CN104893089A - 皮线光缆用低烟无卤阻燃材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了皮线光缆用低烟无卤阻燃材料及其制备方法，其中低烟无卤阻燃材料含有聚烯烃基材和相容剂，以聚烯烃基材和相容剂总重量份数100份计，聚烯烃基材和相容剂的重量份配比为80～90重量份：10～20重量份，且以100重量份聚烯烃基材和相容剂计，所述皮线光缆用低烟无卤阻燃材料还含有如下重量份数的各组分抗氧剂0.5～2份；无机阻燃剂140～180份；润滑剂1～5份；偶联剂1～4份；和无卤色母粒0～8份。本发明提供的材料具有较高的硬度，用其制成的线缆非常适合穿管等作业，同时在满足线缆表面光滑、线径均匀等要求下具有很高的挤出速度。

Description

皮线光缆用低烟无卤阻燃材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及电缆料及其制备领域，具体涉及皮线光缆用低烟无卤阻燃材料及其制备方法。
背景技术
经过近几年光通信行业科技的发展与相关技术的推广，FTTH(光纤到户)已是近期光纤接入网发展的最终解决模式，它不仅适应光领域光科技的发展要求，也符合广大用户对光网络信号的高速、大容量的传输要求。在FTTH接入工程中，常规室内光缆的机械弯曲性能及抗拉性能已不能满足FTTH(光纤到户)室内布线的需求。在市场需求的情况下，出现了低弯曲半径的皮线光缆，将被广泛应用于FTTH(光纤到户)的接入网中。但是高硬度的皮线光缆用材料，在挤出上出现一些缺点：不能满足高速挤出(高产能)的要求；其在高速挤出时容易出现表面粗糙、线径不均等问题。
发明内容
针对上述现有的皮线光缆用材料所存在的问题，本发明的目的之一在于提供一种高硬度，同时满足高速挤出要求的成本相对较低的皮线光缆用高硬度高挤出低烟无卤阻燃材料。
本发明的目的之二在于提供一种高硬度，同时满足高速挤出要求的成本相对较低的皮线光缆用低烟无卤阻燃材料的制备方法。
为了达到上述目的，本发明提供一种皮线光缆用低烟无卤阻燃材料，该阻燃材料含有聚烯烃基材和相容剂，以聚烯烃基材和相容剂总重量份数100份计，聚烯烃基材和相容剂的重量份配比为80～90重量份：10～20重量份，且以100重量份聚烯烃基材和相容剂计，所述皮线光缆用低烟无卤阻燃材料还含有如下重量份数的各组分：
在上述阻燃材料的一个优选方案中，所述聚烯烃基材由乙烯-醋酸乙烯共聚物和/或线型低密度聚乙烯组成；若为两者组合，乙烯-醋酸乙烯共聚物和线型低密度聚乙烯重量比为35～50：40～55。
优选的，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物中醋酸乙烯的重量百分比含量为25％～35％，熔融指数为2～8g/10min；线型低密度聚乙烯的熔融指数为0.2～4g/10min，所述熔融指数的测量标准为GB/T 3682，190℃×2.16Kg。
在上述阻燃材料的一个优选方案中，所述相容剂包括马来酸酐官能团接枝的聚烯烃。
在上述阻燃材料的一个优选方案中，所述相容剂为马来酸酐官能团接枝的聚乙烯，使用GB/T3682-2000法测定，该马来酸酐官能团接枝的聚乙烯的熔融指数0.5～2g/10min。
在上述阻燃材料的一个优选方案中，所述马来酸酐官能团接枝的聚乙烯中马来酸酐接枝率0.5％～1.5％，以马来酸酐接枝的聚乙烯的总重量为基准计。
在上述阻燃材料的一个优选方案中，所述抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、硫代二丙酸双月桂酯中的一种或几种。
在上述阻燃材料的一个优选方案中，所述无机阻燃剂是氢氧化铝。
在上述阻燃材料的一个优选方案中，所述润滑剂为聚乙烯蜡、石蜡、硅油中的一种或几种。
在上述阻燃材料的一个优选方案中，所述偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯中的一种或几种。
在上述阻燃材料的一个优选方案中，所述无卤色母粒为以聚乙烯为基料的无卤色母粒。
本发明还提供皮线光缆用低烟无卤阻燃材料的制备方法，该制备方法包括下列步骤：
(1)将聚烯烃基材、相容剂、抗氧剂、偶联剂、无机阻燃剂、润滑剂和任选的无卤色母粒按照配比加入到双螺杆挤出机中进行混炼挤出；
(2)将步骤(1)挤出的材料输送到单螺杆挤出机上进行挤出造粒；
从而制备得到所述种皮线光缆用低烟无卤阻燃材料。
在一个具体实施例中，所述聚烯烃基材、相容剂、抗氧剂、偶联剂、无机阻燃剂、润滑剂和任选的无卤色母粒及其配比如本发明文中其它部分所述。
在一个具体实施例中，混炼挤出过程中的四个温度段为：加料段135～140℃，输送段130～135℃，熔融段135～145℃，和机头145～150℃。
在一个具体实施例中，所述双螺杆挤出机是带有失重喂料系统的双螺杆挤出机。
在一个具体实施例中，在使用单螺杆挤出机挤出造粒时，进行风冷切粒和干燥。
在一个具体实施例中，将聚烯烃基材、相容剂以及任选的无卤色母粒按照配比混合均匀，记为A料；将抗氧剂、无机阻燃剂和润滑剂按照配比混合均匀，记为B料；偶联剂单独为C料；然后将A料、B料和C料加到双螺杆挤出机中进行混炼挤出。
本发明还包括采用上述制备方法制备得到的种皮线光缆用低烟无卤阻燃材料。
根据上述方案，本发明提供的材料具有较高的硬度，用其制成的线缆非常适合穿管等作业，同时能够满足高挤出的要求：在满足线缆表面光滑、线径均匀等要求下具有很高的挤出速度，从而提高了生产效率，达到降低成本、增加收益的目的。
另外，本发明提供的低烟无卤阻燃材料的制备方法工艺简便、容易操作。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
本发明人经过广泛而深入的研究，针对现有皮线光缆用材料所存在的使用局限性，通过改进配方，获得了一种高硬度、高挤出、成本相对较低且无害的一种皮线光缆用高硬度高挤出低烟无卤阻燃材料。
本文中，“高硬度”指邵氏硬度(HD)在50以上，优选在53以上。“高挤出”指在满足线缆表面光滑、线径均匀等要求下的最高挤出速度在70mpm以上，优选至少在80mpm以上，更优选在90mpm以上。
据此，本发明提供的皮线光缆用低烟无卤阻燃材料，该阻燃材料含有聚烯烃基材和相容剂，以聚烯烃基材和相容剂总重量份数100份计，聚烯烃基材和相容剂的重量份配比为80～90重量份：10～20重量份，且以100重量份聚烯烃基材和相容剂计，所述皮线光缆用低烟无卤阻燃材料还含有如下重量份数的各组分：
聚烯烃基材
适用于本发明的聚烯烃基材包括但不限于乙烯-醋酸乙烯共聚物、线型低密度聚乙烯或其混合物。
可使用本领域已知的乙烯-醋酸乙烯共聚物，优选的是，使用熔融指数为2～8g/10min，且醋酸乙烯的重量百分比含量为25％～35％的乙烯-醋酸乙烯共聚物。所述熔融指数的测量标准为GB/T 3682，190℃×2.16Kg。
可使用本领域已知的线型低密度聚乙烯，优选的是，使用熔融指数为0.2～4g/10min的线型低密度聚乙烯。所述熔融指数的测量标准为GB/T 3682，190℃×2.16Kg。
若为乙烯-醋酸乙烯共聚物和线型低密度聚乙烯的组合，两者的重量份配比为35～50：40～55。应理解，使用两者的组合时，两种聚合物的总重量份在前述80～90重量份的范围之内。
在一个具体实施例中，本发明皮线光缆用低烟无卤阻燃材料中含有82～88重量份的聚烯烃，例如83～86重量份。
相容剂
适用于本发明的相容剂可以是本领域已知的用于皮线光缆用低烟无卤阻燃材料中的相容剂，包括但不限于马来酸酐官能团接枝的聚烯烃。
优选地，本发明使用马来酸酐官能团接枝的聚乙烯作为相容剂。
更优选地，本发明的马来酸酐官能团接枝的聚乙烯的熔融指数0.5～2g/10min(使用GB/T3682-2000法测定)，接枝率0.5％～1.5％，以马来酸酐官能团接枝的聚乙烯的总重量为基准计。
抗氧剂
适用于本发明的抗氧剂可以是本领域已知的用于皮线光缆用低烟无卤阻燃材料中的抗氧剂，包括但不限于四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、硫代二丙酸双月桂酯中的一种或两种。
以100重量份的聚烯烃基材和相容剂计，抗氧剂的重量份通常为0.5～2份，优选为0.5～1.5份，更优选为0.5～1.0份。
若使用四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和硫代二丙酸双月桂酯的混合物，对混合物中两者的重量配以也无特殊要求，只要总重量份在上述范围之内即可。在某些实施例中，可以使用例如0.6～0.4重量份的四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和0.3～0.5重量份的硫代二丙酸双月桂酯的混合物。
无机阻燃剂
适用于本发明的无机阻燃剂可以是本领域已知的各种无机阻燃剂，包括但不限于氢氧化铝和氢氧化镁。
无机阻燃剂可以本领域已知的常规用量用于本发明的阻燃材料，例如以100重量份的聚烯烃基材和相容剂计，使用140～180重量份，优选140～170重量份的无机阻燃剂。
润滑剂
适用于本发明的润滑剂可以是本领域已知的用于皮线光缆用低烟无卤阻燃材料中的润滑剂，包括但不限于聚乙烯蜡、石蜡、硅油中的一种或几种。
当使用两种或多种润滑剂的混合物中，对混合物中各润滑剂之间的用量配比无特殊限制，只要其总量在1～5重量份的范围内即可，以100重量份的聚烯烃基材和相容剂计。在某些具体实施例中，本发明使用石蜡和硅油的混合物，两者的重量份配比在0.3～0.8重量份：1.5～3重量份的范围之内，例如0.5～0.6重量份：1.8～2.3重量份。
偶联剂
适用于本发明的偶联剂包括但不限于乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯中的一种或几种。
本发明阻燃材料中，以100重量份的聚烯烃基材和相容剂计，偶联剂的用量通常为1～4重量份，优选为1～3重量份，更优选为2～3重量份。若使用两种或多种偶联剂的混合物时，对该混合物中各偶联剂之间的用量配比并无特殊限制，只要其总量在上述限定的重量份范围内即可。
例如，在某些实施方式中，本发明使用乙烯基三甲氧基硅烷与异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯的组合，两者的重量份配比通常在0.8～1.0重量份：1.3～1.5重量份的范围内。
在其它实施方式中，本发明使用乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷和异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯的组合，两者的重量份配比通常在0.8～1.0重量份：1.3～1.7重量份的范围内。
无卤色母粒
适用于本发明的无卤色母粒可以是本领域已知的各种无卤色母粒，优选为以聚乙烯为基料的无卤色母粒。
本发明阻燃材料中，以100重量份的聚烯烃基材和相容剂计，无卤色母粒的用量通常为0～8重量份，优选为0～6重量份。
制备方法
针对由上述组分按照相应配比构成的皮线光缆用低烟无卤阻燃材料，本发明还提供对应的制备方法。
利用该制备方法来制备低烟无卤阻燃材料时，首先，按照100重量份的聚烯烃基材和相容剂(两者比例为80～90重量份：10～20重量份)计提供各组分：
对于其中的聚烯烃基材、相容剂、抗氧剂、无机阻燃剂、润滑剂、偶联剂以及无卤色母粒，可根据上述方案和实际需求采用具体的物料，具体如上所述，此处不加以赘述。
接着，根据上述要求提供相应的组分后，将各组分：聚烯烃基材、相容剂、抗氧剂、偶联剂、无机阻燃剂、润滑剂、无卤色母粒按照配比加入到双螺杆挤出机中进行混炼挤出。优选的，该双螺杆挤出机带有高精度的失重喂料系统。
优选地，在双螺杆挤出机中进行混炼挤出时，可将聚烯烃基材、相容剂以及无卤色母粒按照配比混合均匀，记为A料；将抗氧剂、无机阻燃剂和润滑剂按照配比混合均匀，记为B料；偶联剂单独为C料，最后将三者再加入到双螺杆挤出机中进行混炼挤出。
再接着，双螺杆挤出机中挤出的物料输送到单螺杆挤出机上进行挤出造粒。在挤出造粒时进行切粒和干燥。切粒可以是风冷切粒，干燥可以是鼓风干燥。
优选地，混炼挤出造粒过程中的四个温度段为：加料段135～140℃，输送段130～135℃，熔融段135～145℃，机头145～150℃。
任选地，所述方法包括称重打包的步骤。
上述的制备工艺相对于现有的制备工艺，其步骤简便且容易操作。
在上述低烟无卤阻燃材料以及其制备方法方案的基础上，能够得到高硬度、高挤出且成本相对较低的低烟无卤阻燃材料。
针对上述的实施方案内容，若如无具体说明，本发明的各种原料均可以通过市售得到；或根据本领域的常规方法制备得到。应理解，本发明中，“包含”、“包括”等术语也包括“由……组成”、“由……构成”之意。
除非另有定义或说明，本文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术熟练人员所熟悉的意义相同。此外任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。
本发明的其他方面由于本文的公开内容，对本领域的技术人员而言是显而易见的。
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照国家标准测定；若没有相应的国家标准，则按照通用的国际标准、或相关企业提出的标准要求进行。除非另有说明，否则所有的份数为重量份，所有的百分比为重量百分比。
实施例1
本实施例提供皮线光缆用低烟无卤阻燃材料，采用的原料与重量份数如下：
针对本实例中的低烟无卤阻燃材料，其具体的制备方法如下：
将本实例上述的聚烯烃基材、相容剂、抗氧剂、偶联剂、无机阻燃剂、润滑剂、无卤色母粒等原材料根据配比加入带有高精度的失重喂料系统的双螺杆进行混炼挤出，紧接着输送到单螺杆挤出机上进行挤出造粒。其中进行风冷切粒和鼓风干燥，然后进行称重打包。
本实施例中，混炼挤出造粒过程中的四个温度段为：加料段135～140℃，输送段130～135℃，熔融段135～145℃，机头145～150℃。
实施例2
本实施例提供一种皮线光缆用低烟无卤阻燃材料，采用的原料与重量份数如下：
上述低烟无卤阻燃材料的制备方法与实施例1相同。
实施例3
本实施例提供一种皮线光缆用低烟无卤阻燃材料，采用的原料与重量份数如下：
上述低烟无卤阻燃材料的制备方法与实施例1相同。
实施例4
本实施例提供一种皮线光缆用低烟无卤阻燃材料，采用的原料与重量份数如下：
上述低烟无卤阻燃材料的制备方法与实施例1相同。
实施例5
本实施例提供一种皮线光缆用低烟无卤阻燃材料，采用的原料与重量份数如下：
上述低烟无卤阻燃材料的制备方法与实施例1相同。
实施例6
本实施例提供一种皮线光缆用热塑性低烟无卤阻燃材料，采用的原料与重量份数如下：
上述热塑性低烟无卤阻燃材料的制备方法与实施例1相同。
实施例7
针对实施例1～6制备的低烟无卤阻燃材料的各项性能进行相应的测试。为了便于比较，同时列出普通皮线光缆用低烟无卤材料的特性。见表1和2。
表1：实施例性能测试结果
表2：实施例性能测试结果
由表1和2内容可以看出，本发明的低烟无卤阻燃材料具有高硬度、高挤出且成本相对较低等特点，有效解决现有皮线光缆用材料所存在的使用缺陷。采用其制成的皮线光缆，将继承这些优点，很好的解决了现有皮线光缆所存在的问题。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种皮线光缆用低烟无卤阻燃材料，其特征在于，所述材料含有聚烯烃基材和相容剂，以聚烯烃基材和相容剂总重量份数100份计，聚烯烃基材和相容剂的重量份配比为80～90重量份：10～20重量份，且以100重量份聚烯烃基材和相容剂计，所述皮线光缆用低烟无卤阻燃材料还含有如下重量份数的各组分：
2.根据权利要求1所述的皮线光缆用低烟无卤阻燃材料，其特征在于，
所述聚烯烃基材选自乙烯-醋酸乙烯共聚物、线型低密度聚乙烯或其混合物；
所述相容剂选自马来酸酐官能团接枝的聚烯烃；
所述抗氧剂选自四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、硫代二丙酸双月桂酯或其混合物；
所述无机阻燃剂选自氢氧化铝或氢氧化镁；
所述润滑剂选自聚乙烯蜡、石蜡、硅油或其混合物；
所述偶联剂选自乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯或其混合物；和/或
所述无卤色母粒为以聚乙烯为基料的无卤色母粒。
3.根据权利要求1或2所述的皮线光缆用低烟无卤阻燃材料，其特征在于，
根据GB/T 3682，在190℃×2.16Kg条件下测定的所述乙烯-醋酸乙烯共聚物的熔融指数为2～8g/10min，且共聚物中醋酸乙烯的重量百分比含量为25％～35％；
根据GB/T 3682，在190℃×2.16Kg条件下测定的所述线型低密度聚乙烯的熔融指数为0.2～4g/10min；
所述聚烯烃基材含有乙烯-醋酸乙烯共聚物和线型低密度聚乙烯，且两者的重量份配比为35～50：40～55；和/或
所述相容剂为马来酸酐官能团接枝的聚乙烯，使用GB/T3682-2000法测定，该马来酸酐官能团接枝的聚乙烯的熔融指数0.5～2g/10min，且该马来酸酐官能团接枝的聚乙烯中马来酸酐接枝率为0.5％～1.5％，以马来酸酐官能团接枝的聚乙烯的总重量为基准计。
4.根据权利要求1－3中任一项所述的皮线光缆用低烟无卤阻燃材料，其特征在于，
所述抗氧剂含有0.6～0.4重量份的四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和0.3～0.5重量份的硫代二丙酸双月桂酯；
所述润滑剂含有石蜡和硅油，两者的重量份配比在0.3～0.8重量份：1.5～3重量份的范围之内；
所述偶联剂含有乙烯基三甲氧基硅烷与异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯，两者的重量份配比在0.8～1.0重量份：1.3～1.5重量份的范围内；和/或
所述偶联剂含有乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷和异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯，两者的重量份配比在0.8～1.0重量份：1.3～1.7重量份的范围内。
5.根据权利要求1－4中任一项所述的皮线光缆用低烟无卤阻燃材料，其特征在于，
所述聚烯烃基材的重量份为82～88重量份；
所述相容剂的重量份为10～20重量份；
所述抗氧剂的重量份为0.5～1.5重量份；
所述无机阻燃剂的重量份为140～170重量份；
所述润滑剂的重量份为1～5重量份；
所述偶联剂的重量份为1～3重量份；和/或
所述无卤色母粒的重量份为0～6重量份。
6.一种皮线光缆用低烟无卤阻燃材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括下列步骤：
(1)将聚烯烃基材、相容剂、抗氧剂、偶联剂、无机阻燃剂、润滑剂和任选的无卤色母粒按照配比加入到双螺杆挤出机中进行混炼挤出；和
(2)将步骤(1)挤出的材料输送到单螺杆挤出机上进行挤出造粒；
从而制备得到所述种皮线光缆用低烟无卤阻燃材料。
7.根据权利要求6所述的皮线光缆用低烟无卤阻燃材料的制备方法，其特征在于，所述皮线光缆用低烟无卤阻燃材料如权利要求1－5中任一项所述。
8.根据权利要求6－7中任一项所述的皮线光缆用低烟无卤阻燃材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的混炼挤出过程中的四个温度段为：加料段135～140℃，输送段130～135℃，熔融段135～145℃，和机头145～150℃。
9.根据权利要求6－8中任一项所述的皮线光缆用低烟无卤阻燃材料的制备方法，其特征在于，
所述双螺杆挤出机是带有失重喂料系统的双螺杆挤出机；
在使用单螺杆挤出机挤出造粒时，进行风冷切粒和鼓风干燥；和/或
所述步骤(1)包括，将聚烯烃基材、相容剂以及任选的无卤色母粒按照配比混合均匀，记为A料；将抗氧剂、无机阻燃剂和润滑剂按照配比混合均匀，记为B料；偶联剂单独为C料；然后将A料、B料和C料加到双螺杆挤出机中进行混炼挤出。
10.采用权利要求6－9中任一项所述的制备方法制备得到的种皮线光缆用低烟无卤阻燃材料。
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