CN104151735A - 一种高强度阻燃电缆及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高效阻燃电缆材料，包括导体芯层和保护套层，所述保护套层由聚氯乙烯、乙稀-醋酸乙稀共聚物、聚偏二氯乙烯、甲基乙烯基硅橡胶、GNA型氯丁橡胶作为主料，添加相容剂、氧化剂、阻燃体系等制备阻燃电缆材料，协同作用显著，抗氧效果好，稳定性高、阻燃效果显著，具有广阔的应用前景。

Description

一种高强度阻燃电缆及其应用

技术领域 本发明属于电力电缆的高分子塑料领域，具体涉及一种高强度阻燃电缆及其应用。

背景技术 近年来随着生产生活电线电缆的运用日益发展和普及，电线电缆的需要量增加很快，而且随着经济的发展，对其材料的要求也越来越高，它要求柔软、耐磨、耐低温等性能。而较多的出现的是阻燃电缆，阻燃电缆顾名思义，指在规定试验条件下，试样被燃烧，在撤去试验火源后，火焰的蔓延仅在限定范围内，残焰或残灼在限定时间内能自行熄灭的电缆。其根本特性是：在火灾情况下有可能被烧坏而不能运行，但可阻止火势的蔓延。通俗地讲，电线万一失火，能够把燃烧限制在局部范围内，不产生蔓延，保住其他的各种设备，避免造成更大的损失。能更大限度的保护生命安全及财产安全，所以运用较为普遍。

而无论从机械性、热火化学耐受性以及灾害防护角度考虑，电缆材料在防护内部原料受损以维持其正常运行方面均起到至关重要的作用，在具体应用过程中，电缆材料必须能都抵抗日晒、UV辐射、臭氧老化、化学药品侵蚀，同时在意外灾害情况下仍能保证或暂时保证其正常运行，随着电气火灾事故的频繁发生，电线电缆的阻燃问题逐渐引起世界各国的重视；电缆燃烧时释放出大量烟雾和有毒的、腐蚀性的气体是火灾中危险因素，在火灾中妨碍了人们的安全撤离和灭火工作，使生命财产遭到严重损失，同时随着通讯事业、汽车工业和计算机工业的发展，特别是航空导线、汽车用线、高温仪表电缆、石油钻井平台电缆等许多场合，越来越需要使用阻燃、热稳定性能好、热变形温度高的电缆材料。

聚氯乙烯电缆料是以PVC树脂为基础，加入各种配合剂的多组份混合材料。由于它机械性能优越、耐气候性好、有优良的电气绝缘性能、加工容易和成本低廉等优点，因此被广泛用于电线电缆的绝缘和护层材料。但是目前市场上的电缆料仍然存在缺陷，有的粘性过大，有的伸长率不高，所以我们急需改良该材料，并且现有技术中为了增加电缆阻燃特征，加入了大量的无机阻燃材料，导致电缆整体硬度增加，甚至容易出现外层断裂。

发明内容 本发明的目的是解决现有技术存在的不足，提供一种高强度阻燃电缆及其应用，可提高电缆的阻燃性，并提高耐用能力。

为了实现上述目的，本发明公开了一种高效阻燃电缆护套材料的制备方法及其应用，所述高效阻燃电缆护套材料稳定性能好，阻燃效果极为优异，价格低廉，耐老化性能较好。

一种高强度阻燃电缆及的制备方法，包括如下步骤：

(1)、按重量份取70份聚氯乙烯、5份乙稀-醋酸乙稀共聚物、10份聚偏二氯乙烯、10份甲基乙烯基硅橡胶、15份GNA型氯丁橡胶混合均匀得到主料，将主料置于单螺杆挤出机中共混，造粒得到基础树脂，打开密炼机并预热至50-55℃，然后加入上述基础树脂进行密炼，密炼时间为2-3min，制备物料A；

(2)向制备的物料A中加入5-6份的环氧脂肪酸辛酯(重量份，以下如无特别说明均为重量份数)、1份硬脂酸钡、10份氢氧化铝、5份相容剂，7-10份的阻燃体系，0.1份的抗氧剂混合均匀；

所述相容剂为：POE-g-MAH、EVA-g-MAH按照重量比1∶2混合制备而得；

所述抗氧剂为：2，2’-亚甲基双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)；

所述阻燃体系为：阻燃剂、阻燃协效剂、复合型环保热稳定剂按照重量比为5∶3∶2制备而得，所述阻燃剂为按照重量份数红磷∶氢氧化镁∶改性酚醛树脂＝10∶1∶3比例制备；

所述阻燃协效剂为协效剂FR-B40；所述复合型环保热稳定剂为钙锌稳定剂；

所述改性酚醛树脂的制备方法为：

首先称取浓度为98％苯酚、35％的甲醛及25％的氢氧化钠溶液(以上均为质量份数)，三者的摩尔比为1∶2∶1，将氢氧化钠溶液与苯酚混合并在温度为40℃保温20min，然后加入甲醛，升温至80℃保温25-30min；然后向得到的溶液中加入相当于苯酚重量1％的双酚A型环氧树脂、0.2％的聚二甲基硅氧烷，在温度为90℃回流50-60min，降温得到改性酚醛树脂。

(3)待温度至105-110℃，加入占步骤(1)中主料0.15wt％的四硫化双五亚甲基秋兰姆与0.2wt％的三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯混炼1min，投入螺杆挤出机中挤出得到阻燃电缆护套材料，其中挤出温度为180-190℃，在挤出过程中蒸汽压强控制在1Mpa上下。

本发明中，以聚氯乙烯、乙稀-醋酸乙稀共聚物、聚偏二氯乙烯、甲基乙烯基硅橡胶、GNA型氯丁橡胶为基材，聚偏二氯乙烯耐燃、耐腐蚀性能好，与聚氯乙烯等配合作用，加工性能好，稳定性能优异，耐热性能显著增强，使用相容剂为：POE-g-MAH、EVA-g-MAH按照重量比1∶2混合制备而得，抗氧剂为：2，2’-亚甲基双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)，阻燃体系为：阻燃剂、阻燃协效剂、复合型环保热稳定剂按照重量比为5∶3∶2制备而得，所述阻燃剂为按照重量份数红磷∶氢氧化镁∶改性酚醛树脂＝10∶1∶3比例制备，耐候性能好，稳定性能优异，使用四硫化双五亚甲基秋兰姆作为促进剂，配合添加三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯进行助硫化反应，硫化时间短且充分，且制品护套具有良好的耐磨、耐溶剂及耐腐蚀性能；并可改善加工性能，在其中配合添加适量的氢氧化铝，其价格低廉，不仅可降低成本，且制品电缆护套可应用在对阻燃要求较为苛刻的场合，阻燃效果极为优异，且无卤环保；上述阻燃剂与阻燃协效剂及复合型环保热稳定剂共同作用，协效作用明显，价格低廉，护套层热稳定好，且电缆具有耐高低温和良好的阻燃性能；协同作用显著，抗氧效果好，稳定性高、低毒，可进一步提高电线电缆护套的耐热、耐光老化性能。

具体实施方式

实施例1

一种高强度阻燃电缆及的制备方法，包括如下步骤：

(1)、按重量份取70份聚氯乙烯、5份乙稀-醋酸乙稀共聚物、10份聚偏二氯乙烯、10份甲基乙烯基硅橡胶、15份GNA型氯丁橡胶混合均匀得到主料，将主料置于单螺杆挤出机中共混，造粒得到基础树脂，打开密炼机并预热至50-55℃，然后加入上述基础树脂进行密炼，密炼时间为2-3min，制备物料A；

(2)向制备的物料A中加入5份的环氧脂肪酸辛酯(重量份，以下如无特别说明均为重量份数)、1份硬脂酸钡、10份氢氧化铝、5份相容剂，7份的阻燃体系，0.1份的抗氧剂混合均匀；

所述相容剂为：POE-g-MAH、EVA-g-MAH按照重量比1∶2混合制备而得；

所述抗氧剂为：2，2’-亚甲基双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)；

所述阻燃体系为：阻燃剂、阻燃协效剂、复合型环保热稳定剂按照重量比为5∶3∶2制备而得，所述阻燃剂为按照重量份数红磷∶氢氧化镁∶改性酚醛树脂＝10∶1∶3比例制备；

所述阻燃协效剂为协效剂FR-B40；所述复合型环保热稳定剂为钙锌稳定剂；

所述改性酚醛树脂的制备方法为：

首先称取浓度为98％苯酚、35％的甲醛及25％的氢氧化钠溶液，三者的摩尔比为1∶2∶1，将氢氧化钠溶液与苯酚混合并在温度为40℃保温20min，然后加入甲醛，升温至80℃保温25-30min；然后向得到的溶液中加入相当于苯酚重量1％的双酚A型环氧树脂、0.2％的聚二甲基硅氧烷，在温度为90℃回流50-60min，降温得到改性酚醛树脂。

(3)待温度至105-110℃，加入占步骤(1)中主料0.15wt％的四硫化双五亚甲基秋兰姆与0.2wt％的三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯混炼1min，投入螺杆挤出机中挤出得到阻燃电缆护套材料，其中挤出温度为180-190℃，在挤出过程中蒸汽压强控制在1Mpa上下。

实施例2

一种高强度阻燃电缆及的制备方法，包括如下步骤：

(1)、按重量份取70份聚氯乙烯、5份乙稀-醋酸乙稀共聚物、10份聚偏二氯乙烯、10份甲基乙烯基硅橡胶、15份GNA型氯丁橡胶混合均匀得到主料，将主料置于单螺杆挤出机中共混，造粒得到基础树脂，打开密炼机并预热至50-55℃，然后加入上述基础树脂进行密炼，密炼时间为2-3min，制备物料A；

(2)向制备的物料A中加入6份的环氧脂肪酸辛酯(重量份，以下如无特别说明均为重量份数)、1份硬脂酸钡、10份氢氧化铝、5份相容剂，10份的阻燃体系，0.1份的抗氧剂混合均匀；

所述相容剂为：POE-g-MAH、EVA-g-MAH按照重量比1∶2混合制备而得；

所述抗氧剂为：2，2’-亚甲基双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)；

所述阻燃体系为：阻燃剂、阻燃协效剂、复合型环保热稳定剂按照重量比为5∶3∶2制备而得，所述阻燃剂为按照重量份数红磷∶氢氧化镁∶改性酚醛树脂＝10∶1∶3比例制备；

所述改性酚醛树脂的制备方法为：

首先称取浓度为98％苯酚、35％的甲醛及25％的氢氧化钠溶液，三者的摩尔比为1∶2∶1，将氢氧化钠溶液与苯酚混合并在温度为40℃保温20min，然后加入甲醛，升温至80℃保温25-30min；然后向得到的溶液中加入相当于苯酚重量1％的双酚A型环氧树脂、0.2％的聚二甲基硅氧烷，在温度为90℃回流50-60min，降温得到改性酚醛树脂。

(3)待温度至105-110℃，加入占步骤(1)中主料0.15wt％的四硫化双五亚甲基秋兰姆与0.2wt％的三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯混炼1min，投入螺杆挤出机中挤出得到阻燃电缆护套材料，其中挤出温度为180-190℃，在挤出过程中蒸汽压强控制在1Mpa上下。

实施例3

将实施例1-2中所述的阻燃电缆护套材料进行性能测试，测试结果如下：

表1：阻燃性能测试结果

	实施例1	实施例2	对照(普通PVC护套)
				硬度(邵氏D)	54	55	45
比重	1.34	1.35	1.4
				拉伸强度(Mpa)	27	28	21
断裂伸长率(％)	360	363	290
				(-20度)低温脆化失效数	5	5	12
氧指数	37	38	27
				158℃×168h抗拉强度变化率	2.3	2.4	5.7
250℃，15min，20N/cm2荷载伸长率	5	5	8

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高强度阻燃电缆，包括导体芯层和保护套层，其特征在于所述保护套层按照如下步骤制备而成：

步骤(1)：按重量份取70份聚氯乙烯、5份乙稀-醋酸乙稀共聚物、10份聚偏二氯乙烯、10份甲基乙烯基硅橡胶、15份GNA型氯丁橡胶混合均匀，得到主料，将主料置于单螺杆挤出机中共混，造粒得到基础树脂，打开密炼机并预热至50-55℃，然后加入上述基础树脂进行密炼，密炼时间为2-3min，制备物料A；

步骤(2)：向步骤(1)的物料A中加入5-6份的环氧脂肪酸辛酯、1份硬脂酸钡、10份氢氧化铝、5份相容剂，7-10份的阻燃体系，0.1份的抗氧剂混合均匀；

步骤(3)：加入占步骤(1)中主料0.15wt％的四硫化双五亚甲基秋兰姆与0.2wt％的三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯混炼1min，温度105-110℃，投入单螺杆挤出机中挤出得到阻燃电缆材料，其中挤出温度为180-190℃，在挤出过程中蒸汽压强控制在1Mpa左右。

2.一种高强度阻燃电缆材料，其特征在于包括如下制备步骤：

(1)、按重量份取70份聚氯乙烯、5份乙稀-醋酸乙稀共聚物、10份聚偏二氯乙烯、10份甲基乙烯基硅橡胶、15份GNA型氯丁橡胶混合均匀得到主料，将主料置于单螺杆挤出机中共混，造粒得到基础树脂，打开密炼机并预热至50-55℃，然后加入上述基础树脂进行密炼，密炼时间为2-3min，制备物料A；

(2)向制备的物料A中加入5-6份的环氧脂肪酸辛酯(重量份)、1份硬脂酸钡、10份氢氧化铝、5份相容剂，7-10份的阻燃体系，0.1份的抗氧剂混合均匀；

(3)待温度至105-110℃，加入占步骤(1)中主料0.15wt％的四硫化双五亚甲基秋兰姆与0.2wt％的三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯混炼1min，投入螺杆挤出机中挤出得到阻燃电缆护套材料，其中挤出温度为180-190℃，在挤出过程中蒸汽压强控制在1Mpa左右。

3.权利要求1-2所述的阻燃电缆材料，其特征在于所述相容剂为：POE-g-MAH、EVA-g-MAH按照重量比1∶2混合制备而得。

4.权利要求1-3所述的阻燃电缆材料，其特征在于所述抗氧剂为：2，2′-亚甲基双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)。

5.权利要求1-4所述的阻燃电缆材料，其特征在于所述阻燃体系为：阻燃剂、阻燃协效剂、复合型环保热稳定剂按照重量比为5∶3∶2制备而得，所述阻燃剂为按照重量份数红磷∶氢氧化镁∶改性酚醛树脂＝10∶1∶3比例制备；

所述改性酚醛树脂的制备方法为：

首先称取浓度为98％苯酚、35％的甲醛及25％的氢氧化钠溶液，三者的摩尔比为1∶2∶1，将氢氧化钠溶液与苯酚混合并在温度为40℃保温20min，然后加入甲醛，升温至80℃保温25-30min；然后向得到的溶液中加入相当于苯酚重量1％的双酚A型环氧树脂、0.2％的聚二甲基硅氧烷，在温度为90℃回流50-60min，降温得到改性酚醛树脂。

6.权利要求1-5所述的阻燃电缆材料的应用。