一種石英類(lèi)化合物組成的組，其中鉬類(lèi)化合物選自由無(wú)機(jī)添加劑組成的組，其中將鉬化合物加入到磷酸化的氧化鋅、八鉬酸銨、鋅基和氧化鎂中，且將石英加入到鋅基的鉬中；石英類(lèi)化合物選自由水滑石和石英粉、沉淀石英和發(fā)泡石英組成的組。7.根據(jù)權(quán)利要求1~6所述的利用納米技術(shù)生產(chǎn)無(wú)鹵阻燃絕緣材料的組合物，其中所述組合物用于制造無(wú)鹵阻燃電線的絕緣涂層。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了一種利用納米技術(shù)生產(chǎn)無(wú)鹵阻燃絕緣材料的組合物。本發(fā)明提供了一種利用納米技術(shù)生產(chǎn)無(wú)鹵阻燃絕緣材料的組合物，包括用納米硼酸處理的金屬氫氧化物；作為基礎(chǔ)樹(shù)脂的相容增強(qiáng)劑(compatibilityenhancer)的納米粘土；作為阻燃制劑的金屬化合物；和抗氧化劑，基于所述聚烯烴樹(shù)脂的總重。本發(fā)明的組合物的優(yōu)點(diǎn)在于如果其作為阻燃絕緣材料，尤其是電線的絕緣涂層，相對(duì)于常規(guī)產(chǎn)品，也保持了相當(dāng)?shù)奈锢硇再|(zhì)，例如對(duì)抗機(jī)械強(qiáng)度時(shí)的拉伸強(qiáng)度或伸長(zhǎng)率，該組合物還比常規(guī)含鹵產(chǎn)品更加環(huán)保，并確保阻燃性適于高阻燃性的VW-I等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。文檔編號(hào)C08K9/00GK101111553SQ200580047214公開(kāi)日2008年1月23日申請(qǐng)日期2005年5月27日優(yōu)先權(quán)日2005年1月28日發(fā)明者南振鎬,林和俊,金吾榮申請(qǐng)人:Ls電線有限公司