CN103450550A

CN103450550A - 一种无卤阻燃电缆材料

Info

Publication number: CN103450550A
Application number: CN2013103853637A
Authority: CN
Inventors: 罗超华; 范魏魏
Original assignee: JIANGSU DASHENG POLYMER CO Ltd
Current assignee: JIANGSU DASHENG POLYMER CO Ltd
Priority date: 2013-08-30
Filing date: 2013-08-30
Publication date: 2013-12-18

Abstract

本发明提供一种无卤阻燃电缆材料，按照重量份数，其配方中包括：EVA树脂：30～50份，硅烷偶联剂改性的氢氧化镁阻燃剂：30～60份，三聚氰胺氰尿酸盐：0～10份，相容剂：0～10份，抗氧剂：1～4份，助剂：1～6份；所述EVA树脂中VA的含量为30%；所述硅烷偶联剂改性的氢氧化镁阻燃剂的粒度为5000目；所述三聚氰胺氰尿酸盐的纯度大于99.9%。本发明的无卤阻燃电缆材料是一种阻燃性能好且力学综合性能优良的环保型电缆材料，其配方中涉及的原料都是易得易加工的，适用于工业中的大规模生产。

Description

一种无卤阻燃电缆材料

技术领域

本发明涉及电缆材料，具体而言，涉及一种无卤阻燃电缆材料。

背景技术

阻燃电缆料是一种具有阻燃性能的电缆材料，通过成束电缆燃烧试验检验其阻燃性能。目前常用的阻燃电缆料是塑料阻燃电缆料，如聚乙烯护套电缆料、聚氟乙烯护套电缆料、聚氯乙烯护套电缆料等等，这些阻燃电缆料具有以下特点：自身具有阻燃性；阻燃同时可以保证良好的力学性能、加工性能等；有较低的发烟量和毒性。

氢氧化镁是无卤阻燃电缆料中常用的绿色环保阻燃剂，具有无卤、高效、低毒的优点，但是同时也存在着与基础树脂相容性差的缺点，也因为阻燃剂的高填充量使得电缆料的力学性能降低。因此，如何提高无卤阻燃电缆材料的阻燃性能和力学性能是需要解决的问题。

发明内容

本发明解决了现有技术中的不足，提供一种阻燃性能好的无卤阻燃电缆材料。

本发明的技术方案为：一种无卤阻燃电缆材料，其特征在于，按照重量份数，其配方中包括：EVA树脂：30～50份，硅烷偶联剂改性的氢氧化镁阻燃剂：30～60份，三聚氰胺氰尿酸盐：0～10份，相容剂：0～10份，抗氧剂：1～4份，助剂：1～6份；所述EVA树脂中VA的含量为30%；所述硅烷偶联剂改性的氢氧化镁阻燃剂的粒度为5000目；所述三聚氰胺氰尿酸盐的纯度大于99.9%。

优选地，按照重量份数，其配方中包括：EVA树脂：45份，硅烷偶联剂改性的氢氧化镁阻燃剂：40份，三聚氰胺氰尿酸盐：4份，相容剂：5份，抗氧剂：2份，助剂：4份；所述EVA树脂中VA的含量为30%；所述硅烷偶联剂改性的氢氧化镁阻燃剂的粒度为5000目；所述三聚氰胺氰尿酸盐的纯度大于99.9%。

优选地，所述硅烷偶联剂为KH560，所述KH560纯度大于99%。

优选地，所述氢氧化镁的纯度大于99%，其表面积为7～15㎡/g。

优选地，所述相容剂为马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯酯共聚物。

优选地，所述抗氧剂为多酚抗氧剂1010。

优选地，所述助剂为润滑剂、交联剂和颜料中的一种或混合物。

优选地，所述润滑剂为硬脂酸钙或石蜡，所述交联剂为三烯丙基异三聚氰酸酯。

本发明的解决了现有技术的缺陷，具有以下有益效果：

1.本发明的配方中添加了0～10份的三聚氰胺氰尿酸盐并且以4份最佳，在该配方下制得的无卤阻燃电缆材料的阻燃效果明显比未添加的电缆材料的阻燃效果好，这是因为三聚氰胺氰尿酸盐本身是一种含氮无卤环保的阻燃剂，无毒、热稳定性好且易加工；而且其还具有润滑剂的作用，提高电缆材料的力学性能。

2.本发明的配方中主要阻燃剂为硅烷偶联剂改性的氢氧化镁，其与三聚氰胺氰尿酸盐能够起到很好的协效阻燃效果，提高了无卤阻燃电缆材料的阻燃性能。

3.本发明的无卤阻燃电缆材料是一种阻燃性能好且力学综合性能优良的环保型电缆材料，其配方中涉及的原料都是易得易加工的，适用于工业中的大规模生产。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明，并使本发明的上述优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

首先将氢氧化镁阻燃剂进行表面改性，具体方法为：将粒度为5000目的氢氧化镁(氢氧化镁的纯度大于99%，其表面积为7～15m²/g)在110℃下烘4小时左右，然后向氢氧化镁的粉体中加入蒸馏水，使得氢氧化镁浆中氢氧化镁的质量分数保持在8%左右；再将氢氧化镁浆一边搅拌一边在40℃左右的恒温水浴锅中加热，再加入硅烷偶联剂KH560水溶液，KH560水溶液的纯度要大于99%，继续搅拌1小时，搅拌速度为4000转/分钟，待混合料乳化后抽滤、烘干（110℃）、研磨、过筛，得到硅烷偶联剂改性的氢氧化镁阻燃剂，放置在干燥处，备用。

然后制备无卤阻燃电缆材料，步骤如下：

（1）按照配方表1中对应的重量比例称取各组分，备用；

（2）密炼机温度升至130℃，将EVA与相容剂的混合物加入到密炼机中，混合物软化熔融后直至扭矩稳定，再加入硅烷偶联剂改性的氢氧化镁粉体和三聚氰胺氰尿酸盐的混合物，继续密炼，温度为135℃左右，时间为20分钟，制得复合材料；

（3）将密炼后的复合材料模压成型，在模温度为130℃时加料，预热，温度恒定后加压到100kg/cm²，然后放气减压，再加压到100kg/cm²，保持压力5分钟，冷却制样，制得本发明的无卤阻燃电缆材料。

实施例2-5

根据配方表1中对应的各组分称取原料，备用；其余步骤如实施例1。

对比例

（1）称取材料配方中各组分的重量比例与实施例2中各组分的重量比例相同，称取，备料；

（2）密炼机温度升至130℃，将EVA与相容剂的混合物加入到密炼机中，混合物软化熔融后直至扭矩稳定，再加入硅烷偶联剂改性的氢氧化镁粉体（其粒度5000目，纯度大于99%，其表面积为7～15m²/g），继续密炼，温度仍然保持135℃，时间为20分钟，制得复合材料；

（3）将密炼后的复合材料模压成型，在模温度为130℃时加料，预热，温度恒定后加压到100kg/cm²，然后放气减压，再加压到100kg/cm²，保持压力5分钟，冷却制样后得到无卤阻燃聚烯烃电缆料。

性能测试

对实施例1-3和对比例中制得的无卤阻燃电缆材料进行性能测试。包括垂直燃烧性能测试、极限氧指数测试和力学性能测试。垂直燃烧性能是描述阻燃电缆料的阻燃性能的一个重要指标，阻燃等级分为FV-0、FV-1、FV-2三个等级，其中FV-0的阻燃级别最高，阻燃性能最优越。垂直性能燃烧测试的标准为GB/T2918-1996，将样品按标准制成样条，在垂直燃烧仪上做阻燃性能测试。

极限氧指数是指聚合物在氧和氮混合气体中当刚能支持其燃烧时的氧的体积分数浓度，是表征材料燃烧行为的指数，本发明电缆材料的极限氧指数的测定标准为GB2406.2-2009。力学性能测试按照GB/T1040-2006的测试标准进行测试。

由表2中可知，实施例1-3中，实施例2的燃烧等级为FV-0，而实施例1和实施例3的燃烧等级样条有火焰燃烧时间与第二次施焰后有焰/无焰燃烧时间之和均比实施例2中的时间长，说明实施例2比实施例1和实施例3的电缆材料的阻燃性能好，通过实施例2配方中的其他组分比例，当EVA45%用量为和硅烷偶联剂改性过的氢氧化镁用量为40%时，配方中添加三聚氰胺氰尿酸盐（MCA）制得的电缆材料的阻燃性能较好。

实施例2与实施例4和实施例5对比，其中MCA的用量分别为4%、2%、8%，这三个实施例中的燃烧等级均为FV-0，但是三个实施例中的电缆材料的极限氧指数却不一样，随着MCA在物料配方中的增加，极限氧指数下降，2%～4%极限氧指数均在30%以上，而当MCA的含量达到8%时，实施例5的电缆材料的极限氧指数降到28.7%，电缆材料的极限氧指数在30%以上才能达到材料的阻燃效果，综合垂直燃烧和极限氧指数的测定结果，实施例2制得的电缆材料的阻燃性能最佳，因此本发明实施例2为最佳实施例。

实施例1-5与对比例的不同之处是实施例中添加了MCA，而对比例中未添加MCA，配方中其他组分种类与含量参照本发明的最佳实施例2。表2中的各项性能测试结果，实施例中制备的电缆材料的阻燃性能和力学性能总体比对比例中的要好的多，这说明MCA在该配方中对电缆材料的阻燃性能和力学性能有较大影响。

在本发明的配方中添加了三聚氰胺氰尿酸盐（MCA）提高了电缆材料的垂直燃烧性能，但是MCA的最佳用量控制在4%左右，因为MCA过量也会影响电缆材料的极限氧指数同样也会降低其阻燃性能。在做燃烧试验时，MCA燃烧升华吸收并带走大量热量，并生成惰性气体，惰性气体稀释了氧气浓度，因此在配方组分中添加了MCA能够提高材料的垂直燃烧性能，但是一定要将MCA控制在合理范围之内。

表2中的测试数据可知，MCA的加入以及MCA的添加量对电缆材料的拉伸强度和断裂伸长率也有很大的影响，加入MCA材料的拉伸强度和断裂伸长率明显增大，说明添加了MCA的电缆材料的韧性较好，且在MCA添加量为4%的时候其力学性能最好。MCA对于硅烷偶联剂改性的氢氧化镁阻燃剂来说，除了协效硅烷偶联剂改性的氢氧化镁之外，还具有润滑剂的作用，因此一定量的MCA可以促进阻燃剂与EVA树脂的相容性，从而能够提高电缆材料的力学性能。

本发明中所涉及的仪器有密炼机、成型机、水平垂直燃烧测定仪和其他仪器都是行业内常见的生产仪器，在配料中根据实际生产需要添加的颜料也是常见的颜料，如：炭黑、氧化铁红、酞青兰等。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。

表1配方表单位（重量份）

组分	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5
						EVA	30	45	50	45	45
阻燃剂	60	40	30	40	40
						MCA	2	4	8	2	8
相容剂	1	5	10	5	5
						抗氧剂	1	2	1	2	1
助剂	6	4	1	6	1

表2性能测试结果

Claims

1.一种无卤阻燃电缆材料，其特征在于，按照重量份数，其配方中包括：

EVA树脂：30～50份，硅烷偶联剂改性的氢氧化镁阻燃剂：30～60份，三聚氰胺氰尿酸盐：0～10份，相容剂：0～10份，抗氧剂：1～4份，助剂：1～6份；

所述EVA树脂中VA的含量为30%；所述硅烷偶联剂改性的氢氧化镁阻燃剂的粒度为5000目；所述三聚氰胺氰尿酸盐的纯度大于99.9%。

2.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃电缆材料，其特征在于，按照重量份数，其配方中包括：

EVA树脂：45份，硅烷偶联剂改性的氢氧化镁阻燃剂：40份，三聚氰胺氰尿酸盐：4份，相容剂：5份，抗氧剂：2份，助剂：4份；所述EVA树脂中VA的含量为30%；所述硅烷偶联剂改性的氢氧化镁阻燃剂的粒度为5000目；所述三聚氰胺氰尿酸盐的纯度大于99.9%。

3.根据权利要求2所述的一种无卤阻燃电缆材料，其特征在于，所述硅烷偶联剂为KH560，所述KH560纯度大于99%。

4.根据权利要求2所述的一种无卤阻燃电缆材料，其特征在于，所述氢氧化镁的纯度大于99%，其表面积为7～15㎡/g。

5.根据权利要求2所述的一种无卤阻燃电缆材料，其特征在于，所述相容剂为马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯酯共聚物。

6.根据权利要求2所述的一种无卤阻燃电缆材料，其特征在于，所述抗氧剂为多酚抗氧剂1010。

7.根据权利要求2所述的一种无卤阻燃电缆材料，其特征在于，所述助剂为润滑剂、交联剂和颜料中的一种或混合物。

8.根据权利要求7所述的一种无卤阻燃电缆材料，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸钙或石蜡，所述交联剂为三烯丙基异三聚氰酸酯。