CN104086846A - 一种用于电力系统的阻燃聚乙烯电缆材料及其加工方法 - Google Patents

一种用于电力系统的阻燃聚乙烯电缆材料及其加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于电力系统的阻燃聚乙烯电缆材料，其特征在于，原料组成质量百分比为：阻燃剂PBT为1～10％，助剂为1～3％，填充剂为1～3％，色母粒为1～3％，低密度聚乙烯为余量。本发明的产品的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；且产品的抗张强度≥10MPa，断裂伸长率≥200％，氧指数(LOI)为39，即为高阻燃的电缆。

Description

一种用于电力系统的阻燃聚乙烯电缆材料及其加工方法
【技术领域】
本发明涉及电缆技术领域，具体地说，是一种用于电力系统的阻燃聚乙烯电缆材料及其加工方法。 
【背景技术】
电线电缆行业虽然只是一个配套行业，却占据着中国电工行业1/4的产值。它产品种类众多，应用范围十分广泛，涉及到电力、建筑、通信、制造等行业，与国民经济的各个部门都密切相关。电线电缆还被称为国民经济的“动脉”与“神经”，是输送电能、传递信息和制造各种电机、仪器、仪表，实现电磁能量转换所不可缺少的基础性器材，是未来电气化、信息化社会中必要的基础产品。 
电线电缆行业是中国仅次于汽车行业的第二大行业，产品品种满足率和国内市场占有率均超过90％。在世界范围内，中国电线电缆总产值已超过美国，成为世界上第一大电线电缆生产国。伴随着中国电线电缆行业高速发展，新增企业数量不断上升，行业整体技术水平得到大幅提高。 
中国经济持续快速的增长，为线缆产品提供了巨大的市场空间，中国市场强烈的诱惑力，使得世界都把目光聚焦于中国市场，在改革开放短短的几十年，中国线缆制造业所形成的庞大生产能力让世界刮目相看。随着中国电力工业、数据通信业、城市轨道交通业、汽车业以及造船等行业规模的不断扩大，对电线电缆的需求也将迅速增长，未来电线电缆业还有巨大的发展潜 力。 
电线电缆用以传输电(磁)能，信息和实现电磁能转换的线材产品(北京市国运电线电缆有限责任公司)，广义的电线电缆亦简称为电缆，狭义的电缆是指绝缘电缆，它可定义为：由下列部分组成的集合体；一根或多根绝缘线芯，以及它们各自可能具有的包覆层，总保护层及外护层，电缆亦可有附加的没有绝缘的导体。 
中国专利申请号201310385363.7涉及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％；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。 
中国专利申请号201210105413.7涉及一种阻燃电线电缆材料，包括如下质量份的组分：低密度聚乙烯100份，偶联剂0.1-0.3份，硫化剂0.01-0.03份，阻燃剂30-40份，氧化物10-20份，防老剂1-3份，交联剂60-80份，氧指数70-90份；优点是采用新型阻燃剂，配合先进的配方设计，制备了一种无卤阻燃电线电缆材料，具有良好的安全性能和环保性能，可广泛应用于汽车、电子电气、建筑工程等领域。 
中国专利申请号200810136498.9涉及一种阻燃耐火电缆，包括一根或多根绝缘线芯，所述绝缘线芯的结构为线芯中心的导体(1)、包裹在每根导体(1)外的导体绝缘层(3)，所述电缆的最外层为电缆护套(7)，在所述的电缆护套(7) 的内层，设隔氧层(6)，包裹住所有绝缘线芯。采用上述技术方案，阻燃耐火电缆除了能在正常的工作条件下传输电能外，还可在燃烧情况下保持一定时间的安全运行。隔氧层能耐高温，分解后产生隔氧的外壳，起阻燃作用，并且这种隔氧层也是低烟无卤的，它在火焰燃烧情况下产生极少烟雾，释放的气体无卤、无毒。当火灾发生时，可大大减少对人体、仪器及设备的伤害。 
中国专利申请号201210247455.4涉及一种高阻燃的TPE材料，用于有VW-1要求的电源线护套，USB连接线，耳机线，程控电缆，数据电缆，交换机电缆，电力电缆，民用电缆及船用方面.以及对应产品的注塑件.本发明用SEBS，PP，茂金属，白油为主体改性，加特种改性PPO，氮磷阻燃剂；解决了目前TPE不能通过燃烧和析出的现象.用本产品不但性能优良，而且环保.为中国企业在欧美市场赢得了竞争力。 
【发明内容】
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于电力系统的阻燃聚乙烯电缆材料及其加工方法。 
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的： 
一种用于电力系统的阻燃聚乙烯电缆材料，其原料组成质量百分比为： 
所述的助剂为为硬脂酸。 
所述的填充剂为碳酸钙。 
所述的色母粒为黑色色母粒，红色色母粒，蓝色色母粒，绿色色母粒中的一种。 
所述的阻燃剂PBT的质量百分比为3～7％，优选为5％。 
所述的助剂的质量百分比为2％。 
所述的填充剂的质量百分比为2％。 
本技术方案中的低密度聚乙烯可由交联聚乙烯替换，即可得到一种改性聚乙烯电缆材料。 
所述的含氢氧化镁的阻燃剂PBT的制备方法： 
(1)氢氧化镁的预处理 
将氢氧化镁溶于乙醇溶剂中，纳米氢氧化镁在乙醇中的浓度为35kg/m3，乙醇溶剂pH控制为8.1，然后加入氨丙基三乙氧基硅烷进行反应；氨丙基三乙氧基硅烷为纳米氢氧化镁的质量0.5％，反应温度为60℃，反应时间为80min；反应完成后进行离心分离，对固体进行真空干燥制备出氨基化的氢氧化镁； 
所述的氢氧化镁的粒径为1～10微米。 
(2)CBT初聚物的制备 
将CBT粉末加热到180～200℃，然后再加入生物基的戊二酸，同时加入催化剂，进行CBT的端羧基化，反应时间为20～30min，得到羧酸封端的CBT初聚物； 
所述的催化剂为二羟基烷基氯化锡； 
所述的催化剂用量占CBT粉末和戊二酸两者总质量的0.15‰； 
所述的CBT粉末和戊二酸的摩尔比为1∶1.2； 
所述的CBT粉末有CBT160粉碎制备；CBT在常温下为白色固体颗粒，当温度达到190℃时会变成水一样的液体，在相同的粘度下PBT的粘度为其5000倍。且CBT与PP，PE，PVC具有良好的相容性，润湿性能强。当加热到220℃时即可发生原位聚合，即生成PBT材料。 
(3)阻燃剂PBT的制备 
将CBT初聚物加热到210～240℃，并加入氨基化的氢氧化镁进行反应，反应时间为2～4h，然后再原位聚合，制备出阻燃剂PBT； 
所述的氨基化的氢氧化镁占CBT粉末和戊二酸两者总质量的0.2％。 
一种用于电力系统的阻燃聚乙烯电缆材料的加工方法，其具体步骤为： 
将各种原料经高混机混合，然后再经单螺杆挤出机挤出造粒，得到阻燃聚乙烯电缆材料。 
与现有技术相比，本发明的积极效果是： 
本发明将纳米氢氧化镁通过化学接枝方法到PBT材料中，有利于改善最终产品的阻燃的要求，且与PP，PE，PVC切片相容性较好。 
本发明的产品的抗张强度≥10MPa，断裂伸长率≥200％，氧指数(LOI)为39，即为高阻燃的电缆。 
本发明的产品的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。 
【附图说明】
图1含氢氧化镁的阻燃剂PBT制备的化学反应方程式；其中，M代表氢氧化镁。 
【具体实施方式】
以下提供本发明一种用于电力系统的阻燃聚乙烯电缆材料及其加工方法的具体实施方式。 
实施例1 
一种用于电力系统的阻燃聚乙烯电缆材料，其原料组成质量百分比为： 
所述的助剂为为硬脂酸。 
所述的填充剂为碳酸钙。 
所述的色母粒为黑色色母粒，红色色母粒，蓝色色母粒，绿色色母粒中的一种。 
所述的含氢氧化镁的阻燃剂PBT的制备方法： 
(1)氢氧化镁的预处理 
将氢氧化镁溶于乙醇溶剂中，纳米氢氧化镁在乙醇中的浓度为35kg/m3，乙醇溶剂pH控制为8.1，然后加入氨丙基三乙氧基硅烷进行反应；氨丙基三乙氧基硅烷为纳米氢氧化镁的质量0.5％，反应温度为60℃，反应时间为80min；反应完成后进行离心分离，对固体进行真空干燥制备出氨基化的氢氧化镁； 
所述的氢氧化镁的粒径为1-10微米。 
(2)CBT初聚物的制备 
将CBT粉末加热到180～200℃，然后再加入生物基的戊二酸，同时加入催化剂，进行CBT的端羧基化，反应时间为20～30min，得到羧酸封端的CBT初聚物； 
所述的催化剂为二羟基烷基氯化锡； 
所述的催化剂用量占CBT粉末和戊二酸两者总质量的0.15‰； 
所述的CBT粉末和戊二酸的摩尔比为1∶1.2； 
所述的CBT粉末有CBT160粉碎制备；CBT在常温下为白色固体颗粒，当温度达到190℃时会变成水一样的液体，在相同的粘度下PBT的粘度为其5000倍。且CBT与PP，PE，PVC具有良好的相容性，润湿性能强。当加热到220℃时即可发生原位聚合，即生成PBT材料。 
(3)阻燃剂PBT的制备 
将CBT初聚物加热到210～240℃，并加入氨基化的氢氧化镁进行反应，反应时间为2～4h，然后再原位聚合，制备出阻燃剂PBT； 
所述的氨基化的氢氧化镁占CBT粉末和戊二酸两者总质量的0.2％。 
一种用于电力系统的阻燃聚乙烯电缆材料的加工方法，其具体步骤为： 
将各种原料经高混机混合，然后再经单螺杆挤出机挤出造粒，得到阻燃聚乙烯电缆材料。 
本实施例中的低密度聚乙烯可由交联聚乙烯替换，即可得到一种改性聚乙烯电缆材料；其它不变。 
实施例2 
一种用于电力系统的阻燃聚乙烯电缆材料，其原料组成质量百分比为： 
阻燃剂PBT的制备方法同实施例1。 
一种用于电力系统的阻燃聚乙烯电缆材料的制备方法同实施例1。 
本实施例中的低密度聚乙烯可由交联聚乙烯替换，即可得到一种改性聚乙烯电缆材料；其它不变。 
实施例3 
一种用于电力系统的阻燃聚乙烯电缆材料，其原料组成质量百分比为： 
阻燃剂PBT的制备方法同实施例1。 
一种用于电力系统的阻燃聚乙烯电缆材料的制备方法同实施例1。 
本实施例中的低密度聚乙烯可由交联聚乙烯替换，即可得到一种改性聚乙烯电缆材料；其它不变。 
实施例4 
一种用于电力系统的阻燃聚乙烯电缆材料，其原料组成质量百分比为： 
阻燃剂PBT的制备方法同实施例1。 
一种用于电力系统的阻燃聚乙烯电缆材料的制备方法同实施例1。 
本实施例中的低密度聚乙烯可由交联聚乙烯替换，即可得到一种改性聚乙烯电缆材料；其它不变。 
实施例5 
一种用于电力系统的阻燃聚乙烯电缆材料，其原料组成质量百分比为： 
阻燃剂PBT的制备方法同实施例1。 
一种用于电力系统的阻燃聚乙烯电缆材料的制备方法同实施例1。 
本实施例中的低密度聚乙烯可由交联聚乙烯替换，即可得到一种改性聚乙烯电缆材料；其它不变。 
实施例6 
一种用于电力系统的阻燃聚乙烯电缆材料，其原料组成质量百分比为： 
阻燃剂PBT的制备方法同实施例1。 
一种用于电力系统的阻燃聚乙烯电缆材料的制备方法同实施例1。 
本实施例中的低密度聚乙烯可由交联聚乙烯替换，即可得到一种改性聚乙烯电缆材料；其它不变。 
实施例7 
一种用于电力系统的阻燃聚乙烯电缆材料，其原料组成质量百分比为： 
阻燃剂PBT的制备方法同实施例1。 
一种用于电力系统的阻燃聚乙烯电缆材料的制备方法同实施例1。 
本实施例中的低密度聚乙烯可由交联聚乙烯替换，即可得到一种改性聚 乙烯电缆材料；其它不变。 
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围内。 

Claims (10)

1.一种用于电力系统的阻燃聚乙烯电缆材料，其特征在于，原料组成质量百分比为：
2.如权利要求1所述的一种用于电力系统的阻燃聚乙烯电缆材料，其特征在于，所述的助剂为为硬脂酸。
3.如权利要求1所述的一种用于电力系统的阻燃聚乙烯电缆材料，其特征在于，所述的填充剂为碳酸钙。
4.如权利要求1所述的一种用于电力系统的阻燃聚乙烯电缆材料，其特征在于，所述的色母粒为黑色色母粒，红色色母粒，蓝色色母粒，绿色色母粒中的一种。
5.如权利要求1所述的一种用于电力系统的阻燃聚乙烯电缆材料，其特征在于，所述的阻燃剂PBT的质量百分比为3～7％。
6.如权利要求1所述的一种用于电力系统的阻燃聚乙烯电缆材料，其特征在于，所述的阻燃剂PBT的质量百分比为5％。
7.如权利要求1所述的一种用于电力系统的阻燃聚乙烯电缆材料，其特征在于，所述的助剂的质量百分比为2％。
8.如权利要求1所述的一种用于电力系统的阻燃聚乙烯电缆材料，其特征在于，所述的填充剂的质量百分比为2％。
9.如权利要求1所述的一种用于电力系统的阻燃聚乙烯电缆材料，其特征在于，所述的含氢氧化镁的阻燃剂PBT的制备方法：
(1)氢氧化镁的预处理
(2)CBT初聚物的制备
(3)阻燃剂PBT的制备：将CBT初聚物加热到210～240℃，并加入氨基化的氢氧化镁进行反应，反应时间为2～4h，然后再原位聚合，制备出阻燃剂PBT。
10.一种用于电力系统的阻燃聚乙烯电缆材料的加工方法，其特征在于，其具体步骤为：将各种原料经高混机混合，然后再经单螺杆挤出机挤出造粒，得到阻燃聚乙烯电缆材料。
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