CN104861312A - 热塑性微交联低烟无卤高阻燃柔软电缆料及其制备方法 - Google Patents
热塑性微交联低烟无卤高阻燃柔软电缆料及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种热塑性微交联低烟无卤高阻燃柔软电缆料及其制备方法，以重量份计，它的原料配方如下：微交联树脂100份；阻燃剂200~260份；阻燃协效剂2~10份；抗氧剂1~3份；润滑剂1~4份；所述微交联树脂的原料包含10~30份重量份的三元乙丙橡胶、15~40份重量份的乙烯-辛烯共聚物、5~15份重量份的线性低密度聚乙烯、20~50份重量份的乙烯-醋酸乙烯共聚物和1.5~3.5份重量份的硅烷交联剂。阻燃剂为无卤磷酸酯阻燃剂和硅烷偶联剂改性无机阻燃剂组成的混合物，能够小线成束的同时大幅降低电缆料的成本，最重要的是上述两方面产生了意想不到的效果：使电缆料具有优良的弹性，较高的韧性，又能满足材料的耐温等级。
Description
技术领域
本发明属于电缆电缆料领域，涉及一种高阻燃柔软电缆料，具体涉及一种热塑性微交联低烟无卤高阻燃柔软电缆料及其制备方法。
背景技术
低烟无卤材料具有阻燃，低烟低毒，无卤等特点，可替代部分PVC产品，在国内甚至国际的需求量越来越大。但现有常规的低烟无卤电缆材料中因添加了大量的无机阻燃剂，在具有高阻燃特性的同时很大程度上损失了材料的机械性能，电气性能以及材料的柔软性，抗低温开裂性，从而限制了产品更广泛的使用。但从安全角度来讲，很多使用场合如BV线，PV线，数据缆，通讯缆等都要求产品具有高阻燃的特性，电缆要满足成束A类或者单根VW-1的要求。目前，这些材料大多采用单一氮磷系阻燃剂，添加量虽然比较少，但价格昂贵，且存在吸水析出和水解等问题，成束燃烧还会产生大量的烟雾，远远达不到低烟的效果。因此，有必要从配方着手开发出一种新的柔软电缆料,使其能够通过VW-1和成束燃烧的性能测试。
发明内容
本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种热塑性微交联低烟无卤高阻燃柔软电缆料。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种热塑性微交联低烟无卤高阻燃柔软电缆料，以重量份计，它的原料配方如下：微交联树脂100份；阻燃剂200~260份；阻燃协效剂2~10份；抗氧剂1~3份；润滑剂1~4份；其特征在于：所述微交联树脂的原料包含10~30份重量份的三元乙丙橡胶、15~40份重量份的乙烯-辛烯共聚物、5~15份重量份的线性低密度聚乙烯、20~50份重量份的乙烯-醋酸乙烯共聚物和1.5~3.5份重量份的硅烷交联剂，所述微交联树脂的硅烷交联剂接枝率小于1，熔融指数为3~5；所述阻燃剂为无卤磷酸酯阻燃剂和硅烷偶联剂改性无机阻燃剂组成的混合物。
优化地，所述无机阻燃剂为氢氧化铝和氢氧化镁组成的混合物，所述无卤磷酸酯阻燃剂为RDP间苯二酚（二苯基磷酸酯）、甲苯基二苯基磷酸酯、1-氧-4-羟甲基-2,6,7-三氧杂-1-磷杂双环[2,2,2]辛烷和三(1-氧代-1-磷杂-2,6,7-三氧杂双环[2,2,2]辛烷-4-亚甲基)磷酸酯中的一种或多种，所述无卤磷酸酯阻燃剂和所述无机阻燃剂的质量比为1:5~1:15。
优化地，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物包含两种不同的规格，其熔融指数分别为3~5和15~20。
优化地，所述阻燃协效剂包含0.5~5份重量份的红磷、0.5~2份重量份的蒙脱土和1~5份重量份的三聚氰胺。
优化地，所述抗氧剂选用酚类抗氧剂、胺类抗氧剂、硫代双酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂的一种或多种；所述润滑剂为硬脂酸盐、石蜡、氧化聚乙烯蜡和聚乙烯蜡中的一种或多种。
优化地，所述硅烷偶联剂为选自乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷及二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种，其质量占所述无机阻燃剂质量的1~2.5%。
本发明的又一目的在于提供一种上述热塑性微交联低烟无卤高阻燃柔软电缆料的制备方法，它包括以下步骤：
（a）在400~500转/分钟的转速下对配方量的无机阻燃剂进行搅拌，向其中喷入硅烷偶联剂继续搅拌2~5分钟；再加入配方量的无卤磷酸酯阻燃剂，搅拌1~2分钟得阻燃剂；
（b）按配方将三元乙丙橡胶、乙烯-辛烯共聚物、线性低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物混合后加入双螺杆混炼机料斗中，再向其中注射配方量的硅烷交联剂，经混炼挤出、水环切粒、干燥冷却得微交联树脂；
（c）将配方量的阻燃协效剂、抗氧剂、润滑剂、微交联树脂和60~75%配方量的阻燃剂在300～450转/分钟的转速下搅拌1~2分钟，再分2~5次向其中加入剩余的阻燃剂继续搅拌1~2分钟；经双螺杆混炼机混炼后挤出造粒即可，所述双螺杆混炼机的温度设置为：压缩段110~130℃，均化段130~150℃，机头温度140~160℃。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明热塑性微交联低烟无卤高阻燃柔软电缆料，一方面用三元乙丙橡胶、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物等材料制作微交联树脂，使其部分交联且均匀分散在体系中；另一方面阻燃剂为无卤磷酸酯阻燃剂和硅烷偶联剂改性无机阻燃剂组成的混合物，能够小线成束的同时大幅降低电缆料的成本，最重要的是上述两方面产生了意想不到的效果：使电缆料具有优良的弹性，较高的韧性，又能满足材料的耐温等级。
具体实施方式
本发明热塑性微交联低烟无卤高阻燃柔软电缆料，以重量份计，它的原料配方如下：微交联树脂100份；阻燃剂200~260份；阻燃协效剂2~10份；抗氧剂1~3份；润滑剂1~4份；每份所述微交联树脂的原料包含10~30份重量份的三元乙丙橡胶、15~40份重量份的乙烯-辛烯共聚物、5~15份重量份的线性低密度聚乙烯、20~50份重量份的乙烯-醋酸乙烯共聚物和1.5~3.5份重量份的硅烷交联剂，所述微交联树脂的硅烷交联剂接枝率小于1，熔融指数为3~5；所述阻燃剂为无卤磷酸酯阻燃剂和硅烷偶联剂改性无机阻燃剂组成的混合物。一方面用三元乙丙橡胶、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物等材料制作微交联树脂，该微交联树脂满足硅烷交联剂接枝率小于1，熔融指数为3~5，这样微交联树脂部分交联并且均匀分散在电缆料体系中；另一方面阻燃剂为无卤磷酸酯阻燃剂和硅烷偶联剂改性无机阻燃剂组成的混合物，能够过小线VW-1和成束A类的同时大幅降低材料的成本，最终要的是上述两方面产生了意想不到的效果：使材料具有优良的弹性，较高的韧性，又能满足材料的耐温等级。
所述无机阻燃剂优选为氢氧化铝和氢氧化镁组成的混合物，氢氧化铝和氢氧化镁的配比优选为1:2~1:3，所述硅烷偶联剂为选自乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷及二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种，其质量占所述无机阻燃剂质量的1~2.5%，有利于提高无机阻燃剂与有机高分子之间的相容性。所述无卤磷酸酯阻燃剂为RDP间苯二酚（二苯基磷酸酯）、甲苯基二苯基磷酸酯、1-氧-4-羟甲基-2,6,7-三氧杂-1-磷杂双环[2,2,2]辛烷和三(1-氧代-1-磷杂-2,6,7-三氧杂双环[2,2,2]辛烷-4-亚甲基)磷酸酯中的一种或多种，所述无卤磷酸酯阻燃剂和所述无机阻燃剂的质量比为1:5~1:15。所述乙烯-醋酸乙烯共聚物优选为两种不同的规格的乙烯-醋酸乙烯共聚物混合而成，它们的规格在于熔融指数的不同，分别为3~5和15~20，这样能够充分调节材料的柔软度和加工性。所述阻燃协效剂包含有多种成分，每份阻燃协效剂包含0.5~5份重量份的红磷、0.5~2份重量份的蒙脱土和1~5份重量份的三聚氰胺，从而有利于阻燃剂之间的相互作用，提高电缆料的阻燃性能。抗氧剂则选用常规的那些，可以选择酚类抗氧剂、胺类抗氧剂、硫代双酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂的一种或多种，例如2,6-三级丁基-4-甲基苯酚、双(3,5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚、四(β-(3,5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸）季戊四醇酯、抗氧剂300、硫代二丙酸双月桂酯、抗氧剂1010、抗氧剂1024等；所述润滑剂优选为硬脂酸盐、石蜡、氧化聚乙烯蜡和聚乙烯蜡中的一种或多种。
上述热塑性微交联低烟无卤高阻燃柔软电缆料的制备方法，它包括以下步骤：
（a）在400~500转/分钟的转速下对配方量的无机阻燃剂进行搅拌，向其中喷入硅烷偶联剂继续搅拌2~5分钟；再加入配方量的无卤磷酸酯阻燃剂，搅拌1~2分钟得阻燃剂；
（b）按配方将三元乙丙橡胶、乙烯-辛烯共聚物、线性低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物混合后加入双螺杆混炼机料斗中，再向其中注射配方量的硅烷交联剂，经混炼挤出、水环切粒、干燥冷却得微交联树脂；
（c）将配方量的阻燃协效剂、抗氧剂、润滑剂、微交联树脂和60~75%配方量的阻燃剂在300～450转/分钟的转速下搅拌1~2分钟，再分2~5次向其中加入剩余的阻燃剂继续搅拌1~2分钟；经双螺杆混炼机混炼后挤出造粒即可，所述双螺杆混炼机的温度设置为：压缩段110~130℃，均化段130~150℃，机头温度140~160℃。
下面将对本发明优选实施方案进行详细说明：
实施例1
本实施例提供一种热塑性微交联低烟无卤高阻燃柔软电缆料，它的原料配方（重量份数）如下：
微交联树脂100份，它的硅烷交联剂接枝率为0.9，熔融指数为3，其原料配方包含10份三元乙丙橡胶、15份乙烯-辛烯共聚物、5份的线性低密度聚乙烯、20份乙烯-醋酸乙烯共聚物和1.5份重量份的硅烷交联剂，均是市售的常规产品即可；
阻燃剂210份，其中RDP间苯二酚（二苯基磷酸酯）15份，氢氧化铝130份、氢氧化镁65份，其中氢氧化铝和氢氧化镁由占其质量比为1%的乙烯基三甲氧基硅烷改性；
阻燃协效剂2份，其中0.5份红磷、0.5份蒙脱土和1份三聚氰胺；
抗氧剂1010 1份；
聚乙烯蜡1份；
它的制备方法包括以下步骤：
（a）在400转/分钟的转速下对配方量的无机阻燃剂进行搅拌，向其中喷入硅烷偶联剂继续搅拌5分钟；再加入配方量的无卤磷酸酯阻燃剂，搅拌1分钟得阻燃剂；
（b）按配方将三元乙丙橡胶、乙烯-辛烯共聚物、线性低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物混合后加入双螺杆混炼机料斗中，再向其中注射配方量的硅烷交联剂，经混炼挤出、水环切粒、干燥冷却得微交联树脂；
（c）将配方量的阻燃协效剂、抗氧剂、润滑剂、微交联树脂和60%配方量的阻燃剂在300转/分钟的转速下搅拌2分钟，再分2次向其中加入剩余的阻燃剂继续搅拌2分钟；经双螺杆混炼机混炼后挤出造粒即可，所述双螺杆混炼机的温度设置为：压缩段110℃，均化段130℃，机头温度140℃。
实施例2
本实施例提供一种热塑性微交联低烟无卤高阻燃柔软电缆料，它的原料配方（重量份数）如下：
微交联树脂100份，它的硅烷交联剂接枝率为0.8，熔融指数为4，其原料配方包含30份三元乙丙橡胶、40份乙烯-辛烯共聚物、15份的线性低密度聚乙烯、50份乙烯-醋酸乙烯共聚物和3.5份重量份的硅烷交联剂，均是市售的常规产品即可；
阻燃剂230份，其中RDP间苯二酚（二苯基磷酸酯）30份，氢氧化铝150份、氢氧化镁50份，其中氢氧化铝和氢氧化镁由占其质量比为2.5%的乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷改性；
阻燃协效剂6.5份，其中5份红磷、2份蒙脱土和5份三聚氰胺；
抗氧剂300 1.5份；
氧化聚乙烯蜡2份；
它的制备方法包括以下步骤：
（a）在500转/分钟的转速下对配方量的无机阻燃剂进行搅拌，向其中喷入硅烷偶联剂继续搅拌2分钟；再加入配方量的无卤磷酸酯阻燃剂，搅拌1分钟得阻燃剂；
（b）按配方将三元乙丙橡胶、乙烯-辛烯共聚物、线性低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物混合后加入双螺杆混炼机料斗中，再向其中注射配方量的硅烷交联剂，经混炼挤出、水环切粒、干燥冷却得微交联树脂；
（c）将配方量的阻燃协效剂、抗氧剂、润滑剂、微交联树脂和75%配方量的阻燃剂在450转/分钟的转速下搅拌1分钟，再分5次向其中加入剩余的阻燃剂继续搅拌1分钟；经双螺杆混炼机混炼后挤出造粒即可，所述双螺杆混炼机的温度设置为：压缩段130℃，均化段150℃，机头温度160℃。
实施例3
本实施例提供一种热塑性微交联低烟无卤高阻燃柔软电缆料，它的原料配方（重量份数）如下：
微交联树脂100份，它的硅烷交联剂接枝率为0.7，熔融指数为5，其原料配方包含25份三元乙丙橡胶、29份乙烯-辛烯共聚物、10份的线性低密度聚乙烯、30份乙烯-醋酸乙烯共聚物和2份重量份的硅烷交联剂，均是市售的常规产品即可；
阻燃剂260份，其中RDP间苯二酚（二苯基磷酸酯）40份，氢氧化铝160份、氢氧化镁60份，其中氢氧化铝和氢氧化镁由占其质量比为2%的乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷改性；
阻燃协效剂3份，其中1份红磷、1份蒙脱土和1份三聚氰胺；
抗氧剂1035 2份；
氧化聚乙烯蜡 2份；
硬脂酸锌1份
它的制备方法包括以下步骤：
（a）在450转/分钟的转速下对配方量的无机阻燃剂进行搅拌，向其中喷入硅烷偶联剂继续搅拌3分钟；再加入配方量的无卤磷酸酯阻燃剂，搅拌1.5分钟得阻燃剂；
（b）按配方将三元乙丙橡胶、乙烯-辛烯共聚物、线性低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物混合后加入双螺杆混炼机料斗中，再向其中注射配方量的硅烷交联剂，经混炼挤出、水环切粒、干燥冷却得微交联树脂；
（c）将配方量的阻燃协效剂、抗氧剂、润滑剂、微交联树脂和70%配方量的阻燃剂在400转/分钟的转速下搅拌1.5分钟，再分3次向其中加入剩余的阻燃剂继续搅拌1.5分钟；经双螺杆混炼机混炼后挤出造粒即可，所述双螺杆混炼机的温度设置为：压缩段120℃，均化段140℃，机头温度150℃。
表1 实施例1至3中制备的热塑性微交联低烟无卤高阻燃柔软电缆料的性能测试
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种热塑性微交联低烟无卤高阻燃柔软电缆料，以重量份计，它的原料配方如下：微交联树脂100份；阻燃剂200~260份；阻燃协效剂2~10份；抗氧剂1~3份；润滑剂1~4份；其特征在于：所述微交联树脂的原料包含10~30份重量份的三元乙丙橡胶、15~40份重量份的乙烯-辛烯共聚物、5~15份重量份的线性低密度聚乙烯、20~50份重量份的乙烯-醋酸乙烯共聚物和1.5~3.5份重量份的硅烷交联剂，所述微交联树脂的硅烷交联剂接枝率小于1，熔融指数为3~5；所述阻燃剂为无卤磷酸酯阻燃剂和硅烷偶联剂改性无机阻燃剂组成的混合物。
2.根据权利要求1所述的热塑性微交联低烟无卤高阻燃柔软电缆料，其特征在于：所述无机阻燃剂为氢氧化铝和氢氧化镁组成的混合物，所述无卤磷酸酯阻燃剂为RDP间苯二酚（二苯基磷酸酯）、甲苯基二苯基磷酸酯、1-氧-4-羟甲基-2,6,7-三氧杂-1-磷杂双环[2,2,2]辛烷和三(1-氧代-1-磷杂-2,6,7-三氧杂双环[2,2,2]辛烷-4-亚甲基)磷酸酯中的一种或多种，所述无卤磷酸酯阻燃剂和所述无机阻燃剂的质量比为1:5~1:15。
3.根据权利要求1所述的热塑性微交联低烟无卤高阻燃柔软电缆料，其特征在于：所述乙烯-醋酸乙烯共聚物包含两种不同的规格，其熔融指数分别为3~5和15~20。
4.根据权利要求1所述的热塑性微交联低烟无卤高阻燃柔软电缆料，其特征在于：所述阻燃协效剂包含0.5~5份重量份的红磷、0.5~2份重量份的蒙脱土和1~5份重量份的三聚氰胺。
5.根据权利要求1所述的热塑性微交联低烟无卤高阻燃柔软电缆料，其特征在于：所述抗氧剂选用酚类抗氧剂、胺类抗氧剂、硫代双酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂的一种或多种；所述润滑剂为硬脂酸盐、石蜡、氧化聚乙烯蜡和聚乙烯蜡中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的热塑性微交联低烟无卤高阻燃柔软电缆料，其特征在于：所述硅烷偶联剂为选自乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷及二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种，其质量占所述无机阻燃剂质量的1~2.5%。
7.权利要求1至6中任一所述热塑性微交联低烟无卤高阻燃柔软电缆料的制备方法，其特征在于，它包括以下步骤：
（a）在400~500转/分钟的转速下对配方量的无机阻燃剂进行搅拌，向其中喷入硅烷偶联剂继续搅拌2~5分钟；再加入配方量的无卤磷酸酯阻燃剂，搅拌1~2分钟得阻燃剂；
（b）按配方将三元乙丙橡胶、乙烯-辛烯共聚物、线性低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物混合后加入双螺杆混炼机料斗中，再向其中注射配方量的硅烷交联剂，经混炼挤出、水环切粒、干燥冷却得微交联树脂；
（c）将配方量的阻燃协效剂、抗氧剂、润滑剂、微交联树脂和60~75%配方量的阻燃剂在300～450转/分钟的转速下搅拌1~2分钟，再分2~5次向其中加入剩余的阻燃剂继续搅拌1~2分钟；经双螺杆混炼机混炼后挤出造粒即可，所述双螺杆混炼机的温度设置为：压缩段110~130℃，均化段130~150℃，机头温度140~160℃。
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