CN102634107B - 一种含聚硅氧烷的无卤环保阻燃聚烯烃电缆料及其制备方法 - Google Patents

一种含聚硅氧烷的无卤环保阻燃聚烯烃电缆料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种含聚硅氧烷的无卤环保阻燃聚烯烃电缆料及其制备方法，本发明以有机聚硅氧烷为主要阻燃剂，通过主链中的硅原子可以赋予了聚烯烃基料良好的阻燃性能，且不产生有毒气体，绿色环保；同时侧链上的有机链赋予了与聚烯烃良好的相容性，也进一步赋予了聚烯烃类基料良好的机械性能和加工性能。有机硅氧烷赋予聚烯烃基料良好的绝缘性、柔软性和耐低温等性能，因此以有机聚硅氧烷可以用于制备新型无卤环保聚烯烃电缆料。该类型电缆料可以同时适应南北气候和室内外温度，特别适用于移动性线路和柔性连接系统。

Description

一种含聚硅氧烷的无卤环保阻燃聚烯烃电缆料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料领域，涉及聚合物电缆料，尤其涉及一种含聚硅氧烷的无卤环保性阻燃聚烯烃电缆料及其制备方法。
背景技术
电线电缆具有电力输送和信号传递的重要作用，其应用十分广泛。随着科技的发展和社会的进步，因聚氯乙烯和含卤阻燃剂的电缆线在燃烧时可产生的烟雾对人体有害，致使火灾中很多人员窒息而死，精密设备瘫痪，含卤电缆料将逐渐被淘汰。因而设计和制备对人无害、绿色环保，同时又具备优异的阻燃性能和绝缘性能的电缆线具有重要意义。
传统的通过添加氢氧化铝和氢氧化镁等无机阻燃剂，虽然可以赋予聚合物良好的阻燃性能，但是由于无机物与有机聚合物之间的相容性较差，往往会降低电缆料的力学性能和加工性能，也可能改变聚合物的耐温级别。
硅系阻燃剂继卤系阻燃剂和磷系阻燃剂进入人们的视野，因其独特的性能而日益重要。硅系阻燃剂除了能够赋予基材优异的阻燃性能（如低燃速、低释热、防滴落）之外，还能改善基材的其他性能(如加工性能、机械性能、耐热性能等)，生态友好，阻燃材料的循环使用效果较好，所以它能满足人们对阻燃剂越来越严格的要求。其中有机聚硅氧烷阻燃剂（特别是非线性链性聚硅氧烷阻燃剂，如大环硅氧烷、超支化聚硅氧烷以及互穿网络硅氧烷）可以通过主链中的硅原子可以赋予了聚烯烃基料良好的阻燃性能；同时侧链上的有机链赋予了与聚烯烃良好的相容性，也进一步赋予了聚烯烃类基料良好的机械性能和加工性能。有机硅氧烷赋予聚烯烃基料良好的绝缘性、柔软性和耐低温等性能，因此以有机聚硅氧烷可以用于制备新型无卤环保聚烯烃电缆料。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷，通过聚硅氧烷赋予聚烯烃聚合物优异的阻燃性能、良好的机械及加工性能好、较宽的温度适应性，提供一种含聚硅氧烷的无卤环保阻燃聚烯烃电缆料及其制备方法。
    本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种含聚硅氧烷的无卤环保阻燃聚烯烃电缆料，该电缆料的原料包括以下组分及重量比：
乙烯-醋酸乙烯酯共聚物： 55～65
聚乙烯 35～45
聚硅氧烷 10～50
阻燃剂B： 10～20
抗氧剂A： 1.2～2.5
抗氧剂B： 1.2～2.5
金属抑制剂： 0.1～0.3
润滑剂： 3.1～4.7
其中：所述的聚硅氧烷包括芳香类聚硅氧烷、大环类聚硅氧烷或超支化聚硅氧烷的一种或两种；
所述的阻燃剂B选自磷酸三甲苯酯、聚偏磷酸或聚磷酸铵中的一种或两种；
  所述的抗氧剂A选自2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、四[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯或4，4'-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)中的一种或二种；  
所述的抗氧剂B选自β，β’-硫化二丙酸二硬脂酸酯、亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯中的一种。
本发明中，所述的金属抑制剂为苯并三唑、3-氨基1，2，4-三唑或亚水杨基乙二胺中的一种或两种。
   本发明中，所述的润滑剂选自PE腊、石蜡或硬脂酸锌中的一种或两种。
 本发明提出的一种含聚硅氧烷的无卤阻燃聚烯烃电缆料的制备方法，具体步骤如下：
(1) 该电缆料的原料包括以下组分及重量份：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物55～65份，聚乙烯35～45份，聚硅氧烷10～50份，阻燃剂B 10～20份，抗氧剂A 为1.2～2.5份，抗氧剂B为1.2～2.5份，润滑剂3.1～4.7份，金属抑制剂为0.1～0.3份。将上述原料进行过筛筛选，并研磨，干燥后，按原料的重量份分别配料；
（2）将乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和聚乙烯投入加入高速混炼机中，再投入有机聚硅氧烷，最后投入其它所有组分；在常温下低速搅拌5-10分钟至原料混合均匀，将该混合料加入到双螺杆加料槽中，经双螺杆造粒，其中螺杆各段温度如下所述：加料段115～125 ℃ ； 输送段125～135 ℃，熔融段135～145 ℃，机头145～155 ℃。
（3）通过冷切或者热切造粒，然后在65～80 ℃充分干燥1～3小时，最后称量并包装，则得到最终产品。
与现有技术相比，本发明产品具有以下优点：
1. 绿色环保，由于聚硅氧烷具有良好的阻燃性能，该电缆料很难燃烧，即使该电缆料在较高温度下燃烧，无论是在有焰燃烧还是在无焰燃烧时极少产生烟雾，更不会产生卤化氢等腐蚀气体．因此不会危及人的性命或对机器设备构成腐蚀性损害。且该电缆料材料不含卤素，且无铅、无硫、无锑等毒性物质，对环境无污染，绿色环保。
2．优异的适用温度范围，由于聚硅氧烷具有优异的耐高、低温和柔软性的特性，因而该发明中的电缆料也被具有良好的耐高、低温的性能，可在南北方和室内外适用，特别适用于柔性连接电路。
3．机械、加工性能优异．由于聚硅氧烷的侧链含有有机基团，与聚烯烃基料具有良好的形容性，因而具有良好的机械性能和加工性能。同时，配方中的加工助剂也增加了物料的流动性，有效地降低了双螺杆的扭矩，也能提高了材料的加工性能。
具体实施方式
实施例1
一种低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料，其原材料配方如下：
原材料 重量份数
EVA 55
LDPE 40
芳香类聚硅氧烷 30
磷酸三甲苯酯 15
抗氧剂1010 1.5
抗氧剂BPS 2.0
苯并三唑 0.1
硬脂酸锌 3.1
上述电缆料的制备方法，其包括以下工艺步骤：
按总重量为40 kg进行配料，将EVA和LDPE投入高速混合机中，再投入聚硅氧烷，然后投入其他所有助剂，在常温下低速搅拌10分钟至原料混台均匀，混台料下放至飙螺杆加料槽．经双螺杆造粒，温度如下：
加料段 输送段 熔融段 机头
125℃ 135℃ 145℃ 150℃
 在热切造粒后，在温度65～75℃下干燥时间1小时左右，即可称量包装。
然后，再对该产品做性能检删试验，结果见表1。
实施例2
一种低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料，其原材料配方如下：
原材料 重量份数
EVA 65
LDPE 35
大环类聚硅氧烷 20
聚偏磷酸 10
抗氧l68 1.5
抗氧剂DSTP 2.3
3-氨基1,2,4-三唑 0.1
PE腊 3.8
上述电缆料的制备方法与实施例1相同，做性能检测试验，结果见表1。
实施例3
  一种低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料，其原材料配方如下：
原材料 重量份数
EVA 60
LDPE 45
超支化聚硅氧烷 15
磷酸铵 15
抗氧l010 1.5
抗氧剂DSTP 2.2
亚水杨基乙二胺 0.1
石蜡 4.6
上述电缆料的制各方法与实施例1相同，做性能检测试验，结果见表1。
表1：
性能 单位 实施例1 实施例2 实施例3
密度 g/mL 1.29 1.31 1.24
拉伸强度 MPa 11.9 12.4 11.6
断裂伸长率 % 421 367 380
老化性能 ℃×h 175×200 175×200 175×210
氧指数 % 43 39.2 38
烟密度（有焰）   49 61 58
烟密度（无焰）   109 126 119
燃烧气体PH   6.8 6.9 6.6
体积电阻率 Ω.m 8.9×1012 8.3×1012 8.4×1012
介电强度 MV/m 31 27 28
电导率 μS/mm 2.1 2.1 1.8

Claims (4)

1.一种含聚硅氧烷的无卤环保阻燃聚烯烃电缆料，其特征在于，该电缆料的原料包括以下组分及含量重量份：      
原料                        重量份
乙烯-醋酸乙烯酯共聚物             55～65份
聚乙烯                            35～45份
有机聚硅氧烷                   10～50份
阻燃剂B                          10～20份
抗氧剂A                         1.2～2.5份
抗氧剂B                         1.2～2.5份
润滑剂                           3.1～4.7份
金属抑制剂                       0.1～0.3份；
其中：所述的有机聚硅氧烷为芳香类聚硅氧烷、大环硅氧烷或超支化聚硅氧烷的一种或两种；
所述的阻燃剂B选自磷酸三甲苯酯、聚偏磷酸或聚磷酸铵中的一种或两种；
所述的抗氧剂A选自2，6-二(三级丁基)-4-甲基苯酚、四[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯或4，4'-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)中的一种或二种；  
所述的抗氧剂B选自β，β’-硫化二丙酸二硬脂酸酯或亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯中的一种。
2.根据权利要求1所述的含聚硅氧烷的无卤环保阻燃聚烯烃电缆料，其特征在于所述的金属抑制剂为苯并三唑、3-氨基-1，2，4-三唑或亚水杨基乙二胺中的一种或两种。
3. 根据权利要求1所述的含聚硅氧烷的无卤环保阻燃聚烯烃电缆料，其特征在于所述的润滑剂选自PE腊、石蜡或硬脂酸锌中的一种或两种。
4.一种如权利要求1中所述的含聚硅氧烷的无卤阻燃聚烯烃电缆料的制备方法，其特征在于具体步骤如下：
（1）首先将各原料按权利要求1所述的组分进行过筛筛选，并研磨，干燥后，按照权利1中的含量重量份分别配料；
（2）然后先将乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和聚乙烯投入高速混炼机中，再投入聚硅氧烷，最后投入其它所有组分；
（3）在常温下低速搅拌5-10分钟至原料混合均匀，将该混合料加入到双螺杆加料槽中，经双螺杆造粒，其中螺杆各段温度如下所述：加料段115～125 ℃ ； 输送段125～135 ℃，熔融段135～145 ℃，机头145～155 ℃；
（4）此后，通过冷切或者热切造粒，然后在65～80 ℃充分干燥1～3小时，称量包装，则得到最终产品。
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Assignee: Yichang Hongqi Cable Co., Ltd.

Assignor: Tongji University

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Denomination of invention: Polysiloxane-containing halogen-free environment-friendly flame-retardant polyolefin cable material and preparation method thereof

Granted publication date: 20130814

License type: Exclusive License

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