CN102993549A - 一种高阻燃低烟无卤电缆料的生产方法 - Google Patents

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Abstract

一种高阻燃低烟无卤电缆料的生产方法，属于电缆生产技术领域，特别是低烟无卤电缆料生产技术领域。先将线性低密度聚乙烯粉和硅烷偶联剂混合均匀形成改性剂，再将改性剂和矿石法氢氧化镁、化学合成法氢氧化镁、蒙脱土、硼酸锌在混合机中搅拌10～25min，使氢氧化镁、蒙脱土和硼酸锌的表面得到活化；将取得的混合物中加入乙烯-醋酸乙烯共聚物、线性低密度聚乙烯、乙烯-辛烯共聚物、相容剂、抗氧剂和润滑剂，经双螺杆挤出机造粒，本发明工艺简单，便于生产，生产的电缆料氧指数高，都在40以上，耐火性能优异，垂直燃烧等级实验达到最高级FV-0级，且烟密度低于同类其他产品。

Description

一种高阻燃低烟无卤电缆料的生产方法
技术领域
本发明属于电缆生产技术领域，特别是低烟无卤电缆料生产技术领域。
背景技术
随着社会工业化的不断进步，电力业已成为国民经济快速发展的重要支柱。电线电缆的使用在逐年增加，而随之由于电线电缆造成的火灾也在日益增多。公安部消防局组织编写的《中国消防年鉴》显示，2008年，全国共发生火灾13.7万起，其中电气原因引发的火灾4万多起，占29.7%；2009年，全国共发生火灾12.9万起，其中电气火灾3.9万多起，占30.2%；2010年，全国共发生火灾13.2万起，其中电气火灾4.1万多起，占31.1%。据统计，造成电气火灾的一大部分原因就是由于电缆阻燃性能不足；而电气火灾中造成的人员伤亡多是由于电线电缆燃烧时放出大量烟雾使人窒息而死亡，因此对电线电缆进行阻燃、防火处理就十分重要。
在申请号为200710063717.0的中国专利文献中公开了一种无卤阻燃电缆护套料，将乙烯-辛烯作为主要基体树脂，乙烯-醋酸乙烯，低密度聚乙烯作为辅助基体树脂，微米氢氧化镁作为阻燃剂，该氧指数只有28～30，而机械工业部关于低烟无卤电缆料的标准为绝缘料氧指数≥30，护套料氧指数≥32，该专利申请技术中的护套料氧指数远未达到国家标准，而且技术的实施例均为实验室加工方法，并未给出成熟的工业生产步骤。
发明内容
发明目的是针对现有技术中存在的不足，提供一种高阻燃低烟无卤电缆料的生产方法，以增加电线电缆的耐火性能，减少电缆发生火灾的可能性。
本发明技术方案包括如下步骤：
1）先将线性低密度聚乙烯粉和硅烷偶联剂混合均匀形成改性剂，再将改性剂和矿石法氢氧化镁、化学合成法氢氧化镁、蒙脱土、硼酸锌在混合机中搅拌10～25min，使氢氧化镁、蒙脱土和硼酸锌的表面得到活化；
2）向步骤1）取得的混合物中加入乙烯-醋酸乙烯共聚物、线性低密度聚乙烯、乙烯-辛烯共聚物、相容剂、抗氧剂和润滑剂，经双螺杆挤出机造粒；
所述乙烯-醋酸乙烯共聚物的醋酸乙烯含量为26%～28%，熔融指数为3～5 g/10min；所述线性低密度聚乙烯的熔融指数为3～5 g/10min；所述乙烯-辛烯共聚物熔融指数为3～5 g/10min，邵氏硬度≤75A。
本发明工艺简单，便于生产，其有益效果如下：
1、本发明以乙烯-醋酸乙烯共聚物作为主要基体树脂，因其中的醋酸乙烯链可以和无机阻燃剂发生反应，故可显著增加无机物的填充量。
2、本发明加入一定比例的化学合成法氢氧化镁不仅可以显著提高电缆料的阻燃性能，而且可以显著降低生产过程中机器产生的摩擦温度。
3、本发明加入一定量蒙脱土可以显著增加电缆料燃烧时的成碳量，从而达到阻隔火焰蔓延，减缓火焰传播速度的目的。
4、本发明加入一定硼酸锌可以在达到阻燃协效的同时，减少电缆料燃烧时烟雾的生成。
5、本发明加入一定量相相容剂，可以显著改善无机物与基体树脂的相界面，在保证较高填充量的同时，可以显著提高电缆料的力学性能，拉伸强度大于等于14MPa，断裂伸长率大于180%，其他各项指标均符合机械工业部关于低烟无卤电缆料的标准。
6、本发明给出了成熟的加工方法，而且加工步骤少易于操作，适合大规模生产。
本发明在造粒时，双螺杆挤出机自进料区到模头的温度逐渐上升，进料区温度≥120℃，模头的温度≤145℃。
为了保障产品质量的一致性，所述改性剂、矿石法氢氧化镁、化学合成法氢氧化镁、蒙脱土、硼酸锌、乙烯-醋酸乙烯共聚物、线性低密度聚乙烯、乙烯-辛烯共聚物、相容剂、抗氧剂和润滑剂的投料质量比为10～15︰80～100︰70～90︰10～20︰10～20︰70～85︰5～10︰10～20︰10～20︰2～4︰5～10；所述改性剂中，线性低密度聚乙烯粉和硅烷偶联剂的投料质量比为7～10︰3～5。
所述采用矿石法氢氧化镁粒径为3000～5000目。如果目数过小，就容易造成应力集中现象，不利于电缆料的力学性能。
所述化学合成法氢氧化镁粒径≥8000目。选用粒径小的化学合成法氢氧化镁不仅可以提高电缆料的力学性能和阻燃性能，而且可以显著降低生产过程中的机器摩擦温度。
之所以采用化学合成法氢氧化镁，最重要的原因是全部采用矿石法氢氧化镁，生产过程中就会产生很大的摩擦热，不利于机器控温，严重时会造成电料有气孔产生，故需加入一定的化学合成法氢氧化镁，一般矿石法的氢氧化镁粒径最大为5000目，合成法的粒径最小为8000目。
所述润滑剂由聚乙烯蜡和硅酮母粒组成，所述聚乙烯蜡和硅酮母粒的质量比为2～3︰3～5。
所述相容剂为马来酸酐接枝乙烯醋酸乙烯共聚物或马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物中的至少一种。
所述蒙脱土为经过改性的有机蒙脱土。
所述抗氧剂为抗氧剂1010。
具体实施方式
一、生产示例：
1、活化处理：
将硅烷偶联剂和线性低密度聚乙烯粉混合均匀，形成改性剂。
将改性剂和矿石法氢氧化镁（即：采用矿石法生产的微米氢氧化镁）、化学合成法氢氧化镁（即：采用化学合成法生产的纳米氢氧化镁）、蒙脱土、硼酸锌加入混合机中，在室温下搅拌10～25min，使氢氧化镁、蒙脱土和硼酸锌的表面得到活化。
2、造粒：
将上步取得的混合物和乙烯-醋酸乙烯共聚物、线性低密度聚乙烯、乙烯-辛烯共聚物、相容剂、抗氧剂和润滑剂置于混合机内进一步混均，然后经带有强制喂料系统的双螺杆挤出机造粒。
其中，双螺杆挤出机自进料区到模头的温度逐渐上升，进料区温度≥120℃，模头的温度≤145℃。
3、将电缆粒料进行抽真空包装。
以上述工艺生产四种具有代表性的电缆料1、2、3和4，各具体配方如下表所示：                                                
Figure 18621DEST_PATH_IMAGE001
线性低密度聚乙烯的熔融指数为3～5 g/10min。
乙烯-辛烯共聚物的熔融指数为3～5 g/10min，邵氏硬度≤75A。
蒙脱土为经过改性的有机蒙脱土。
硼酸锌的分子式为2ZnO· 3B2O3·3.5H2O 。
另外：
电缆料1中：乙烯-醋酸乙烯共聚物的醋酸乙烯含量为28%，熔融指数为4g/10min；微米氢氧化镁粒径为5000目，纳米氢氧化镁粒径为12000目；改性剂中硅烷偶联剂和线性低密度聚乙烯粉的混合投料比为1︰2；相容剂中马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物和马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物的质量比为1︰2；润滑剂中聚乙烯蜡和硅酮母粒的质量比为2︰5。
电缆料2中：乙烯-醋酸乙烯共聚物的醋酸乙烯含量为28%，熔融指数为4g/10min；微米氢氧化镁粒径为5000目，纳米氢氧化镁粒径为12000目；改性剂中硅烷偶联剂和线性低密度聚乙烯粉的混合投料比为3︰7；相容剂中马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物和马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物的质量比为1︰2；润滑剂中聚乙烯蜡和硅酮母粒的质量比为5︰7。
电缆料3中：乙烯-醋酸乙烯共聚物的醋酸乙烯含量为26%，熔融指数为3g/10min；微米氢氧化镁粒径为5000目，纳米氢氧化镁粒径为10000；改性剂中硅烷偶联剂和线性低密度聚乙烯粉的混合投料比为3︰7；相容剂中马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物和马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物的质量比为1︰3；润滑剂中聚乙烯蜡和硅酮母粒的质量比为1︰2。
电缆料4中：乙烯-醋酸乙烯共聚物的醋酸乙烯含量为26%，熔融指数为3g/10min；微米氢氧化镁粒径为5000目，纳米氢氧化镁粒径为10000目；改性剂中硅烷偶联剂和线性低密度聚乙烯粉的混合投料比为5︰7；相容剂只采用马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物；润滑剂中聚乙烯蜡和硅酮母粒的质量比为3︰5。
采用常规方法和常用设备对4个电缆料产品分别进行检测，具体检测结果见下表。
通过上表可见，采用本发明工艺生产的电缆料氧指数高，都在40以上，耐火性能优异，垂直燃烧等级实验达到最高级FV-0级，且烟密度低于同类其他产品。

Claims (9)

1.一种高阻燃低烟无卤电缆料的生产方法，其特征在于包括如下步骤：
1）先将线性低密度聚乙烯粉和硅烷偶联剂混合均匀形成改性剂，再将改性剂和矿石法氢氧化镁、化学合成法氢氧化镁、蒙脱土、硼酸锌在混合机中搅拌10～25min，使氢氧化镁、蒙脱土和硼酸锌的表面得到活化；
2）向步骤1）取得的混合物中加入乙烯-醋酸乙烯共聚物、线性低密度聚乙烯、乙烯-辛烯共聚物、相容剂、抗氧剂和润滑剂，经双螺杆挤出机造粒；
所述乙烯-醋酸乙烯共聚物的醋酸乙烯含量为26%～28%，熔融指数为3～5 g/10min；
所述线性低密度聚乙烯的熔融指数为3～5 g/10min；
所述乙烯-辛烯共聚物熔融指数为3～5 g/10min，邵氏硬度≤75A。
2.根据权利要求1所述高阻燃低烟无卤电缆料的生产方法，其特征在于所述造粒时，双螺杆挤出机自进料区到模头的温度逐渐上升，进料区温度≥120℃，模头的温度≤145℃。
3.根据权利要求1或2所述高阻燃低烟无卤电缆料的生产方法，其特征在于所述改性剂、矿石法氢氧化镁、化学合成法氢氧化镁、蒙脱土、硼酸锌、乙烯-醋酸乙烯共聚物、线性低密度聚乙烯、乙烯-辛烯共聚物、相容剂、抗氧剂和润滑剂的投料质量比为10～15︰80～100︰70～90︰10～20︰10～20︰70～85︰5～10︰10～20︰10～20︰2～4︰5～10；所述改性剂中，线性低密度聚乙烯粉和硅烷偶联剂的投料质量比为7～10︰3～5。
4.根据权利要求1所述高阻燃低烟无卤电缆料的生产方法，其特征在于所述矿石法氢氧化镁粒径为3000～5000目。
5.根据权利要求1所述高阻燃低烟无卤电缆料的生产方法，其特征在于所述化学合成法氢氧化镁粒径≥8000目。
6.根据权利要求1所述高阻燃低烟无卤电缆料的生产方法，其特征在于所述润滑剂由聚乙烯蜡和硅酮母粒组成，所述聚乙烯蜡和硅酮母粒的质量比为2～3︰3～5。
7.根据权利要求1所述高阻燃低烟无卤电缆料的生产方法，其特征在于所述相容剂为马来酸酐接枝乙烯醋酸乙烯共聚物或马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物中的至少一种。
8.根据权利要求1所述高阻燃低烟无卤电缆料的生产方法，其特征在于所述蒙脱土为经过改性的有机蒙脱土。
9.根据权利要求1所述高阻燃低烟无卤电缆料的生产方法，其特征在于所述抗氧剂为抗氧剂1010。
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