CN104861311B - 一种耐热耐辐照阻燃电缆料组合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种耐热耐辐照阻燃电缆料及其制备方法，所述的组合物按重量份数比为乙丙橡胶100份、阻燃剂80~300份、抗辐照剂0~20份、补强剂0~50份，助剂0~10份。所述的组合物的制备方法，包括以下步骤：将组分中的乙丙橡胶、阻燃剂、抗辐照剂和补强剂依次加到混炼机中；在110°C~140 °C混炼均匀，然后加入助剂，再混炼均匀，得到具有耐热耐辐照耐老化阻燃的橡胶基料；将橡胶基料进行挤出热硫化或辐照硫化。本发明的所有配方原料均是市售产品，价廉易得，制备过程简单，易于大规模推广。

Description

一种耐热耐辐照阻燃电缆料组合物及其制备方法
技术领域
本发明属于电缆技术领域，具体涉及一种耐热耐辐照阻燃电缆料及其制备方法。
背景技术
随着我国的航空航天、核电工业及军事领域的迅速发展，辐射环境下的电力输送显得愈加重要，要求高分子电缆料具备耐辐射、耐热、阻燃、抗氧化长寿命的特性。
电线电缆用绝缘料和护套料通常是由聚烯烃材料组成的，受到高能辐照会使橡胶大分子产生断链或交联反应等一系列结构上的变化。结构的变化将会导致材料各种性能发生变化，进一步导致各种老化现象的发生，从而性能失效。虽然，现有一些富含苯环等共轭结构的高分子材料，如聚酰亚胺、PEEK、硅橡胶等，本身拥有良好的耐辐照性能，但这些材料价格高，大面积推广有难度。因此，通过材料科学设计赋予通用电缆聚烯烃材料耐辐照性能，将是解决辐照环境日益增长的电缆需求的重要途径。
随着全球电线电缆产量的高速增长和建筑高层化，由于线缆燃烧引发的火灾事故成为日益重大的社会问题。辐射环境使用的电缆同样对阻燃性能有要求。线缆阻燃化是解决此问题的有效方法。
中国专利CN100999598A介绍了一种耐辐照低烟无卤阻燃乙丙橡胶电缆料的制备方法，通过向密炼机投入乙丙橡胶、氢氧化铝、硅酮阻燃协同剂、铅化合物、防老剂、抗铜剂、γ射线吸收剂、液体过氧化物硫化机和酚类热稳定剂，加热混炼后再经过双螺杆挤出机风冷造粒，得到耐辐照低烟无卤阻燃乙丙橡胶电缆料。所得电缆料的阻燃性能、体积电阻率、耐热、耐辐照性能均非常优异。但该发明所述的乙丙橡胶电缆料采用了铅化合物，铅化合物将导致非常严重的环境污染，历史已经有惨痛的教训，现在已经被越来越多的国家所禁止。
中国专利CN 101717583介绍了采用氧化钇、氧化铈、氧化镧等稀土氧化物作为抗辐照剂，虽然报道获得了较好的耐辐照性能，但该发明未涉及材料的阻燃性能。中国专利CN101200569介绍了另一种通过加入菲等稠环化合物的来提高材料抗辐照性能的方法，虽然抗辐照性能提高明显，但此发明同样未涉及材料的阻燃性能。而通常阻燃剂等填料的加入将会恶化高分子材料的耐辐照性能。因此，找到一种可以无铅，同时提高阻燃性能和耐辐照性能的添加剂显得尤为必要。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种耐热耐辐照阻燃电缆料。
本发明要解决的另一技术问题是提供一种耐热耐辐照阻燃电缆料的制备方法。
本发明的耐热耐辐照阻燃电缆料组合物，其特点是所述的组合物按重量份数比由以下组分组成：
乙丙橡胶 100份；
阻燃剂 80~300份；
抗辐照剂 0~20份；
补强剂 0~50份；
助剂 0~10份。
所述的阻燃剂的重量份数为100~200份。
所述的抗辐照剂的重量份数为1~10份。
所述的补强剂的重量份数为1-30份。
所述的阻燃剂为氢氧化镁、氢氧化铝和市售聚烯烃用阻燃剂中的两种或以上。
所述的抗辐照剂为苯、联苯、二苯乙炔、萘、蒽、9,10-二氢蒽、菲、9,10-二氢菲和芘中的一种或以上。
所述的补强剂为炭黑、白炭黑、碳酸钙、高岭土、硅藻土、石英粉中的一种或以上。
所述的助剂采用抗氧剂2264、抗氧剂DNP、抗氧剂DLTP、抗氧剂1010和抗氧剂405中的一种或以上。
本发明的耐热耐辐照阻燃电缆料组合物的制备方法，包括以下步骤：
（a）将组分中的乙丙橡胶、阻燃剂、抗辐照剂和补强剂依次加到混炼机中；
（b）在110°C ~140 °C混炼均匀，然后加入助剂，再混炼均匀，得到具有耐热耐辐照耐老化阻燃的橡胶基料；
（c）将橡胶基料进行挤出热硫化或辐照硫化。
本发明采用耐辐照性能好的三元乙丙橡胶为基体材料，通过加入抗辐射剂、市售聚烯烃用阻燃剂、补强剂和助剂，使得电缆料具有优异的耐辐照性能。
本发明中的市售聚烯烃用阻燃剂与氢氧化镁、氢氧化铝的互配使得材料更容易获得高阻燃性，同时燃烧时烟更少。
本发明中的抗辐照剂采用苯、联苯、二苯乙炔、萘、蒽、9,10-二氢蒽、菲、9,10-二氢菲或芘等稠环化合物，一方面起到抗辐照的作用，另一方面可作为阻燃剂阻燃过程中的芳构化前驱体，促进炭化进程，提高电缆料的阻燃性能，因此使得阻燃剂的添加量明显下降，同时抗辐照性能明显提升，其他性能得到保持。
本发明的所有配方原料均是市售产品，价廉易得，制备过程简单，易于大规模推广。
具体实施方式
下面结合实施例以对本发明作进一步是描述。
有必要在此指出的是以下实施例不能理解为对本发明保护范围的限制，如果该领域的技术熟练人员根据上述本发明内容对本发明作出一些非本质的改进和调整，仍属于本发明保护范围。
采用本发明的耐热耐辐照阻燃电缆料的制备方法制得的耐热耐辐照电缆料性能见附表1。表1中的各实施例：力学性能由美国美特斯CMT4104万能材料试验机测试，热老化性能按照GB/T2951.12获得，体积电阻率和介电强度按照GB/T1408、GB/T1410获得，耐辐照性能按照IEEE383考核辐照后断裂伸长率，氧指数按照ISO4589-1996测得。
制备原料SR50A、HT101、NP430、HT102为市售聚烯烃用阻燃剂牌号；TMPT为市售三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯；抗氧剂2264、抗氧剂DNP、抗氧剂DLTP、抗氧剂1010或抗氧剂405均为市售产品；DCP是过氧化异丙苯为市售产品。
实施例1
以重量份计分别称取如下组分：乙丙橡胶生胶100份、氢氧化铝100份，阻燃剂SR50A30份，萘5份，白炭黑10份，抗氧剂（405）4份，TMPT 3份。
先将组分量的由乙丙橡胶、阻燃剂、抗辐照剂和补强剂依次加到混炼机上，在120°C混炼均匀，然后加入抗氧剂和TMPT，再混炼均匀，得到具有耐热耐辐照耐老化阻燃的橡胶基料，用该基料进行挤出后采用电子束进行10Mrad剂量的辐照硫化既得具有耐热耐辐照阻燃的电缆料。
实施例2
以重量份计分别称取如下组分：乙丙橡胶生胶100份、氢氧化镁100份，阻燃剂NP43030份，芘5份，炭黑10份，抗氧剂（1010/DLTP）4份，TMPT 3份。
先将组分量的由乙丙橡胶、阻燃剂、抗辐照剂和补强剂依次加到混炼机上，在120°C混炼均匀，然后加入抗氧剂和TMPT，再混炼均匀，得到具有耐热耐辐照耐老化阻燃的橡胶基料，用该基料进行挤出后采用电子束进行10Mrad剂量的辐照硫化既得具有耐热耐辐照阻燃的电缆料。
实施例3
以重量份计分别称取如下组分：乙丙橡胶生胶100份、氢氧化镁170份，阻燃剂NP43030份，蒽10份，白炭黑1份，抗氧剂0份，TMPT 3份。
先将组分量的由乙丙橡胶、阻燃剂、抗辐照剂和补强剂依次加到混炼机上，在120°C混炼均匀，然后加入抗氧剂和TMPT，再混炼均匀，得到具有耐热耐辐照耐老化阻燃的橡胶基料，用该基料进行挤出后采用电子束进行10Mrad剂量的辐照硫化既得具有耐热耐辐照阻燃的电缆料。
实施例4
以重量份计分别称取如下组分：乙丙橡胶生胶100份、氢氧化镁170份，阻燃剂HT10130份，芘10份，硅藻土1份，抗氧剂0份，TMPT 3份。
先将组分量的由乙丙橡胶、阻燃剂、抗辐照剂和补强剂依次加到混炼机上，在120°C混炼均匀，然后加入抗氧剂和TMPT，再混炼均匀，得到具有耐热耐辐照耐老化阻燃的橡胶基料，用该基料进行挤出后采用电子束进行10Mrad剂量的辐照硫化既得具有耐热耐辐照阻燃的电缆料。
实施例5
以重量份计分别称取如下组分：乙丙橡胶生胶100份、氢氧化铝70份，阻燃剂HT10230份，蒽10份，白炭黑30份，抗氧剂3份（2264/DNP），TMPT 3份。
先将组分量的由乙丙橡胶、阻燃剂、抗辐照剂和补强剂依次加到混炼机上，在120°C混炼均匀，然后加入抗氧剂和TMPT，再混炼均匀，得到具有耐热耐辐照耐老化阻燃的橡胶基料，用该基料进行挤出后采用电子束进行10Mrad剂量的辐照硫化既得具有耐热耐辐照阻燃的电缆料。
实施例6
以重量份计分别称取如下组分：乙丙橡胶生胶100份、氢氧化镁70份，阻燃剂SR50A30份，菲10份，白炭黑30份，抗氧剂3份（2264/DNP），TMPT 3份。
先将组分量的由乙丙橡胶、阻燃剂、抗辐照剂和补强剂依次加到混炼机上，在120°C混炼均匀，然后加入抗氧剂和TMPT，再混炼均匀，得到具有耐热耐辐照耐老化阻燃的橡胶基料，用该基料进行挤出后采用电子束进行10Mrad剂量的辐照硫化既得具有耐热耐辐照阻燃的电缆料。
实施例7
以重量份计分别称取如下组分：乙丙橡胶生胶100份、氢氧化铝100份，阻燃剂NP43050份，9,10-二氢蒽6份，碳酸钙15份，抗氧剂（1010/DLTP）3份，TMPT 3份。
先将组分量的由乙丙橡胶、阻燃剂、抗辐照剂和补强剂依次加到混炼机上，在120°C混炼均匀，然后加入抗氧剂和TMPT，再混炼均匀，得到具有耐热耐辐照耐老化阻燃的橡胶基料，用该基料进行挤出后采用电子束进行10Mrad剂量的辐照硫化既得具有耐热耐辐照阻燃的电缆料。
实施例8
以重量份计分别称取如下组分：乙丙橡胶生胶100份、氢氧化镁100份，阻燃剂NP43050份，二苯乙炔6份，白炭黑15份，抗氧剂（2246/DNP）3份，TMPT 3份。
先将组分量的由乙丙橡胶、阻燃剂、抗辐照剂和补强剂依次加到混炼机上，在120°C混炼均匀，然后加入抗氧剂和TMPT，再混炼均匀，得到具有耐热耐辐照耐老化阻燃的橡胶基料，用该基料进行挤出后采用电子束进行10Mrad剂量的辐照硫化既得具有耐热耐辐照阻燃的电缆料。
实施例9
以重量份计分别称取如下组分：乙丙橡胶生胶100份、氢氧化镁175份，阻燃剂HT1025份，菲5份，白炭黑5份，抗氧剂（405）4份，TMPT 3份。
先将组分量的由乙丙橡胶、阻燃剂、抗辐照剂和补强剂依次加到混炼机上，在120°C混炼均匀，然后加入抗氧剂和TMPT，再混炼均匀，得到具有耐热耐辐照耐老化阻燃的橡胶基料，用该基料进行挤出后采用电子束进行10Mrad剂量的辐照硫化既得具有耐热耐辐照阻燃的电缆料。
实施例10
以重量份计分别称取如下组分：乙丙橡胶生胶100份、氢氧化镁175份，阻燃剂SR50A5份，9,10-二氢菲5份，炭黑5份，抗氧剂（2246/DNP）4份，TMPT 3份。
先将组分量的由乙丙橡胶、阻燃剂、抗辐照剂和补强剂依次加到混炼机上，在120°C混炼均匀，然后加入抗氧剂和TMPT，再混炼均匀，得到具有耐热耐辐照耐老化阻燃的橡胶基料，用该基料进行挤出后采用电子束进行10Mrad剂量的辐照硫化既得具有耐热耐辐照阻燃的电缆料。
实施例11
以重量份计分别称取如下组分：乙丙橡胶生胶100份、氢氧化镁90份，阻燃剂HT10260份，菲3份，白炭黑5份，抗氧剂（1010/DLTP）3份，TMPT 3份。
先将组分量的由乙丙橡胶、阻燃剂、抗辐照剂和补强剂依次加到混炼机上，在120°C混炼均匀，然后加入抗氧剂和TMPT，再混炼均匀，得到具有耐热耐辐照耐老化阻燃的橡胶基料，用该基料进行挤出后采用电子束进行10Mrad剂量的辐照硫化既得具有耐热耐辐照阻燃的电缆料。
实施例12
以重量份计分别称取如下组分：乙丙橡胶生胶100份、氢氧化铝90份，阻燃剂SR50A60份，芘3份，石英粉5份，抗氧剂（405）3份，TMPT 3份。
先将组分量的由乙丙橡胶、阻燃剂、抗辐照剂和补强剂依次加到混炼机上，在120°C混炼均匀，然后加入抗氧剂和TMPT，再混炼均匀，得到具有耐热耐辐照耐老化阻燃的橡胶基料，用该基料进行挤出后采用电子束进行10Mrad剂量的辐照硫化既得具有耐热耐辐照阻燃的电缆料。
实施例13
以重量份计分别称取如下组分：乙丙橡胶生胶100份、氢氧化铝100份，阻燃剂HT10130份，萘5份，白炭黑10份，抗氧剂（405）4份，TMPT 3份。
先将组分量的由乙丙橡胶、阻燃剂、抗辐照剂和补强剂依次加到混炼机上，在120°C混炼均匀，然后加入抗氧剂和TMPT，再混炼均匀，得到具有耐热耐辐照耐老化阻燃的橡胶基料，加入3份DCP，将温度升至160°C热硫化。
实施例14
以重量份计分别称取如下组分：乙丙橡胶生胶100份、氢氧化镁100份，阻燃剂NP43030份，芘5份，炭黑10份，抗氧剂（1010/DLTP）4份，TMPT 3份。
先将组分量的由乙丙橡胶、阻燃剂、抗辐照剂和补强剂依次加到混炼机上，在120°C混炼均匀，然后加入抗氧剂和TMPT，再混炼均匀，得到具有耐热耐辐照耐老化阻燃的橡胶基料，加入3份DCP，将温度升至160°C热硫化。
实施例15
以重量份计分别称取如下组分：乙丙橡胶生胶100份、氢氧化镁170份，阻燃剂NP43030份，蒽10份，白炭黑1份，抗氧剂0份，TMPT 3份。
先将组分量的由乙丙橡胶、阻燃剂、抗辐照剂和补强剂依次加到混炼机上，在120°C混炼均匀，然后加入抗氧剂和TMPT，再混炼均匀，得到具有耐热耐辐照耐老化阻燃的橡胶基料，加入3份DCP，将温度升至160°C热硫化。
实施例16
以重量份计分别称取如下组分：乙丙橡胶生胶100份、氢氧化镁170份，阻燃剂HT10130份，芘10份，硅藻土1份，抗氧剂0份，TMPT 3份。
先将组分量的由乙丙橡胶、阻燃剂、抗辐照剂和补强剂依次加到混炼机上，在120°C混炼均匀，然后加入抗氧剂和TMPT，再混炼均匀，得到具有耐热耐辐照耐老化阻燃的橡胶基料，加入3份DCP，将温度升至160°C热硫化。
实施例17
以重量份计分别称取如下组分：乙丙橡胶生胶100份、氢氧化铝70份，阻燃剂HT10230份，蒽10份，白炭黑30份，抗氧剂3份（2264/DNP），TMPT 3份。
先将组分量的由乙丙橡胶、阻燃剂、抗辐照剂和补强剂依次加到混炼机上，在120°C混炼均匀，然后加入抗氧剂和TMPT，再混炼均匀，得到具有耐热耐辐照耐老化阻燃的橡胶基料，加入3份DCP，将温度升至160°C热硫化。
实施例18
以重量份计分别称取如下组分：乙丙橡胶生胶100份、氢氧化镁70份，阻燃剂HT10130份，菲10份，白炭黑30份，抗氧剂3份（2264/DNP），TMPT 3份。
先将组分量的由乙丙橡胶、阻燃剂、抗辐照剂和补强剂依次加到混炼机上，在120°C混炼均匀，然后加入抗氧剂和TMPT，再混炼均匀，得到具有耐热耐辐照耐老化阻燃的橡胶基料，加入3份DCP，将温度升至160°C热硫化。
实施例19
以重量份计分别称取如下组分：乙丙橡胶生胶100份、氢氧化铝100份，阻燃剂NP43050份，9,10-二氢蒽6份，碳酸钙15份，抗氧剂（1010/DLTP）3份，TMPT 3份。
先将组分量的由乙丙橡胶、阻燃剂、抗辐照剂和补强剂依次加到混炼机上，在120°C混炼均匀，然后加入抗氧剂和TMPT，再混炼均匀，得到具有耐热耐辐照耐老化阻燃的橡胶基料，加入3份DCP，将温度升至160°C热硫化。
实施例20
以重量份计分别称取如下组分：乙丙橡胶生胶100份、氢氧化镁100份，阻燃剂NP43050份，二苯乙炔6份，白炭黑15份，抗氧剂（2246/DNP）3份，TMPT 3份。
先将组分量的由乙丙橡胶、阻燃剂、抗辐照剂和补强剂依次加到混炼机上，在120°C混炼均匀，然后加入抗氧剂和TMPT，再混炼均匀，得到具有耐热耐辐照耐老化阻燃的橡胶基料，加入3份DCP，将温度升至160°C热硫化。
实施例21
以重量份计分别称取如下组分：乙丙橡胶生胶100份、氢氧化镁175份，阻燃剂HT1025份，菲5份，白炭黑5份，抗氧剂（405）4份，TMPT 3份。
先将组分量的由乙丙橡胶、阻燃剂、抗辐照剂和补强剂依次加到混炼机上，在120°C混炼均匀，然后加入抗氧剂和TMPT，再混炼均匀，得到具有耐热耐辐照耐老化阻燃的橡胶基料，加入3份DCP，将温度升至160°C热硫化。
实施例22
以重量份计分别称取如下组分：乙丙橡胶生胶100份、氢氧化镁175份，阻燃剂HT1025份，9,10-二氢菲5份，炭黑5份，抗氧剂（2246/DNP）4份，TMPT 3份。
先将组分量的由乙丙橡胶、阻燃剂、抗辐照剂和补强剂依次加到混炼机上，在120°C混炼均匀，然后加入抗氧剂和TMPT，再混炼均匀，得到具有耐热耐辐照耐老化阻燃的橡胶基料，加入3份DCP，将温度升至160°C热硫化。
实施例23
以重量份计分别称取如下组分：乙丙橡胶生胶100份、氢氧化镁90份，阻燃剂HT10260份，菲3份，白炭黑5份，抗氧剂（1010/DLTP）3份，TMPT 3份。
先将组分量的由乙丙橡胶、阻燃剂、抗辐照剂和补强剂依次加到混炼机上，在120°C混炼均匀，然后加入抗氧剂和TMPT，再混炼均匀，得到具有耐热耐辐照耐老化阻燃的橡胶基料，加入3份DCP，将温度升至160°C热硫化。
实施例24
以重量份计分别称取如下组分：乙丙橡胶生胶100份、氢氧化铝90份，阻燃剂HT10260份，芘3份，石英粉5份，抗氧剂（405）3份，TMPT 3份。
先将组分量的由乙丙橡胶、阻燃剂、抗辐照剂和补强剂依次加到混炼机上，在120°C混炼均匀，然后加入抗氧剂和TMPT，再混炼均匀，得到具有耐热耐辐照耐老化阻燃的橡胶基料，加入3份DCP，将温度升至160°C热硫化。

Claims (4)

1.一种耐热耐辐照阻燃电缆料组合物，其特征在于：所述的组合物按重量份数比由以下组分组成：
乙丙橡胶 100份；
阻燃剂 80~300份；
抗辐照剂 1~10份；
补强剂 0~50份；
助剂 0~10份；
所述的阻燃剂为氢氧化镁、氢氧化铝和市售聚烯烃用阻燃剂中的两种或以上；
所述的抗辐照剂为苯、联苯、二苯乙炔、萘、蒽、9,10-二氢蒽、菲、9,10-二氢菲和芘中的一种或以上；
所述的补强剂为炭黑、白炭黑、碳酸钙、高岭土、硅藻土、石英粉中的一种或以上；
所述的助剂采用抗氧剂2264、抗氧剂DNP、抗氧剂DLTP、抗氧剂1010和抗氧剂405中的一种或以上。
2.根据权利要求1所述的耐热耐辐照阻燃电缆料组合物，其特征在于：所述的阻燃剂的重量份数为100~200份。
3.根据权利要求1所述的耐热耐辐照阻燃电缆料组合物，其特征在于：所述的补强剂的重量份数为1-30份。
4.一种权利要求1所述的耐热耐辐照阻燃电缆料组合物的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（a）将组分中的乙丙橡胶、阻燃剂、抗辐照剂和补强剂依次加到混炼机中；
（b）在110°C ~140 °C混炼均匀，然后加入助剂，再混炼均匀，得到具有耐热耐辐照耐老化阻燃的橡胶基料；
（c）将橡胶基料进行挤出热硫化或辐照硫化。
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