CN105131611A - 一种高强度无卤素耐火电缆绝缘塑料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高强度无卤素耐火电缆绝缘塑料，包括：EVA共聚物25～55质量份；甲基乙烯基硅橡胶15～55质量份；玻璃粉3～7质量份；氮磷阻燃剂8～16质量份；相容剂1～8质量份；抗氧剂1～6质量份；硫化剂1～6质量份；交联剂1～6质量份；所述氮磷阻燃剂为表面经硅烷或钛酸酯活化后的氮磷阻燃剂。本发明提供的电缆绝缘塑料，避免了使用传统的有机卤化物阻燃剂，不含卤素，阻燃性能较高，并且具有优异的强度。
Description
技术领域
本发明涉及电缆绝缘塑料技术领域，尤其涉及一种高强度无卤素耐火电缆绝缘塑料及其制备方法。
背景技术
近年来，随着电机、电子电器、汽车等相关行业的飞速发展以及辐照交联技术在电线电缆工业的广泛应用，辐照交联电线也呈较快的发展趋势。目前，辐照交联电线已成功的应用于电机、感温元件、大功率灯饰、汽车低压信号控制、各类机车、轨道交通、矿产开发、X射线高压击发及大功率传输等行业。其中，应用最为广泛的是交联聚烯烃电缆绝缘塑料。交联聚烯烃电缆绝缘塑料，是采用物理辐照方法，促成聚烯烃材料交联，从而形成新的更稳定的网状分子结构。经过辐照后的聚烯烃绝缘材料具有耐高温、耐热冲击、耐臭氧、耐化学溶剂以及良好的电气绝缘性能，和延长电线电缆的使用寿命等优点，因而得到广泛的应用。良好的交联聚烯烃电缆绝缘塑料需要具有较高的阻燃性能，同时满足环保要求；但是，现有技术制备的交联聚烯烃电缆绝缘塑料，在具有良好阻燃性能的同时，均含有卤素，对环境会造成污染，不能达到环保的要求且现有的电缆绝缘塑料的强度较低，并且耐火性能还有待进一步提高。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种高强度无卤素耐火电缆绝缘塑料及其制备方法，制备的电缆绝缘塑料具有较高的阻燃性能，不含卤素，并且较高力学强度。
本发明提供了一种高强度无卤素耐火电缆绝缘塑料，包括：
EVA共聚物25～55质量份；
甲基乙烯基硅橡胶15～55质量份；
玻璃粉3～7质量份；
氮磷阻燃剂8～16质量份；
蒙脱土0.5～2质量份；
相容剂1～8质量份；
抗氧剂1～6质量份；
硫化剂1～6质量份；
交联剂1～6质量份；
所述氮磷阻燃剂为表面经硅烷或钛酸酯活化后的氮磷阻燃剂。
优选的，所述EVA共聚物为EVA与辛烯、丙烯、丁烯或戊烯的共聚物；所述相容剂为马来酸酐接枝三元乙丙橡胶；所述抗氧剂为抗氧剂1010，所述交联剂为丙基三甲氧基硅烷；所述氮磷阻燃剂选自氮磷阻燃剂NPR，所述硫化剂为DCP、TAIC、氧化镁和季戊四醇的混合物。
优选的，所述氮磷阻燃剂粒径为10nm～150nm。
本发明还提供了前述高强度无卤素耐火电缆绝缘塑料的制备方法，包括：
步骤1）备料；
步骤2）将EVA树脂与烯烃在密炼机中混合，熔融后，加入交联剂在140℃～180℃温度下进行熔融共混，得到EVA共聚物,其中：EVA、烯烃和交联剂的质量比为1：(1~2)：(0.1～0.3)；
步骤3）将氮磷阻燃剂分散于溶剂中，载40℃温度下加热搅拌，然后加入硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂进行反应，反应结束后，过滤除去多余溶液，固体经干燥得到表面经活化后的氮磷阻燃剂；
步骤4）将步骤2制备的EVA共聚物与步骤3制备的表面经活化后的氮磷阻燃剂以及甲基乙烯基硅橡胶、玻璃粉、相容剂、抗氧剂、硫化剂和交联剂混合，然后在130℃温度下密炼机内进行密炼，至混合物熔融后，采用双阶双螺杆挤出机挤出造粒，得到交联聚烯烃电缆绝缘塑料。
与现有技术相比，本发明采用表面经硅烷或钛酸酯活化后的氮磷阻燃剂作为阻燃剂，制备交联聚烯烃电缆绝缘塑料，由于活化后的氮磷阻燃剂表面带有有机基团，因此能够在基体树脂中更加均匀的分散，从而给产品带来良好的阻燃性能；同时由于避免了使用传统的有机卤化物阻燃剂，而不会在产品中引入卤素元素，因此制备的电缆绝缘塑料具有较高的阻燃性能，同时不含卤素。
本发明采用表面经硅烷或钛酸酯活化后的氮磷阻燃剂作为阻燃剂，制备电缆绝缘塑料，由于活化后的氮磷阻燃剂表面带有有机基团，因此能够在基体树脂中更加均匀的分散，从而给产品带来良好的阻燃性能；同时由于避免了使用传统的有机卤化物阻燃剂，而不会在产品中引入卤素元素，因此制备的电缆绝缘塑料具有较高的阻燃性能，同时不含卤素。
本发明提供的电缆绝缘塑料不但具有绝缘性能优异的EVA共聚物，还含有甲基乙烯基硅橡胶，实验证明，两者结合得到的材料绝缘性能更加优异。
本发明提供的电缆绝缘塑料中含有玻璃粉，作用是：当温度升高至玻璃粉软化温度时，玻璃粉熔融形成液相，填充于EVA共聚物和甲基乙烯基硅橡胶之间；随着时间的延长，液相逐渐渗入聚合物网络，冷却固化后，起到桥连作用，强化聚合物结构。
本发明提供的高强度无卤素耐火电缆绝缘塑料无需添加有机卤化物作为阻燃剂，在具有较高阻燃性能的同时，不含卤素，具有良好的环保性能。对制备的交联聚烯烃电缆绝缘塑料进行性能测试，结果表明，本发明提供的交联聚烯烃材料不含卤素，并且垂直燃烧VW-1小于5秒。
本发明将EVA与烯烃进行聚合，可以提高EVA的耐低温性能。
本发明首先对氮磷阻燃剂表面进行活化，使其带有有机基团，这样可以避免氮磷阻燃剂的团聚，同时，由于其表面带有有机基团，可以与EVA共聚物基体树脂混合的更加均匀，使制备的产品具有优良的阻燃性能。
本发明在阻燃剂中加入蒙脱土，可以有效降低反应热释放率，同时，蒙脱土可以与阻燃剂产生协同作用，大大提高阻燃剂的阻燃性能，使产品具有较高的阻燃性能。
本发明采用表面经硅烷或钛酸酯活化后的氮磷阻燃剂作为阻燃剂，制备交联聚烯烃电缆绝缘塑料，由于活化后的氮磷阻燃剂表面带有有机基团，因此能够在基体树脂中更加均匀的分散，从而给产品带来良好的阻燃性能；同时由于避免了使用传统的有机卤化物阻燃剂，而不会在产品中引入卤素元素，因此制备的交联聚烯烃电缆绝缘塑料具有较高的阻燃性能，同时不含卤素。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
本发明提供了一种高强度无卤素耐火电缆绝缘塑料，包括：
EVA共聚物25～55质量份；
甲基乙烯基硅橡胶15～55质量份；
玻璃粉3～7质量份；
氮磷阻燃剂8～16质量份；
蒙脱土0.5～2质量份；
相容剂1～8质量份；
抗氧剂1～6质量份；
硫化剂1～6质量份；
交联剂1～6质量份；
所述氮磷阻燃剂为表面经硅烷或钛酸酯活化后的氮磷阻燃剂。
所述EVA共聚物为EVA与辛烯、丙烯、丁烯或戊烯的共聚物；所述相容剂为马来酸酐接枝三元乙丙橡胶；所述抗氧剂为抗氧剂1010，所述交联剂为丙基三甲氧基硅烷；所述氮磷阻燃剂选自氮磷阻燃剂NPR，所述硫化剂为DCP、TAIC、氧化镁和季戊四醇的混合物，氮磷阻燃剂粒径为10nm～150nm。
具体的实施例如下：
表1：备料表
| EVA共聚物 | 甲基乙烯基硅橡胶 | 玻璃粉 | 氮磷阻燃剂 | 蒙脱土 | 相容剂 | 抗氧剂 | 硫化剂 | 交联剂 | |
| 实施例1 | 25 | 15 | 3 | 8 | 0.5 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 实施例2 | 55 | 55 | 7 | 16 | 2 | 8 | 6 | 6 | 6 |
| 实施例3 | 40 | 35 | 5 | 12 | 1.5 | 5 | 4 | 3 | 3.2 |
实施例1：
步骤1）如表1所述备料；
步骤2）将EVA树脂与烯烃在密炼机中混合，熔融后，加入交联剂在140℃温度下进行熔融共混，得到EVA共聚物,其中：EVA、烯烃和交联剂的质量比为1：1：0.1；
步骤3）将氮磷阻燃剂分散于溶剂中，载40℃温度下加热搅拌，然后加入硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂进行反应，反应结束后，过滤除去多余溶液，固体经干燥得到表面经活化后的氮磷阻燃剂；
步骤4）将步骤2制备的EVA共聚物与步骤3制备的表面经活化后的氮磷阻燃剂以及甲基乙烯基硅橡胶、玻璃粉、相容剂、抗氧剂、硫化剂和交联剂混合，然后在130℃温度密炼机内进行密炼，至混合物熔融后，采用双阶双螺杆挤出机挤出造粒，得到交联聚烯烃电缆绝缘塑料。
实施例2：
步骤1）如表1所述备料；
步骤2）将EVA树脂与烯烃在密炼机中混合，熔融后，加入交联剂在180℃温度下进行熔融共混，得到EVA共聚物,其中：EVA、烯烃和交联剂的质量比为1：2：0.3；
步骤3）将氮磷阻燃剂分散于溶剂中，载40℃温度下加热搅拌，然后加入硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂进行反应，反应结束后，过滤除去多余溶液，固体经干燥得到表面经活化后的氮磷阻燃剂；
步骤4）将步骤2制备的EVA共聚物与步骤3制备的表面经活化后的氮磷阻燃剂以及甲基乙烯基硅橡胶、玻璃粉、相容剂、抗氧剂、硫化剂和交联剂混合，然后在130℃温度下密炼机内进行密炼，至混合物熔融后，采用双阶双螺杆挤出机挤出造粒，得到交联聚烯烃电缆绝缘塑料。
实施例3：
步骤1）如表1所述备料；
步骤2）将EVA树脂与烯烃在密炼机中混合，熔融后，加入交联剂在160℃温度下进行熔融共混，得到EVA共聚物,其中：EVA、烯烃和交联剂的质量比为1：1.5：0.2；
步骤3）将氮磷阻燃剂分散于溶剂中，载40℃温度下加热搅拌，然后加入硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂进行反应，反应结束后，过滤除去多余溶液，固体经干燥得到表面经活化后的氮磷阻燃剂；
步骤4）将步骤2制备的EVA共聚物与步骤3制备的表面经活化后的氮磷阻燃剂以及甲基乙烯基硅橡胶、玻璃粉、相容剂、抗氧剂、硫化剂和交联剂混合，然后在130℃温度下密炼机内进行密炼，至混合物熔融后，采用双阶双螺杆挤出机挤出造粒，得到交联聚烯烃电缆绝缘塑料。
对实施例1-3制备的交联聚烯烃电缆绝缘塑料进行性能检测，实验结果如下表2：
表2：实施例1-3制备的交联聚烯烃电缆绝缘塑料性能检测表
由上述实施例1-3的检测表2可知，本发明制备的电缆绝缘塑料具有较高的阻燃性能以及物理强度，同时不含卤素。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (5)
1.一种高强度无卤素耐火电缆绝缘塑料，包括：EVA共聚物25～55质量份；甲基乙烯基硅橡胶15～55质量份；玻璃粉3～7质量份；氮磷阻燃剂8～16质量份；蒙脱土0.5～2质量份；相容剂1～8质量份；抗氧剂1～6质量份；交联剂1～6质量份；硫化剂1～6质量份；所述氮磷阻燃剂为表面经硅烷或钛酸酯活化后的氮磷阻燃剂。
2.根据权利要求1所述的高强度无卤素耐火电缆绝缘塑料，其特征在于，所述EVA共聚物为EVA与辛烯、丙烯、丁烯或戊烯的共聚物；所述相容剂为马来酸酐接枝三元乙丙橡胶；所述抗氧剂为抗氧剂1010，所述交联剂为丙基三甲氧基硅烷；所述氮磷阻燃剂选自氮磷阻燃剂NPR，所述硫化剂为DCP、TAIC、氧化镁和季戊四醇的混合物。
3.根据权利要求1、2之一所述的高强度无卤素耐火电缆绝缘塑料，其特征在于，所述氮磷阻燃剂粒径为10nm～150nm。
4.一种如权利要求1-3所述的高强度无卤素耐火电缆绝缘塑料的制备方法，包括：
步骤1）备料；
步骤2）将EVA树脂与烯烃在密炼机中混合，熔融后，加入交联剂在140℃～180℃温度下进行熔融共混，得到EVA共聚物,其中：EVA、烯烃和交联剂的质量比为1：(1~2)：(0.1～0.3)；
步骤3）将氮磷阻燃剂分散于溶剂中，在40℃温度下加热搅拌，然后加入硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂进行反应，反应结束后，过滤除去多余溶液，固体经干燥得到表面经活化后的氮磷阻燃剂；
步骤4）将步骤2制备的EVA共聚物与步骤3制备的表面经活化后的氮磷阻燃剂以及甲基乙烯基硅橡胶、玻璃粉、相容剂、抗氧剂、硫化剂和交联剂混合，然后在130℃温度下密炼机内进行密炼，至混合物熔融后，采用双阶双螺杆挤出机挤出造粒，得到交联聚烯烃电缆绝缘塑料。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤3的溶剂为水或乙醇。
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