CN102993602B - 一种cmp级阻燃抑烟聚氯乙烯线缆护套料及其制备方法 - Google Patents
一种cmp级阻燃抑烟聚氯乙烯线缆护套料及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种CMP级阻燃抑烟聚氯乙烯线缆护套料及其制备方法,属于材料技术领域。它解决了现有技术中线缆护套料满足阻燃抑烟效果与机械性能、物理性能都好的问题。其原料由以下重量份的成分组成:聚氯乙烯:100份;普通增塑剂:5-15份;阻燃增塑剂:20-50份;阻燃剂:40-100份;抑烟剂:20-50份;稳定剂:5-10份;增韧改性剂:40-80份;助剂:1-5份;其中,所述的抑烟剂为八钼酸铵、钼酸锌和硼酸锌按1:1-3:1-3复配并被粒径1-5μm的氢氧化铝按1:1-3比例所包覆;本发明的CMP级阻燃抑烟聚氯乙烯线缆护套料阻燃抑烟效果好,机械性能好,物理性能好。
Description
技术领域
本发明涉及一种线缆护套料,尤其涉及一种CMP级阻燃抑烟聚氯乙烯线缆护套料及其制备方法,属于新型材料技术领域。
背景技术
随着科技技术的日新月异,网络通讯覆盖面越来越广,各种高楼大厦、智能楼宇基本都采用综合布线的方法,楼层与楼层之间都铺设大量的通讯线缆。所以各个国家对这些通讯线缆的防火等级也都有一个严格的评判标准,UL将防火线缆标准划分为CMP级,CMR级,CM级,CMG级和CMX级。
CMP级线缆是UL防火标准中要求最高的线缆,适用安全标准为UL910。实验规定在装置的水平风道上敷设多条试样,用87.9KW煤气本生灯燃烧20分钟,合格标准为火焰不可延伸到距煤气本生灯火焰前端5英尺以外。光密度的峰值最大为0.5,平均密度值最大为0.15。这种CMP级线缆通常安装在通风管道或空气处理设备使用的空气回流增压系统中,被加拿大和美国所认可采用。符合UL910标准的材料,阻燃性能要比符合IEC60332-1及IEC60332-3标准的低烟无卤材料的阻燃性能好,燃烧起来烟的浓度低。
中国专利申请(公开号:CN101319079A)公开了一种硅烷交联无卤阻燃抑烟聚氯乙烯电缆料及其制备工艺,该电缆料采用聚氯乙烯树脂、增塑剂、硅烷交联剂、热稳定剂、金属氢氧化物阻燃剂、金属化合物阻燃协效剂、防预交联剂、润滑剂、抗氧剂、二月桂酸二丁基锡及适量着色剂为原料。该电缆料使用了防预交联剂来抑制或防止聚氯乙烯提前交联反应的发生,改善交联聚氯乙烯加工过程中的降解与制品表面粗糙的问题,但是该电缆料的抑烟剂并没有进行预处理,材料本身也没有添加增韧改性剂,只是一定程度上提高了交联聚氯乙烯的加工性能,且产品会因大量无机填充材料的存在使其物理性能大大降低。
发明内容
本发明针对现有技术所存在的不足,提供一种阻燃抑烟效果好,物理性能好的CMP级阻燃抑烟聚氯乙烯线缆护套料。
本发明的上述技术目的可以通过下列技术方案来实施:一种CMP级阻燃抑烟聚氯乙烯线缆护套料,该线缆护套料由以下重量份的成分组成:
聚氯乙烯: 100份;
普通增塑剂: 5-15份;
阻燃增塑剂: 20-50份;
阻燃剂: 40-100份;
抑烟剂: 20-50份;
稳定剂: 5-10份;
增韧改性剂: 40-80份;
助剂: 1-5份;
其中,所述的抑烟剂为八钼酸铵、钼酸锌和硼酸锌按1:1-3:1-3复配并被粒径1-5μm的氢氧化铝按1:1-3比例所包覆。
目前造成CMP级线缆护套料难以达标的原因主要有以下两方面:第一、CMP级线缆护套料的测试要求明确规定了光密度的峰值最大为0.5,也就是说燃烧时产生的烟量要均匀平稳,不能有较大的波动;第二、CMP级线缆护套料阻燃要求较高,配方体系基本都是加入大量的的无机填充材料,这导致线缆护套料物理性能急剧下降,达不到CMP级线缆护套料的最低标准。本发明针对上述两个技术难点,通过大量实验研究出一种既能使线缆燃烧产生的光密度峰值小于0.5又有较好物理性的CMP级线缆护套料。
本发明通过添加阻燃剂、抑烟剂和观察线缆燃烧时的发烟量,总结得出导致峰值过高的原因在于抑烟剂没法在整个配方体系中均匀分散,在生产过程中提前发生团聚,燃烧时有些部分的抑烟效果非常薄弱。针对该现象,本发明采用无机阻燃剂进行预先包覆的复配抑烟剂用以达到在整个体系中均匀分散的目的。选取复配的抑烟剂由八钼酸铵、钼酸锌和硼酸锌按1:1-3:1-3配制而成,然后用粒径1-5μm的氢氧化铝进行包覆,复配的抑烟剂与氢氧化铝的重量比为1:1-3。这个由无机阻燃剂包覆的抑烟体系,通过硅烷偶联剂的衔接,能够均匀地依附于基体树脂上,从而使产品燃烧时各个部分都能达到均匀的抑烟效果。并且在燃烧的过程中,复配的抑烟剂能很快的与无机阻燃剂产生协同作用,将产生的烟量控制较低。
复配的抑烟剂与氢氧化铝的重量比为1:1-3时,两相分散均匀,不但可以提高线缆护套料的阻燃抑烟性,也可提高其刚性、韧性等力学性能。但若氢氧化铝含量过多,易造成堆积,共混物的力学性能将有所下降。钼化物添加含量少,抑烟效果好,硼酸锌与阻燃剂中的三氧化二锑复配可充分发挥抑烟作用,其协同效果体现在氧指数、烟密度等级和最大烟密度等指标上,均比单一组分阻燃抑烟效果好。
在上述的CMP级阻燃抑烟聚氯乙烯线缆护套料中,该线缆护套料由以下优选重量份的成分组成:
聚氯乙烯: 100份;
普通增塑剂: 10-15份;
阻燃增塑剂: 25-45份;
阻燃剂: 50-90份;
抑烟剂: 30-50份;
稳定剂: 6-9份;
增韧改性剂: 50-80份;
助剂: 2-5份;
其中,所述的抑烟剂为八钼酸铵、钼酸锌和硼酸锌按1:1-3:1-3复配并被粒径1-5μm的氢氧化铝按1:1-3比例所包覆。
最佳优选重量份的成分为:聚氯乙烯:100份;普通增塑剂:12-15份;阻燃增塑剂:25-35份;阻燃剂:60-80份;抑烟剂:35-45份;稳定剂:7-8份;增韧改性剂:50-70份;助剂:3-5份;其中,所述的抑烟剂为八钼酸铵、钼酸锌和硼酸锌按1:1-3:1-3复配并被粒径1-5μm的氢氧化铝按1:1-3比例所包覆。
在上述的CMP级阻燃抑烟聚氯乙烯线缆护套料中,所述的增韧改性剂为热塑性聚氨酯弹性体、乙烯丙烯酸酯弹性体中的一种或多种。
现有技术中阻燃抑烟聚氯乙烯线缆护套料多存在大量的无机填充材料,产品的物理性能,如拉伸强度、拉伸伸率以及加工时物料的流动性能都因此大大降低。针对这个难点,本发明专门在配方体系中添加一种增韧改性剂,可大大提高线缆护套料的物理性能,用以达到检测的标准。
在上述的CMP级阻燃抑烟聚氯乙烯线缆护套料中,所述的普通增塑剂为偏苯三酸三辛酯、对苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异癸酯中的一种或多种。
在上述的CMP级阻燃抑烟聚氯乙烯线缆护套料中,所述的阻燃增塑剂为四溴化邻苯二甲酸二辛酯、间苯二酚双(二苯基磷酸酯)、双酚A双(二苯基磷酸酯)、磷酸三苯酯中的一种或多种。
在上述的CMP级阻燃抑烟聚氯乙烯线缆护套料中,所述的阻燃剂为三氧化二锑、氢氧化铝、氢氧化镁中的一种或多种。
在上述的CMP级阻燃抑烟聚氯乙烯线缆护套料中,所述的稳定剂为钙锌稳定剂,所述的钙锌稳定剂可通过商购获得。
在上述的CMP级阻燃抑烟聚氯乙烯线缆护套料中,所述助剂为硅烷偶联剂、聚乙烯蜡、硬脂酸、硅酮中的一种或多种,可结合实际性能和用途添加,使线缆护套料的性能达到最佳效果。
本发明的另外一个目的在于提供上述CMP级阻燃抑烟聚氯乙烯线缆护套料的制备方法,该方法包括如下步骤:
S1、按照一定重量比称取增韧改性剂,边搅拌边加热至140℃-170℃,使其处于熔融状态;
S2、按照一定重量比称取聚氯乙烯、普通增塑剂、阻燃增塑剂、阻燃剂、抑烟剂、稳定剂及助剂,将称取好的原料倒入高混机中混合,混合均匀后加入到密炼机中密炼,待物料塑化成团状后,趁热倒入喂料机中,由喂料机均匀加入到单螺杆挤出机中;
S3、将步骤S1中熔融状态下的增韧改性剂注入到单螺杆挤出机中,与步骤S2中混配好的组分进行融合,挤出造粒,经过冷却后,制得CMP级阻燃抑烟聚氯乙烯线缆护套料。
目前普遍的添加方式是将增韧改性剂与其他组分混合在一起进行共混密炼,然后从单螺杆挤出机内挤出。这种添加方式会使增韧改性剂过早地与混合物中的无机填充物以及部分增塑剂进行结合,使其大分子链上大量的基团发生改变,导致冷却后无法获得原有的韧性,对加强整个体系的物理性能起不了太多作用。本发明的添加方式能够使增韧改性剂的效果发挥到最大,且与普通方式相比,整个体系中融合的时间大大缩短,其大分子链上的基团基本保持不变,冷却后依然传承了原先的物理性能,从而使整个产品的物理性能得到有效的加强。
在上述的制备方法中,作为优选,步骤S3中的冷却温度为低于40℃,可通过及时换水保持水温处于40℃以下。
综上所述,本发明具有以下优点:
1、本发明的各原料配合合理,该CMP级阻燃抑烟聚氯乙烯线缆护套料的阻燃抑烟效果好,最终产品的机械性能、物理性能和使用性能好。
2、本发明CMP级阻燃抑烟聚氯乙烯线缆护套料的制备方法简单,工艺流程短,可适合大规模的工业化生产。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例1
按照如下方法制备CMP级阻燃抑烟聚氯乙烯线缆护套料A1:
按照表1中实施例1中的重量份称取增韧改性剂,边搅拌边加热至160℃,使其处于熔融状态。
接着按照表1中实施例1中的重量份称取聚氯乙烯、普通增塑剂、阻燃增塑剂、阻燃剂、抑烟剂、稳定剂及助剂,将称取好的原料倒入高混机中混合,混合均匀后加入到密炼机中密炼,待物料塑化成团状后,趁热倒入喂料机中,由喂料机均匀加入到单螺杆挤出机中。
在单螺杆挤出机的计量段上方增加一个注入装置,将处于熔融状态下的增韧改性剂用压力从注入装置定量注入到单螺杆挤出机中,与在单螺杆挤出机前行的上述混配好的组分融合,一同从机头挤出,立即在低于40℃的水槽中冷却,制得CMP级阻燃抑烟聚氯乙烯线缆护套料。
表1:CMP级阻燃抑烟聚氯乙烯线缆护套料的实施例1-4的原料成分及重量份
实施例2-4
按实施例1的方法及表1中实施例2-4的原料成分及重量份制备CMP级阻燃抑烟聚氯乙烯线缆护套料A2-A4。
对比例1
按照实施例1的方法制备CMP级阻燃抑烟聚氯乙烯线缆护套料DA1,区别在于将实施例1中的包覆复配抑烟剂替换成相同份数的普通抑烟剂,并添加等量的氢氧化铝。
对比例2
按照实施例1的方法制备CMP级阻燃抑烟聚氯乙烯线缆护套料DA2,区别在于将实施例2中的包覆复配抑烟剂替换成相同份数的普通抑烟剂,并添加等量的氢氧化铝。
对比例3
按照如下方法制备CMP级阻燃抑烟聚氯乙烯线缆护套料DA3:
接着按照表1中实施例3中的重量份称取聚氯乙烯、普通增塑剂、阻燃增塑剂、阻燃剂、抑烟剂、稳定剂、增韧改性剂及助剂,将称取好的原料倒入高混机中混合,混合均匀后加入密炼机中一起密炼,待物料塑化成团状后,趁热倒入喂料机中,由喂料机均匀加入到单螺杆挤出机挤出造粒,在水槽中冷却,制得CMP级阻燃抑烟聚氯乙烯线缆护套料。
对比例4
按照如下方法制备CMP级阻燃抑烟聚氯乙烯线缆护套料DA4:
接着按照表1中实施例4中的重量份称取聚氯乙烯、普通增塑剂、阻燃增塑剂、阻燃剂、抑烟剂、稳定剂、增韧改性剂及助剂,将称取好的原料倒入高混机中混合,混合均匀后加入密炼机中一起密炼,待物料塑化成团状后,趁热倒入喂料机中,由喂料机均匀加入到单螺杆挤出机挤出造粒,在水槽中冷却,制得CMP级阻燃抑烟聚氯乙烯线缆护套料。
测试方法
将实施例1-4制备得到的CMP级阻燃抑烟聚氯乙烯线缆护套料A1-A4及对比例1-4制备得到的CMP级阻燃抑烟聚氯乙烯线缆护套料DA1-DA4进行机械性能测试,测试结果如表2所示:
表2:本发明实施例1-4与对比例1-4的测试结果
从表2中可以看出,与同类产品进行相同性能的比较,本发明的CMP级阻燃抑烟聚氯乙烯线缆护套料阻燃抑烟效果更佳,物理性能也更好,其拉伸断裂强度、拉伸断裂伸张率以及剥离强度均高于对比产品。对比例1、2的烟密度数值偏高导致CMP等级燃烧测试结果不合格,对比例3、4由于拉伸强度与拉伸伸率太低,达不到CMP级线缆的物理性能标准。
本发明中所描述的具体实施例仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例,但是对本领域熟练技术人员来说,只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。
Claims (7)
1.一种CMP级阻燃抑烟聚氯乙烯线缆护套料,其特征在于,该线缆护套料由以下重量份的成分组成:
其中,所述的抑烟剂为八钼酸铵、钼酸锌和硼酸锌按1:1-3:1-3复配并被粒径1-5μm的氢氧化铝按1:1-3比例所包覆,所述的普通增塑剂为偏苯三酸三辛酯、对苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异癸酯中的一种或多种,所述的阻燃增塑剂为四溴化邻苯二甲酸二辛酯、间苯二酚双(二苯基磷酸酯)、双酚A双(二苯基磷酸酯)、磷酸三苯酯中的一种或多种,所述的阻燃剂为三氧化二锑、氢氧化铝、氢氧化镁中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的CMP级阻燃抑烟聚氯乙烯线缆护套料,其特征在于,该线缆护套料由以下重量份的成分组成:
其中,所述的抑烟剂为八钼酸铵、钼酸锌和硼酸锌按1:1-3:1-3复配并被粒径1-5μm的氢氧化铝按1:1-3比例所包覆,所述的普通增塑剂为偏苯三酸三辛酯、对苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异癸酯中的一种或多种,所述的阻燃增塑剂为四溴化邻苯二甲酸二辛酯、间苯二酚双(二苯基磷酸酯)、双酚A双(二苯基磷酸酯)、磷酸三苯酯中的一种或多种。
3.根据权利要求1或2所述的CMP级阻燃抑烟聚氯乙烯线缆护套料,其特征在于,所述的增韧改性剂为热塑性聚氨酯弹性体、乙烯丙烯酸酯弹性体中的一种或多种。
4.根据权利要求1或2所述的CMP级阻燃抑烟聚氯乙烯线缆护套料,其特征在于,所述的稳定剂为钙锌稳定剂。
5.根据权利要求1或2所述的CMP级阻燃抑烟聚氯乙烯线缆护套料,其特征在于,所述助剂为硅烷偶联剂、聚乙烯蜡、硬脂酸、硅酮中的一种或多种。
6.一种如权利要求1所述CMP级阻燃抑烟聚氯乙烯线缆护套料的制备方法,其特征在于,该方法包括如下步骤:
S1、按照权利要求1所述的重量份称取增韧改性剂,边搅拌边加热至140℃-170℃,使其处于熔融状态;
S2、按照权利要求1所述的重量份称取聚氯乙烯、普通增塑剂、阻燃增塑剂、阻燃剂、抑烟剂、稳定剂及助剂,将称取好的原料倒入高混机中混合,混合均匀后加入到密炼机中密炼,待物料塑化成团状后,趁热倒入喂料机中,由喂料机均匀加入到单螺杆挤出机中;
S3、将步骤S1中熔融状态下的增韧改性剂注入到单螺杆挤出机中,与步骤S2中混配好的组分进行融合,挤出造粒,经过冷却后,制得CMP级阻燃抑烟聚氯乙烯线缆护套料。
7.根据权利要求6所述的CMP级阻燃抑烟聚氯乙烯线缆护套料的制备方法,其特征在于,步骤S3中的冷却温度低于40℃。
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