CN102898716A - 一种150℃机车线用辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃料及其制备 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电线电缆用高分子材料,涉及一种150℃机车线用辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃料及其制备。本发明的150℃机车线用辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃料包括基础树脂、功能化聚烯烃树脂、无卤阻燃剂、表面改性剂、主抗氧剂、辅助抗氧剂、抗铜剂、润滑剂和交联敏化剂。本发明的150℃机车线用辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃料具有较高的耐温等级、耐油性能好、成本相对较低、整个体系不含卤素、燃烧时发烟量低等优点,同时挤出工艺性能优异,用本发明的低烟无卤阻燃聚烯烃料挤制的电缆可完全满足150℃机车线用电缆的要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种电线电缆用高分子材料,尤其涉及一种150℃机车线用辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃料及其制备。
背景技术
机车线主要在地铁车辆、机车车辆等相对密闭、人员集中以及对低烟无卤性能要求苛刻的环境下,因此,机车线用电线电缆除了须具有高强度机械性能、抗磨耗性能、防潮性能、高效阻燃性能以外,还必须要有良好的高低温性能和耐油性能。此外,为了避免电线电缆在意外火灾时产生大量有毒卤化氢气体和烟雾,防止二次灾害,机车线用电线电缆还应具有优异的低烟、无卤性能。
目前市场上可用于机车车辆的电缆料耐温等级一般在125℃,而150℃机车线用电缆料由于力学性能、耐温性能要求高,目前国内尚没有工业化生产,市场上主要是采用进口原料,成本高从而不利于推广应用。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足,提供一种成本相对较低且高低温性能、耐油性能良好的150℃机车线用辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃料。
本发明采用了下述技术方案来解决上述技术问题:
一种150℃机车线用辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃料,其原料包括如下质量份数的组分:
组份 质量份数
基础树脂 45~90份;
功能化聚烯烃树脂 10~55份;
无卤阻燃剂 120~150份;
表面改性剂 1~3份;
主抗氧剂 0.5~2份;
辅助抗氧剂 0.3~1.2份;
抗铜剂 0~1份;
润滑剂 1~3份;
交联敏化剂 1~3份。
其中,基础树脂的质量份数优选为60~75份;功能化聚烯烃树脂的质量份数优选为25~40份;无卤阻燃剂的质量份数优选为124~135份;表面处理剂的质量份数优选为2~3份;主抗氧剂的质量份数优选为1.0~2.0份;辅助抗氧剂的质量份数优选为0.7~1.0份;抗铜剂的质量份数优选为0.2~0.5份;润滑剂的质量份数优选为1.5~2.0份;交联敏化剂的质量份数优选为2.0~3.0份。
较佳的,所述基础树脂为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物和乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物的混合物。其中,乙烯-醋酸乙烯酯共聚物占基础树脂的50%~75%,乙烯-丙烯酸丁酯共聚物占基础树脂的10%~20%,乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物占基础树脂的15%~30%。由于机车电缆的工作环境要求材料应耐高温、耐油,而乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物的优点是具有较高的热稳定性和无机填料之间良好的相容性,从而使电缆具有良好的耐温性能和耐油性能。
进一步的,所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中醋酸乙烯的含量为18%~40%;所述乙烯-丙烯酸丁酯共聚物中丙烯酸丁酯的质量百分含量为14~33%,且乙烯-丙烯酸丁酯共聚物的熔融指数为3~7g/10min;所述乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物中甲基丙烯酸酯的质量百分含量为14~33%,且乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物的熔融指数为3~7g/10min。
较佳的,所述功能化聚烯烃树脂为马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、马来酸酐接枝聚烯烃弹性体和马来酸酐接枝低密度聚乙烯中的一种或几种。其加入功能化聚烯烃树脂可以提高填料在基础树脂中的分散性,不仅可以提高材料的机械强度,还可提高树脂和填料之间的相容性。所述马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的熔融指数为2~4g/10min,接枝率为0.5~1%;所述马来酸酐接枝聚烯烃弹性体的熔融指数为2~3g/10min,接枝率为0.5~1%;所述马来酸酐接枝低密度聚乙烯的熔融指数为1~2g/10min,接枝率为0.5~1%。
较佳的,所述表面改性剂为硅烷偶联剂,优选的,所述硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧乙氧基硅烷。
较佳的,所述无卤阻燃剂为经过表面改性剂进行表面处理的氢氧化铝或氢氧化镁中的一种或两种。所述无卤阻燃剂经过表面改性剂的表面处理工艺如下:将无机阻燃剂氢氧化铝或氢氧化镁倒入高速搅拌机中,在高速搅拌的情况下(转速为500-600rpm)用雾化装置均匀喷入硅烷偶联剂(硅烷偶联剂占无机阻燃剂质量份数的1~2.2%),然后升温至95~100℃继续搅拌3~5分钟,使其充分被无机阻燃剂粉体吸收即得。
较佳的,所述主抗氧剂为受阻酚类抗氧剂或双酚类抗氧剂。所述受阻酚类抗氧剂选自抗氧剂1010,其化学名称为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯;所述双酚类抗氧剂选自抗氧剂300,其化学名称为4,4′-硫代双(6-特丁基间甲酚)。
较佳的,所述辅助抗氧剂为抗氧剂DLTP和抗氧剂168;所述抗氧剂DLTP的化学名称为硫代二丙酸二月桂酯,抗氧剂168的化学名称为三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯。
较佳的,所述抗铜剂为N,N’-双[β(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼,如,瑞士汽巴公司生产的Irganox MD1024。通过以上几种抗氧剂和抗铜剂的合理的匹配,可以提高材料的耐温等级。
较佳的,所述润滑剂包括硬脂酸钙、聚乙烯蜡和硅油。
较佳的,所述交联敏化剂为三烯丙基异三聚氰酸酯(TAIC)、三甲基丙烯酸三羟甲基丙酯(TMPTMA)或有机硅树脂。
本发明的150℃机车线用辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃料的制备方法,包括如下步骤:
(1)将无机阻燃剂倒入高速搅拌机中,在高速搅拌的情况下用雾化装置均匀喷入硅烷偶联剂,然后升温至95~100℃继续搅拌3~5分钟,使其充分被无机阻燃剂粉体吸收。
较佳的,步骤(1)中,所述硅烷偶联剂为无机阻燃剂质量份数的1~2.2%。
较佳的,步骤(1)中,所述高速搅拌机的转速为500-600rpm。
(2)投入除无机阻燃剂和硅烷偶联剂以外的其他组分,混合3~5分钟后强制喂料于双螺杆挤出机挤出造粒,粒料再进入热风干燥机在70~75℃下干燥1~2小时后得到所述150℃机车线用辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃料。
较佳的,步骤(2)中,所述双螺杆温度范围控制在120℃-165℃,主机转速控制为300-450转/分钟。
进一步的,步骤(2)中,所述双螺杆挤出机的挤出温度为:加料段130℃,混炼段150℃,挤出造粒段155℃,机头部分165℃。
本发明制备方法中所用到的装置或机器均采用本领域的常规装置或机器。
本发明的150℃机车线用辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃料尤其适用于制备具有耐油要求的150℃机车电缆。
本发明的有益效果是:耐温等级高、耐油性能好、成本相对较低,可以使用市面上现有聚烯烃的加工设备,挤出工艺良好,整个体系不含卤素,燃烧时发烟量低。
附图说明
图1本发明150℃机车线用辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃料的生产工艺流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步解释本发明。实施例仅为了帮助更好理解本发明,本发明的保护范围在权利要求书中说明。
实施例1
150℃机车线用辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃料,其原料组分及配比如下:
其中,以基础树脂的总重量计,乙烯-醋酸乙烯酯共聚物占50%,乙烯-丙烯酸丁酯共聚物占20%,乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物占30%。所述功能化聚烯烃树脂为马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、马来酸酐接枝聚烯烃弹性体和马来酸酐接枝低密度聚乙烯。所述表面改性剂为硅烷偶联剂。所述无机阻燃剂为经过硅烷偶联剂表面处理的氢氧化镁和氢氧化铝(硅烷偶联剂占无机阻燃剂质量份数的1.6%)。所述主抗氧剂为抗氧剂1010。所述辅助抗氧剂为抗氧剂DLTP和抗氧剂168。所述抗铜剂为MD1024。所述润滑剂为硬脂酸钙、聚乙烯蜡和硅油。所述交联敏化剂为TAIC。
其制备方法的工艺流程图如图1所示:(1)按照配比将无机阻燃剂倒入高速搅拌机中,在高速搅拌的情况下用雾化装置均匀喷入硅烷偶联剂(硅烷偶联剂占无机阻燃剂质量份数的1~2.2%,然后升温至95~100℃继续搅拌3~5分钟,使其充分被无机阻燃剂粉体吸收。(2)按照配比投入除阻燃剂和表面改性剂外的其他组分,混合3~5分钟后强制喂料于双螺杆挤出机挤出造粒,粒料再进入热风干燥机在70~75℃下干燥1~2小时后及时装袋,抽真空包装即得。其中,挤出造粒工艺过程中的加工温度设定如下表1所示:
表1
一区 | 二区 | 三区 | 四区 | 五区 | 六区 | 七区 | 八区 | 九区 | 十区 | 机头 |
130 | 130 | 130 | 135 | 140 | 145 | 150 | 155 | 155 | 155 | 165 |
各区温度允许误差为±10℃,机头温度在开机时上限为+20℃,开机时加热区温度允许在正常范围内上调10℃。双螺杆主机转速不大于450rpm,双螺杆主机电流不大于170A。滤网40目,真空度不小于0.02Mpa。
加工完后必须马上70℃热风流动干燥1~2小时,并及时装袋,抽真空包装。存放时应注意外包装不能沾到水,也不能压太高防止破包,保质期为6个月,最好在6个月内用完。使用前须检查包装袋是否漏气,开包后要及时用掉。
将本实施例制得的150℃机车线用辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃料进行检测,其技术参数如表2所示。
实施例2
150℃机车线用辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃料,其原料组分及配比如下:
其中,以基础树脂的总重量计,乙烯-醋酸乙烯酯共聚物占75%,乙烯-丙烯酸丁酯共聚物占10%,乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物占15%。所述功能化聚烯烃树脂为马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和马来酸酐接枝聚烯烃弹性体。所述表面改性剂为硅烷偶联剂。所述无机阻燃剂为经过硅烷偶联剂表面处理的氢氧化镁和氢氧化铝(硅烷偶联剂占无机阻燃剂质量份数的2.2%)所述主抗氧剂为抗氧剂1010。所述辅助抗氧剂为抗氧剂DLTP和抗氧剂168。所述抗铜剂为MD1024。所述润滑剂为硬脂酸钙、聚乙烯蜡和硅油。所述交联敏化剂为TMPTMA。
制备方法同实施例1
将本实施例制得的150℃机车线用辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃料进行检测,其技术参数如表2所示。
实施例3
150℃机车线用辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃料,其原料组分及配比如下:
其中,以基础树脂的总重量计,乙烯-醋酸乙烯酯共聚物占60%,乙烯-丙烯酸丁酯共聚物占20%,乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物占20%。所述功能化聚烯烃树脂为马来酸酐接枝低密度聚乙烯。所述表面改性剂为硅烷偶联剂。所述无机阻燃剂为经过硅烷偶联剂表面处理的氢氧化镁和氢氧化铝(硅烷偶联剂占无机阻燃剂质量份数的2%)。所述主抗氧剂为抗氧剂300。所述辅助抗氧剂为抗氧剂DLTP和抗氧剂168。所述抗铜剂为MD1024。所述润滑剂为硬脂酸钙、聚乙烯蜡和硅油。所述交联敏化剂为有机硅树脂。
制备方法同实施例1。
将本实施例制得的150℃机车线用辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃料进行检测,其技术参数如表2所示。
实施例1-3制得的150℃机车线用辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃料的技术参数如表2所示:
表2
从表2中各项指标可以看出,本发明的150℃机车线用辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃料具有优异的机械性能、抗老化性能、耐油性能、耐150℃高温性能以及良好的低温(-55℃)性能。
实施例4
150℃机车线用辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃料,其原料组分及配比如下:
其中,以基础树脂的总重量计,乙烯-醋酸乙烯酯共聚物占65%,乙烯-丙烯酸丁酯共聚物占15%,乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物占20%。所述功能化聚烯烃树脂为马来酸酐接枝聚烯烃弹性体和马来酸酐接枝低密度聚乙烯。所述表面改性剂为硅烷偶联剂。所述无机阻燃剂为经过硅烷偶联剂表面处理的氢氧化镁和氢氧化铝(硅烷偶联剂占无机阻燃剂质量份数的1.5%)。所述主抗氧剂为抗氧剂1010。所述辅助抗氧剂为抗氧剂DLTP和抗氧剂168。所述抗铜剂为MD1024。所述润滑剂为硬脂酸钙、聚乙烯蜡和硅油。所述交联敏化剂为TAIC。
制备方法同实施例1。
将本实施例制得的150℃机车线用辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃料进行检测可知,所得的150℃机车线用辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃料具有优异的机械性能、抗老化性能、耐油性能、耐150℃高温性能以及良好的低温(-55℃)性能。
实施例5
150℃机车线用辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃料,其原料组分及配比如下:
其中,以基础树脂的总重量计,乙烯-醋酸乙烯酯共聚物占65%,乙烯-丙烯酸丁酯共聚物占15%,乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物占20%。所述功能化聚烯烃树脂为马来酸酐接枝聚烯烃弹性体和马来酸酐接枝低密度聚乙烯。所述表面改性剂为硅烷偶联剂。所述无机阻燃剂为经过硅烷偶联剂表面处理的氢氧化镁和氢氧化铝(硅烷偶联剂占无机阻燃剂质量份数的2.2%)。所述主抗氧剂为抗氧剂300。所述辅助抗氧剂为抗氧剂DLTP和抗氧剂168。所述抗铜剂为MD1024。所述润滑剂为硬脂酸钙、聚乙烯蜡和硅油。所述交联敏化剂为有机硅树脂。
制备方法同实施例1。
将本实施例制得的150℃机车线用辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃料进行检测可知,所得的150℃机车线用辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃料具有优异的机械性能、抗老化性能、耐油性能、耐150℃高温性能以及良好的低温(-55℃)性能。
实施例6
150℃机车线用辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃料,其原料组分及配比如下:
其中,以基础树脂的总重量计,乙烯-醋酸乙烯酯共聚物占60%,乙烯-丙烯酸丁酯共聚物占20%,乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物占20%。所述功能化聚烯烃树脂为马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和马来酸酐接枝低密度聚乙烯。所述表面改性剂为硅烷偶联剂。所述无机阻燃剂为经过硅烷偶联剂表面处理的氢氧化镁和氢氧化铝(硅烷偶联剂占无机阻燃剂质量份数的1.6%)。所述主抗氧剂为抗氧剂1010。所述辅助抗氧剂为抗氧剂DLTP和抗氧剂168。所述抗铜剂为MD1024。所述润滑剂为硬脂酸钙、聚乙烯蜡和硅油。所述交联敏化剂为TMPTMA。
制备方法同实施例1。
将本实施例制得的150℃机车线用辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃料进行检测可知,所得的150℃机车线用辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃料具有优异的机械性能、抗老化性能、耐油性能、耐150℃高温性能以及良好的低温(-55℃)性能。
Claims (10)
1.一种150℃机车线用辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃料,其原料包括如下质量份数的组分:
组份 质量份数
基础树脂 45~90份;
功能化聚烯烃树脂 10~55份;
无卤阻燃剂 120~150份;
表面改性剂 1~3份;
主抗氧剂 0.5~2份;
辅助抗氧剂 0.3~1.2份;
抗铜剂 0~1份;
润滑剂 1~3份;
交联敏化剂 1~3份。
2.如权利要求1所述的150℃机车线用辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃料,其特征在于,所述基础树脂为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物和乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物的混合物。
3.如权利要求1所述的150℃机车线用辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃料,其特征在于,所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物占基础树脂的50%~75%,乙烯-丙烯酸丁酯共聚物占基础树脂的10%~20%,乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物占基础树脂的15%~30%。
4.如权利要求1所述的150℃机车线用辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃料,其特征在于,所述功能化聚烯烃树脂为马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、马来酸酐接枝聚烯烃弹性体和马来酸酐接枝低密度聚乙烯中的一种或几种。
5.如权利要求1所述的150℃机车线用辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃料,其特征在于,所述表面改性剂为硅烷偶联剂;所述无卤阻燃剂为经过表面改性剂进行表面处理的氢氧化铝和氢氧化镁中的一种或两种。
6.如权利要求1所述的150℃机车线用辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃料,其特征在于,所述主抗氧剂为受阻酚类抗氧剂或双酚类抗氧剂。
7.如权利要求1所述的150℃机车线用辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃料,其特征在于,所述辅助抗氧剂为抗氧剂DLTP和抗氧剂168;所述抗氧剂DLTP的化学名称为硫代二丙酸二月桂酯,抗氧剂168的化学名称为三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯。
8.如权利要求1所述的150℃机车线用辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃料,其特征在于,所述抗铜剂为N,N’-双[β(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼;所述润滑剂包括硬脂酸钙、聚乙烯蜡和硅油;所述交联敏化剂为三烯丙基异三聚氰酸酯、三甲基丙烯酸三羟甲基丙酯或有机硅树脂。
9.如权利要求1-8任一所述的150℃机车线用辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃料的制备方法,包括如下步骤:
(1)将无机阻燃剂倒入高速搅拌机中,在高速搅拌的情况下用雾化装置均匀喷入硅烷偶联剂,然后升温至95~100℃继续搅拌3~5分钟;
(2)投入除无机阻燃剂和硅烷偶联剂以外的其他组分,混合3~5分钟后强制喂料于双螺杆挤出机挤出造粒,粒料再进入热风干燥机在70~75℃下干燥1~2小时后,得到所述150℃机车线用辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃料。
10.如权利要求9所述的150℃机车线用辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃料的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所述高速搅拌机的转速为500-600rpm;步骤(2)中,所述双螺杆温度范围控制在120℃-165℃,主机转速控制为300-450转/分钟。
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