低烟低卤阻燃剂及其制备方法以及由其制备阻燃物的方法

摘要

本发明属于阻燃电线电缆领域，具体涉及一种低烟低卤阻燃剂及其制备方法以及由前述阻燃剂制备低烟低卤阻燃物的方法。所述的低烟低卤阻燃剂包括以下重量份数的各个组分：聚烯烃40～50份，三氧化二锑8～15份，四溴邻苯二甲酸酐35～45份以及二茂铁2～5份。首先将所需组分按照前述重量份数混合在一起搅拌均匀，得到预混料；再将预混料在130～180℃条件下经挤出机挤出造粒，即得阻燃剂。将下列组分按下述比例混合：阻燃剂∶聚烯烃∶二月桂酸二丁基锡＝30∶65∶5，再将所得混合物在挤塑机上绝缘挤出即可得阻燃物。采用本阻燃剂的阻燃物将具有较好的阻燃效果，且能实现低烟低卤的目的。

说明书

技术领域

本发明属于阻燃电线电缆领域，具体涉及一种低烟低卤阻燃剂及其制备方法以及由前述阻燃剂制备低烟低卤阻燃物的方法。

背景技术

阻燃聚氯乙烯塑料(PVC)作为电线电缆的绝缘层，阻燃效果较好，但当其燃烧时会产生大量的浓烟，这些浓烟主要是氯化氢气体，由于氯化氢有毒，因此这些浓烟不仅会影响逃生，而且还会对人体造成伤害。

聚烯烃作为绝缘材料，本身是不含卤素的，但由于其易燃，因此使用时需要要添加阻燃剂，常用的方法是添加含卤阻燃剂，然而高含卤的阻燃聚烯烃在性能和成本上与阻燃PVC相比没有优势，因此使用量较少。

当聚烯烃添加无机阻燃剂时，虽然能达到无卤的目的，但由于阻燃效果不佳，因此为了达到与添加含卤阻燃剂同样的阻燃效果时，无机阻燃剂添加的量往往较大，此时虽然能起到较好的阻燃效果，但是由于加入过多的无机阻燃剂，将导致无法通过挤出工艺，且会明显的影响到绝缘的力学性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种低烟低卤阻燃剂，采用本阻燃剂的阻燃物将具有较好的阻燃效果，且能实现低烟低卤的目的。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种低烟低卤阻燃剂，包括以下重量份数的各个组分：聚烯烃40～50份，三氧化二锑8～15份，四溴邻苯二甲酸酐35～45份以及二茂铁2～5份。

本发明的另一个目的是提供一种制备低烟低卤阻燃剂的方法，包括如下步骤：

1)将所需组分按照前述重量份数混合在一起搅拌均匀，得到预混料；

2)将预混料在130～180℃条件下经挤出机挤出造粒，即得阻燃剂。

本发明的再一个目的是根据上述低烟低卤阻燃剂制备低烟低卤阻燃物的方法，制造时将下列组分按下述比例混合：阻燃剂∶聚烯烃∶二月桂酸二丁基锡＝30∶65∶5，再将所得混合物在挤塑机上绝缘挤出即可得阻燃物。

聚烯烃的种类较多，但均能实现本发明的目的，进一步的，所述的聚烯烃为硅烷接枝低密度聚乙烯，以进一步提高本阻燃剂的阻燃效果。

所述的三氧化二锑(Sb₂O₃)和四溴邻苯二甲酸酐(TBPA)共同使用时产生阻燃效果，二者燃烧时生成的三溴化锑蒸气密度较大，能较长时间地停留在燃烧区，具有较好的覆盖效应和稀释效应，即当三溴化锑覆盖在聚合物表面时可以隔热、隔氧，同时也起到稀释可燃性气体的作用，三溴化锑分解时还可以捕获气相中维持燃烧链式反应的活泼自由基，改变气相中的反应模式，减少反应放热量而减缓或终止燃烧反应。

所述的二茂铁(二聚环茂二烯铁)能与燃烧时生成的溴化氢作用，二茂铁迅速转化为α-Fe₂O₃，对炭化起催化灼烧使生成CO和CO₂，从而减少了燃烧时的烟黑数量和抑制酸的生成。

由前所述，本发明的阻燃效果好，且加入的二茂铁可以降低溴化氢和烟雾的产生，从而实现了低烟低卤的目的，同时本发明的制造方法简单，易于批量生产且成本较低。

具体实施方式

作为本发明的优选方案，所述的阻燃剂不仅含有40～50份的硅烷接枝低密度聚乙烯、8～15份的三氧化二锑、35～45份的四溴邻苯二甲酸酐以及2～5份的二茂铁，而且还包括1～3份的红磷和0.8～1.5份的硅橡胶。

所述的红磷和硅橡胶能够降低阻燃剂的用量，提高阻燃效率且成本低廉，红磷和硅橡胶还能赋于被阻燃材料较好的物理机械性能，也即能防止燃烧时产生的滴落现象。

作为本发明的另一种优选方案，所述的阻燃剂还包括0.3～0.5份的二甲基硅油。

二甲基硅油无味无毒，具有生理惰性、良好的化学稳定性、电缘性和耐候性，粘度范围广，凝固点低，闪点高，疏水性能好，并具有很高的抗剪能力。采用二甲基硅油对阻燃剂作润滑处理，能够显著减少燃烧时产生的粉尘，从而进一步降低了燃烧时产生的烟雾数量。

作为本发明进一步的优选方案，所述的阻燃剂还包括3～8份的硼酸锌。

燃烧时硼酸锌与溴元素作用生成溴化硼、溴化锌，并释放出结合水，同时生成玻璃层覆盖层，从而显著地增强了阻燃效果。

综上所述，本发明将三氧化二锑(Sb₂O₃)、四溴邻苯二甲酸酐(TBPA)、红磷、硅橡胶、二甲基硅油以及硼酸锌混合在一起，由于前述成分之间的协同效应，不但可以在减少阻燃剂使用量的同时获得所需的阻燃效果，而且会降低对基体树脂性能的影响，所得阻燃剂的制造成本也相对较低；同时加入的二茂铁(二聚环茂二烯铁)可以降低溴化氢和烟雾的产生，以达到低烟低卤的目的。

制备本发明中的阻燃剂的工艺步骤如下：

1)将硅烷接枝低密度聚乙烯、三氧化二锑(Sb₂O₃)、四溴邻苯二甲酸酐(TBPA)、红磷、硅橡胶、二甲基硅油、硼酸锌以及二茂铁按照前述分量混合，在300～500转/分的转速下搅拌5～10min，搅拌均匀后得到预混料；

2)将预混料在130～180℃条件下经挤出机挤出造粒，即得阻燃剂。

当制得阻燃剂后，为制造具体实用的阻燃物，可将下列组分按下述比例混合：阻燃剂∶聚烯烃∶二月桂酸二丁基锡＝30∶65∶5，再将所得混合物在挤塑机上绝缘挤出即可得阻燃物。

上式中的二月桂酸二丁基锡为催化剂，以提高反应速率和产率。

进一步的，挤出时挤塑机机身温度为130～180℃、机头温度为190～230℃。

下面结合实施例，对本发明做进一步的说明，表1为阻燃剂试验的配方，表格中的数字为每份配料的重量份数：

表1阻燃剂试验配方(重量份数)

按表1配方制备的阻燃剂再与硅烷接枝低密度聚乙烯、催化剂按以下比例搅拌混合后挤出，所得产物即为低烟低卤阻燃物。

阻燃剂∶聚烯烃∶二月桂酸二丁基锡＝30∶65∶5

挤出后的成品按照GB2951.11进行拉力试验。

挤出后的成品按照UL1685进行垂直托架燃烧试验，阻燃级别达到FT4等级。

表2低烟低卤阻燃物的实验结果