CN104327366B - 一种耐候型机车用无卤阻燃电缆护套材料配方及制备方法 - Google Patents

一种耐候型机车用无卤阻燃电缆护套材料配方及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐候型机车用无卤阻燃电缆护套材料配方及制备方法，包括100质量份的生胶，100~160质量份的金属氢氧化物作为阻燃剂，0~60质量份的填充增强剂，1~5质量份的硅烷偶联剂，0~30质量份增塑剂，2~6质量份的交联剂，1~5质量份的交联助剂，0~3质量份的抗氧剂，采用共混技术制备。本发明的护套材料具有优异的阻燃性能，耐油耐低温性能良好，适用于铁路机车电缆护套中，可以满足环保耐候无卤阻燃机车电缆的要求。

Description

一种耐候型机车用无卤阻燃电缆护套材料配方及制备方法
技术领域
本发明涉及电缆护套领域，尤其涉及一种耐候型机车用无卤阻燃电缆护套材料及其制备方法。
背景技术
目前全球大部分地区敷设的电力及通信电缆均含有卤素，该类线缆在燃烧时会散发出有毒雾状化学物质。在火中，含卤缆会产生酸性气体，有损工人的鼻子、嘴和喉咙，烟雾还使受害者容易迷失方向，难以逃离大火现场。认识到这一潜在的危害性，部分欧洲国家己将无卤缆作为电力与通信线缆的标准，各国对环境意识的不断增强也使无卤阻燃电缆护套材料的开发得到了迅速的发展，也将成为今后电缆发展的重要方向。
一般无卤护套材料都比较容易燃烧，最高可忍受150度的温度，这也使无卤电缆套料的阻燃性和热稳定性显得尤为重要。
目前低烟无卤机车电缆套料通常是以无卤的结晶性聚烯烃树脂或者热塑性弹性体等聚合物为基体，混入大量的环保型阻燃剂金属氢氧化物来达到低烟无卤的要求。但比例高的金属氢氧化物会造成挤出加工时熔融流动性差，断裂伸长率低等缺陷。
目前使用最多的无极阻燃剂是氢氧化镁与氢氧化铝，氢氧化铝的成本远低于氢氧化镁，但加工温度太窄。高填充的无机阻燃剂会使电缆表面毛糙。
目前也有很多专利介绍了无卤阻燃电缆料的制备方法，但都没提到同时对低温性能、耐油性能和耐老化性能满足的高强度护套材料组合物。另外，机车电缆一般用于极端恶劣的条件下，加入大量阻燃剂除满足所需的阻燃性能和热稳定性能外，必然大大的劣化了机械性能和耐油性能，采用极性基团含量高的极性橡胶可以满足现有技术中的耐油要求但又会使低温性能变差。
发明内容
为了解决上述问题，对机车电缆要求的关键性能如阻燃性能、低温性能、耐油性能、力学强度等进行了平衡，本发明提供一种耐低温和耐油性能优异且力学性能良好的机车用无卤电缆护套材料及其制备方法。
本发明提供一种耐候型机车用无卤阻燃电缆护套材料配方，所述护套材料的组分如下：60~80质量份的EVA（乙烯-醋酸乙烯共聚物），10~30质量份的LDPE（低密度聚乙烯），阻燃剂100~160质量份，增强填充剂0~60质量份，硅烷偶联剂1~5质量份，增塑剂0~30质量份，交联剂2~6质量份，交联助剂l~5质量份，抗氧剂0~3质量份。
进一步改进在于：所述EVA(VA含量在20％~40％之间)与LDPE(低玻璃转化温度Tg为-78度，拉伸强度大于12Mpa)共混，形成分散均一的混合生胶基体。
进一步改进在于：所述阻燃剂为氢氧化镁和氢氧化铝的混合物，所述的氢氧化镁及氢氧化铝的粒径均大于10000目且两者的含量均在40质量份以上，并用硅烷偶联剂进行功能化表面处理。
进一步改进在于：所述增强填充剂为超细滑石粉CMS-777。
进一步改进在于：所述硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷KH-151。
进一步改进在于：所述增塑剂主要为葵二酸二辛酯DOS。
进一步改进在于：所述交联剂为过氧化物过氧化二异丙苯基苯DCP，交联助剂为三烯丙基异氰脲酸脂TAIC。
进一步改进在于：所述抗氧剂为抗氧剂TMQ。
一种耐候型机车用无卤阻燃电缆护套材料的制备方法，所述制备方法如下：
(1)在密炼机中加入生胶基体EVA和LDPE，混炼约5分钟；
(2)在密炼机中依次加入上述质量份的阻燃填料、防老剂、补强填充料、硅烷偶联剂、增塑剂、硫化促进剂，将上述组分混炼均匀，控制密炼机混合器温度达到150度；
(3)将密炼机降温至50度再加入上述质量份的硫化剂并混炼均匀得到混炼胶，控制密炼机混合器温度90度以下；
(4)用硫化仪测得混炼胶的硫化参数t90；
(5)在平板硫化仪上制取试片，取参数t90加2~3min为正硫化时间，压力为20Mpa，温度为185度；
(6)所述的耐候型机车用无卤阻燃电缆护套材料制成。
本发明的有益效果为：(1)高填充量的氢氧化镁、氢氧化铝经KH-15l表面功能化改性后，有效促进了炭层的生成，使得最终电缆具有更高的氧指数。
(2)KH-151对白炭黑也具有改性作用，使最终的成品胶具有更高的强度。
(3)本发明具有优异的机械性能，阻燃性能，对油、水等的耐受能，耐低温性能及老化性能，符合机车护套材料标准。老化前的拉伸强度大于10Mpa，断裂伸长率大于200％；150度*10d老化后变化率小于30％；-40度低温断裂伸长率大于30％；氧指数大于32；在100度IRM902油中浸泡6d后拉伸强度和断裂伸长率变化率均小于40％。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
实施例一
本实施例提供一种耐候型机车用无卤阻燃电缆护套材料配方，所述护套材料的组分如下：65质量份的EVA（乙烯-醋酸乙烯共聚物），23质量份的LDPE（低密度聚乙烯），阻燃剂130质量份，增强填充剂35质量份，硅烷偶联剂3质量份，增塑剂24质量份，交联剂3质量份，交联助剂4质量份，抗氧剂1质量份。
所述EVA(VA含量在25％)与LDPE(低玻璃转化温度Tg为-78度，拉伸强度大于12Mpa)共混，形成分散均一的混合生胶基体。
所述阻燃剂为氢氧化镁和氢氧化铝的混合物，所述的氢氧化镁及氢氧化铝的粒径均大于10000目且两者的含量均在40质量份以上，并用硅烷偶联剂进行功能化表面处理。
所述增强填充剂为超细滑石粉CMS-777。
所述硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷KH-151。
所述增塑剂主要为葵二酸二辛酯DOS。
所述交联剂为过氧化物过氧化二异丙苯基苯DCP，交联助剂为三烯丙基异氰脲酸脂TAIC。
所述抗氧剂为抗氧剂TMQ。
一种耐候型机车用无卤阻燃电缆护套材料的制备方法，所述制备方法如下：
(1)在密炼机中加入生胶基体EVA和LDPE，混炼约5分钟；
(2)在密炼机中依次加入上述质量份的阻燃填料、防老剂、补强填充料、硅烷偶联剂、增塑剂、硫化促进剂，将上述组分混炼均匀，控制密炼机混合器温度达到150度；
(3)将密炼机降温至50度再加入上述质量份的硫化剂并混炼均匀得到混炼胶，控制密炼机混合器温度90度以下；
(4)用硫化仪测得混炼胶的硫化参数t90；
(5)在平板硫化仪上制取试片，取参数t90加2min为正硫化时间，压力为20Mpa，温度为185度；
(6)所述的耐候型机车用无卤阻燃电缆护套材料制成。
实施例二
本实施例提供一种耐候型机车用无卤阻燃电缆护套材料配方，所述护套材料的组分如下：60质量份的EVA（乙烯-醋酸乙烯共聚物），10质量份的LDPE（低密度聚乙烯），阻燃剂100质量份，增强填充剂1质量份，硅烷偶联剂1质量份，增塑剂1质量份，交联剂2质量份，交联助剂l质量份，抗氧剂1质量份。
所述EVA(VA含量在20％)与LDPE(低玻璃转化温度Tg为-78度，拉伸强度大于12Mpa)共混，形成分散均一的混合生胶基体。
所述阻燃剂为氢氧化镁和氢氧化铝的混合物，所述的氢氧化镁及氢氧化铝的粒径均大于10000目且两者的含量均在40质量份以上，并用硅烷偶联剂进行功能化表面处理。
所述增强填充剂为超细滑石粉CMS-777。
所述硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷KH-151。
所述增塑剂主要为葵二酸二辛酯DOS。
所述交联剂为过氧化物过氧化二异丙苯基苯DCP，交联助剂为三烯丙基异氰脲酸脂TAIC。
所述抗氧剂为抗氧剂1010。
一种耐候型机车用无卤阻燃电缆护套材料的制备方法，所述制备方法如下：
(1)在密炼机中加入生胶基体EVA和LDPE，混炼约5分钟；
(2)在密炼机中依次加入上述质量份的阻燃填料、防老剂、补强填充料、硅烷偶联剂、增塑剂、硫化促进剂，将上述组分混炼均匀，控制密炼机混合器温度达到150度；
(3)将密炼机降温至50度再加入上述质量份的硫化剂并混炼均匀得到混炼胶，控制密炼机混合器温度90度以下；
(4)用硫化仪测得混炼胶的硫化参数t90；
(5)在平板硫化仪上制取试片，取参数t90加2min为正硫化时间，压力为20Mpa，温度为185度；
(6)所述的耐候型机车用无卤阻燃电缆护套材料制成。
实施例三
本实施例提供一种耐候型机车用无卤阻燃电缆护套材料配方，所述护套材料的组分如下：80质量份的EVA（乙烯-醋酸乙烯共聚物），30质量份的LDPE（低密度聚乙烯），阻燃剂160质量份，增强填充剂60质量份，硅烷偶联剂5质量份，增塑剂30质量份，交联剂6质量份，交联助剂5质量份，抗氧剂3质量份。
所述EVA(VA含量在40％之间)与LDPE(低玻璃转化温度Tg为-78度，拉伸强度大于12Mpa)共混，形成分散均一的混合生胶基体。
所述阻燃剂为氢氧化镁和氢氧化铝的混合物，所述的氢氧化镁及氢氧化铝的粒径均大于10000目且两者的含量均在40质量份以上，并用硅烷偶联剂进行功能化表面处理。
所述增强填充剂为超细滑石粉CMS-777。
所述硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷KH-151。
所述增塑剂主要为葵二酸二辛酯DOS。
所述交联剂为过氧化物过氧化二异丙苯基苯DCP，交联助剂为三烯丙基异氰脲酸脂TAIC。
所述抗氧剂为抗氧剂TMQ。
一种耐候型机车用无卤阻燃电缆护套材料的制备方法，所述制备方法如下：
(1)在密炼机中加入生胶基体EVA和LDPE，混炼约5分钟；
(2)在密炼机中依次加入上述质量份的阻燃填料、防老剂、补强填充料、硅烷偶联剂、增塑剂、硫化促进剂，将上述组分混炼均匀，控制密炼机混合器温度达到150度；
(3)将密炼机降温至50度再加入上述质量份的硫化剂并混炼均匀得到混炼胶，控制密炼机混合器温度90度以下；
(4)用硫化仪测得混炼胶的硫化参数t90；
(5)在平板硫化仪上制取试片，取参数t90加3min为正硫化时间，压力为20Mpa，温度为185度；
(6)所述的耐候型机车用无卤阻燃电缆护套材料制成。
依据GB／T2951-2008对机械强度、耐热性、耐油性、阻燃性和耐寒性进行评价，本发明的三种实施例皆具有优异的机械性能，阻燃性能，对油、水等的耐受能，耐低温性能及老化性能，符合机车护套材料标准。老化前的拉伸强度大于l0Mpa，断裂伸长率大于200％；150度*10d老化后变化率小于30％；-40度低温断裂伸长率大于30％；氧指数大于32；在100度IRM902油中浸泡6d后拉伸强度和断裂伸长率变化率均小于40％。

Claims (1)

1.一种耐候型机车用无卤阻燃电缆护套材料，其特征在于：所述护套材料的组分如下：60～80质量份的EVA，10～30质量份的LDPE，阻燃剂100～160质量份，超细滑石粉CMS-777 1～60质量份，乙烯基三乙氧基硅烷KH-151 1～5质量份，癸二酸二辛酯DOS 1～30质量份，过氧化二异丙苯DCP 2～6质量份，三烯丙基异氰脲酸酯TAIC l～5质量份，抗氧剂TMQ 1～3质量份；所述EVA与LDPE共混，形成分散均一的混合生胶基体；EVA中，VA含量在20％-40％之间；LDPE的玻璃转化温度Tg为-78度，拉伸强度大于12MPa；所述阻燃剂为氢氧化镁和氢氧化铝的混合物，所述的氢氧化镁及氢氧化铝的粒径均大于10000目且两者的含量均在40质量份以上，并用硅烷偶联剂进行功能化表面处理。
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Applicant after: MAV RUBBER (ZHENJIANG) CO.,LTD.

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Denomination of invention: Formula and preparation method of halogen-free flame-retardant cable sheath material for weather resistant locomotives

Granted publication date: 20170627

Pledgee: Bank of China Limited by Share Ltd. Zhenjiang Dagang sub branch

Pledgor: MAV RUBBER (ZHENJIANG) CO.,LTD.

Registration number: Y2025980006838