CN104448520A - 一种聚烯烃绝缘料及其制备方法和用途 - Google Patents

一种聚烯烃绝缘料及其制备方法和用途 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种聚烯烃绝缘料及其制备方法和用途，更特别地涉及一种具有低成本、较好的耐温性(耐125℃)，较高放线速度，以及电缆绝缘层薄壁特性的硅烷交联低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘料及其制备方法和用途，属于电线电缆料技术领域。本申请的聚烯烃绝缘料具有较好的机械性能，较好的电性能，最大优势是绝缘层交联均匀，具有优异的耐温性，防止线缆粘连，且抗预交联效果好。在高速放线情况下，线缆表面无熔体破裂、光滑。更适合耐温等级高，线缆表面要求高，且绝缘层薄的低烟无卤阻燃电缆。

Description

一种聚烯烃绝缘料及其制备方法和用途
技术领域
本申请涉及一种聚烯烃绝缘料及其制备方法和用途，更特别地涉及一种具有低成本、较好的耐温性(耐125℃)，较高放线速度，以及电缆绝缘层薄壁特性的硅烷交联低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘料及其制备方法和用途，属于电线电缆料技术领域。
背景技术
中国目前已对机车车辆、地铁、轻轨等城市交通运输投入大量资金进行升级换代或改造，并且随着通信等领域的快速发展，市场对小尺寸线缆的需求增多，特别是一些高档线缆还有耐高温、低烟无卤阻燃等特殊要求。因此各电缆公司推出了薄壁交联型低烟无卤阻燃线缆。
但是发现，现有的辐照交联低烟无卤料制作薄壁线缆后，数根线缆绕在一起在规定温度的试验箱中试验时，会粘连导致部分线芯之间有接触，从这种实验可以判断出线缆在使用过程中有安全隐患，经分析造成粘连的主要原因是辐照交联工艺普遍存在的不足，即在辐照交联时客观存在的交联不均匀情况。
因硅烷交联低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料有着交联均匀，耐热性好，且工艺简单，生产方便等优点，近年来其逐步替代了辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃料。因硅烷交联型的聚烯烃料易发生预交联，做厚壁线缆时略微预交联不会影响整体线缆性能，但在薄壁型硅烷交联低烟无卤阻燃电缆中就不能预交联，如果其略有预交联，就会导致线缆击穿或断胶，使整根线缆报废。因此，耐温125℃的薄壁硅烷交联低烟无卤阻燃聚烯烃料的研制有几大难点：一、在放线时应避免有预交联产生，二、在高速放线情况下应保持线缆表面光滑性。
发明内容
发明要解决的问题
本申请所要解决的技术问题是通过选择合适的树脂，增强抗预交联的能力，且消除熔体破裂，保证线缆表面的光滑性。同时寻找合适的抗预交联剂，消耗材料中微量水的存在，消除产生预交联的必要物质：水。
本申请旨在提供一种聚烯烃绝缘料，其具有较好的机械性能，较好的电性能，最大优势是绝缘层交联均匀，具有优异的耐温性，防止线缆粘连，且抗预交联效果好。在高速放线情况下，线缆表面无熔体破裂、光滑。更适合耐温等级高，线缆表面要求高，且绝缘层薄的低烟无卤阻燃电缆。
用于解决问题的方案
本申请提供一种聚烯烃绝缘料，其特征在于包含以下A料和B料，
所述A料包含以下重量份的组分：
所述B料包含以下重量份的组分：
所述A料与B料的重量比例为A料:B料＝90-97:3-10，
所述EVA为一种乙烯-醋酸乙烯酯共聚物或者多种乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的混合物，所述PE为聚乙烯，如LDPE、LLDPE、HDPE、MDPE、MLLDPE。
根据本申请所述的聚烯烃绝缘料，其特征在于，在所述A料和B料中，EVA的含量为25～75份，优选为40～60份，更优选为45～55份。
根据本申请所述的聚烯烃绝缘料，其特征在于，在所述A料和B料中，PE的含量为25～75份，优选为40～60份，更优选为45～55份。
根据本申请所述的聚烯烃绝缘料，其特征在于，在所述A料和B料中，阻燃剂的含量为100～190份，优选为120～170份，更优选为140～160份。
根据本申请所述的聚烯烃绝缘料，其特征在于，所述EVA中醋酸乙烯酯含量为14～30％。
根据本申请所述的聚烯烃绝缘料，其特征在于，所述PE的密度为0.860～0.950g/cm3，优选为0.870～0.930g/cm3，熔融指数(190℃，2.16kg)为0.1～50g/10min，优选为3～5g/10min。
根据本申请所述的聚烯烃绝缘料，其特征在于，所述A料中，硅烷偶联剂为乙烯基硅烷，如乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、甲基乙烯基二甲氧基硅烷、甲基乙烯基二乙氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷中的一种或多种。
根据本申请所述的聚烯烃绝缘料，其特征在于，所述A料和B料中，主抗氧剂为4,4'-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、2,6-二叔丁基对甲酚、2,2'-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、CHEMNOX B225、CHEMNOX B900、CHEMNOX B561、2,4,6-三叔丁基苯酚、1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁苯基)丁烷中的一种或多种。
根据本申请所述的聚烯烃绝缘料，其特征在于，所述A料和B料中，辅抗氧剂为三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、N,N’-双[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼、硫代二丙酸二硬脂酸酯、硫代二丙酸双月桂酯、3,5-二叔丁基-4-羟基苄基磷酸二乙酯、1,3,5-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)异氰尿酸、亚磷酸三苯酯、亚磷酸苯二异辛酯、亚磷酸双酚A中的一种或多种。
根据本申请所述的聚烯烃绝缘料，其特征在于，所述A料中，引发剂为过氧化物类引发剂，如过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、过氧化2-乙基己酸叔戊酯、过氧化醋酸叔戊酯、过氧化3,3,5三甲基己酸叔丁酯、3,3-双(叔丁基过氧)丁酸乙酯、过氧化二叔戊基、过氧化二叔丁基、叔丁基过氧化氢、叔戊基过氧化氢中的一种或多种。
根据本申请所述的聚烯烃绝缘料，其特征在于，所述A料中，除水剂为具有1～18个碳原子的烷基硅烷，如甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷中的一种或多种。
根据本申请所述的聚烯烃绝缘料，其特征在于，所述A料和B料中，相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝EVA、丙烯酸接枝聚乙烯、马来酸酐接枝POE、乙烯-丙烯嵌段共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物中的一种或多种。
根据本申请所述的聚烯烃绝缘料，其特征在于，所述A料和B料中，润滑剂为硅酮、硬脂酸、油酸酰胺、PE蜡、白石蜡、硬脂酸锌、硬脂酸钙、聚醚、N,N'-亚乙基双硬脂酰胺中的一种或多种。
根据本申请所述的聚烯烃绝缘料，其特征在于，所述A料和B料中，阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌、季戊四醇、水滑石、水镁石、氧化镁、三氧化二锑、硫酸钡、蒙脱土、红磷、尿素、三聚氰胺、三聚磷酸铵、膨胀型石墨、异氰尿酸三缩水甘油酯中的一种或多种。
根据本申请所述的聚烯烃绝缘料，其特征在于，所述B料中，催化剂为二月桂酸二丁基锡、二醋酸二丁基锡、二辛基锡二(乙酰丙酮)螯合物、有机锡羧酸酯、钛酸酯类中的一种或多种。
根据本申请所述的聚烯烃绝缘料，其特征在于，所述A料与B料的重量比例为A料:B料＝95:5。
本申请还提供根据本申请所述的聚烯烃绝缘料的制备方法，其特征在于，包括：将A料和B料各自包含的组分混炼、吸收，制得A料和B料，然后将A料和B料混合，制得所述聚烯烃绝缘料。
本申请还提供根据本申请所述的聚烯烃绝缘料用于制造电缆的用途。
发明的效果
本申请提供的耐温125℃薄壁硅烷交联低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘料，不仅性能完全符合JB/T10436-2004《电线电缆用可交联阻燃聚烯烃料》的相关要求，而且其具有较好的机械性能，较好的电性能，最大优势是绝缘层交联均匀，具有优异的耐温性，防止线缆粘连，且抗预交联效果好。在高速放线情况下，线缆表面无熔体破裂、光滑。更适合耐温等级高，线缆表面要求高，且绝缘层薄的低烟无卤阻燃电缆。
具体实施方式
实施例
在以下实施例中，A-151为乙烯基三乙氧基硅烷，抗氧剂300为4,4'-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)(也称抗氧剂TBM-6)，AT-10为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(也称抗氧剂1010)，DSTP为硫代二丙酸二硬脂酸酯，DCP为过氧化二异丙苯，PE-g-MAH为马来酸酐接枝聚乙烯。
实施例1：各组分及其重量份如下。
A料
B料
上述所有组分均可以从市场商购获得。
先在密炼机上将EVA(VA含量为26％)、LLDPE、AT-10、DSTP、PE-g-MAH、硅酮、氢氧化铝混炼均匀，并造粒作为A、B料的公用母料。将A-151、抗氧剂300、DCP、正辛基三乙氧基硅烷配成硅烷助剂，用母料吸收硅烷助剂，并用铝塑复合袋真空包装既得A料；用母料吸收二月桂酸二丁基锡，并用铝塑复合袋包装既得B料。
将A料和B料合并(A料:B料＝95:5(重量比))，得到聚烯烃绝缘料。
实施例2：各组分及其重量份如下。
A料
B料
按照与实施例1相同的方法制备聚烯烃绝缘料，其中A料:B料＝95:5(重量比)。
实施例3：各组分及其重量份如下。
A料
B料
按照与实施例1相同的方法制备聚烯烃绝缘料，其中A料:B料＝95:5(重量比)。
实施例4：各组分及其重量份如下。
A料
B料
按照与实施例1相同的方法制备聚烯烃绝缘料，其中A料:B料＝95:5(重量比)。
实施例5：各组分及其重量份如下。
A料
B料
按照与实施例1相同的方法制备聚烯烃绝缘料，其中A料:B料＝95:5(重量比)。
实施例6：各组分及其重量份如下。
A料
B料
按照与实施例1相同的方法制备聚烯烃绝缘料，其中A料:B料＝90:10(重量比)。
实施例7：各组分及其重量份如下。
A料
B料
按照与实施例1相同的方法制备聚烯烃绝缘料，其中A料:B料＝95:5(重量比)。
实施例8：各组分及其重量份如下。
A料
B料
按照与实施例1相同的方法制备聚烯烃绝缘料，其中A料:B料＝97:3(重量比)。
表1 常规耐温125℃硅烷交联阻燃聚烯烃绝缘料(YJZG-125)的性能值
表1中，“-”表示无相应要求值。
表2 本申请实施例1-8的聚烯烃绝缘料的性能值(测量方法同表1)
由上表数据可以看出，实施例1～8所得各个材料的性能完全符合JB/T10436-2004《电线电缆用可交联聚乙烯绝缘料》中的YJZG-125的要求，并且其在保证放线表面光亮且壁薄的情况下，最高放线速度比常规耐温125℃硅烷交联阻燃聚烯烃绝缘料快3倍多。实际应用中，本申请的绝缘料完全符合YJZDF-125的要求，且交联均匀性比YJZD-125好，交联程度较后者高，耐温性强于后者，燃烧性能较YJZD-125更优，完全满足市场需求。

Claims (18)

1.一种聚烯烃绝缘料，其特征在于包含以下A料和B料，
所述A料包含以下重量份的组分：
所述B料包含以下重量份的组分：
所述A料与B料的重量比例为A料:B料＝90-97:3-10，
所述EVA为一种乙烯-醋酸乙烯酯共聚物或者多种乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的混合物，所述PE为聚乙烯，如LDPE、LLDPE、HDPE、MDPE、MLLDPE。
2.根据权利要求1所述的聚烯烃绝缘料，其特征在于，在所述A料和B料中，EVA的含量为25～75份，优选为40～60份，更优选为45～55份。
3.根据权利要求1或2所述的聚烯烃绝缘料，其特征在于，在所述A料和B料中，PE的含量为25～75份，优选为40～60份，更优选为45～55份。
4.根据权利要求1-3任一项所述的聚烯烃绝缘料，其特征在于，在所述A料和B料中，阻燃剂的含量为100～190份，优选为120～170份，更优选为140～160份。
5.根据权利要求1-4任一项所述的聚烯烃绝缘料，其特征在于，所述EVA中醋酸乙烯酯含量为14～30％。
6.根据权利要求1-5任一项所述的聚烯烃绝缘料，其特征在于，所述PE的密度为0.860～0.950g/cm3，优选为0.870～0.930g/cm3，熔融指数(190℃，2.16kg)为0.1～50g/10min，优选为3～5g/10min。
7.根据权利要求1-6任一项所述的聚烯烃绝缘料，其特征在于，所述A料中，硅烷偶联剂为乙烯基硅烷，如乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、甲基乙烯基二甲氧基硅烷、甲基乙烯基二乙氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷中的一种或多种。
8.根据权利要求1-7任一项所述的聚烯烃绝缘料，其特征在于，所述A料和B料中，主抗氧剂为4,4'-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、2,6-二叔丁基对甲酚、2,2'-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、CHEMNOX B225、CHEMNOX B900、CHEMNOX B561、2,4,6-三叔丁基苯酚、1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁苯基)丁烷中的一种或多种。
9.根据权利要求1-8任一项所述的聚烯烃绝缘料，其特征在于，所述A料和B料中，辅抗氧剂为三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、N,N’-双[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼、硫代二丙酸二硬脂酸酯、硫代二丙酸双月桂酯、3,5-二叔丁基-4-羟基苄基磷酸二乙酯、1,3,5-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)异氰尿酸、亚磷酸三苯酯、亚磷酸苯二异辛酯、亚磷酸双酚A中的一种或多种。
10.根据权利要求1-9任一项所述的聚烯烃绝缘料，其特征在于，所述A料中，引发剂为过氧化物类引发剂，如过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、过氧化2-乙基己酸叔戊酯、过氧化醋酸叔戊酯、过氧化3,3,5三甲基己酸叔丁酯、3,3-双(叔丁基过氧)丁酸乙酯、过氧化二叔戊基、过氧化二叔丁基、叔丁基过氧化氢、叔戊基过氧化氢中的一种或多种。
11.根据权利要求1-10任一项所述的聚烯烃绝缘料，其特征在于，所述A料中，除水剂为具有1～18个碳原子的烷基硅烷，如甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷中的一种或多种。
12.根据权利要求1-11任一项所述的聚烯烃绝缘料，其特征在于，所述A料和B料中，相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝EVA、丙烯酸接枝聚乙烯、马来酸酐接枝POE、乙烯-丙烯嵌段共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物中的一种或多种。
13.根据权利要求1-12任一项所述的聚烯烃绝缘料，其特征在于，所述A料和B料中，润滑剂为硅酮、硬脂酸、油酸酰胺、PE蜡、白石蜡、硬脂酸锌、硬脂酸钙、聚醚、N,N'-亚乙基双硬脂酰胺中的一种或多种。
14.根据权利要求1-13任一项所述的聚烯烃绝缘料，其特征在于，所述A料和B料中，阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌、季戊四醇、水滑石、水镁石、氧化镁、三氧化二锑、硫酸钡、蒙脱土、红磷、尿素、三聚氰胺、三聚磷酸铵、膨胀型石墨、异氰尿酸三缩水甘油酯中的一种或多种。
15.根据权利要求1-14任一项所述的聚烯烃绝缘料，其特征在于，所述B料中，催化剂为二月桂酸二丁基锡、二醋酸二丁基锡、二辛基锡二(乙酰丙酮)螯合物、有机锡羧酸酯、钛酸酯类中的一种或多种。
16.根据权利要求1-15任一项所述的聚烯烃绝缘料，其特征在于，所述A料与B料的重量比例为A料:B料＝95:5。
17.前述任一项权利要求所述的聚烯烃绝缘料的制备方法，其特征在于，包括：将A料和B料各自包含的组分混炼、吸收，制得A料和B料，然后将A料和B料混合，制得所述聚烯烃绝缘料。
18.权利要求1-16任一项所述的聚烯烃绝缘料用于制造电缆的用途。
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