CN104212054A - 一种105℃高阻燃辐照交联低烟无卤电缆料及其制备方法 - Google Patents

一种105℃高阻燃辐照交联低烟无卤电缆料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种105℃高阻燃辐照交联低烟无卤电缆料及其制备方法，其中105℃高阻燃辐照交联低烟无卤电缆料，以质量百分比计，包括，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物10～22％、聚乙烯5～10％、马来酸酐接枝聚乙烯5～10％、无机填料45～60％、自制复合阻燃剂3～10％以及抗氧助剂1～3％。本发明中添加了自制复配阻燃剂，可以有效的提升低烟无卤阻燃电缆料的成碳性能以及自熄性能，1.5mm2单芯电线通过了UL的VW-1燃烧测试。同时由于降低了氢氧化铝的使用量，保证了材料的绝缘电气性能。阻燃剂的白色外观性状也使得电缆料产品可以轻松的制成各种客户所需要的颜色。

Description

一种105℃高阻燃辐照交联低烟无卤电缆料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种105℃高阻燃辐照交联低烟无卤电缆料，属于电线电缆材料技术领域。
背景技术
现有技术中，105℃辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料是为满足低烟、无卤无毒、阻燃、耐高温等特性而开发的一种环保型阻燃电缆材料。它是使用聚烯烃作为基材，氢氧化铝、氢氧化镁等无机阻燃材料作阻燃剂，经共混、塑化、造粒而成的可辐照交联电缆料。105℃辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料的开发，要解决如下几个技术关键：
(1)由于不能使用含有卤素的阻燃剂，而只能使用氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌等无毒的无机阻燃剂，这些阻燃剂需要添加65％以上(质量百分比)才起到很好的阻燃作用，而无机阻燃剂的大量添加则大幅度降低材料的机械性能，所以如何保证机械性能与阻燃性能的平衡，此为最重要的技术关键；
(2)在添加大量的无机阻燃剂后，材料的加工流动性很差，螺杆扭矩急剧上升，使得造粒生产非常困难，绝缘挤出也很困难，如何改善这些材料的加工性能即为第二个技术关键；
(3)如果材料在燃烧时熔融滴落，更易使火灾蔓延，加剧火情，也使材料暴露出新的表面加速燃烧。为此，防滴落便成为开发这一产品的另一个技术攻关难点；
(4)材料要求的耐温等级为105℃，为使材料能达到这个等级要求，就要很好地解决材料的耐热老化问题。
同时，低烟无卤阻燃电缆料中使用的大量的氢氧化铝、氢氧化铝、硼酸锌等无机阻燃剂，由于其阻燃效率低，导致材料机械性能和电气性能严重下降的同时，阻燃性能也明显劣于含卤阻燃电缆料，在材料中即使氢氧化铝、氢氧化镁的用量高达78％，做成的材料在挤成4平方及以下的电线时，也无法满足UL的VW-1燃烧试验标准。近段时间也有低烟无卤阻燃电缆料生产厂家使用红磷或者白化红磷来改善材料的阻燃性能和电气性能，但是由于红磷或者白化红磷本身材料的颜色原因，导致材料除了能做成黑色和红色外，无法做出其他各色的电缆料；同时由于红磷燃烧时释放烟量比较大，同样造成二次污染。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述和/或现有105℃高阻燃辐照交联低烟无卤电缆料中存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明的一个目的是提供一种耐温等级为105℃高阻燃辐照交联低烟无卤电缆料，其能够解决低烟无卤电缆料自熄性能差，在小截面的电线上无法满足VW-1的燃烧试验要求，同时所得材料可以着色。
为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：一种105℃高阻燃辐照交联低烟无卤电缆料，其以质量百分比计，包括，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物10～22％、聚乙烯5～10％、马来酸酐接枝聚乙烯5～10％、无机填料45～60％、自制复合阻燃剂3～10％以及抗氧助剂1～3％，其中，所述马来酸酐接枝聚乙烯接枝率为0.7％～0.9％，熔融指数为0.8g/10min～1.2g/10min；所述无机填料粉体颗粒的直径D50为1～2μm；所述自制复合阻燃剂为聚磷酸铵与三聚氰胺按质量比4:1共同混合制得；所述抗氧助剂为硫代二丙酸二月桂酯与硫代二丙酸二(十八)酯按质量比1：1共同混合制得。
作为本发明所述的105℃高阻燃辐照交联低烟无卤电缆料的一种优选方案，其中：所述聚磷酸铵粉体颗粒的直径D50为2～3μm。
作为本发明所述的105℃高阻燃辐照交联低烟无卤电缆料的一种优选方案，其中：所述三聚氰胺粉体颗粒的直径D50为48～52μm。
作为本发明所述的105℃高阻燃辐照交联低烟无卤电缆料的一种优选方案，其中：所述无机填料为氢氧化铝和/或氢氧化镁和/或硼酸锌。
本发明的另一个目的是提供一种105℃高阻燃辐照交联低烟无卤电缆料的制备方法。
为解决上述技术问题，根据本发明的另一个方面，本发明提供了如下技术方案：一种105℃高阻燃辐照交联低烟无卤电缆料的制备方法，其包括，绝缘挤出工艺：将按质量百分比计量的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、自制复合阻燃剂在175～185℃条件下混合，然后再加入按质量百分比计量的无机填料、聚乙烯，马来酸酐接枝聚乙烯以及抗氧助剂，混炼至160℃，使各组分混合均匀，形成软质胶状物，将胶状物投入到双层共挤内层自定心模具挤出，且满足内外层厚度均匀一致；护套的挤出工艺：控制挤塑机的温度，将挤出温度进行分段区分，其中，一区140～130℃、二区130～120℃、三区120～110℃；辐照剂量的控制工艺：将挤出后的电缆料包覆在导体线芯上，进行辐照加工，辐照后热延伸30％～40％。
本发明的有益效果：本发明中添加了自制复配阻燃剂，可以有效的提升低烟无卤阻燃电缆料的成碳性能以及自熄性能，1.5mm2单芯电线通过了UL的VW-1燃烧测试。同时由于降低了氢氧化铝的使用量，保证了材料的绝缘电气性能。阻燃剂的白色外观性状也使得电缆料产品可以轻松的制成各种客户所需要的颜色。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面通过本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
实施例1
在这一实施例中，本发明一种105℃高阻燃辐照交联低烟无卤电缆料的制备方法包括了绝缘挤出工艺、护套的挤出工艺以及辐照剂量的控制工艺。
其中，绝缘挤出工艺是先将乙烯-醋酸乙烯酯共聚物10％和自制复合阻燃剂7％在175℃条件下高速混合，在此，自制复合阻燃剂为聚磷酸铵与三聚氰胺按质量比4:1共同混合制得。特别的，为更好的辐照交联，采用聚磷酸铵粉体颗粒的直径D50为2～3μm，而三聚氰胺粉体颗粒的直径D50为48～52μm，这里，D代表粉体颗粒的直径，D50表示累计50％点的直径(或称50％通过粒径)。
然后按质量百分比再加入聚乙烯10％、马来酸酐接枝聚乙烯10％、无机填料60％以及抗氧助剂3％，混炼至160℃，使各组分混合均匀，形成软质胶状物，将胶状物投入到双层共挤内层自定心模具挤出，且满足内外层厚度均匀一致。在这一实施例中，首先对物料进行整形，充分地保证物料的圆整度，其次，采用双层共挤内层自定心模具，大大地减少了模具的调整量并可有效地控制废线的产生；采用了可编程序控制器(PLC)同步电路实现整机联动等一系列措施，生产的绝缘线芯内外层厚度始终保持均匀一致，绝缘线芯表面光洁。特别的，无机填料选用氢氧化铝和/或氢氧化镁和/或硼酸锌，而抗氧助剂为硫代二丙酸二月桂酯与硫代二丙酸二(十八)酯按1：1共共同混合制得。马来酸酐接枝聚乙烯接枝率为0.7％，熔融指数为0.8g/10min～1.2g/10min。
护套的挤出工艺是控制挤塑机的温度，将挤出温度进行分段区分，其中，一区140～130℃、二区130～120℃、三区120～110℃。在护套的挤出过程中严格控制挤塑机的工作温度，防止水合氧化物提前分解，使用低压缩比的螺杆和机头，避免材料受剪切力过大造成聚合物的断键；采用低拉伸比的模具；实验证明逐级分段冷却方法能够降低材料在挤出过程中的拉伸变形量和骤然冷却时产生的应力过度集中。
最后，辐照剂量的控制工艺：将挤出后的电缆料包覆在导体线芯上，进行辐照加工，辐照后热延伸30％～40％。在这一实施方式中，首先找出材料的交联特性曲线，通过交联特性曲线找到材料的最佳交联点，根据电缆外径、绝缘(护套)厚度、电缆的结构，调整辐照剂量的大小，调整的范围始终在交联特性曲线的最佳范围之内，从而保证交联度及电缆成品的性能。
测试对比实验证明：
其中，
①反映了本发明产品机械性能的优势；
②反映了本发明电性能的优势；
③反映了本发明产品制成电线后的燃烧试验优势。
同时，所得电缆料颜色为白色。
实施例2
以质量百分比计：
乙烯-醋酸乙烯酯共聚物22％、聚乙烯10％、马来酸酐接枝聚乙烯10％、无机填料45％、自制复合阻燃剂10％以及抗氧助剂3％，其中，
马来酸酐接枝聚乙烯接枝率为0.9％，熔融指数为0.8g/10min～1.2g/10min；
无机填料为氢氧化铝和/或氢氧化镁和/或硼酸锌，其粉体颗粒的直径D50为1～2μm；
自制复合阻燃剂为聚磷酸铵与三聚氰胺按4:1共同混合制得，且聚磷酸铵粉体颗粒的直径D50为2～3μm，三聚氰胺粉体颗粒的直径D50为48～52μm；
抗氧助剂为硫代二丙酸二月桂酯与硫代二丙酸二(十八)酯按1：1共共同混合制得。
测试对比实验证明：
其中，
①反映了本发明产品机械性能的优势；
②反映了本发明电性能的优势；
③反映了本发明产品制成电线后的燃烧试验优势。
同时，所得电缆料颜色为白色。
由此可见，本发明中添加了自制复配阻燃剂，可以有效的提升低烟无卤阻燃电缆料的成碳性能以及自熄性能，1.5mm2单芯电线通过了UL的VW-1燃烧测试。同时由于降低了氢氧化铝的使用量，保证了材料的绝缘电气性能。阻燃剂的白色外观性状也使得电缆料产品可以轻松的制成各种客户所需要的颜色。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种105℃高阻燃辐照交联低烟无卤电缆料，其特征在于：以质量百分比计，包括，
乙烯-醋酸乙烯酯共聚物10～22％、聚乙烯5～10％、马来酸酐接枝聚乙烯5～10％、无机填料45～60％、自制复合阻燃剂3～10％以及抗氧助剂1～3％，其中，
所述马来酸酐接枝聚乙烯接枝率为0.7％～0.9％，熔融指数为0.8g/10min～1.2g/10min；
所述无机填料粉体颗粒的直径D50为1～2μm；
所述自制复合阻燃剂为聚磷酸铵与三聚氰胺按质量比4:1共同混合制得；
所述抗氧助剂为硫代二丙酸二月桂酯与硫代二丙酸二(十八)酯按质量比1：1共同混合制得。
2.如权利要求1所述的105℃高阻燃辐照交联低烟无卤电缆料，其特征在于：所述聚磷酸铵粉体颗粒的直径D50为2～3μm。
3.如权利要求1所述的105℃高阻燃辐照交联低烟无卤电缆料，其特征在于：所述三聚氰胺粉体颗粒的直径D50为48～52μm。
4.如权利要求1所述的105℃高阻燃辐照交联低烟无卤电缆料，其特征在于：所述无机填料为氢氧化铝和/或氢氧化镁和/或硼酸锌。
5.一种如权利要求1所述的105℃高阻燃辐照交联低烟无卤电缆料的制备方法，其特征在于：包括，
绝缘挤出工艺：将按质量百分比计量的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、自制复合阻燃剂在175～185℃条件下混合，然后再加入按质量百分比计量的无机填料、聚乙烯，马来酸酐接枝聚乙烯以及抗氧助剂，混炼至160℃，使各组分混合均匀，形成软质胶状物，将胶状物投入到双层共挤内层自定心模具挤出，且满足内外层厚度均匀一致；
护套的挤出工艺：控制挤塑机的温度，将挤出温度进行分段区分，其中，一区140～130℃、二区130～120℃、三区120～110℃；
辐照剂量的控制工艺：将挤出后的电缆料包覆在导体线芯上，进行辐照加工，辐照后热延伸30％～40％。
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