CN104151739A - 一种耐火耐高温电缆材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电力电缆的高分子塑料领域，公开了一种耐火耐高温电缆材料，该电缆材料由下述原料制备而成：聚氯乙烯80份、乙烯-醋酸乙烯共聚物10份、甲基乙烯基硅橡胶10份、GNA型氯丁橡胶8份、环氧脂肪酸辛酯3份、硬脂酸钡2份、氢氧化铝1份、相容剂1份、阻燃剂0.5份、抗氧剂0.3份、四硫化双五亚甲基秋兰姆0.1份以及三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯0.1份。该电缆不但具备较好的机械性能，而且耐火耐高温性能好，制备工艺简单，原料成本低廉。

Description

一种耐火耐高温电缆材料及其制备方法

技术领域

本发明属于电力电缆的高分子塑料领域，具体涉及一种耐火耐高温电缆材料及其制备方法。

背景技术

电缆是将电力系统中从降压配电变电站出口到用户端的这一段系统。输电线路中对电缆大多架于两个电线杆之间，而且大多暴露于室外，因此对电缆的性能要求极高，应该具备较好的机械性能和绝缘耐火性能。

近年来随着生产生活电线电缆的运用日益发展和普及，电力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。而较多的出现的是耐火耐高温电缆，耐火耐高温电缆顾名思义，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，越来越需要使用耐火、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耐火耐高温特征，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，提供一种耐火耐高温电缆材料及其制备方法，该电缆不但具备较好的机械性能，而且耐火耐高温性能好，制备工艺简单，原料成本低廉。

为了实现上述发明目的，本发明通过如下技术方案来实现：

一种耐火耐高温电缆材料，该电缆材料由如下重量份的原料制备而成：

聚氯乙烯80-120份、乙烯-醋酸乙烯共聚物10-15份、甲基乙烯基硅橡胶10-15份、GNA型氯丁橡胶8-12份、环氧脂肪酸辛酯3-5份、硬脂酸钡2-3份、氢氧化铝1-2份、相容剂1-2份、阻燃剂0.5-0.8份、抗氧剂0.3-0.5份、四硫化双五亚甲基秋兰姆0.1-0.2份以及三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯0.1-0.2份。

上述电缆材料的制备方法包括如下步骤：

1)制备基础树脂：按重量份取聚氯乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、甲基乙烯基硅橡胶、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；

2)制备物料A：打开密炼机并预热至50-55℃，然后加入步骤1)所得基础树脂进行密炼，密炼时间为3-4min，即得物料A；

3)制备物料B：向制备的物料A中加入环氧脂肪酸辛酯、硬脂酸钡、氢氧化铝、相容剂、阻燃剂以及抗氧剂，1000转/min搅拌3分钟，混合均匀，即得物料B；

4)制备电缆材料：待温度至105-110℃，加入四硫化双五亚甲基秋兰姆与三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯混炼2-3min，投入螺杆挤出机中挤出即得；其中，挤出温度为220-230℃，在挤出过程中蒸汽压强控制在1Mpa左右；

优选地，所述相容剂为：POE-g-MAH、EVA-g-MAH按照重量比1∶1混合而成；

所述抗氧剂为：2，2’-亚甲基双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)；

所述阻燃剂为：红磷∶氢氧化镁按照3∶1的重量比混合而成。

本发明取得的有益效果主要包括：

本发明中，以聚氯乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、甲基乙烯基硅橡胶、GNA型氯丁橡胶为基材，配伍合理，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∶1混合制备而得，采用特殊配伍的抗氧剂和阻燃剂，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耐火阻燃要求较为苛刻的场合，耐火阻燃效果极为优异，且无卤环保；本发明电缆材料原料成本低廉，热稳定好，且电缆具有耐高温和良好的耐火阻燃性能。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请具体实施例，对本发明进行更加清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

实施例1

一种耐火耐高温电缆材料，该电缆材料由如下重量份的原料制备而成：

聚氯乙烯80份、乙烯-醋酸乙烯共聚物10份、甲基乙烯基硅橡胶10份、GNA型氯丁橡胶8份、环氧脂肪酸辛酯3份、硬脂酸钡2份、氢氧化铝1份、相容剂1份、阻燃剂0.5份、抗氧剂0.3份、四硫化双五亚甲基秋兰姆0.1份以及三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯0.1份。

上述电缆材料的制备方法包括如下步骤：

1)制备基础树脂：按重量份取聚氯乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、甲基乙烯基硅橡胶、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；

2)制备物料A：打开密炼机并预热至50℃，然后加入步骤1)所得基础树脂进行密炼，密炼时间为4min，即得物料A；

3)制备物料B：向制备的物料A中加入环氧脂肪酸辛酯、硬脂酸钡、氢氧化铝、相容剂、阻燃剂以及抗氧剂，1000转/min搅拌3分钟，混合均匀，即得物料B；

4)制备电缆材料：待温度至110℃，加入四硫化双五亚甲基秋兰姆与三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯混炼2min，投入螺杆挤出机中挤出即得；其中，挤出温度为220℃，在挤出过程中蒸汽压强控制在1Mpa左右；

所述相容剂为：POE-g-MAH、EVA-g-MAH按照重量比1∶1混合而成；

所述抗氧剂为：2，2’-亚甲基双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)；

所述阻燃剂为：红磷∶氢氧化镁按照3∶1的重量比混合而成。

实施例2

一种耐火耐高温电缆材料，该电缆材料由如下重量份的原料制备而成：

聚氯乙烯120份、乙烯-醋酸乙烯共聚物15份、甲基乙烯基硅橡胶15份、GNA型氯丁橡胶12份、环氧脂肪酸辛酯5份、硬脂酸钡3份、氢氧化铝2份、相容剂2份、阻燃剂0.8份、抗氧剂0.5份、四硫化双五亚甲基秋兰姆0.2份以及三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯0.2份。

上述电缆材料的制备方法包括如下步骤：

1)制备基础树脂：按重量份取聚氯乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、甲基乙烯基硅橡胶、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；

2)制备物料A：打开密炼机并预热至55℃，然后加入步骤1)所得基础树脂进行密炼，密炼时间为3min，即得物料A；

3)制备物料B：向制备的物料A中加入环氧脂肪酸辛酯、硬脂酸钡、氢氧化铝、相容剂、阻燃剂以及抗氧剂，1000转/min搅拌3分钟，混合均匀，即得物料B；

4)制备电缆材料：待温度至105℃，加入四硫化双五亚甲基秋兰姆与三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯混炼3min，投入螺杆挤出机中挤出即得；其中，挤出温度为230℃，在挤出过程中蒸汽压强控制在1Mpa左右；

所述相容剂为：POE-g-MAH、EVA-g-MAH按照重量比1∶1混合而成；

所述抗氧剂为：2，2’-亚甲基双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)；

所述阻燃剂为：红磷∶氢氧化镁按照3∶1的重量比混合而成。

实施例3

将实施例1-2制备的耐火耐高温材料进行性能测试，测试结果如下：

表1

极端高温条件下实施例1和2制备的电缆材料的性能测试：选择温度为120℃，将电缆材料置于该温度下30天进行测定，检测结果见表2：

表2

结论：本发明制备的电缆材料各方面性能较佳，在高温条件下各方面性能参数变化不大，适合高温极端条件长期使用。

上面结合具体实施例对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种耐火耐高温电缆材料，该电缆材料由如下重量份的原料制备而成： 

聚氯乙烯80-120份、乙烯-醋酸乙烯共聚物10-15份、甲基乙烯基硅橡胶10-15份、GNA型氯丁橡胶8-12份、环氧脂肪酸辛酯3-5份、硬脂酸钡2-3份、氢氧化铝1-2份、相容剂1-2份、阻燃剂0.5-0.8份、抗氧剂0.3-0.5份、四硫化双五亚甲基秋兰姆0.1-0.2份以及三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯0.1-0.2份。 

2.如权利要求1所述的电缆材料，其特征在于，所述电缆材料的制备方法包括如下步骤： 

1)制备基础树脂：按重量份取聚氯乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、甲基乙烯基硅橡胶、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； 

2)制备物料A：打开密炼机并预热至50-55℃，然后加入步骤1)所得基础树脂进行密炼，密炼时间为3-4min，即得物料A； 

3)制备物料B：向制备的物料A中加入环氧脂肪酸辛酯、硬脂酸钡、氢氧化铝、相容剂、阻燃剂以及抗氧剂，1000转/min搅拌3分钟，混合均匀，即得物料B； 

4)制备电缆材料：待温度至105-110℃，加入四硫化双五亚甲基秋兰姆与三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯混炼2-3min，投入螺杆挤出机中挤出即得；其中，挤出温度为220-230℃，在挤出过程中蒸汽压强控制在1Mpa左右。 

3.如权利要求1-2所述的电缆材料，其特征在于， 

所述相容剂为：POE-g-MAH、EVA-g-MAH按照重量比1∶1混合而成； 

所述抗氧剂为：2，2’-亚甲基双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)； 

所述阻燃剂为：红磷∶氢氧化镁按照3∶1的重量比混合而成。