CN104004264B - 阻燃聚烯烃电缆料、其的制备方法和用途 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种阻燃聚烯烃电缆料、其的制备方法和用途，特别涉及其用于电子线，特别是工作温度为150℃的电子线的用途，属于阻燃绝缘材料领域。由本申请的电缆料制成的电子线能通过180℃±2℃×168h热空气老化实验，拉伸强度和断裂伸长率变化率小于20％，极限氧指数大于28％，可以通过VW‑1和FT2的燃烧试验。

Description

阻燃聚烯烃电缆料、其的制备方法和用途
技术领域
本申请涉及一种阻燃聚烯烃电缆料、其的制备方法和用途，特别涉及其用于电子线，特别是工作温度为150℃的电子线的用途，属于阻燃绝缘材料领域。
背景技术
目前，由辐照低烟无卤型阻燃聚烯烃电缆料制成的电子线作为PVC电子线的替代材料，已广泛应用于电子、电器及设备仪器内部的连接线，以及电机变压器和灯具的引出线等。市面上的电子线普遍为PVC和TPE，它们的工作温度一般最高为125℃，但是基本不能同时达到VW-1等级和FT2等级。低烟无卤型电缆料通过辐照交联后耐温等级提高，而且阻燃效果明显优于其它两者，是一种理想的、高性价比的高温电子线用电缆料。
发明内容
发明要解决的问题
本申请的目的是开发一种具有高耐温等级、热固性的特性，能够使电子线在较高的工作温度长期安全使用的电缆料。
用于解决问题的方案
本申请提供一种阻燃聚烯烃电缆料，其特征在于，包含以下组分：
(a)100质量份的基体树脂，
其中基体树脂由25-65质量份的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、10-50质量份的聚乙烯、10-40质量份的乙烯-辛烯共聚物和10-35质量份的界面相容剂组成；
(b)60-150质量份，优选90-130质量份的阻燃剂，
(c)0-2质量份的润滑剂，
(d)1-12质量份的抗氧剂，
(e)0.5-2.5质量份的偶联剂。
根据本申请所述的电缆料，其特征在于，所述乙烯-乙酸乙烯酯共聚物按照ASTMD1238-2004在190℃和2.16kg载荷下测量的熔体流动指数为4-6g/10min，并且共聚物中乙酸乙烯酯单体单元的含量为26-28质量％。
根据本申请所述的电缆料，其特征在于，所述聚乙烯选用按照ASTM D1238-2004在190℃和2.16kg载荷下测量的熔体流动指数为2-4g/10min的茂金属线型低密度聚乙烯。
根据本申请所述的电缆料，其特征在于，所述乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的质量份数为35-55质量份。
根据本申请所述的电缆料，其特征在于，所述聚乙烯的质量份数为20-40质量份。
根据本申请所述的电缆料，其特征在于，所述乙烯-辛烯共聚物的质量份数为15-35质量份。
根据本申请所述的电缆料，其特征在于，所述界面相容剂的质量份数为15-30质量份。
根据本申请所述的电缆料，其特征在于，所述界面相容剂是乙烯与选自乙酸乙烯酯、丙烯酸甲酯、丙烯、丁烯、己烯或辛烯中的一种单体的共聚物的马来酸酐接枝物；优选为聚乙烯-乙酸乙烯酯的马来酸酐接枝物。
本申请还提供一种根据本申请所述的电缆料的制备方法，其特征在于，将各组分放入混合机，混合均匀后再经过双螺杆挤出机造粒，制得电缆料。
本申请还提供根据本申请所述的电缆料用于电子线，特别是工作温度为150℃的电子线的用途。
发明的效果
由本申请的电缆料制成的电子线通过180℃±2℃×168h热空气老化实验后，拉伸强度和断裂伸长率的变化率小于20％，极限氧指数大于28％，可以通过VW-1和FT2的燃烧试验。
具体实施方式
本申请提供一种阻燃聚烯烃电缆料，其特征在于，包含以下组分：
(a)100质量份的基体树脂，
其中基体树脂由25-65质量份的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、10-50质量份的聚乙烯、10-40质量份的乙烯-辛烯共聚物和10-35质量份的界面相容剂组成；
(b)60-150质量份，优选90-130质量份的阻燃剂，
(c)0-2质量份的润滑剂，
(d)1-12质量份的抗氧剂，
(e)0.5-2.5质量份的偶联剂。
在本申请所述电缆料中，优选地，所述乙烯-乙酸乙烯酯共聚物按照ASTM D1238-2004在190℃和2.16kg载荷下测量的熔体流动指数为4-6g/10min，并且优选地，共聚物中乙酸乙烯酯单体单元的含量为26-28质量％。
所述聚乙烯包括LLDPE(线型低密度聚乙烯)、mLLDPE(茂金属线型低密度聚乙烯)、ULDPE(超低密度聚乙烯)等，优选地，选用按照ASTM D1238-2004在190℃和2.16kg载荷下测量的熔体流动指数为2-4g/10min的茂金属线型低密度聚乙烯。
在本申请所述电缆料中，所述乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的质量份数优选为35-55质量份，所述聚乙烯的质量份数优选为10-40质量份，所述乙烯-辛烯共聚物的质量份数优选为15-35质量份，所述界面相容剂的质量份数优选为15-30质量份。
优选地，所述乙烯-辛烯共聚物按照ASTM D1238-2004在190℃和2.16kg载荷下测量的熔体流动指数为0.5-5g/10min。
优选地，所述界面相容剂是乙烯与选自乙酸乙烯酯、丙烯酸甲酯、丙烯、丁烯、己烯或辛烯中的一种单体的共聚物的马来酸酐接枝物；优选为聚乙烯-乙酸乙烯酯的马来酸酐接枝物。
在本申请所述电缆料中，所述阻燃剂为60-150质量份，优选为90-130质量份，例如可以为100份、110份、120份等。优选地，所述阻燃剂由20-60质量份，优选30-50质量份的氢氧化铝和40-90质量份，优选50-80质量份的氢氧化镁组成。所述氢氧化铝优选为经表面改性剂改性的化学法氢氧化铝(例如美国雅宝公司生产的104LEO)，所述氢氧化镁为粒径小于200nm的化学法氢氧化镁(例如美国雅宝公司生产的H5IV)。
在本申请所述电缆料中，所述润滑剂为0-2质量份，优选为0.8-1.2质量份，其优选为硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸镁、聚乙烯蜡中的一种或多种。
在本申请所述电缆料中，所述抗氧剂为1-12质量份，其可以为抗氧剂1010、DSTP、168、300等。优选地，所述抗氧剂由0.5-5质量份，优选1-4质量份的抗氧剂1010(化学名称：四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯)，0.5-4质量份，优选1-3.5质量份的抗氧剂DSTP(化学名称：硫代二丙酸二硬脂酸酯)，和0.2-2质量份，优选0.3-1.6质量份的抗氧剂168(化学名称：三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯)组成。
在本申请所述电缆料中，所述偶联剂为0.5-2.5质量份，优选1-2质量份，其可以为硅烷偶联剂、环氧树脂偶联剂等。优选地，所述偶联剂为硅烷偶联剂，例如A-172(化学名称：乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷)，KH-560(化学名称：γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷)，KH-570(化学名称：γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷)等。
在本申请中，使用的上述各组分均是市售产品，可以容易地商购获得。
本申请还提供一种根据本申请所述的电缆料的制备方法，其特征在于，将各组分放入混合机，混合均匀后再经过双螺杆挤出机造粒，制得电缆料。
本申请还提供根据本申请所述的电缆料用于电子线，特别是工作温度为150℃的电子线的用途。
本申请的特点：
(1)本申请使用乙酸乙烯酯单体单元的含量为26-28质量％的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物作为树脂基材之一，这可以增加电缆料的柔软度，并且可以赋予电缆料较高的极限氧指数。
(2)本申请采用经过表面处理的化学法氢氧化铝以及化学法氢氧化镁，它们能与基体树脂更好的结合，保证了材料的机械性能与电性能；同时化学法合成的氢氧化铝与氢氧化镁的杂质含量低，保证了材料可以很好地通过180℃±2℃×168h的高温老化实验。
(3)本申请采用辐照交联的方式制造线缆，避免了化学交联中容易出现焦烧以及硅烷交联中容易出现凝胶的情况，并且可以通过控制辐照剂量而方便地控制交联度。
(4)辐照交联后的材料的耐高温等级提高，可以用于工作温度为150℃的电子线，大大提高了材料的使用寿命。
(5)由于使用氢氧化铝和氢氧化镁作为阻燃剂，因此材料在燃烧时的发烟量、烟气的pH值及毒性指数均大大降低。
实施例
在实施例中，乙烯-乙酸乙烯酯共聚物是韩国韩华集团生产的牌号1828，茂金属线型低密度聚乙烯是美国埃克森美孚公司生产的牌号3518CB，乙烯-辛烯共聚物是美国陶氏公司生产的牌号8150，乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的马来酸酐接枝物是美国杜邦公司生产的牌号250D，氢氧化铝是美国雅宝公司生产的牌号104LEO，氢氧化镁是美国雅宝公司生产的牌号H5IV，硬脂酸镁为市售，抗氧剂1010购自德国巴斯夫公司，抗氧剂DSTP购自宁波金海雅宝公司，抗氧剂168购自德国巴斯夫公司，硅烷偶联剂A-172为市售。
实施例1
按质量份数计，称取40份的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(熔体流动指数为4g/10min、共聚物中乙酸乙烯酯单体单元的含量为28质量％)，20份的茂金属线型低密度聚乙烯(熔体流动指数为3.5g/10min)，20份的乙烯-辛烯共聚物，20份的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的马来酸酐接枝物，30份的氢氧化铝，70份的氢氧化镁，1份的硬脂酸镁，2.5份的抗氧剂1010，1.5份的抗氧剂DSTP，0.8份的抗氧剂168，1.5份的硅烷偶联剂A-172。
先将上述各组分在高速混合机中混合均匀，再投入密炼机，密炼温度为145℃，混合塑化均匀后，在双螺杆、单螺杆双阶机中挤出造粒，双螺杆挤出温度在105-115℃，单螺杆挤出温度在120-140℃。
将所述电缆料控制线速在250m/min下挤出成电线，得到导体横截面积为2.5mm2的电子线，所述电子线的表面光滑细腻。
经检测，所述电子线的性能如下：(按照JB/T10436-2004标准检测)
拉伸强度17.25MPa，断裂伸长率390％，极限氧指数30％，比重1.295g/cm3，体积电阻率9.84×1012(Ω·cm)。经180±2℃×168h热空气老化后，拉伸强度和断裂伸长率的变化率为13％，可以通过VW-1和FT2的燃烧实验。
实施例2
按质量份数计，称取40份的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(熔体流动指数为4g/10min、共聚物中乙酸乙烯酯单体单元的含量为28质量％)，20份的茂金属线型低密度聚乙烯(熔体流动指数为3.5g/10min)，20份的乙烯-辛烯共聚物，20份的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的马来酸酐接枝物，30份的氢氧化铝，80份的氢氧化镁，1份的硬脂酸镁，2份的抗氧剂1010，1.5份的抗氧剂DSTP，0.8份的抗氧剂168，2份的硅烷偶联剂A-172。
先将上述各组分在高速混合机中混合均匀，再投入密炼机，密炼温度为145℃，混合塑化均匀后，在双螺杆、单螺杆双阶机中挤出造粒，双螺杆挤出温度在105-115℃，单螺杆挤出温度在120-145℃。
将所述电缆料控制线速在250m/min下挤出成电线，得到导体横截面积为2.5mm2的电子线，所述电子线的表面光滑细腻。
经检测，所述电子线的性能如下：(按照JB/T10436-2004标准检测)
拉伸强度16.37MPa，断裂伸长率340％，极限氧指数32％，比重1.368g/cm3，体积电阻率3.65×1012(Ω·cm)。经180±2℃×168h热空气老化后，拉伸强度和断裂伸长率的变化率为11％，可以通过VW-1和FT2的燃烧实验。
实施例3
按质量份数计，称取50份的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(熔体流动指数为4g/10min、共聚物中乙酸乙烯酯单体单元的含量为28质量％)，10份的茂金属线型低密度聚乙烯(熔体流动指数为3.5g/10min)，20份的乙烯-辛烯共聚物，20份的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的马来酸酐接枝物，35份的氢氧化铝，65份的氢氧化镁，1份的硬脂酸镁，2.5份的抗氧剂1010，1.5份的抗氧剂DSTP，0.8份的抗氧剂168，1.5份的硅烷偶联剂A-172。
先将上述各组分在高速混合机中混合均匀，再投入密炼机，密炼温度为145℃，混合塑化均匀后，在双螺杆、单螺杆双阶机中挤出造粒，双螺杆挤出温度在105-115℃，单螺杆挤出温度在120-140℃。
将所述电缆料控制线速在250m/min下挤出成电线，得到导体横截面积为2.5mm2的电子线，所述电子线的表面光滑细腻。
经检测，所述电子线的性能如下：(按照JB/T10436-2004标准检测)
拉伸强度16.42MPa，断裂伸长率420％，极限氧指数30％，比重1.305g/cm3，体积电阻率1.04×1013(Ω·cm)。经180±2℃×168h热空气老化后，拉伸强度和断裂伸长率的变化率为14％，可以通过VW-1和FT2的燃烧实验。

Claims (13)

1.一种阻燃聚烯烃电缆料，其特征在于，包含以下组分：
(a)100质量份的基体树脂，
其中基体树脂由40-65质量份的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、10-50质量份的聚乙烯、20-40质量份的乙烯-辛烯共聚物和10-35质量份的界面相容剂组成；
(b)60-150质量份的阻燃剂，
所述阻燃剂由30-35质量份的氢氧化铝和65-80质量份的氢氧化镁组成，所述氢氧化铝为经表面改性剂改性的化学法氢氧化铝，所述氢氧化镁为化学法氢氧化镁；
(c)0-2质量份的润滑剂，
(d)1-12质量份的抗氧剂，
(e)0.5-2.5质量份的偶联剂。
2.根据权利要求1所述的电缆料，其特征在于，所述阻燃剂的加入量为90-130质量份。
3.根据权利要求1所述的电缆料，其特征在于，所述乙烯-乙酸乙烯酯共聚物按照ASTMD1238-2004在190℃和2.16kg载荷下测量的熔体流动指数为4-6g/10min，并且共聚物中乙酸乙烯酯单体单元的含量为26-28质量％。
4.根据权利要求1-3任一项所述的电缆料，其特征在于，所述聚乙烯选用按照ASTMD1238-2004在190℃和2.16kg载荷下测量的熔体流动指数为2-4g/10min的茂金属线型低密度聚乙烯。
5.根据权利要求1-3任一项所述的电缆料，其特征在于，所述乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的质量份数为40-55质量份。
6.根据权利要求1-3任一项所述的电缆料，其特征在于，所述聚乙烯的质量份数为20-40质量份。
7.根据权利要求1-3任一项所述的电缆料，其特征在于，所述乙烯-辛烯共聚物的质量份数为20-35质量份。
8.根据权利要求1-3任一项所述的电缆料，其特征在于，所述界面相容剂的质量份数为15-30质量份。
9.根据权利要求1-3任一项所述的电缆料，其特征在于，所述界面相容剂是乙烯与选自乙酸乙烯酯、丙烯酸甲酯、丙烯、丁烯、己烯或辛烯中的一种单体的共聚物的马来酸酐接枝物。
10.根据权利要求9所述的电缆料，其特征在于，所述界面相容剂是聚乙烯-乙酸乙烯酯的马来酸酐接枝物。
11.一种根据权利要求1-10任一项所述的电缆料的制备方法，其特征在于，将各组分放入混合机，混合均匀后再经过双螺杆挤出机造粒，制得电缆料。
12.根据权利要求1-10任一项所述的电缆料用于电子线的用途。
13.根据权利要求12所述的用途，所述电子线的工作温度为150℃。
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