CN103589036A - 一种膨胀阻燃电缆绝缘材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种膨胀阻燃电缆材料及其制备方法，所述膨胀阻燃电缆绝缘材料的组分重量份为：聚乙烯树脂100、白炭黑30、聚乙二醇-40001.8、抗老化剂10101.5，增塑剂DOP5、膨胀阻燃剂50、过氧化二异丙苯5、助交联剂TAIC3；所述膨胀阻燃剂包括可膨胀型石墨和由硼酸、淀粉、聚磷酸铵组成的膨胀阻燃剂，用量配比为1:1。制备的膨胀阻燃电缆材料的拉伸强度15.6MPa，断裂伸长率480%，极限氧指数35%，UL-94垂直燃烧达V-0级。本发明的配方合理，实施方法简便，容易实现，采用的膨胀型阻燃剂具有阻燃效果好、无毒、低烟的优点，制出备的膨胀阻燃电缆绝缘材料具有良好的力学性能和阻燃性能，复合电缆行业对电缆材料阻燃性能的要求。

Description

一种膨胀阻燃电缆绝缘材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及电缆绝缘材料制备技术领域，特别是涉及一种膨胀阻燃电缆绝缘材料及其制备方法。
背景技术
由于电缆要长期在高压的环境中使用，因此，必须提高其阻燃性能，以防止或避免火灾的发生，给国家和人民的生命财产带来危害。常用的绝缘电缆材料的阻燃方法为有卤阻燃、无机阻燃和低烟无卤阻燃等，有卤阻燃的阻燃效果好，但阻燃过程会产生大量的有毒气体，给消防带来困难，容易造成二次污染；无机阻燃常用的阻燃剂为氢氧化镁和氢氧化铝，具有低烟、低毒的优点，但其阻燃效果差，且绝缘电缆的耐水性也较差，不能满足当前绝缘电缆的阻燃需求；低烟无卤阻燃是阻燃发展的方向，目前在绝缘电缆材料中的应用还非常少。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种膨胀阻燃电缆绝缘材料及其制备方法，属于低烟无卤阻燃中的一种，能够显著提高绝缘电缆材料的阻燃性能。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种膨胀阻燃电缆绝缘材料，其组分重量份为：聚乙烯树脂 100、白炭黑 30、聚乙二醇-4000 1.8、抗老化剂1010 1.5，增塑剂DOP 5、膨胀阻燃剂 50、过氧化二异丙苯5、助交联剂TAIC 3；所述膨胀阻燃剂包括可膨胀型石墨和由硼酸、淀粉、聚磷酸铵组成的膨胀阻燃剂，用量配比为1:1。
在本发明一个较佳实施例中，所述硼酸、淀粉、聚磷酸铵的重量份组成为：硼酸15、淀粉5、聚磷酸铵5。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种膨胀阻燃电缆绝缘材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）制备表面改性聚磷酸铵：将干燥的聚磷酸铵粉末置入高速混合机中搅拌2min，然后取占聚磷酸铵粉末重量份1.5%的硅烷偶联剂A151，用胶头滴管分三次加入，每次加入后混合2min，当偶联剂全部加入后再混合5min；
（2）制备由硼酸、淀粉和改性聚磷酸铵组成的膨胀阻燃剂：按配比准确称取硼酸、淀粉和表面改性聚磷酸铵，置于高速混合机中混合5 min，然后升温至120℃继续搅拌1h，冷却至室温后转移至干燥器中备用；
（3）混炼：将开炼机升温至160℃，按配方加入聚乙烯树脂塑炼，待树脂全部熔融并包辊后，依次加入抗老化剂1010、白炭黑和聚乙二醇-4000、增塑剂DOP混炼至均匀，控制辊温在155℃～165℃，再分三次加入膨胀型石墨和步骤（2）中制备的膨胀阻燃剂，混炼8～10min，控制辊温在155℃～165℃，最后加入交联剂过氧化二异丙苯和助交联剂，混炼均匀后下片；
（4）制备膨胀阻燃电缆绝缘材料：将步骤（3）中混炼的材料置于平板硫化机上，在180℃×10MPa×20min条件下压制成型，取出后再在10MPa的平板硫化机上冷压10min。
本发明的有益效果是：本发明一种膨胀阻燃电缆绝缘材料的配方合理，实施方法简便，容易实现，采用的膨胀型阻燃剂具有阻燃效果好、无毒、低烟的优点，制出备的膨胀阻燃电缆绝缘材料具有良好的力学性能和阻燃性能，复合电缆行业对电缆材料阻燃性能的要求。
具体实施方式
下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
本发明实施例包括：
一种膨胀阻燃电缆绝缘材料，其组分重量份为：聚乙烯树脂 100、白炭黑 30、聚乙二醇-4000 1.8、抗老化剂1010 1.5，增塑剂DOP 5、膨胀阻燃剂 50、过氧化二异丙苯5、助交联剂TAIC 3；所述膨胀阻燃剂包括可膨胀型石墨和由硼酸、淀粉、聚磷酸铵组成的膨胀阻燃剂，用量配比为1:1；所述硼酸、淀粉、聚磷酸铵的重量份组成为：硼酸15、淀粉5、聚磷酸铵5。
上述膨胀阻燃电缆绝缘材料的制备方法包括如下步骤：
（1）制备表面改性聚磷酸铵：将1kg干燥的聚磷酸铵粉末置入高速混合机中搅拌2min，然后取硅烷偶联剂A151 12g，用胶头滴管分三次加入混合机内，每次加入后混合2min，当偶联剂全部加入后再混合5min；
（2）制备由硼酸、淀粉和改性聚磷酸铵组成的膨胀阻燃剂：按配比准确称取150g硼酸、50g淀粉和50g表面改性聚磷酸铵，置于高速混合机中混合5 min，然后升温至120℃继续搅拌1h，冷却至室温后转移至干燥器中备用；
（3）混炼：将开炼机升温至160℃，按配方加入100g聚乙烯树脂塑炼，待树脂全部熔融并包辊后，依次加入抗老化剂1010、白炭黑和聚乙二醇-4000、增塑剂DOP混炼至均匀，控制辊温在155℃～165℃，再分三次加入膨胀型石墨和步骤（2）中制备的膨胀阻燃剂，混炼8～10min，控制辊温在155℃～165℃，最后加入交联剂过氧化二异丙苯和助交联剂，混炼均匀后下片；
（4）制备膨胀阻燃电缆绝缘材料：将步骤（3）中混炼的材料置于平板硫化机上，在180℃×10MPa×20min条件下压制成型，取出后再在10MPa的平板硫化机上冷压10min。
上述方法制备的膨胀阻燃电缆绝缘材料的性能如下：
拉伸强度15.6MPa，断裂伸长率480%，极限氧指数35%，UL-94垂直燃烧达V-0级。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (3)

1.一种膨胀阻燃电缆绝缘材料，其特征在于，其组分重量份为：聚乙烯树脂 100、白炭黑 30、聚乙二醇-4000 1.8、抗老化剂1010 1.5，增塑剂DOP 5、膨胀阻燃剂 50、过氧化二异丙苯5、助交联剂TAIC 3；所述膨胀阻燃剂包括可膨胀型石墨和由硼酸、淀粉、聚磷酸铵组成的膨胀阻燃剂，用量配比为1:1。
2.根据权利要求1所述的膨胀阻燃电缆绝缘材料，其特征在于，所述硼酸、淀粉、聚磷酸铵的重量份组成为：硼酸15、淀粉5、聚磷酸铵5。
3.一种权利要求1或2所述的膨胀阻燃电缆绝缘材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）制备表面改性聚磷酸铵：将干燥的聚磷酸铵粉末置入高速混合机中搅拌2min，然后取占聚磷酸铵粉末重量份1.5%的硅烷偶联剂A151，用胶头滴管分三次加入，每次加入后混合2min，当偶联剂全部加入后再混合5min；
（2）制备由硼酸、淀粉和改性聚磷酸铵组成的膨胀阻燃剂：按配比准确称取硼酸、淀粉和表面改性聚磷酸铵，置于高速混合机中混合5 min，然后升温至120℃继续搅拌1h，冷却至室温后转移至干燥器中备用；
（3）混炼：将开炼机升温至160℃，按配方加入聚乙烯树脂塑炼，待树脂全部熔融并包辊后，依次加入抗老化剂1010、白炭黑和聚乙二醇-4000、增塑剂DOP混炼至均匀，控制辊温在155℃～165℃，再分三次加入膨胀型石墨和步骤（2）中制备的膨胀阻燃剂，混炼8～10min，控制辊温在155℃～165℃，最后加入交联剂过氧化二异丙苯和助交联剂，混炼均匀后下片；
（4）制备膨胀阻燃电缆绝缘材料：将步骤（3）中混炼的材料置于平板硫化机上，在180℃×10MPa×20min条件下压制成型，取出后再在10MPa的平板硫化机上冷压10min。
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