專利名稱：導(dǎo)電阻燃低煙乙烯-醋酸乙烯酯復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高分子材料領(lǐng)域，涉及一種高分子復(fù)合材料，尤其涉及一種具有導(dǎo)電 阻燃性能的乙烯-醋酸乙烯酯復(fù)合材料，主要用于電纜工業(yè)。本發(fā)明還涉及該乙烯-醋酸 乙烯酯復(fù)合材料的制備方法。
背景技術(shù)：
復(fù)合型高分子導(dǎo)電材料實質(zhì)上是一種具有導(dǎo)電性能的高分子復(fù)合材料，通常是指 以高分子材料為基體，加入各種具有導(dǎo)電能力的物質(zhì)，主要是一些無機填料，經(jīng)過分散復(fù) 合、層積復(fù)合等方式處理后而具有導(dǎo)電功能的多相復(fù)合體系。復(fù)合型高分子導(dǎo)電材料與結(jié) 構(gòu)型導(dǎo)電聚合物相比，具有加工簡單、成本低的優(yōu)點，并且綜合了各組分的特性，既具有填 料的導(dǎo)電性，又具有高分子材料的各種優(yōu)異特性，可以根據(jù)實際需求大范圍調(diào)節(jié)材料的電 學性能和力學性能，便于使用。因此，它在輕工，紡織，能源，電子，航空航天等領(lǐng)域得到了迅 速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。隨著科學技術(shù)的現(xiàn)代化和電子工業(yè)的迅速發(fā)展，這種新型材料的需求 量會越來越大。復(fù)合導(dǎo)電高分子材料可根據(jù)基體的不同，可分為導(dǎo)電橡膠，導(dǎo)電塑料，導(dǎo)電 纖維，導(dǎo)電粘合劑。根據(jù)材料功能的不同，可分為防靜電和除靜電材料，電極材料，發(fā)熱材 料，電磁屏蔽材料等。乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)是近年來發(fā)展迅速的塑料品種之一，它具有良好的耐沖 擊性、柔韌性、耐環(huán)境應(yīng)力開裂性，同時與填料、阻燃劑有較好的混容性。EVA適合于擠出、 注射、吹塑、熱成型等多種加工方式，生產(chǎn)主要產(chǎn)品有管材、板材、建材、電氣配件、電纜絕緣 材料和日用品等多類產(chǎn)品。但EVA與聚烯烴一樣易燃，同時產(chǎn)生帶有毒性氣體的黑煙，限制 了其在家電、建筑、建材、電纜絕緣等方而的應(yīng)用，故在生產(chǎn)中，EVA的阻燃抑煙性越來越引 起人們的重視。以電纜工業(yè)為例，電纜對阻燃抑煙性和環(huán)保性的要求日益苛刻。對聚合物 的要求即要能夠阻燃抑煙，還要符合電性能和力學性能要求。因此，以乙烯-醋酸乙烯酯 (EVA)為基體，復(fù)合具有導(dǎo)電性能的填料，制備一種具有導(dǎo)電阻燃性能的乙烯_醋酸乙烯酯 復(fù)合材料，具有十分重要的意義。在諸多的導(dǎo)電填料中，炭黑是用量最大、應(yīng)用范圍最廣的一種。炭黑作為一種納米 材料，不僅原料充足、價格便宜、導(dǎo)電性穩(wěn)定，而且還具有納米級粒徑(可達IOnm量級)，同 時炭黑還具有優(yōu)良的著色和補強作用。另外，炭黑工業(yè)的發(fā)展也比較完善，有各種各樣牌號 的炭黑品種供選擇和使用。因此，綜合填料的價格、電學性能和穩(wěn)定性等多種因素，導(dǎo)電炭 黑是比較理想的一種導(dǎo)電填料，也是研究和生產(chǎn)中應(yīng)用最多的一種導(dǎo)電填料。坡縷石是我國西部儲量豐富有待開發(fā)利用的重要資源。坡縷石晶體內(nèi)有與其長 度方向一致的孔徑為0. 32X0. 73nm的微孔，孔內(nèi)含有大量的阻燃元素鎂，鋁和不同性質(zhì)的 水，如結(jié)晶水、羥基結(jié)構(gòu)水、沸石分子水和包結(jié)水等，這些水在高溫下產(chǎn)生的水蒸氣特別對 磷系阻燃劑有利，并且坡縷石的多孔和中空結(jié)構(gòu)對氣體有著強吸附作用，中空隔熱絕熱能 夠阻斷熱的傳遞，這些特點使其具有良好的阻燃性能。同時坡縷石具有不揮發(fā)、價格低廉、 兼有阻燃、抑煙和降低有毒氣體的功能，所以是理想的無公害阻燃劑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種導(dǎo)電阻燃低煙乙烯_醋酸乙烯酯復(fù)合材料。本發(fā)明的另一目的是提供一種導(dǎo)電阻燃低煙乙烯_醋酸乙烯酯復(fù)合材料的制備方法。本發(fā)明的導(dǎo)電阻燃低煙乙烯_醋酸乙烯酯復(fù)合材料，是以乙烯_醋酸乙烯酯為基 體，以導(dǎo)電炭黑和坡縷石為填料，通過大分子熔融插層法，使填料均勻分散在乙烯_醋酸乙 烯酯基體中。所述乙烯-醋酸乙烯酯與填料的質(zhì)量比為1 0. 1 1 0.5;所述填料中，導(dǎo)電 炭黑和坡縷石的質(zhì)量比為1 1 1 0. 1。本發(fā)明導(dǎo)電阻燃低煙乙烯-醋酸乙烯酯復(fù)合材料的制備方法，是將乙烯-醋酸乙 烯酯顆粒于40 70°C下真空干燥24 48h，置于雙輥筒煉塑機上加熱熔融至流動；加入乙 烯_醋酸乙烯酯顆粒質(zhì)量0. 1 0. 5倍的導(dǎo)電炭黑和坡縷石填料(導(dǎo)電炭黑和坡縷石的質(zhì) 量比為1 1 1 0.1)，于110 150°C混煉0.1 0.4小時，然后置于平板硫化機上， 于110 150°C，8 IOMpa下壓制成型。在加入填料的同時，加入乙烯-醋酸乙烯酯顆粒質(zhì)量3. OX 10_3 5X 10_3倍的抗 氧化劑，還可加入乙烯-醋酸乙烯酯顆粒質(zhì)量倍0. 01 0. 03的潤滑劑。本發(fā)明采用的抗氧化劑有2，2-亞甲基雙(4-甲基-6-叔丁基苯酚)，(3，5- 二叔丁 基-4-羥基苯基)丙酸季戊四醇酯，亞磷酸三苯酯等；潤滑劑有乙撐基雙硬酯酰胺(EBS)， 硬脂酸單甘油酯(GMS)或三硬脂酸甘油酯(HTG)。本發(fā)明添加的導(dǎo)電碳黑有乙炔碳黑(如N220、N330、N339、N550、N660、MT)、油漆 油墨普通炭黑(R400R)和超導(dǎo)電炭黑(VXC-72)。下面通過紅外譜圖、電鏡掃描、熱重分析以及垂直燃燒儀、煙密度儀等手段，對本 發(fā)明制備的乙烯-醋酸乙烯酯復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)、性能作詳細說明。1、電鏡掃描圖1為本發(fā)明乙烯-醋酸乙烯酯復(fù)合材料的電鏡掃描圖。從圖1我們可以看出， 炭黑及坡縷石粘土在基體中具有一定的團聚現(xiàn)象，但整體分散比較均勻。2、熱重分析圖2為本發(fā)明乙烯_醋酸乙烯酯復(fù)合材料的熱重曲線。其中曲線a，b為復(fù)合材料 熱重曲線(其區(qū)別為復(fù)合材料所含填料百分含量不同)；(為純乙烯-醋酸乙烯酯熱重曲 線。通過熱重圖可以看出，復(fù)合材料在350°C 450°C之間熱穩(wěn)定性相對純基體有所提高， 在500°C以后，復(fù)合材料熱失重趨于穩(wěn)定，殘?zhí)剂肯鄬兓w較高。3、導(dǎo)電性能3. 1測試儀器半導(dǎo)電橡塑電阻測試儀3. 2制作試樣用沖模機在試片上截取縱橫兩個方向的試樣各三塊。試樣為長方 形試片，長度110mm，寬度50mm，厚度2mm或4mm。厚度應(yīng)沿試片長度大致等距離測量6點計 算取其平均值，每一點的測最值與平均值之差應(yīng)不超過+5%。3. 3測試標準環(huán)境及要求溫度25°C，相對濕度50 % ；3. 4測試結(jié)果每試樣測六次，求其數(shù)據(jù)平均值，然后求每試片所有試樣數(shù)據(jù)的平均值。電阻率在0.7 45 Ω · cm范圍內(nèi)。4、煙密度測試4. 1測試儀器JSC-I型煙密度測試儀4. 2制作試樣用沖模機在每個試片上截取試樣各五塊，試樣長度75mm，寬度 75mm，厚度1mm。試樣表面平整、厚度均勻，無飛邊和毛刺等缺陷。4. 3測試標準環(huán)境及要求在測試前，將試樣置于25°C、相對濕度為50%的環(huán)境中 40h。4. 4測試結(jié)果剔除最大值和最小值，取三次測試的平均值。煙密度值在100 150。5、阻燃性能測試5. 1測試儀器JF-4型氧指數(shù)測定儀5. 2制作試樣用沖模機在每個試片上截取試樣。每組試樣截取5個，其樣條規(guī)格 為長度150mm，寬度6mm，厚度3mm。試樣表面平整、厚度均勻，無飛邊和氣泡等缺陷。5. 3測試結(jié)果氧指數(shù)為28. 0 31. 2。綜上實驗結(jié)果表明，本發(fā)明制備的乙烯-醋酸乙烯酯復(fù)合材料，具有和良好的導(dǎo) 電性能，阻燃性能以及較低的煙密度值，熔體滴落速度降低，火焰強度降低，點燃時間延長， 滿足了該材料在電線電纜工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用指標和要求。


圖1為本發(fā)明乙烯-醋酸乙烯酯復(fù)合材料的電鏡掃描2為本發(fā)明乙烯_醋酸乙烯酯復(fù)合材料的熱重曲線。
具體實施例方式實施例1 將乙烯-醋酸乙烯酯顆粒置于干燥箱中，于70°C下真空干燥48h，然后 轉(zhuǎn)到雙輥筒煉塑機上加熱熔融至能流動；加入乙烯_醋酸乙烯酯顆粒質(zhì)量0. 43倍的導(dǎo)電 炭黑和坡縷石填料(導(dǎo)電炭黑和坡縷石的質(zhì)量比為1 1)，乙烯-醋酸乙烯酯顆粒質(zhì)量 3. 0 X 10_3倍的抗氧化劑2，2-亞甲基雙(4-甲基-6-叔丁基苯酚)，和乙烯-醋酸乙烯酯顆 粒質(zhì)量0. 01倍的潤滑劑EBS，于115°C混煉7分鐘。充分混煉之后，將材料從棍上取下，置 于平板硫化機上，于115°C，10Mpa下壓制成型。將材料取出，制成所需形狀的樣品，待測。經(jīng)測定，其電阻率為4. 495 Ω · cm，煙密度值在108，氧指數(shù)為28. 8。實施例2 將乙烯-醋酸乙烯酯顆粒置于干燥箱中，于70°C下真空干燥48h，然后 轉(zhuǎn)到雙輥筒煉塑機上加熱熔融至能流動；加入乙烯_醋酸乙烯酯顆粒質(zhì)量0. 43倍的導(dǎo)電 炭黑和坡縷石填料(導(dǎo)電炭黑和坡縷石的質(zhì)量比為3 1)，乙烯-醋酸乙烯酯顆粒質(zhì)量 3. 5 X ΙΟ"3倍的抗氧化劑亞磷酸三苯酯和乙烯-醋酸乙烯酯顆粒質(zhì)量0. 01倍的潤滑劑EBS。 于120°C混煉10分鐘。充分混煉之后，將材料從棍上取下，置于平板硫化機上，于120°C， IOMpa下壓制成型。將材料取出，制成所需形狀的樣品，待測。經(jīng)測定，其電阻率為1.981 Ω · cm，煙密度值在114，氧指數(shù)為30.9。實施例3 將乙烯-醋酸乙烯酯顆粒置于干燥箱中，于70°C下真空干燥48h，然后 轉(zhuǎn)到雙輥筒煉塑機上加熱熔融至能流動；加入乙烯_醋酸乙烯酯顆粒質(zhì)量0. 40倍的導(dǎo)電
5炭黑和坡縷石填料(導(dǎo)電炭黑和坡縷石的質(zhì)量比為5 1)，乙烯-醋酸乙烯酯顆粒質(zhì)量
3.8 X 10_3倍的抗氧化劑亞磷酸三苯酯，乙烯-醋酸乙烯酯顆粒質(zhì)量0. 015倍的潤滑劑EBT。 于120°C混煉10分鐘。充分混煉之后，將材料從棍上取下，置于平板硫化機上，于125°C， IOMpa下壓制成型。將材料取出，制成所需形狀的樣品，待測。經(jīng)測定，其電阻率為1. 124 Ω · cm，煙密度值為120，氧指數(shù)為28. 2。實施例4 將乙烯-醋酸乙烯酯顆粒置于干燥箱中，于70°C下真空干燥48h，然后 轉(zhuǎn)到雙輥筒煉塑機上加熱熔融至能流動；加入乙烯_醋酸乙烯酯顆粒質(zhì)量0. 33倍的導(dǎo)電 炭黑和坡縷石填料(導(dǎo)電炭黑和坡縷石的質(zhì)量比為4 1)，乙烯-醋酸乙烯酯顆粒質(zhì)量
4.0 X 10_3倍的抗氧化劑2，2-亞甲基雙(4-甲基-6-叔丁基苯酚)，和乙烯-醋酸乙烯酯顆 粒質(zhì)量0.116倍的潤滑劑三硬脂酸甘油酯(HTG)。于125°C混煉15小時。充分混煉之后， 將材料從棍上取下，置于平板硫化機上，于120°C，IOMpa下壓制成型。將材料取出，制成所 需形狀的樣品，待測。經(jīng)測定，其電阻率為0. 943 Ω · cm，煙密度值在113，燃燒指數(shù)為28。實施例5 將乙烯-醋酸乙烯酯顆粒置于干燥箱中，于70°C下真空干燥48h，然后 轉(zhuǎn)到雙輥筒煉塑機上加熱熔融至能流動；加入乙烯_醋酸乙烯酯顆粒質(zhì)量0. 3倍的導(dǎo)電 炭黑和坡縷石填料(導(dǎo)電炭黑和坡縷石的質(zhì)量比為5 1)，乙烯-醋酸乙烯酯顆粒質(zhì)量 4 X ΙΟ"3倍的抗氧化劑2，2-亞甲基雙(4-甲基-6-叔丁基苯酚)，和乙烯-醋酸乙烯酯顆粒 質(zhì)量0.02倍的潤滑劑乙撐基雙硬酯酰胺(EBS)。于120°C混煉15分鐘。充分混煉之后，將 材料從棍上取下，置于平板硫化機上，于120°C，IOMpa下壓制成型。將材料取出，制成所需 形狀的樣品，待測。經(jīng)測定，其電阻率為0. 723 Ω · cm，煙密度值在129，氧指數(shù)為29. 3。實施例6 將乙烯-醋酸乙烯酯顆粒置于干燥箱中，于60°C下真空干燥48h，然后 轉(zhuǎn)到雙輥筒煉塑機上加熱熔融至能流動；加入乙烯_醋酸乙烯酯顆粒質(zhì)量0. 35倍的導(dǎo)電 炭黑和坡縷石填料(導(dǎo)電炭黑和坡縷石的質(zhì)量比為5 1)，乙烯-醋酸乙烯酯顆粒質(zhì)量 4. 5 X 10_3倍的抗氧化劑2，2-亞甲基雙(4-甲基-6-叔丁基苯酚)，和乙烯-醋酸乙烯酯顆 粒質(zhì)量0.03倍的潤滑劑乙撐基雙硬酯酰胺(EBS)。于150°C混煉25分鐘。充分混煉之后， 將材料從棍上取下，置于平板硫化機上，于150°C，IOMpa下壓制成型。將材料取出，制成所 需形狀的樣品，待測。經(jīng)測定，其電阻率為44 Ω · cm，煙密度值在145，氧指數(shù)為30. 1。
權(quán)利要求
一種導(dǎo)電阻燃低煙乙烯 醋酸乙烯酯復(fù)合材料，是以乙烯 醋酸乙烯酯為基體，以導(dǎo)電炭黑和坡縷石粘土為填料，通過大分子熔融插層法，使填料均勻分散在乙烯 醋酸乙烯酯基體中。
2.如權(quán)利要求1所述導(dǎo)電阻燃低煙乙烯_醋酸乙烯酯復(fù)合材料，其特征在于所述乙 烯-醋酸乙烯酯與填料的質(zhì)量比為1 0. 1 1 0.5。
3.如權(quán)利要求1所述導(dǎo)電阻燃低煙乙烯_醋酸乙烯酯復(fù)合材料，其特征在于所述填 料中，導(dǎo)電炭黑和坡縷石的質(zhì)量比為1 1 1 0. 1。
4.如權(quán)利要求1所述導(dǎo)電阻燃低煙乙烯-醋酸乙烯酯復(fù)合材料的制備方法，是將乙 烯-醋酸乙烯酯顆粒于40 70°C下真空干燥24 48h，置于雙輥筒煉塑機上加熱熔融至 流動；加入乙烯_醋酸乙烯酯顆粒質(zhì)量0. 1 0. 5倍的導(dǎo)電炭黑和坡縷石填料，于110 150°C混煉0. 1 0. 4小時，然后置于平板硫化機上，于110 150°C，8 IOMpa下壓制成 型。
5.如權(quán)利要求1所述導(dǎo)電阻燃低煙乙烯_醋酸乙烯酯復(fù)合材料的制備方法，其特征在 于所述填料中，導(dǎo)電炭黑和坡縷石粘土的質(zhì)量比為1 1 1 0. 1。
6.如權(quán)利要求1所述導(dǎo)電阻燃低煙乙烯_醋酸乙烯酯復(fù)合材料的制備方法，其特征在 于在加入填料的同時，加入乙烯_醋酸乙烯酯顆粒質(zhì)量3. OX 10_3 5X 10_3倍的抗氧化 劑。
7.如權(quán)利要求1所述導(dǎo)電阻燃低煙乙烯_醋酸乙烯酯復(fù)合材料的制備方法，其特征在 于在加入填料的同時，加入乙烯-醋酸乙烯酯顆粒質(zhì)量0. 01 0. 03倍的潤滑劑。
8.如權(quán)利要求6所述導(dǎo)電阻燃低煙乙烯_醋酸乙烯酯復(fù)合材料的制備方法，其特征在 于所述抗氧化劑為2，2-亞甲基雙(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、(3，5- 二叔丁基-4-羥基苯 基)丙酸季戊四醇酯或亞磷酸三苯酯。
9.如權(quán)利要求7所述導(dǎo)電阻燃低煙乙烯_醋酸乙烯酯復(fù)合材料的制備方法，其特征在 于所述潤滑劑為乙撐基雙硬酯酰胺，硬脂酸單甘油酯或三硬脂酸甘油酯。
10.如權(quán)利要求1所述具有導(dǎo)電阻燃性能的乙烯-醋酸乙烯酯復(fù)合材料的制備方法，其 特征在于所述導(dǎo)電炭黑為乙炔碳黑、油漆油墨普通炭黑或超導(dǎo)電炭黑。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種導(dǎo)電阻燃低煙乙烯-醋酸乙烯酯復(fù)合材料及其制備方法，屬于高分子復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明以乙烯-醋酸乙烯酯為基體，以導(dǎo)電炭黑和坡縷石粘土為填料，通過大分子熔融插層法，使填料均勻分散在乙烯-醋酸乙烯酯基體中。通過電鏡掃描、熱重分析、水平垂直燃燒儀、氧指數(shù)儀、半導(dǎo)電橡塑電阻測試儀及煙密度測試儀等手段檢測表明，本發(fā)明制備的乙烯-醋酸乙烯酯復(fù)合材料，具有和良好的導(dǎo)電性能，阻燃性能以及較低的煙密度值，熔體滴落速度降低，火焰強度降低，點燃時間延長，滿足了該材料在電線電纜工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用指標和要求。
文檔編號C08L31/04GK101906226SQ201010248018
公開日2010年12月8日 申請日期2010年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月6日
發(fā)明者張哲 , 楊堯霞, 王利民, 章頡, 許劍, 鄭秦生, 雷自強 申請人:西北師范大學;天水萬維電纜材料有限公司