CN103540007B - 一种高填充无卤阻燃电缆料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高填充无卤阻燃电缆料及其制备方法，该电缆料由以下组分及重量百分比含量的原料制成：乙烯-醋酸乙烯共聚物20～40、线性低密度聚乙烯5～15、无机阻燃剂50～60、相容剂4～8、表面活性剂3～6、润滑剂1～3、抑烟剂3～7、抗氧剂0.5～1.5，上述原料经双螺杆挤出机挤出、冷却、切粒、干燥后得到产品。与现有技术相比，本发明解决了高填充无机阻燃剂在基体树脂中分散不均的问题，经表面处理和相容性处理后，得到的产品拉伸强度可达到13.7MPa，伸长率达到250％，氧指数达到39.3％，适用于电源线、传输线等各类软电线产品。

Description

一种高填充无卤阻燃电缆料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种电缆料的制备方法，尤其是涉及一种高填充无卤阻燃电缆料的制备方法。
背景技术
目前电缆行业中，PVC电缆和PE电缆占有绝大部分份额。
电线电缆在生产和使用过程中，对环境的影响越来越受到业界的重视，目前，瑞士、德国、瑞典、美国、日本等国家，对电缆料产品的生产和使用都制定了严格的法律，并且限制并将最终取消PVC在电线电缆工业中的应用。
聚烯烃树脂是一种易燃材料，在高压、高温条件下容易引发火灾，燃烧时，产生的烟雾量很大，给灭火救援工作添加很大的难度，并造成大量的人员伤亡和经济损失。
目前使用最多的无机阻燃剂是氢氧化镁与氢氧化铝，氢氧化铝的成本远低于氢氧化镁，但加工温度太窄。高填充的无机阻燃剂会使得电缆表面毛糙。
因此，研制一种性能优异，外观良好的高填充无卤阻燃电缆料成为一种必然需求。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种具有更高氧指数、应用于各种电源线或传输线的高填充无卤阻燃电缆料及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种高填充无卤阻燃电缆料，该电缆料由以下组分及重量百分比含量的原料制成：
所述的乙烯-醋酸乙烯共聚物的乙酸乙烯酯重量含量在20％～40％之间。
所述的线性低密度聚乙烯的拉伸强度大于12Mpa。
所述的无机阻燃剂选自氢氧化镁与氢氧化铝的混合物，所述的氢氧化镁及氢氧化铝的粒径均大于10000目，且两者的重量百分比含量均在20～40之间。
所述的相容剂为市售的相容剂CMG5904-M。
所述的表面活性剂选自苯扎溴铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵或十六烷基三甲基溴化铵中的一种或多种。
所述的润滑剂选自PE蜡、硬脂酰胺或油酰胺中的一种或多种。
所述的抑烟剂选自钼酸铵或硼酸盐中的一种或两种。
所述的抗氧剂选自市售的抗氧剂168、抗氧剂1010或抗氧剂264中的一种或两种。
一种高填充无卤阻燃电缆料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照以下组分及重量百分比含量备料：乙烯-醋酸乙烯共聚物20～40、线性低密度聚乙烯5～15、无机阻燃剂50～60、相容剂4～8、表面活性剂3～6、润滑剂1～3、抑烟剂3～7、抗氧剂0.5～1.5；
(2)将无机阻燃剂及表面活性剂加水混合搅拌，经离心机分离后，取出沉淀物并干燥，得到干燥的沉淀物；
(3)将干燥的沉淀物与乙烯-醋酸乙烯共聚物及50wt％的抗氧剂混合均匀后放入双螺杆挤出机中，控制温度为80～140℃，去除其中剪切角度超过90°的剪切块，经挤出、冷却、切粒、干燥后得到母粒；
(4)将母粒与线性低密度聚乙烯、相容剂、润滑剂、抑烟剂及50wt％的抗氧剂混合均匀后放入双螺杆挤出机中，控制温度为120～140℃，去除其中剪切角度超过90°的剪切块，经挤出、冷却、切粒、干燥即得高填充无卤阻燃电缆料。
与现有技术相比，本发明的高填充无卤阻燃电缆料可广泛用于各种电源线、传输线等电线领域，本发明具有以下优点：
(1)高填充量的氢氧化镁、氢氧化铝经表面活性剂处理，表面活性剂可以包覆在氢氧化镁与氢氧化铝表面，与无机阻燃剂有协效作用，有效的促进了炭层的生成，使得最终的电缆具有更高的氧指数；
(2)处理后的氢氧化镁、氢氧化铝与乙烯-醋酸乙烯共聚物先加工制成母粒，使得阻燃剂在树脂中更好的分散；
(3)添加了电缆专用相容剂CMG5904-M，高接枝的PE相容剂，能提供更多的活性酸酐基团，酸酐基团与无机矿物中的氢氧根离子以及附着在无机矿物表面的活性氨基基团有很好的结合能力，使得树脂与无机矿物之间的粘合性大幅提升；
(4)特定的螺杆组合工艺，去除其中剪切角度超过90°的剪切块，避免了因剪切过强导致的氢氧化铝分解。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
将氢氧化镁1kg，氢氧化铝1kg，表面活性剂0.2kg，加入适量蒸馏水，混合搅拌1h，再经离心机分离后，取出沉淀物，干燥。将干燥的沉淀物与乙烯-醋酸乙烯共聚物0.24kg，抗氧剂0.02kg混合均匀后经双螺杆挤出机挤出、冷却、切粒、干燥，加工温度为80℃～110℃～120℃～130℃～130℃～130℃～130℃～130℃～140℃，螺杆中无剪切角度超过90°以上的剪切块，得到的母粒，备用。
将母粒与线性低密度聚乙烯0.4kg，CMG5904-M0.28kg，润滑剂0.04kg，抑烟剂0.2kg，抗氧剂0.02kg，混合均匀后经双螺杆挤出机挤出、冷却、切粒、干燥、制样、测试。加工温度为120℃～130℃～130℃～130℃～130℃～130℃～130℃～130℃～140℃。螺杆中无剪切角度超过90°以上的剪切块。
实施例2
将氢氧化镁1kg，氢氧化铝1kg，表面活性剂0.2kg，加入适量蒸馏水，混合搅拌1h，再经离心机分离后，取出沉淀物，干燥。将干燥的沉淀物与乙烯-醋酸乙烯共聚物1.2kg，抗氧剂0.02kg混合均匀后经双螺杆挤出机挤出、冷却、切粒、干燥，加工温度为80℃～110℃～120℃～130℃～130℃～130℃～130℃～130℃～140℃，螺杆中无剪切角度超过90°以上的剪切块，得到的母粒，备用。
将母粒与线性低密度聚乙烯0.4kg，线性低密度聚乙烯接枝马来酸酐0.28kg，润滑剂0.04kg，抑烟剂0.2kg，抗氧剂0.02kg，混合均匀后经双螺杆挤出机挤出、冷却、切粒、干燥、制样、测试。加工温度为120℃～130℃～130℃～130℃～130℃～130℃～130℃～130℃～140℃。螺杆中无剪切角度超过90。以上的剪切块。
实施例3
将氢氧化镁1kg，氢氧化铝1kg与乙烯-醋酸乙烯共聚物1.2kg，抗氧剂0.02kg混合均匀后经双螺杆挤出机挤出、冷却、切粒、干燥，加工温度为80℃～110℃～120℃～130℃～130℃～130℃～130℃～130℃～140℃，螺杆中无剪切角度超过90°以上的剪切块，得到的母粒，备用。
将母粒与线性低密度聚乙烯0.4kg，CMG5904-M0.28kg，润滑剂0.04kg，抑烟剂0.2kg，抗氧剂0.02kg，混合均匀后经双螺杆挤出机挤出、冷却、切粒、干燥、制样、测试。加工温度为120℃～130℃～130℃～130℃～130℃～130℃～130℃～130℃～140℃。螺杆中无剪切角度超过90°以上的剪切块。
实施例4
将氢氧化镁1kg，氢氧化铝1kg，表面活性剂0.2kg，加入适量蒸馏水，混合搅拌1h，再经离心机分离后，取出沉淀物，干燥。将干燥的沉淀物与乙烯-醋酸乙烯共聚物0.24kg，抗氧剂0.02kg混合均匀后经双螺杆挤出机挤出、冷却、切粒、干燥，加工温度为80℃～110℃～120℃～130℃～130℃～130℃～130℃～130℃～140℃，螺杆中含剪切角度超过90°以上的剪切块2个，得到的母粒，备用。
将母粒与线性低密度聚乙烯0.4kg，CMG5904-M0.28kg，润滑剂0.04kg，抑烟剂0.2kg，抗氧剂0.02kg，混合均匀后经双螺杆挤出机挤出、冷却、切粒、干燥、制样、测试。加工温度为120℃～130℃～130℃～130℃～130℃～130℃～130℃～130℃～140℃。螺杆中含剪切角度超过90°以上的剪切块2个。
表1本发明各实施案例所得样品的性能对比及测试标准
测试项目 测试标准 单位 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
拉伸强度 ASTM D638 MPa 13.7 11.2 8.6 9.7
断裂伸长率 ASTM D638 ％ 250 130 105 110
极限氧指数 GB/T5454-1997 ％ 39.3 38.3 31.4 38.0
阻燃级别 UL 94 V-0 V-0 V-0 V-1
实施例5
一种高填充无卤阻燃电缆料，该电缆料由以下组分及重量百分比含量的原料制成：乙烯-醋酸乙烯共聚物20，乙烯-醋酸乙烯共聚物的乙酸乙烯酯重量含量为20％；拉伸强度大于12Mpa的线性低密度聚乙烯5；无机阻燃剂50，无机阻燃剂为氢氧化镁与氢氧化铝的混合物，氢氧化镁及氢氧化铝的粒径均大于10000目，且两者的重量百分比含量均为25；相容剂为市售的相容剂CMG5904-M，相容剂4；表面活性剂3～6，表面活性剂为苯扎溴铵；润滑剂为PE蜡，润滑剂1；抑烟剂3，抑烟剂为钼酸铵；抗氧剂0.5，抗氧剂为抗氧剂168、抗氧剂1010。
一种高填充无卤阻燃电缆料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照以下组分及重量百分比含量备料：乙烯-醋酸乙烯共聚物20、线性低密度聚乙烯5、无机阻燃剂50、相容剂4、表面活性剂3、润滑剂1、抑烟剂3、抗氧剂0.5；
(2)将无机阻燃剂及表面活性剂加水混合搅拌，经离心机分离后，取出沉淀物并干燥，得到干燥的沉淀物；
(3)将干燥的沉淀物与乙烯-醋酸乙烯共聚物及50wt％的抗氧剂混合均匀后放入双螺杆挤出机中，控制温度为80℃，去除其中剪切角度超过90°的剪切块，经挤出、冷却、切粒、干燥后得到母粒；
(4)将母粒与线性低密度聚乙烯、相容剂、润滑剂、抑烟剂及50wt％的抗氧剂混合均匀后放入双螺杆挤出机中，控制温度为120℃，去除其中剪切角度超过90°的剪切块，经挤出、冷却、切粒、干燥即得高填充无卤阻燃电缆料。
实施例6
一种高填充无卤阻燃电缆料，该电缆料由以下组分及重量百分比含量的原料制成：乙烯-醋酸乙烯共聚物40，乙烯-醋酸乙烯共聚物的乙酸乙烯酯重量含量为40％；拉伸强度大于12Mpa的线性低密度聚乙烯15；无机阻燃剂60，无机阻燃剂为20重量份的氢氧化镁与40重量份的氢氧化铝的混合物，氢氧化镁及氢氧化铝的粒径均大于10000目；相容剂为市售的相容剂CMG5904-M，相容剂8；表面活性剂6，表面活性剂为十二烷基二甲基苄基氯化铵；润滑剂为硬脂酰胺，润滑剂3；抑烟剂7，抑烟剂为硼酸盐；抗氧剂1.5，抗氧剂为抗氧剂264、抗氧剂1010。
一种高填充无卤阻燃电缆料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照以下组分及重量百分比含量备料：乙烯-醋酸乙烯共聚物40、线性低密度聚乙烯15、无机阻燃剂60、相容剂8、表面活性剂6、润滑剂3、抑烟剂7、抗氧剂1.5；
(2)将无机阻燃剂及表面活性剂加水混合搅拌，经离心机分离后，取出沉淀物并干燥，得到干燥的沉淀物；
(3)将干燥的沉淀物与乙烯-醋酸乙烯共聚物及50wt％的抗氧剂混合均匀后放入双螺杆挤出机中，控制温度为140℃，去除其中剪切角度超过90°的剪切块，经挤出、冷却、切粒、干燥后得到母粒；
(4)将母粒与线性低密度聚乙烯、相容剂、润滑剂、抑烟剂及50wt％的抗氧剂混合均匀后放入双螺杆挤出机中，控制温度为140℃，去除其中剪切角度超过90°的剪切块，经挤出、冷却、切粒、干燥即得高填充无卤阻燃电缆料。
实施例7
一种高填充无卤阻燃电缆料，该电缆料由以下组分及重量百分比含量的原料制成：乙烯-醋酸乙烯共聚物30，乙烯-醋酸乙烯共聚物的乙酸乙烯酯重量含量为30％；拉伸强度大于12Mpa的线性低密度聚乙烯10；无机阻燃剂60，无机阻燃剂为40重量份的氢氧化镁与20重量份的氢氧化铝的混合物，氢氧化镁及氢氧化铝的粒径均大于10000目；相容剂为市售的相容剂CMG5904-M，相容剂重量份为6；表面活性剂5，表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵的混合物；润滑剂为油酰胺，润滑剂重量份为2；抑烟剂5，抑烟剂为硼酸盐；抗氧剂1，抗氧剂为抗氧剂168、抗氧剂1010。
一种高填充无卤阻燃电缆料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照以下组分及重量百分比含量备料：乙烯-醋酸乙烯共聚物30、线性低密度聚乙烯10、无机阻燃剂60、相容剂6、表面活性剂5、润滑剂2、抑烟剂5、抗氧剂1；
(2)将无机阻燃剂及表面活性剂加水混合搅拌，经离心机分离后，取出沉淀物并干燥，得到干燥的沉淀物；
(3)将干燥的沉淀物与乙烯-醋酸乙烯共聚物及50wt％的抗氧剂混合均匀后放入双螺杆挤出机中，控制温度为120℃，去除其中剪切角度超过90°的剪切块，经挤出、冷却、切粒、干燥后得到母粒；
(4)将母粒与线性低密度聚乙烯、相容剂、润滑剂、抑烟剂及50wt％的抗氧剂混合均匀后放入双螺杆挤出机中，控制温度为130℃，去除其中剪切角度超过90°的剪切块，经挤出、冷却、切粒、干燥即得高填充无卤阻燃电缆料。

Claims (7)

1.一种高填充无卤阻燃电缆料，其特征在于，该电缆料由以下组分及重量份含量的原料制成：
所述的表面活性剂选自苯扎溴铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵或十六烷基三甲基溴化铵中的一种或多种；
所述的抑烟剂选自钼酸铵或硼酸盐中的一种或两种。
2.根据权利要求1所述的一种高填充无卤阻燃电缆料，其特征在于，所述的乙烯-醋酸乙烯共聚物的乙酸乙烯酯重量含量在20％～40％之间。
3.根据权利要求1所述的一种高填充无卤阻燃电缆料，其特征在于，所述的线性低密度聚乙烯的拉伸强度大于12MPa。
4.根据权利要求1所述的一种高填充无卤阻燃电缆料，其特征在于，所述的氢氧化镁及氢氧化铝的粒径均大于10000目。
5.根据权利要求1所述的一种高填充无卤阻燃电缆料，其特征在于，所述的润滑剂选自PE蜡、硬脂酰胺或油酰胺中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种高填充无卤阻燃电缆料，其特征在于，所述的抗氧剂选自市售的抗氧剂168、抗氧剂1010或抗氧剂264中的一种或两种。
7.一种如权利要求1所述的高填充无卤阻燃电缆料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
将氢氧化镁100重量份，氢氧化铝100重量份，表面活性剂20重量份，加入适量蒸馏水，混合搅拌1h，再经离心机分离后，取出沉淀物，干燥，将干燥的沉淀物与乙烯—醋酸乙烯共聚物24重量份，抗氧剂2重量份混合均匀后经双螺杆挤出机挤出、冷却、切粒、干燥，加工温度为80℃～110℃～120℃～130℃～130℃～130℃～130℃～130℃～140℃，螺杆中无剪切角度超过90°的剪切块，得到的母粒，备用；
将母粒与线性低密度聚乙烯40重量份，CMG5904-M28重量份，润滑剂4重量份，抑烟剂20重量份，抗氧剂2重量份，混合均匀后经双螺杆挤出机挤出、冷却、切粒、干燥、制样、测试，加工温度为120℃～130℃～130℃～130℃～130℃～130℃～130℃～130℃～140℃，螺杆中无剪切角度超过90°的剪切块。
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