CN103172917B - 一种可交联耐辐射高阻燃低烟无卤电缆料及其制备方法 - Google Patents
一种可交联耐辐射高阻燃低烟无卤电缆料及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及可交联耐辐射高阻燃低烟无卤电缆料及其制备方法，电缆料包括以下重量份：高密度聚乙烯：5~30份；聚烯烃弹性体：20~60份；改性三元乙丙胶：5~20份；阻燃母粒：160~200份；第一抗氧剂：3~8份；光稳定剂：0~5份；第一润滑剂：1~5份；交联敏化剂：1.5~6份。本发明中的阻燃母粒配合高效抗氧剂和耐辐射树脂，无需添加额外的抗辐照剂，使其能够在核电工业使用的电线电缆、空间技术使用的通讯电缆和护套、医疗器械中的辐照消毒制品等领域中使用。本发明提供的可交联耐辐射高阻燃低烟无卤电缆料的制备方法工艺简单，操作容易，成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种可交联耐辐射高阻燃低烟无卤电缆料，其制备方法。
背景技术
目前，我国的航空航天、原子能工业及军事领域发展迅速，在这些领域中，应用了大量的橡塑材料，例如，原子反应堆配套设备和暴露在宇宙空间辐射下的航空航天设备中使用的各种密封件等。在通常情况下，现有的橡塑材料受到高能辐照的作用会使材料大分子产生锻炼或交联反应等一系列化学变化，材料的结构和组成遭到破坏，导致材料严重劣化而失效。近来随着各大飞机制造公司大力发展军民用飞机，对适合高空环境的橡塑制品和零件需求量增大，而现有的橡塑制作技术已不能满足人们对具有耐辐射性能产品的需求。另一方面，很多要求耐辐射的场合还具有苛刻的自然环境或生产环境，因此，制备具有耐辐射性，耐高温热老化性和阻燃性的材料，具有重要的意义和广泛的应用前景。
现有技术的电缆料中的无卤阻燃剂以氢氧化镁和氢氧化铝为主，大量的填充虽然能使产品具有较好的阻燃性，但是会影响产品的机械性能、老化性能以及耐辐射性能。另一方面，具有耐辐射性的电缆料中往往采用在制备材料时加入抗辐照剂的方法，抗辐照剂一般为无机物，会影响产品的性能，且其价格昂贵，增加了电缆料的成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种可交联耐辐射高阻燃低烟无卤电缆料。
本发明同时还提供一种可交联耐辐射高阻燃低烟无卤电缆料的制备方法。
为解决以上技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种可交联耐辐射高阻燃低烟无卤电缆料，其包括下列重量份的原料组分：
高密度聚乙烯 5~30份；
聚烯烃弹性体 20~60份；
改性三元乙丙胶 5~20份；
阻燃母粒 160~200份；
第一抗氧剂 3~8份；
光稳定剂 0~5份；
第一润滑剂 1~5份；
交联敏化剂 1.5~6份；
其中：
所述高密度聚乙烯采用熔融指数小于等于2g/10min的高密度聚乙烯或其与熔融指数大于等于6g/10min的高密度聚乙烯的混合物，当采取所述二者熔融指数的高密度聚乙烯的混合物时，熔融指数大于等于6g/10min的高密度聚乙烯的比例不超过混合物总重量的50%；
所述聚烯烃弹性体的邵氏A硬度为80~90；
所述第一抗氧剂为抗氧剂RD、抗氧剂300、抗氧剂DLTP、抗氧剂1010、抗氧剂1024及抗氧剂1076的多种混合物，所述第一抗氧剂中必须含有抗氧剂RD、抗氧剂300和抗氧剂1076；
所述第一润滑剂为硬脂酸盐、聚乙烯蜡和硅油的混合物；
所述交联敏化剂为三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三烯丙基异氰脲酸酯中的一种；
以重量份计，所述阻燃母粒的原料配方如下：
硅烷改性氢氧化镁 60~90份；
有机改性蒙脱土 0~10份；
钛白粉 0~3份；
相容剂 10-30份；
第二润滑剂 2~8份；
第二抗氧剂 0.3~2份；
其中：
所述第二润滑剂为聚乙烯蜡及硬脂酸盐中的一种或二种；
所述第二抗氧剂为抗氧剂300、抗氧剂DLTP和抗氧剂1010的混合物。
根据本发明的进一步实施方案：
所述聚烯烃弹性体采用乙烯-辛烯共聚物或其与乙烯-丙烯酸丁酯共聚物的混合物，当采取所述二种共聚物的混合物时，乙烯-辛烯共聚物的比例不超过混合物总重量的50%。
所述改性三元乙丙胶采用的是有机硅改性三元乙丙胶，且其有机硅基团具有甲基苯基聚硅氧烷结构。
所述光稳定剂选自位阻胺类光稳定剂中的一种或多种的组合。
所述第一润滑剂中硬脂酸盐、聚乙烯蜡及硅油三者重量比为1~2：1~6：1~4。
所述阻燃母粒的制备方法为：按所述阻燃母粒的原料配方，将硅烷改性氢氧化镁、有机改性蒙脱土、钛白粉、相容剂、第二润滑剂及第二抗氧剂加入密炼机中，混炼至175℃~185℃，再依次经双螺杆混炼和单螺杆挤出机挤出造粒，制得阻燃母粒，其中，单螺杆加料段温度为150℃~170℃，压缩段温度为175℃~185℃，模头温度为185℃~200℃。
优选地，所述相容剂为熔融指数为2g/10min~6g/10min的马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物和熔融指数为8g/10min~12g/10min的马来酸酐接枝乙烯-丙烯酸丁酯共聚物按重量比为2~4：0.5~1组成的混合物。
优选地，所述第二抗氧剂中抗氧剂300、抗氧剂DLTP及抗氧剂1010三者重量比为0.5~1：1.5~2：1.5~2。
本发明中，全部所述的原料均可以通过商购和/或采取已知的手段来制备得到，没有加以特别说明时，均满足标准化工产品要求。
本发明采取的又一技术方案是：一种上述的可交联耐辐射高阻燃低烟无卤电缆料的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1) 制备阻燃母粒：按配方，将硅烷改性氢氧化镁、有机改性蒙脱土、钛白粉、相容剂、第二润滑剂及第二抗氧剂加入密炼机中，混炼至175℃~185℃，再依次经双螺杆混炼和单螺杆挤出机挤出造粒，制得阻燃母粒，其中，单螺杆加料段温度为150℃~170℃，压缩段温度为175℃~185℃，模头温度为185℃~200℃；
(2) 制备可交联耐辐射高阻燃低烟无卤电缆料：将高密度聚乙烯、聚烯烃弹性体、改性三元乙丙胶、阻燃母粒、第一抗氧剂、光稳定剂、第一润滑剂以及交联敏化剂按照配方加入到高速搅拌机中使其混合均匀，将混合物先经密炼机密炼，然后依次经双螺杆混炼和单螺杆挤出机挤出造粒，制得可交联耐辐射高阻燃低烟无卤电缆料，其中，密炼温度为140℃~160℃，单螺杆进料段、熔融段及模头温度依次为120℃~140℃、130℃~150℃、155℃~165℃。
由以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：
本发明提供的可交联耐辐射高阻燃低烟无卤电缆料中的阻燃母粒采用一种有机包覆的方法制备，所制备出的阻燃母粒与树脂具有良好的相容性，综合性能良好，材料热寿命长，阻燃可达到VW-1。另一方面，自制的阻燃母粒配合高效抗氧剂和耐辐射树脂，无需添加额外的抗辐照剂，使本发明的电缆料能够在核电工业使用的电线电缆、空间技术使用的通讯电缆和护套、医疗器械中的辐照消毒制品等领域中使用。
本发明提供的可交联耐辐射高阻燃低烟无卤电缆料的制备方法工艺简单，操作容易，成本低。
具体实施方式
以下实施例中采用的原料均为商购获得的标准工业品。
实施例1
本实施例提供一种可交联耐辐射高阻燃低烟无卤电缆料的制备方法，采用的原料及用量参见表1，其中：
高密度聚乙烯：由熔融指数为2g/10min的高密度聚乙烯和熔融指数为8g/10min的高密度聚乙烯按重量比1：0.4组成；
聚烯烃弹性体：由邵氏A硬度为85的乙烯-辛烯共聚物和邵氏A硬度为80的乙烯-丙烯酸丁酯共聚物按重量比1：2组成；
改性三元乙丙胶：选用甲基苯基聚硅氧烷有机硅结构改性三元乙丙胶；
第一抗氧剂：由抗氧剂RD、抗氧剂300、抗氧剂1010以及抗氧剂1076组成，其重量比例为0.8：1.2：0.3：2；
光稳定剂：2,2,6,6-四甲基吡啶醇；
第一润滑剂：由硬脂酸镁、聚乙烯蜡以及硅油按重量比1.5：4：2组成；
交联敏化剂：三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯；
阻燃母粒：自制，包括硅烷改性氢氧化镁70份、有机改性蒙脱土5份、钛白粉2份、相容剂20份、第二润滑剂5份以及第二抗氧剂1份混合组成，其中，硅烷改性氢氧化镁选自雅宝公司；有机改性蒙脱土选自北京怡蔚；相容剂由熔融指数为4g/10min的马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物和熔融指数为10g/10min的马来酸酐乙烯-丙烯酸丁酯共聚物按重量比3：1组成；第二润滑剂由硬脂酸镁和聚乙烯蜡按重量比0.5：0.8组成；第二抗氧剂由抗氧剂300、抗氧剂DLTP以及抗氧剂1010按重量比1：2：2组成。
可交联耐辐射高阻燃低烟无卤电缆料的制备步骤如下：
(1) 制备阻燃母粒：按配方，将硅烷改性氢氧化镁、有机改性蒙脱土、钛白粉、相容剂、第二润滑剂及第二抗氧剂加入密炼机中，混炼至175℃~185℃，再依次经双螺杆混炼和单螺杆挤出机挤出造粒，制得阻燃母粒，其中，单螺杆加料段温度为150℃~170℃，压缩段温度为175℃~185℃，模头温度为185℃~200℃。
(2) 制备可交联耐辐射高阻燃低烟无卤电缆料：将高密度聚乙烯、聚烯烃弹性体、改性三元乙丙胶、阻燃母粒、第一抗氧剂、光稳定剂、第一润滑剂以及交联敏化剂按照配方加入到高速搅拌机中使其混合均匀，将混合物先经密炼机密炼，然后依次经双螺杆混炼和单螺杆挤出机挤出造粒，制得可交联耐辐射高阻燃低烟无卤电缆料，其中，所述密炼机的密炼温度为140℃~160℃，所述双螺杆挤出机的进料段、熔融段及模头温度依次为120℃~140℃、130℃~150℃、155℃~165℃。
实施例2
本实施例提供一种可交联耐辐射高阻燃低烟无卤电缆料的制备方法，其采用的原料及用量参见表1，高密度聚乙烯和第一抗氧剂之外的原料均与实施例1相同。
本例中，所选择的高密度聚乙烯为熔融指数为0.5g/10min的高密度聚乙烯。
本例中，第一抗氧化剂为抗氧剂RD、抗氧剂300、抗氧剂1024以及抗氧剂1076，重量比例为0.8：1.2：0.3：2。
可交联耐辐射高阻燃低烟无卤电缆料的制备过程同实施例1。
实施例3
本实施例提供一种可交联耐辐射高阻燃低烟无卤电缆料的制备方法，其采用的原料及用量参见表1，聚烯烃弹性体和第一润滑剂之外的原料均与实施例1相同。
本例中，所选择的聚烯烃弹性体为邵氏A硬度为80的乙烯-丙烯酸丁酯共聚物。
本例中，所选择的第一润滑剂为硬脂酸钙、聚乙烯蜡以及硅油按重量比1：3：1.5组成。
可交联耐辐射高阻燃低烟无卤电缆料的制备过程同实施例1。
实施例4
本实施例提供一种可交联耐辐射高阻燃低烟无卤电缆料的制备方法，其采用的原料及用量参见表1，光稳定剂和阻燃母粒之外的原料均与实施例1相同。
本例中，不用光稳定剂。
本例中，阻燃母粒自制，包括硅烷改性氢氧化镁78份、钛白粉3份、相容剂15份、第二润滑剂2份以及第二抗氧剂2份混合组成，其中，硅烷改性氢氧化镁和有机改性蒙脱土选择同实例1；相容剂由熔融指数为6g/10min的马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物和熔融指数为8g/10min的马来酸酐乙烯-丙烯酸丁酯共聚物按重量比2.5：1组成；第二润滑剂由硬脂酸镁和聚乙烯蜡按重量比0.3：0.8组成；第二抗氧剂由抗氧剂300、抗氧剂DLTP以及抗氧剂1010按质量比1：2：2组成。
可交联耐辐射高阻燃低烟无卤电缆料的制备过程同实施例1。
对比例1
本对比例提供一种可交联耐辐射高阻燃低烟无卤电缆料的制备方法，其采用的原料及用量参见表1，除改性三元乙丙胶外的原料及用量均与实施例1相同。
可交联耐辐射高阻燃低烟无卤电缆料的制备过程如下：将高密度聚乙烯、聚烯烃弹性体、阻燃母粒、第一抗氧剂、光稳定剂、第一润滑剂以及交联敏化剂按照配方加入到高速搅拌机中使其混合均匀，将混合物先经密炼机密炼，然后依次经双螺杆混炼和单螺杆挤出机挤出造粒，制得可交联耐辐射高阻燃低烟无卤电缆料，其中，所述密炼机的密炼温度为130℃~150℃，所述双螺杆挤出机的进料段、熔融段及模头温度依次为120℃~140℃、130℃~145℃、145℃~155℃。
表1实施例1~4及对比例1的原料组成
将实施例1~4及对比例1的可交联耐辐射高阻燃低烟无卤电缆料制成测试样品（1mm厚度试样，在25℃，65%环境温度条件下自然放置24h），并对各项性能进行了测试。结果参见表2。为便于比较，还在表2中列出了该材料企业标准所规定的指标值。
表2实施例1~4及对比例1的可交联耐辐射高阻燃低烟无卤电缆料的性能
以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，且本发明不限于上述的实施例，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种可交联耐辐射高阻燃低烟无卤电缆料，其特征在于：其包括下列重量份的原料组分：
高密度聚乙烯 5~30份；
聚烯烃弹性体 20~60份；
改性三元乙丙胶 5~20份；
阻燃母粒 160~200份；
第一抗氧剂 3~8份；
光稳定剂 0~5份；
第一润滑剂 1~5份；
交联敏化剂 1.5~6份；
其中：
所述高密度聚乙烯采用熔融指数小于等于2g/10min的高密度聚乙烯或其与熔融指数大于等于6g/10min的高密度聚乙烯的混合物，当采取所述二者熔融指数的高密度聚乙烯的混合物时，熔融指数大于等于6g/10min的高密度聚乙烯的比例不超过混合物总重量的50%；
所述聚烯烃弹性体采用乙烯-辛烯共聚物或其与乙烯-丙烯酸丁酯共聚物的混合物，当采取所述二种共聚物的混合物时，乙烯-辛烯共聚物的比例不超过混合物总重量的50%，所述聚烯烃弹性体的邵氏A硬度为80~90；
所述改性三元乙丙胶采用的是有机硅改性三元乙丙胶，且其有机硅基团具有甲基苯基聚硅氧烷结构；
所述第一抗氧剂为抗氧剂RD、抗氧剂300、抗氧剂DLTP、抗氧剂1010、抗氧剂1024及抗氧剂1076的多种混合物，所述第一抗氧剂中必须含有抗氧剂RD、抗氧剂300和抗氧剂1076；
所述第一润滑剂为硬脂酸盐、聚乙烯蜡和硅油的混合物；
所述交联敏化剂为三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三烯丙基异氰脲酸酯中的一种；
以重量份计，所述阻燃母粒的原料配方如下：
硅烷改性氢氧化镁 60~90份；
有机改性蒙脱土 0~10份；
钛白粉 0~3份；
相容剂 10-30份；
第二润滑剂 2~8份；
第二抗氧剂 0.3~2份；
其中：
所述相容剂为熔融指数为2g/10min~6g/10min的马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物和熔融指数为8g/10min~12g/10min的马来酸酐接枝乙烯-丙烯酸丁酯共聚物按重量比为2~4：0.5~1组成的混合物；
所述第二润滑剂为聚乙烯蜡及硬脂酸盐中的一种或二种；
所述第二抗氧剂为抗氧剂300、抗氧剂DLTP和抗氧剂1010的混合物。
2.根据权利要求1所述的可交联耐辐射高阻燃低烟无卤电缆料，其特征在于：所述光稳定剂选自位阻胺类光稳定剂中的一种或多种的组合。
3.根据权利要求1所述的可交联耐辐射高阻燃低烟无卤电缆料，其特征在于：所述第一润滑剂中硬脂酸盐、聚乙烯蜡及硅油三者重量比为1~2：1~6：1~4。
4.根据权利要求1所述的可交联耐辐射高阻燃低烟无卤电缆料，其特征在于：所述阻燃母粒的制备方法为：按所述阻燃母粒的原料配方，将硅烷改性氢氧化镁、有机改性蒙脱土、钛白粉、相容剂、第二润滑剂及第二抗氧剂加入密炼机中，混炼至175℃~185℃，再依次经双螺杆混炼和单螺杆挤出机挤出造粒，制得阻燃母粒，其中，单螺杆加料段温度为150℃~170℃，压缩段温度为175℃~185℃，模头温度为185℃~200℃。
5.根据权利要求1或4所述的可交联耐辐射高阻燃低烟无卤电缆料，其特征在于：所述第二抗氧剂中抗氧剂300、抗氧剂DLTP及抗氧剂1010三者重量比为0.5~1：1.5~2：1.5~2。
6.一种如权利要求1至5中任一项权利要求所述的可交联耐辐射高阻燃低烟无卤电缆料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1) 制备阻燃母粒：按配方，将硅烷改性氢氧化镁、有机改性蒙脱土、钛白粉、相容剂、第二润滑剂及第二抗氧剂加入密炼机中，混炼至175℃~185℃，再依次经双螺杆混炼和单螺杆挤出机挤出造粒，制得阻燃母粒，其中，单螺杆加料段温度为150℃~170℃，压缩段温度为175℃~185℃，模头温度为185℃~200℃；
(2) 制备可交联耐辐射高阻燃低烟无卤电缆料：将高密度聚乙烯、聚烯烃弹性体、改性三元乙丙胶、阻燃母粒、第一抗氧剂、光稳定剂、第一润滑剂以及交联敏化剂按照配方加入到高速搅拌机中使其混合均匀，将混合物先经密炼机密炼，然后依次经双螺杆混炼和单螺杆挤出机挤出造粒，制得可交联耐辐射高阻燃低烟无卤电缆料，其中，密炼温度为140℃~160℃，单螺杆进料段、熔融段及模头温度依次为120℃~140℃、130℃~150℃、155℃~165℃。
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