CN102477178A - 一种低烟无卤阻燃抗静电耐老化电线电缆料及其制备方法 - Google Patents

一种低烟无卤阻燃抗静电耐老化电线电缆料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低烟无卤阻燃抗静电耐老化电线电缆料及其制备方法。本发明的电线电缆料包括以下组分和重量份：聚乙烯60～80份，乙烯/乙酸乙烯酯共聚物10～20份，包覆聚磷酸铵20～40份，季戊四醇10～20份，氮系阻燃剂8～15份，复合无机阻燃剂50～90份，润滑剂2～5份，相容剂5～10份，交联助剂0～3份，抗静电剂0.2～0.8份，防老剂0.3～0.6份，辅助抗氧剂0～0.3份，金属钝化剂0～0.5份。与现有技术相比，本发明材料具有好的耐高温、高强度、高伸长率、高阻燃、抗静电、耐老化且无害的无卤阻燃抗静电耐老化电线电缆料，可广泛用于电力、建筑、通信、制造等领域。

Description

一种低烟无卤阻燃抗静电耐老化电线电缆料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料改性技术领域，具体涉及一种低烟无卤阻燃抗静电耐老化电线电缆料及其制备方法。 
背景技术
电线电缆行业是我国仅次于汽车行业的第二大行业，产品品种满足率和国内市场占有率均超过90％。在世界范围内，我国电线电缆总产值已超过美国，成为世界上第一大电线电缆生产国。伴随着我国电线电缆行业高速发展，新增企业数量不断上升，行业整体技术水平得到大幅提高。目前国内常用聚氯乙烯类电线电缆料，它具有耐高温、强度较好、伸长率较高、阻燃较好，但一旦发生火灾时有大量浓烟、氯气，造成更多人员伤亡，温度高了易老化，抗静电性能差等。我国北京、上海等重点城市已明确规定：重要建筑禁止使用聚氯乙烯电线电缆，以避免火灾发生时大量浓烟、氯气，造成更多人员伤亡，采用无卤低烟交联聚烯烃电线电缆已成为这些地区的地方法规，随着环保意识的增加，这类电线电缆的应用会逐步扩大。 
电线电缆行业产品种类众多，应用范围十分广泛，涉及到电力、建筑、通信、制造等行业，与国民经济的各个部门都密切相关。电线电缆还被称为国民经济的“动脉”与“神经”，是输送电能、传递信息和制造各种电机、仪器、仪表，实现电磁能量转换所不可缺少的基础性器材，是未来电气化、信息化社会中必要的基础产品。尤其像我国这样的快速发展中国家，基础建设及配套设施建设的庞大需求不言而喻。随着我国经济持续快速地增长，为线缆产品提供了巨大的市场空间，我国市场强烈的诱惑力，使得世界都把目光聚焦于我国市场，在改革开放短短的几十年，我国线缆制造业所形成的庞大生产能力让世界刮目相看。伴随着我国电线电缆行业高速发展，新增企业数量不断上升，行业整体技术水平得到大幅提高，也吸引了为数不少的外资进驻我国。随着欧盟颁布RoHS指令，生态环保电线电缆的研发和大规模采用已成为国际趋势。目前国内外阻燃、防火、抗静电、耐老化无污染电缆应用已扩大到很多领域，如矿用橡套电缆、电梯电缆、家用电器用线缆均有不同程度性能要求。 
因此研制一种新型低烟无卤阻燃抗静电耐老化电线电缆料，是打开国内市场和保护环境的必要手段。 
发明内容
为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种新型低烟无卤阻燃抗静电耐老化电线电缆料。 
本发明的另一个目的是提供上述低烟无卤阻燃抗静电耐老化电线电缆料的制备方法。 
本发明的技术方案如下： 
本发明提供了一种低烟无卤阻燃抗静电耐老化电线电缆料，该材料包括以下组分和重量份：聚乙烯60～80份，乙烯/乙酸乙烯酯共聚物10～20份，包覆聚磷酸铵20～40份，季戊四醇10～20份，氮系阻燃剂8～15份，复合无机阻燃剂50～90份，润滑剂2～5份，相容剂5～10份，交联助剂0～3份，抗静电剂02～0.8份，防老剂0.3～0.6份，辅助抗氧剂0～0.3份，金属钝化剂0～0.5份。 
所述的聚乙烯选自线性低密度聚乙烯。 
所述的乙烯/乙酸乙烯酯共聚物(EVA)选自含乙酸乙烯酯(VA)15％的EVA。 
所述的包覆聚磷酸铵选自密胺-甲醛包覆聚磷酸铵、环氧树脂包覆聚磷酸铵、不饱和树脂包覆聚磷酸铵、EVA包覆聚磷酸铵、聚氨酯弹性体包覆聚磷酸铵中的一种。 
所述的氮系阻燃剂选自三聚氰胺、三聚氰胺氰脲酸盐、三聚氰胺磷酸盐、三聚氰胺聚磷酸盐、三聚氰胺焦磷酸盐、三聚氰胺八钼酸盐、三聚氰胺硼酸盐中的一种。 
所述的复合无机阻燃剂选自氢氧化铝与硼酸锌、氢氧化镁与硼酸锌中的一组。 
所述的复合无机阻燃剂优选氢氧化铝与硼酸锌，其中氢氧化铝∶硼酸锌的质量比为2∶1～3∶1。 
所述的复合无机阻燃剂中氢氧化铝是经过500目过筛的。 
所述的润滑剂选自二甲基硅油、润滑油、石墨、二硫化钼、硅油中的一种。 
所述的相容剂选自马来酸酐接枝聚丙烯、丙烯酸接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、丙烯酸接枝聚乙烯、马来酸酐接枝EPDM、马来酸酐接枝EVA、丙烯酸接枝乙烯-辛烯共聚物中的一种。 
所述的交联助剂选自2，5-二甲基-2，5-二(叔丁过氧基)己烷、过氧化苯二甲酰、过氧化二异丙苯、三聚异氰酸三烯丙酯中的一种。 
所述的抗静电剂选自乙二醇月桂酸酰胺、钠磺酸盐、抗静电剂SN(十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐)、抗静电剂HK(复合型聚氯乙稀抗静电剂)、抗静电剂HZ-1(有机胺类抗静电剂)中的一种。 
所述的防老剂选自N，N′-二(β-萘基)对苯二胺、硫代二丙酸十八酯、抗氧剂1010([β-(3，5二叔丁基4-羟基-苯基)丙酸]季戊四醇酯)、抗氧剂2246(2，2′-亚甲基双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚))中的一种。 
所述的辅助抗氧剂选自抗氧剂DLTP(硫代二丙酸二月桂酯)、抗氧剂1076(β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八酯、抗氧剂CA(1，1，3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁苯基)丁烷)中的一种。 
所述的金属钝化剂选自草酸二酰肼、苯并三唑、亚水杨基乙二胺中的一种。 
本发明还提供了一种上述低烟无卤阻燃抗静电耐老化电线电缆料的制备方法，包括以下步骤： 
(1)将聚乙烯60～80份和乙烯/乙酸乙烯酯共聚物10～20份组成的基材于搅拌器中混合2～5分钟，将包覆聚磷酸铵20～40份、季戊四醇10～20份、氮系阻燃剂8～15份、复合无机阻燃剂(50～90份)、润滑剂2～5份、相容剂5～10份加入搅拌器中搅拌3～8分钟，将上述混合后的组分与其余组分(交联助剂0～3份、抗静电剂0.2～0.8份、防老剂0.3～0.6份、辅助抗氧剂0～0.3份、金属钝化剂0～0.5份)再搅拌混合3～8分钟； 
(2)在190～210℃捏合1～2小时，捏合机转速为640～980r/min，并粉碎； 
(3)再将上述的混合组分通过挤出机挤出得粒料，然后涂覆在电线上，再用电子加速器从电线的两面进行辐照使之发生交联反应而成。 
所述的挤出机L/D＝20∶1～25∶1，转速50～70r/min；挤出温度：进料段120～140℃，压缩段160～180℃，均化段210～230℃，机头220～230℃。 
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果： 
1、本发明采用低烟无卤阻燃抗静电耐老化电线电缆料的方法，使得电线电缆料低烟不含卤素对环境友好，强度高、伸长率好满足线缆的使用要求，抗静电、耐老化使线缆的应用领域更加广泛，并且阻燃防火性好，能达到UL-94的V-0级标准。 
2、本发明的材料可广泛用于电力、建筑、通信、制造等众多国民经济领域。据有关统计，电线电缆行业是我国仅次于汽车行业的第二大行业，产品品种满足率和国内市场占有率均超过90％。在世界范围内，我国电线电缆总产值已超过美国，成为世界上第一大电线电缆生产国。这种优化改性后的低烟无卤阻燃抗静电耐老化电线电缆料使线缆更加优越、耐用，由此可见优化改性将给我国线缆材料市场带来巨大市场空间。 
具体实施方式
以下结合所示实施例对本发明作进一步的说明。 
实施例中采用GB(国标)测定材料的各项性能，如无特别说明，组分的份数均为重量份数。 
实施例1 
先把线性低密度聚乙烯60份和乙烯/乙酸乙烯酯共聚物15份组成的基材于搅拌器中充分混合3分钟，将环氧树脂包覆聚磷酸铵20份、季戊四醇12份、三聚氰胺脲酸盐10份、氢氧化铝60份和硼酸锌25份组成的复合无机阻燃剂、润滑油3份、马来酸酐接枝EVA 8份加入搅拌器中搅拌5分钟，将上述混合后的组分与其余组分(三聚异氰酸三烯丙酯1.5份、乙二醇月桂酸酰胺0.3份、抗氧剂10100.5份、辅助抗氧剂DLTP 0.1份、草酸二酰肼0.2份)再搅拌混合5分钟。 在200℃下捏合1.5小时，并粉碎，捏合机转速840r/min。再将上述充分混合后的混合组分通过挤出机挤出得粒料，然后涂覆在电线上，再用500kV变压器型电子加速器从电线的两面进行辐照使之发生交联反应而成。挤出机L/D＝(20～25)∶1，转速50～70r/min；挤出温度：进料段120～140℃，压缩段160～180℃，均化段210～230℃，机头220～230℃。各项性能测定结果如表1。 
实施例2 
先把线性低密度聚乙烯75份和乙烯/乙酸乙烯酯共聚物20份组成的基材于搅拌器中充分混合3分钟，将环氧树脂包覆聚磷酸铵25份、季戊四醇15份、三聚氰胺脲酸盐12份、氢氧化铝55份和硼酸锌20份组成的复合无机阻燃剂、润滑油2份、马来酸酐接枝EVA 7.5份加入搅拌器中搅拌5分钟，将上述混合后的组分与其余组分(三聚异氰酸三烯丙酯0.5份、乙二醇月桂酸酰胺0.3份、抗氧剂10100.4份、草酸二酰肼0.2份)再搅拌混合8分钟。在195℃下捏合1.5小时，并粉碎，捏合机转速700r/min。再将上述充分混合后的混合组分通过挤出机挤出得粒料，然后涂覆在电线上，再用500kV变压器型电子加速器从电线的两面进行辐照使之发生交联反应而成。挤出机L/D＝(20～25)∶1，转速50～70r/min；挤出温度：进料段120～140℃，压缩段160～180℃，均化段210～230℃，机头220～230℃。各项性能测定结果如表1。 
实施例3 
先把线性低密度聚乙烯70份和乙烯/乙酸乙烯酯共聚物15份组成的基材于搅拌器中充分混合3分钟，将环氧树脂包覆聚磷酸铵25份、季戊四醇10份、三聚氰胺脲酸盐8份、氢氧化铝52份和硼酸锌21份组成的复合无机阻燃剂、润滑油1.5份、马来酸酐接枝EVA 7.8份加入搅拌器中搅拌5分钟，将上述混合后的组分与其余组分(三聚异氰酸三烯丙酯1份、乙二醇月桂酸酰胺0.5份、抗氧剂1010 0.3份、辅助抗氧剂DLTP 0.2份、草酸二酰肼0.2份)再搅拌混合5分钟。在190℃下捏合1.5小时，并粉碎，捏合机转速900r/min。再将上述充分混合后的混合组分通过挤出机挤出得粒料，然后涂覆在电线上，再用500kV变压器型电子加速器从电线的两面进行辐照使之发生交联反应而成。挤出机L/D＝(20～25)∶1，转速50～70r/min；挤出温度：进料段120～140℃，压缩段160～180℃，均化段210～230℃，机头220～230℃。各项性能测定结果如表1 
实施例4 
先把线性低密度聚乙烯70份和乙烯/乙酸乙烯酯共聚物18份组成的基材于搅拌器中充分混合3分钟，将环氧树脂包覆聚磷酸铵20份、季戊四醇10份、三聚氰胺脲酸盐8份、氢氧化铝45份和硼酸锌15份组成的复合无机阻燃剂、润滑油2份、马来酸酐接枝EVA 7.5份加入搅拌器中搅拌5分钟，将上述混合后的组分与其余组分(三聚异氰酸三烯丙酯1.5份、乙二醇月桂酸酰胺0.6份、抗氧剂1010 0.5份、草酸二酰肼0.2份)再搅拌混合5分钟。在195℃下捏合1.5小时，并粉碎，捏合机转速780r/min。再将上述充分混合后的混合组分通过挤出机挤出得粒料，然 后涂覆在电线上，再用500kV变压器型电子加速器从电线的两面进行辐照使之发生交联反应而成。挤出机L/D＝(20～25)∶1，转速50～70r/min；挤出温度：进料段120～140℃，压缩段160～180℃，均化段210～230℃，机头220～230℃。各项性能测定结果如表1 
实施例5 
先把线性低密度聚乙烯78份和乙烯/乙酸乙烯酯共聚物20份组成的基材于搅拌器中充分混合3分钟，将环氧树脂包覆聚磷酸铵35份、季戊四醇15份、三聚氰胺脲酸盐12份、氢氧化铝55份和硼酸锌22份组成的复合无机阻燃剂、润滑油5份、马来酸酐接枝EVA 9.5份加入搅拌器中搅拌5分钟，将上述混合后的组分与其余组分(三聚异氰酸三烯丙酯2份、乙二醇月桂酸酰胺0.6份、抗氧剂1010 0.5份、辅助抗氧剂DLTP 0.2份、草酸二酰肼0.5份)再搅拌混合5分钟。在200℃下捏合1.5小时，并粉碎，捏合机转速920r/min。再将上述充分混合后的混合组分通过挤出机挤出得粒料，然后涂覆在电线上，再用500kV变压器型电子加速器从电线的两面进行辐照使之发生交联反应而成。挤出机L/D＝(20～25)∶1，转速50～70r/min；挤出温度：进料段120～140℃，压缩段160～180℃，均化段210～230℃，机头220～230℃。各项性能测定结果如表1 
实施例6 
先把线性低密度聚乙烯75份和乙烯/乙酸乙烯酯共聚物18份组成的基材于搅拌器中充分混合3分钟，将环氧树脂包覆聚磷酸铵30份、季戊四醇12份、三聚氰胺脲酸盐10份、氢氧化铝50份和硼酸锌20份组成的复合无机阻燃剂、润滑油3份、马来酸酐接枝EVA 7.5份加入搅拌器中搅拌5分钟，将上述混合后的组分与其余组分(三聚异氰酸三烯丙酯1.5份、乙二醇月桂酸酰胺0.8份、抗氧剂1010 0.6份、辅助抗氧剂DLTP 0.3份、草酸二酰肼0.2份)再搅拌混合5分钟。在195℃下捏合1.5小时，并粉碎，捏合机转速780r/min。再将上述充分混合后的混合组分通过挤出机挤出得粒料，然后涂覆在电线上，再用500kV变压器型电子加速器从电线的两面进行辐照使之发生交联反应而成。挤出机L/D＝(20～25)∶1，转速50～70r/min；挤出温度：进料段120～140℃，压缩段160～180℃，均化段210～230℃，机头220～230℃。各项性能测定结果如表1 
比较例1 
先把线性低密度聚乙烯75份和乙烯/乙酸乙烯酯共聚物18份组成的基材于搅拌器中充分混合3分钟，将环氧树脂包覆聚磷酸铵30份、季戊四醇12份、三聚氰胺脲酸盐10份、氢氧化铝50份和硼酸锌20份组成的复合无机阻燃剂、润滑油3份、马来酸酐接枝EVA 7.5份加入搅拌器中搅拌5分钟，将上述混合后的组分与其余组分(三聚异氰酸三烯丙酯1.5份、抗氧剂1010 0.6份、辅助抗氧剂DLTP 0.3份、草酸二酰肼0.2份)再搅拌混合5分钟。在200℃下捏合1.5小时，并粉碎，捏合机转速880r/min。再将上述充分混合后的混合组分通过挤出机挤出得粒料，然后涂覆在电线上，再用500kV变压器型电子加速器从电线的两面进行辐照使之发生交联反应 而成。挤出机L/D＝(20～25)∶1，转速50～70r/min；挤出温度：进料段120～140℃，压缩段160～180℃，均化段210～230℃，机头220～230℃。各项性能测定结果如表1 
比较例2 
先把线性低密度聚乙烯75份和乙烯/乙酸乙烯酯共聚物18份组成的基材于搅拌器中充分混合3分钟，将环氧树脂包覆聚磷酸铵30份、季戊四醇12份、三聚氰胺脲酸盐10份、氢氧化铝50份和硼酸锌20份组成的复合无机阻燃剂、润滑油3份、马来酸酐接枝EVA 7.5份加入搅拌器中搅拌5分钟，将上述混合后的组分与其余组分(三聚异氰酸三烯丙酯1.5份、乙二醇月桂酸酰胺0.8份、草酸二酰肼0.2份)再搅拌混合5分钟。在195℃下捏合1.5小时，并粉碎，捏合机转速880r/min。再将上述充分混合后的混合组分通过挤出机挤出得粒料，然后涂覆在电线上，再用500kV变压器型电子加速器从电线的两面进行辐照使之发生交联反应而成。挤出机L/D＝(20～25)∶1，转速50～70r/min；挤出温度：进料段120～140℃，压缩段160～180℃，均化段210～230℃，机头220～230℃。各项性能测定结果如表1 
比较例3 
先把线性低密度聚乙烯78份和乙烯/乙酸乙烯酯共聚物20份组成的基材于搅拌器中充分混合3分钟，将润滑油5份、马来酸酐接枝EVA 9.5份加入搅拌器中搅拌5分钟，将上述混合后的组分与其余组分(三聚异氰酸三烯丙酯2份、乙二醇月桂酸酰胺0.6份、抗氧剂1010 0.5份、辅助抗氧剂DLTP 0.2份、草酸二酰肼0.5份)再搅拌混合5分钟。在200℃下捏合1.5小时，并粉碎，捏合机转速850r/min。再将上述充分混合后的混合组分通过挤出机挤出得粒料，然后涂覆在电线上，再用500kV变压器型电子加速器从电线的两面进行辐照使之发生交联反应而成。挤出机L/D＝(20～25)∶1，转速50～70r/min；挤出温度：进料段120～140℃，压缩段160～180℃，均化段210～230℃，机头220～230℃。各项性能测定结果如表1。 
由表1中各项数据看出，实施例5、6所得产品的综合性能较好，符合产品要求。对比例1中不加抗静电剂使产品体积电阻率很大，抗静电性差；对比例2不加防老剂使产品耐热温度很低，耐老化性不好；对比例3不加包覆聚磷酸铵、季戊四醇、氮系阻燃剂、复合无机阻燃剂使产品氧指数很低，阻燃性达不到产品性能要求。 
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。 
表1 
Figure DEST_PATH_GDA0000039897390000071

Claims (10)

1.一种低烟无卤阻燃抗静电耐老化电线电缆料，其特征在于：该材料包括以下组分和重量份：聚乙烯60～80份，乙烯/乙酸乙烯酯共聚物10～20份，包覆聚磷酸铵20～40份，季戊四醇10～20份，氮系阻燃剂8～15份，复合无机阻燃剂50～90份，润滑剂2～5份，相容剂5～10份，交联助剂0～3份，抗静电剂0.2～0.8份，防老剂0.3～0.6份，辅助抗氧剂0～0.3份，金属钝化剂0～0.5份。
2.根据权利要求1所述的电线电缆料，其特征在于：所述的聚乙烯选自线性低密度聚乙烯；所述的乙烯/乙酸乙烯酯共聚物选自含乙酸乙烯酯15％的EVA；所述的包覆聚磷酸铵选自密胺-甲醛包覆聚磷酸铵、环氧树脂包覆聚磷酸铵、不饱和树脂包覆聚磷酸铵、EVA包覆聚磷酸铵、聚氨酯弹性体包覆聚磷酸铵中的一种。
3.根据权利要求1所述的电线电缆料，其特征在于：所述的氮系阻燃剂选自三聚氰胺、三聚氰胺氰脲酸盐、三聚氰胺磷酸盐、三聚氰胺聚磷酸盐、三聚氰胺焦磷酸盐、三聚氰胺八钼酸盐、三聚氰胺硼酸盐中的一种。
4.根据权利要求1所述的电线电缆料，其特征在于：所述的复合无机阻燃剂选自氢氧化铝与硼酸锌、氢氧化镁与硼酸锌中的一组。
5.根据权利要求1所述的电线电缆料，其特征在于：所述的润滑剂选自二甲基硅油、润滑油、石墨、二硫化钼、硅油中的一种；所述的相容剂选自马来酸酐接枝聚丙烯、丙烯酸接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、丙烯酸接枝聚乙烯、马来酸酐接枝EPDM、马来酸酐接枝EVA、丙烯酸接枝乙烯-辛烯共聚物中的一种。
6.根据权利要求1所述的电线电缆料，其特征在于：所述的交联助剂选自2，5-二甲基-2，5-二(叔丁过氧基)己烷、过氧化苯二甲酰、过氧化二异丙苯、三聚异氰酸三烯丙酯中的一种。
7.根据权利要求1所述的电线电缆料，其特征在于：所述的抗静电剂选自乙二醇月桂酸酰胺、钠磺酸盐、抗静电剂SN、抗静电剂HK、抗静电剂HZ-1中的一种。
8.根据权利要求1所述的电线电缆料，其特征在于：所述的防老剂选自N，N′-二(β-萘基)对苯二胺、硫代二丙酸十八酯、抗氧剂1010、抗氧剂2246中的一种；所述的辅助抗氧剂选自抗氧剂DLTP、抗氧剂1076、抗氧剂CA中的一种；所述的金属钝化剂选自草酸二酰肼、苯并三唑、亚水杨基乙二胺中的一种。
9.根据权利要求1至8任一权利要求所述的电线电缆料的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
(1)将聚乙烯60～80份和乙烯/乙酸乙烯酯共聚物10～20份组成的基材于搅拌器中混合2～5分钟，将包覆聚磷酸铵20～40份、季戊四醇10～20份、氮系阻燃剂8～15份、复合无机阻燃剂50～90份、润滑剂2～5份、相容剂5～10份加入搅拌器中搅拌3～8分钟，将上述混合后的组分与其余组分：交联助剂0～3份、抗静电剂0.2～0.8份、防老剂0.3～0.6份、辅助抗氧剂0～0.3份、金属钝化剂0～0.5份再搅拌混合3～8分钟；
(2)在190～210℃捏合1～2小时，捏合机转速为640～980r/min，并粉碎；
(3)再将上述的混合组分通过挤出机挤出得粒料，然后涂覆在电线上，再用电子加速器从电线的两面进行辐照使之发生交联反应而成。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：所述的挤出机L/D＝20∶1～25∶1，转速50～70r/min；挤出温度：进料段120～140℃，压缩段160～180℃，均化段210～230℃，机头220～230℃。
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