CN104448490A - 一种聚乙烯无卤膨胀型阻燃电缆料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种聚乙烯无卤膨胀型阻燃电缆料及其制备方法，该电缆料的原料配方包括以下重量份的组分：基体树脂60～80份，无卤膨胀型阻燃剂20～40份，协同添加剂含量为0～5份。上述原料在双螺杆挤出机中充分混合，挤出造粒，得到产品。与现有技术相比，本发明采用混合基体，有效地弥补了单一组分在性能方面的不足；无卤膨胀型阻燃剂经超细化粉碎后，与基体树脂及协同添加剂混合均匀，且绿色无毒，添加量低，相容性好，在达到市场需求阻燃要求的同时，无卤膨胀型阻燃剂最大限度地兼顾了基体树脂的机械性能和加工性能。

Description

一种聚乙烯无卤膨胀型阻燃电缆料及其制备方法
技术领域
本发明涉及电线电缆用高分子材料领域，具体涉及一种聚乙烯无卤膨胀型阻燃电缆料及其制备方法。
背景技术
我国目前用量最大的电线电缆材料是聚氯乙烯。聚氯乙烯分子结构中含有氯原子，使PVC具有本体阻燃性。但其电线电缆燃烧时会释放出大量的烟雾和有毒的氯化氢气体，属于非环境友好型产品。
据相关部门统计，火灾发生时，人员中有三分之二是因为吸入电线电缆燃烧时释放出的有毒气体而窒息死亡。此外，这些氯化氢气体还会溶解在水蒸气中形成稀盐酸，稀盐酸还会渗透吸附在建筑物钢结构材料上，对材料形成腐蚀而降低建筑物的使用寿命，造成二次危害。从安全逃生的角度来讲，无卤阻燃电缆料取代含氯聚烯烃电缆料是势在必行的。近年来无卤阻燃聚烯烃电缆料的研究受到业内人士的广泛重视，新型的无卤电缆阻燃体系成为了研究的重点。
国内无卤阻燃聚烯烃电缆料的研究很多，专利CN103788442A，CN103724783A，CN103571008A，CN103450551A指出了一些新型高性能阻燃聚烯烃电缆料及其制备的方法，然而，在无卤阻燃电缆领域，主要研究仍旧以无机阻燃剂氢氧化镁和氢氧化铝为主。无机阻燃剂虽然成本低廉，但其缺点同样也是十分明显的。无机阻燃剂添加量大、严重破坏基体结构、相容性差、易析出易迁移、线缆易老化剥落、使用寿命短等都决定了该类产品只能用于低端领域，且使用安全性也随着线缆老化而明显降低，远远不能满足阻燃要求高的领域的需求。随着环保意识和火安全意识的提高，以及市场对阻燃电缆提出的要求日益严苛，研制高性能阻燃电缆料已经得到专业领域内的广泛重视。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种聚乙烯无卤膨胀型阻燃电缆料及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种聚乙烯无卤膨胀型阻燃电缆料，其特征在于，该电缆料的原料配方包括以下重量份的组分：基体树脂60～80份，无卤膨胀型阻燃剂20～40份，协同添加剂含量为0～5份。
所述的基体树脂由低密度聚乙烯和聚醋酸乙烯酯组成，其中低密度聚乙烯占基体树脂70-95wt％，聚醋酸乙烯酯占基体树脂5-30wt％。
所述的无卤膨胀型阻燃剂由以下成分按重量份组成：焦磷酸哌嗪30-60份，改性聚磷酸铵40-70份，以及0-10份的插层蒙脱土。
所述的无卤膨胀型阻燃剂为经气流粉碎机超细化粉碎且粒径D90小于30um的无卤膨胀型阻燃剂。
所述的协同添加剂为白炭黑、聚乙烯蜡、硬脂酸、硬脂酸丁酯、油酰胺、乙撑双硬脂酰胺、1，3-三(2-甲基-4-羟基-5-特丁基苯基)丁烷、1，1，3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯酚)、3，5-二丁基-4-羟基苯丙酸十八酯、2，2’-亚甲基双(4-甲基-6-特丁基)苯酚、4，4’-硫代双(3-甲基-6-叔丁基)苯酚中的一种或多种的混合组合。
一种聚乙烯无卤膨胀型阻燃电缆料的制备方法，其特征在于，按重量份将60-80份的基体树脂，20-40份经超细化粉碎的无卤膨胀型阻燃剂及0-5份协同添加剂在双螺杆挤出机中充分混合，挤出造粒，得到无卤膨胀型阻燃电缆料。
所述的双螺旋杆挤出机的加工温度为170℃～200℃。
所述的双螺旋杆挤出机的加工温度为180℃。
与现有技术相比，本发明采用混合基体，有效地弥补了单一组分在性能方面的不足；无卤膨胀型阻燃剂经超细化粉碎后，与基体树脂及协同添加剂混合均匀，且绿色无毒，添加量低，相容性好，在达到市场需求阻燃要求的同时，无卤膨胀型阻燃剂最大限度地兼顾了基体树脂的机械性能和加工性能。本发明提供了一类新型的聚乙烯无卤膨胀型阻燃电缆料，在无卤阻燃和高性能电缆料之间取得了很好地平衡，有效地解决了聚烯烃材料高性能无卤阻燃的难题。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
说明：实施例中的份数代表重量份，各实施例所得无卤膨胀型阻燃电缆料的阻燃性能是按照国家标准GB2408-1996《塑料燃烧性能实验方法-水平法和垂直法》进行检测的，力学性能指标是按照国家标准GB/T1040-1992《塑料拉伸性能的测试方法》进行检测的。
实施例1
将49份低密度聚乙烯与21份聚醋酸乙烯酯混合而成的基体树脂，12份焦磷酸哌嗪、12份改性聚磷酸铵与2份插层蒙脱土混合而成的D90粒径小于30μm的无卤膨胀型阻燃剂，以及1份聚乙烯蜡、1份1，3-三(2-甲基-4-羟基-5-特丁基苯基)丁烷、1份1，1，3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯酚)、1份白炭黑混合制得的协同添加剂充分混合后，在双螺旋杆挤出机中挤出造粒，双螺旋杆挤出机的加工温度为180℃，得到聚乙烯无卤膨胀型阻燃电缆料，然后阻燃电缆料通过注塑机和押出机分别制备得到各种测试样条和成品单根铜芯电缆分别进行测试。
实施例2
将70份低密度聚乙烯与5份聚醋酸乙烯酯混合而成的基体树脂，6份焦磷酸哌嗪、14份改性聚磷酸铵混合而成的D90粒径小于30μm的无卤膨胀型阻燃剂，以及2份聚乙烯蜡、2份1，3-三(2-甲基-4-羟基-5-特丁基苯基)丁烷、1份白炭黑混合制得的协同添加剂充分混合后，在双螺旋杆挤出机中挤出造粒，双螺旋杆挤出机的加工温度为180℃，得到聚乙烯无卤膨胀型阻燃电缆料，然后阻燃电缆料通过注塑机和押出机分别制备得到各种测试样条和成品单根铜芯电缆分别进行测试。
实施例3
将65份低密度聚乙烯与5份聚醋酸乙烯酯混合而成的基体树脂，15份焦磷酸哌嗪、10份改性聚磷酸铵混合而成的D90粒径小于30μm的无卤膨胀型阻燃剂，以及2份硬脂酸丁酯、2份1，1，3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯酚)、1份白炭黑混合制得的协同添加剂充分混合后，在双螺旋杆挤出机中挤出造粒，双螺旋杆挤出机的加工温度为180℃，得到聚乙烯无卤膨胀型阻燃电缆料，然后阻燃电缆料通过注塑机和押出机分别制备得到各种测试样条和成品单根铜芯电缆分别进行测试。
实施例4
将60份低密度聚乙烯与10份聚醋酸乙烯酯混合而成的基体树脂，11份焦磷酸哌嗪、16份改性聚磷酸铵与1份插层蒙脱土混合而成的粒径D90小于30μm的无卤膨胀型阻燃剂，以及1份聚乙烯蜡、1份1，3-三(2-甲基-4-羟基-5-特丁基苯基)丁烷混合制得的协同添加剂充分混合后，在双螺旋杆挤出机中挤出造粒，双螺旋杆挤出机的加工温度为180℃，得到聚乙烯无卤膨胀型阻燃电缆料，然后阻燃电缆料通过注塑机和押出机分别制备得到各种测试样条和成品单根铜芯电缆分别进行测试。
实施例5
将76份低密度聚乙烯与4份聚醋酸乙烯酯混合而成的基体树脂，10份焦磷酸哌嗪、8份改性聚磷酸铵与2份插层蒙脱土混合而成的粒径D90小于30μm的无卤膨胀型阻燃剂充分混合后，在双螺旋杆挤出机中挤出造粒，双螺旋杆挤出机的加工温度为180℃，得到聚乙烯无卤膨胀型阻燃电缆料，然后阻燃电缆料通过注塑机和押出机分别制备得到各种测试样条和成品单根铜芯电缆分别进行测试。
实施例6
将55份低密度聚乙烯与5份聚醋酸乙烯酯混合而成的基体树脂，17份焦磷酸哌嗪、20份改性聚磷酸铵与3份插层蒙脱土混合而成的粒径D90小于30μm的无卤膨胀型阻燃剂充分混合后，在双螺旋杆挤出机中挤出造粒，双螺旋杆挤出机的加工温度为180℃，得到聚乙烯无卤膨胀型阻燃电缆料，然后阻燃电缆料通过注塑机和押出机分别制备得到各种测试样条和成品单根铜芯电缆分别进行测试。
对比例
将50份低密度聚乙烯与20份聚醋酸乙烯酯混合而成的基体树脂，9份焦磷酸哌嗪、18份改性聚磷酸铵与3份插层蒙脱土混合而成的粒径D90小于30μm的无卤膨胀型阻燃剂充分混合后，在双螺旋杆挤出机中挤出造粒，双螺旋杆挤出机的加工温度为180℃，得到聚乙烯无卤膨胀型阻燃电缆料，然后阻燃电缆料通过注塑机和押出机分别制备得到各种测试样条和成品单根铜芯电缆分别进行测试。
各实施例配方及所得测试结果如下表1。
与对比例比较，可以看出本发明不仅具有优异的阻燃性能，绿色环保，同时具有良好的机械性能，可满足实际生产的需要。
表1
实施例7
将55份低密度聚乙烯与5份聚醋酸乙烯酯混合而成的基体树脂，17份焦磷酸哌嗪、20份改性聚磷酸铵与3份插层蒙脱土混合而成的粒径D90小于30μm的无卤膨胀型阻燃剂充分混合后，在双螺旋杆挤出机中挤出造粒，双螺旋杆挤出机的加工温度为170℃，得到聚乙烯无卤膨胀型阻燃电缆料。
实施例8
将76份低密度聚乙烯与4份聚醋酸乙烯酯混合而成的基体树脂，10份焦磷酸哌嗪、8份改性聚磷酸铵与2份插层蒙脱土混合而成的粒径D90小于30μm的无卤膨胀型阻燃剂充分混合后，在双螺旋杆挤出机中挤出造粒，双螺旋杆挤出机的加工温度为200℃，得到聚乙烯无卤膨胀型阻燃电缆料。

Claims (8)

1.一种聚乙烯无卤膨胀型阻燃电缆料，其特征在于，该电缆料的原料配方包括以下重量份的组分：基体树脂60～80份，无卤膨胀型阻燃剂20～40份，协同添加剂含量为0～5份。
2.根据权利要求1所述的聚乙烯无卤膨胀型阻燃电缆料，其特征在于，所述的基体树脂由低密度聚乙烯和聚醋酸乙烯酯组成，其中低密度聚乙烯占基体树脂70-95wt％，聚醋酸乙烯酯占基体树脂5-30wt％。
3.根据权利要求1所述的聚乙烯无卤膨胀型阻燃电缆料，其特征在于，所述的无卤膨胀型阻燃剂由以下成分按重量份组成：焦磷酸哌嗪30-60份，改性聚磷酸铵40-70份，以及0-10份的插层蒙脱土。
4.根据权利要求3所述的聚乙烯无卤膨胀型阻燃电缆料，其特征在于，所述的无卤膨胀型阻燃剂为经气流粉碎机超细化粉碎且粒径D90小于30um的无卤膨胀型阻燃剂。
5.根据权利要求1所述的聚乙烯无卤膨胀型阻燃电缆料，其特征在于，所述的协同添加剂为白炭黑、聚乙烯蜡、硬脂酸、硬脂酸丁酯、油酰胺、乙撑双硬脂酰胺、1，3-三(2-甲基-4-羟基-5-特丁基苯基)丁烷、1，1，3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯酚)、3，5-二丁基-4-羟基苯丙酸十八酯、2，2’-亚甲基双(4-甲基-6-特丁基)苯酚、4，4’-硫代双(3-甲基-6-叔丁基)苯酚中的一种或多种的混合组合。
6.一种聚乙烯无卤膨胀型阻燃电缆料的制备方法，其特征在于，按重量份将60-80份的基体树脂，20-40份经超细化粉碎的无卤膨胀型阻燃剂及0-5份协同添加剂在双螺杆挤出机中充分混合，挤出造粒，得到无卤膨胀型阻燃电缆料。
7.根据权利要求6所述的聚乙烯无卤膨胀型阻燃电缆料的制备方法，其特征在于，所述的双螺旋杆挤出机的加工温度为170℃～200℃。
8.根据权利要求7所述的聚乙烯无卤膨胀型阻燃电缆料的制备方法，其特征在于，所述的双螺旋杆挤出机的加工温度为180℃。
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