CN101289563A - 氯化聚乙烯阻燃护套料组合物 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种氯化聚乙烯阻燃护套料组合物。该阻燃护套料组合物包含以下重量份的成分：100份氯化聚乙烯、5－8份复合稀土稳定剂REC－LS、25－30份高性能复合阻燃剂HZR－2、3－5份噻二唑类衍生物硫化剂、1.5－2份醛胺缩合物促进剂。本发明所得的电缆具有较全面的性能，有优良的机械性能、耐臭氧、耐化学药品性能、阻燃性和耐油性，耐温等级高，配色自如。

Description

氯化聚乙烯阻燃护套料组合物

技术领域

本发明涉及电线电缆加工领域，具体地说，本发明是一种氯化聚乙烯阻燃护套料组合物。

背景技术

目前，CPE(氯化聚乙烯)在电缆领域存在的主要问题是：CPE(氯化聚乙烯)系列配方问题无论CPE绝缘橡胶还是护套橡皮，国内各厂家的具体应用中都存在配方不成熟这方面的问题，以至产品质量出起泡、起孔和破口等不合格问题，从而不仅无法大量运用CPE，而且反而因废品增多增加了生产成本。

发明内容

本发明克服了上述缺点，提出了一种氯化聚乙烯阻燃护套料组合物，适合于煤矿用阻燃电缆、船用电缆等阻燃要求较高电缆做护套用。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种氯化聚乙烯阻燃护套料组合物，包含以下重量份的成分：

氯化聚乙烯  100份

复合稀土稳定剂REC-LS  5-8份

高性能复合阻燃剂HZR-2 25-30份

噻二唑类衍生物硫化剂  3-5份

醛胺缩合物促进剂  1.5-2份。

噻二唑类衍生物硫化剂优先选择噻二唑1680。醛胺缩合物促进剂优先选择促进剂VOR240。

该氯化聚乙烯阻燃护套料组合物，还包含以下重量份的成分：

活性剂RA  5-6份

表面处理剂ZnSt  1-2份

防老剂RD    1-2份

加工助剂WB222 2-3份

微晶石蜡  2-3份

活性氧化镁  10-12份

三辛酯TOTM  20-25份

纳米高活性白炭黑  20-25份

白滑石  20-30份

纳米碳酸钙  20-25份。

一种阻燃电缆，由电缆线芯和上述的电缆用阻燃护套料组合物制成。

氯化聚乙烯优先选择CPE135B。CPE135B为无规结构的饱和性、热塑性体，几乎无结晶。它具有较低的塑化温度及门尼粘度，加工性能优良，从而赋于制品以优异的耐候、耐屈挠、阻燃性。

复合稀土稳定剂REC-LS，是采用稀土为主要原料，与一种或数种阴离子基团络合或协同剂调优复配而成的。它具有优异的热稳定性，用量少，稳定效果好，加工性能优，还具有独特的偶联增溶和内增塑增韧、独特的偶联增容作用、增塑及增韧作用、优良的透明性、独特的增艳功能、优异的耐候性、优异的电绝缘性能，并且无毒。外观白色片状或微黄片状，稀土氧化物＞10.0％，加热减量＜2.0％，初熔点＞70℃。

HZR-2型阻燃剂，是一种复合型阻燃剂，由沈阳新异阻燃材料厂生产，为白色粉末，具有阻燃效率高、易分散，能提高CPE橡胶的阻燃性、抗撕强度、燃烧时透光率高、不产生有害气体，属环保型阻燃剂。

三辛酯TOTM，即偏苯三酸三辛酯，起增塑的作用。

防老剂RD，即2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体。

活性氧化镁根据吸碘值分为高活性(超轻质)、中活性(中轻质)和低活性(轻质)三种，其吸碘值分别为每克MgO120～180、50～80、19～43mgI₂。本发明优先选择高活性氧化镁，其吸碘值为每克MgO120～180mgI₂。

本发明找到了产品起泡、起孔和破口等问题的原因，并提出了有效的解决方案。

原因：

①目前CPE配方一般都使用过氧化物硫化剂(如DCP)，在酸性介质或不饱和键增塑剂中，高温硫化时过氧化物易分解成丙烯基苯、丙酮、苯酚和水等挥发性物质，从而使胶层严重起泡、起孔、甚至破口。

②防老剂与过氧化物发生交联反应，影响过氧化物与CPE充分硫化，从而过氧化物分解挥发物更易引起胶层起泡、起孔、甚至破口。

③稳定剂氧化镁对CPE分解产生的HCl气体吸收效果较差，从而也使胶层起泡、起孔、甚至破口。

④橡胶电线电缆绝缘或护套生产为蒸汽连续硫化生产工艺，属无模硫化工艺。在高温下绝缘或护套内的挥发性分解物内压大于外压，引起胶层起泡、起孔、甚至破口。

实施前起泡、起孔和破口现状：

①25mm²以下小截面电缆上使用，其本不出现起泡、起孔和破口现象。原因是绝缘或护套较薄，硫化时传热效率快，容易硫化定型，挥发性物质来不及对绝缘或护套造成破坏。

②25mm²及以上大截面电缆上使用，绝缘或护套内层断面起孔密集严重，达到100％，绝缘或护套外层表面起泡和破口现象密集严重，达到50％左右，外层断面没有起孔现象。总的来讲，基本上做不出合格的成品电线电缆。

改进方案：

①硫化体系改进

采用噻二唑类衍生物硫化剂(噻二唑1680)和醛胺缩合物(促进剂VOR240)促进剂组成硫化体系，它的优点是可以采用无模硫化工艺，在CPE混合物的加工过程中不会分解产生影响硫化定型的有害物质。

②稳定体系改进

采用复合稀土稳定剂(REC-LS)和氧化镁(MgO)并用稳定体系，让其发挥协同效应，充分吸收高温硫化时CPE分解产生的HCl气体分解物，并生成稳定的金属氯化物，不对绝缘或护套层产生破坏作用。

实施后效果：

不存在产品起泡、起孔和破口等问题。

本发明的优点是：

1.具有较全面的技术性能CPE有优良的耐候、耐臭氧、耐热老化性、难燃性、耐药品性和耐油性，与氯磺化聚乙烯(CSM)、氯丁橡胶(CR)、乙丙橡胶(EPR)性能近似，在许多场合下可替代CSM、CR、EPR，但我国生产的氯丁橡胶或氯磺化聚乙烯，污染严重，能耗大，价格昂贵，在使用中还时常出现这样或那样的质量问题，而CPE除具有上述优点外，它还具有贮存数年不变质的特点。

具体性能如下：

A机械性能：

a老化前(硫化条件为160℃，30min)：抗拉强度TS＝11.9N/mm²；断裂伸长率EB＝420％，抗撕性能TN＝8.0N/mm。

b空气箱热老化试验后(136±2℃ 7×24h)：抗拉强度TS＝12.1N/mm²，断裂伸长率EB＝410％；抗拉强度变化率+1.68％，断裂伸长率变化率-2.3 8％。

B耐臭氧性能：(臭氧浓度0.025～0.03％；25℃×30h)：无裂纹。

C耐化学药品性能：在98％的硫酸中室温×48h抗拉强度保持率K₁＝0.86，断裂伸长率保持率K₂＝0.81，在50％的铬酸中80℃×168h抗拉强度保持率K₁＝0.81，断裂伸长率保持率K₂＝0.72。

D阻燃性能：氧指数OI＝43。

E耐油性能：ASTM2号油中121±2℃×18h  抗拉强度保持率K₁＝0.88，K₂＝0.87，ASTM 20号机油中100±2℃×48h  抗拉强度保持率K₁＝0.93，断裂伸长率保持率K₂＝0.91。

F耐日光性能(耐候性)：在炭弧下暴露720h，并且20分钟喷水试验后抗拉强度保持率K₁＝0.92，断裂伸长率保持率K₂＝0.90。

2.耐温等级高做为护套其长期工作温度是90℃，最高可达125℃(CSM、CR最高达85℃)。

3.配色自如CPE本身洁白如雪，因此，无论用它做绝缘或护套，都可以根据用户要求，着成各种鲜艳的色彩，特别是红色和黄色矿用电缆的护套，不仅颜色鲜艳而且长时间保持不变色。

具体实施方式

实施例1

100公斤CPE135B、5-8公斤复合稀土稳定剂REC-LS、5-6公斤活性剂RA、3-5公斤硫化剂噻二唑1680、1.5-2公斤促进剂VOR240、1-2公斤表面处理剂ZnSt、1-2公斤防老剂RD、2-3公斤加工助剂WB222、2-3公斤微晶石蜡、10-12公斤活性氧化镁、20-25公斤三辛酯TOTM、20-25公斤纳米高活性白炭黑、25-30公斤高性能复合阻燃剂HZR-2、20-30公斤白滑石、20-25公斤纳米碳酸钙。

取以下原料：100公斤CPE135B、8公斤复合稀土稳定剂REC-LS、6公斤活性剂RA、5公斤硫化剂噻二唑1680、2公斤促进剂VOR240、2公斤表面处理剂ZnSt、2公斤防老剂RD、3公斤加工助剂WB222、3公斤微晶石蜡、12公斤活性氧化镁、25公斤三辛酯TOTM、25公斤纳米高活性白炭黑、30公斤高性能复合阻燃剂HZR-2、30公斤白滑石、25公斤纳米碳酸钙。

实施例2

取以下原料：100公斤CPE135B、5公斤复合稀土稳定剂REC-LS、5公斤活性剂RA、3公斤硫化剂噻二唑1680、1.5公斤促进剂VOR240、1公斤表面处理剂ZnSt、1公斤防老剂RD、2公斤加工助剂WB222、2公斤微晶石蜡、10公斤活性氧化镁、20公斤三辛酯TOTM、20公斤纳米高活性白炭黑、25公斤高性能复合阻燃剂HZR-2、20公斤白滑石、20公斤纳米碳酸钙。

实施例3

取以下原料：100公斤CPE135B、7公斤复合稀土稳定剂REC-LS、5.5公斤活性剂RA、4公斤硫化剂噻二唑1680、0.8公斤促进剂VOR240、1.5公斤表面处理剂ZnSt、1.5公斤防老剂RD、2.5公斤加工助剂WB222、2.5公斤微晶石蜡、11公斤活性氧化镁、23公斤三辛酯TOTM、23公斤纳米高活性白炭黑、28公斤高性能复合阻燃剂HZR-2、25公斤白滑石、23公斤纳米碳酸钙。

复合稀土稳定剂REC-LS，由青岛崂塑建材集团公司生产。

本发明实施例1～3的加工制备方法如下：

混炼工艺：按配方组份要求称量好，在橡胶密炼机上按一定加料顺序、混炼时间及温度控制进行充分混合，最后出混合物切胶片待护套挤出时用。CPE135B不需塑炼。具体采用三段式混炼工艺，如下。

A第一段混炼(未加硫混合)

a密炼机混炼时转速设定为35R/min。

b加入称量好的CPE135B→混炼70秒→小料(除硫化剂及促进剂外)、增塑剂TOTM→混炼60秒→所有填充料→混炼150～180秒→卸料60秒，卸料温度控制在130～150℃。形成未加硫混合胶片。

B第二段混炼(加硫混合)

a密炼机加硫时转速设定为30R/min。

b按配方要求称量好未加硫混合胶、硫化剂、促进剂，加入密炼机，压下上顶栓混炼60秒后卸料，卸料温度控制在110～130℃。形成加硫混合胶片。

C第三段混炼(混炼切片)

按密炼机容量要求称量好加硫混合胶片，加入密炼机，压下上顶栓混炼60秒后卸料切片，卸料温度控制在110～130℃。形成挤出用切胶片。

挤出工艺：在长径比为17∶1的￠90、￠150蒸汽连续硫化生产线上，按一定温度、速度、蒸汽压力要求实现绝缘料混合物胶片在电缆线芯上的挤制。具体工艺控制如下。

A挤橡机温度控制：下料口：35～45℃，机身：45～55℃，机头：60～75℃，模口：85～95℃。螺杆：通水冷却。

B蒸气压力1.0～1.3MPa，出线速度：15～20米/min。

以上对本发明所提供的氯化聚乙烯阻燃护套料组合物进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种电缆用阻燃护套料组合物，其特征在于，包含以下重量份的成分：

氯化聚乙烯  100份

复合稀土稳定剂REC-LS  5-8份

高性能复合阻燃剂HZR-2  25-30份

噻二唑类衍生物硫化剂  3-5份

醛胺缩合物促进剂  1.5-2份。

2.根据权利要求1所述的电缆用阻燃护套料组合物，其特征在于：所述的噻二唑类衍生物硫化剂是噻二唑1680。

3.根据权利要求1所述的电缆用阻燃护套料组合物，其特征在于：所述的醛胺缩合物促进剂是促进剂VOR240。

4.根据权利要求1所述的电缆用阻燃护套料组合物，其特征在于，还包含以下重量份的成分：

活性剂RA  5-6份

表面处理剂ZnSt  1-2份

防老剂RD  1-2份

加工助剂WB222  2-3份

微晶石蜡  2-3份

活性氧化镁  10-12份

三辛酯TOTM  20-25份

纳米高活性白炭黑  20-25份

白滑石  20-30份

纳米碳酸钙  20-25份。

5.根据权利要求1所述的电缆用阻燃护套料组合物，其特征在于：所述的氯化聚乙烯为CPE135B。

6.根据权利要求1所述的电缆用阻燃护套料组合物，其特征在于：所述的活性氧化镁是吸碘值为每克MgO120～180mgI₂的高活性氧化镁。

7.一种阻燃电缆，其特征在于：由电缆线芯和权利要求1～6任意一项所述的电缆用阻燃护套料组合物制成。