CN105175868A - 一种低吸水性高绝缘低烟无卤电缆料及其制备方法 - Google Patents

一种低吸水性高绝缘低烟无卤电缆料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低吸水性高绝缘低烟无卤电缆料及其制备方法，低吸水性高绝缘低烟无卤电缆料，以质量百分比计组成组分和各自含量为：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物5％～8％、茂金属聚乙烯10％～12％、聚乙烯弹性体12％～22％、马来酸酐接枝聚乙烯3％～6％、无机填料55％～60％、烷基硅氧烷0.5％～1％、抗氧助剂1％～3％，各组分质量百分比之和为100％；低吸水性高绝缘低烟无卤电缆料的制备方法为无机填料表面处理、电缆料的制备和电缆的挤出制作。本发明的优点是提升了电缆料的体积电阻率；对无机填料进行表面处理，改变无机填料的表面结构，提升其疏水性，改善了电缆料由于吸水受潮导致的电性能和机械性能的劣化。

Description

一种低吸水性高绝缘低烟无卤电缆料及其制备方法
技术领域
本发明涉及电线电缆材料技术领域，特别是一种低吸水性高绝缘低烟无卤电缆料及其制备方法。
背景技术
随着电缆技术的发展以及社会需求的进步，低烟无卤阻燃电缆在生活中发挥着越来越重要的作用，越来越多的场合要求使用低烟无卤阻燃电缆。然而由于原有的低烟无卤电缆材料为了提高无机阻燃剂与基材的亲和力，采用了大量极性较强的聚乙烯树脂作为基材；同时作为阻燃剂使用的无机填料如氢氧化铝、氢氧化镁等由于氢氧根的存在使得电缆料很容易吸水受潮，降低了电缆料的绝缘性能，进而劣化了其机械性能。
发明内容
发明目的：针对上述问题，本发明的一个目的是提供一种低吸水性高绝缘低烟无卤电缆料，解决现有电缆料易吸水受潮，绝缘性能低的问题。本发明的另一目的是还提供一种制备该低吸水性高绝缘低烟无卤电缆料的方法。
技术方案：为实现上述第一目的，本发明提供如下技术方案：
一种低吸水性高绝缘低烟无卤电缆料，以质量百分比计，组成组分和各组分的含量为：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物5％～8％、茂金属聚乙烯10％～12％、聚乙烯弹性体12％～22％、马来酸酐接枝聚乙烯3％～6％、无机填料55％～60％、烷基硅氧烷0.5％～1％、抗氧助剂1％～3％，各组分的质量百分比之和为100％。
进一步的，所述茂金属聚乙烯的密度为0.905g/cm3，熔融指数为4g/10min。
进一步的，所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的醋酸乙烯酯含量为26～28g/cm3，熔融指数为2～4g/10min。
进一步的，所述聚乙烯弹性体的密度为0.875±0.003g/cm3，熔融指数为1～4g/10min。
进一步的，所述马来酸酐接枝聚乙烯接枝率为0.7％～0.9％，熔融指数为0.8～1.2g/10min。
进一步的，所述烷基硅氧烷为乙烯基硅氧烷，其有效含量≥99％。
进一步的，所述抗氧助剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与硫代二丙酸二硬脂醇酯按质量比1∶1共同混合制得。
进一步的，所述无机填料粉体颗粒的直径D50为1～2μm，D代表粉体颗粒的直径，D50表示累计50％点的直径；所述无机填料为氢氧化铝、氢氧化镁中的一种或两种的混合物；所述无机填料为氢氧化铝和氢氧化镁的混合物时，所述氢氧化铝和氢氧化镁的质量比为3∶1。
为实现上述第二目的，本发明还提供如下技术方案：
所述一种低吸水性高绝缘低烟无卤电缆料的制备方法，具体为如下工艺：
无机填料表面处理：按质量百分比称取所述烷基硅氧烷和无机填料，然后在室温下将所述烷基硅氧烷与正丁醇按质量比1:9混合均匀，形成烷基硅氧烷处理液，所述正丁醇的浓度为分析纯，再将所述烷基硅氧烷处理液和无机填料投入到有加热功能的高混机中，设定高混机温度120～125℃，充分混合5min，使所述烷基硅氧烷处理液对无机填料进行表面处理；
电缆料的制备：按质量百分比称取其余各种组分，将已完成表面处理的无机填料与茂金属聚乙烯、聚乙烯弹性体、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、马来酸酐接枝聚乙烯、抗氧助剂一起投入密炼机中，在密炼机中混炼至160℃，使各种组分混合均匀，形成混合软质胶状物；将得到的所述混合软质胶状物投入到单螺杆中挤出，单螺杆温度为：第一区130～145℃，第二区130～145℃，第三区130～145℃，机头140～155℃，得到挤出成型为粒型的电缆料，风冷后包装；
电缆的挤出制作：将所述电缆料的制备中最终得到的粒型电缆料，通过电线电缆挤塑机，在一区120～130℃、二区130～150℃、三区145～165℃、四区145～165℃、机头140～160℃的温度下挤出，包覆在导体线芯上。
进一步的，所述电缆料的制备中最终得到的粒型的电缆料，其形状为圆柱状，长度为0.5cm，底面直径为0.2～0.3cm。
有益效果：与现有技术相比，本发明的优点是：第一，本发明配方中降低了极性较强的乙烯—醋酸乙烯酯共聚物用量，增加使用了极性较弱的茂金属聚乙烯和聚乙烯弹性体，提升了电缆料的整体体积电阻率；第二，本发明制备时预先对无机填料进行表面处理，改变了无机填料的表面结构，提升了无机填料的疏水性，有效改善了电缆料在使用过程中由于吸水受潮导致的电性能和机械性能的劣化。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，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，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
实施例1：
一种低吸水性高绝缘低烟无卤电缆料，以质量百分比计，组成组分和各组分的含量为：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物5％、茂金属聚乙烯10％、聚乙烯弹性体22％、马来酸酐接枝聚乙烯6％、氢氧化铝55％、乙烯基硅氧烷1％、抗氧助剂1％，各组分的质量百分比之和为100％。
其中茂金属聚乙烯的密度为0.905g/cm3，熔融指数为4g/10min；乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的醋酸乙烯酯含量为28g/cm3，熔融指数为2g/10min；聚乙烯弹性体的密度为0.875g±0.003/cm3，熔融指数为1.5g/10min；马来酸酐接枝聚乙烯接枝率为0.7％，熔融指数为1.2g/10min；抗氧助剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与硫代二丙酸二硬脂醇酯按质量比1∶1共同混合制得；氢氧化铝粉体颗粒的直径D50为1.5μm，D代表粉体颗粒的直径，D50表示累计50％点的直径；乙烯基硅氧烷的有效含量≥99％。
制备上述低吸水性高绝缘低烟无卤电缆料的方法，具体工艺为：
氢氧化铝表面处理：按质量百分比称取乙烯基硅氧烷和氢氧化铝，然后在室温下将乙烯基硅氧烷与浓度为分析纯的正丁醇按质量比1:9混合均匀，形成乙烯基硅氧烷处理液，再将乙烯基硅氧烷处理液和氢氧化铝投入到有加热功能的高混机中，设定高混机温度120～125℃，充分混合5min，使乙烯基硅氧烷处理液对氢氧化铝进行表面处理；
电缆料的制备：按质量百分比称取其余各种组分，将已完成表面处理的氢氧化铝与茂金属聚乙烯、聚乙烯弹性体、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、马来酸酐接枝聚乙烯、抗氧助剂一起投入密炼机中，在密炼机中混炼至160℃，使各种组分混合均匀，形成混合软质胶状物；将得到的所述混合软质胶状物投入到单螺杆中挤出，单螺杆温度为：第一区130～145℃，第二区130～145℃，第三区130～145℃，机头140～155℃，得到挤出成型为粒型的电缆料，该粒型电缆料的形状为圆柱状，长度为0.5cm，底面直径为0.2～0.3cm，风冷后包装；
电缆的挤出制作：将上述电缆料的制备中最终得到的粒型电缆料，通过电线电缆挤塑机，在一区120～130℃、二区130～150℃、三区145～165℃、四区145～165℃、机头140～160℃的温度下挤出，包覆在导体线芯上。
实施例1制备的产品与市售低烟无卤电缆料进行相关测试实验，对比结果如表1所示。
表1测试实验对比结果
由表1所示，实验项目中，在项目①20℃体积电阻率试验可以看到实施例1产品的原始体积电阻率远高于市售低烟无卤绝缘料，反映了实施例1产品具有较好的绝缘性能；在项目②高温高湿试验中，在85℃，85％湿度条件下放置168h后的实施例1产品拉伸强度、断裂伸长率、体积电阻率明显高于市售低烟无卤绝缘料；在项目③浸水试验中，在70℃条件下浸水168h后，实施例1产品拉伸强度、断裂伸长率、体积电阻率明显高于市售低烟无卤绝缘料；在项目④吸水试验中，实施例1产品的单位面积增重量远低于市售低烟无卤绝缘料，反映了实施例1产品相比于市售低烟无卤绝缘料具有较好的疏水性。
实施例2：
一种低吸水性高绝缘低烟无卤电缆料，以质量百分比计，组成组分和各组分的含量为：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物8％、茂金属聚乙烯12％、聚乙烯弹性体12％、马来酸酐接枝聚乙烯4％、氢氧化镁60％、乙烯基硅氧烷1％、抗氧助剂3％，各组分的质量百分比之和为100％。
其中茂金属聚乙烯的密度为0.905g/cm3，熔融指数为4g/10min；乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的醋酸乙烯酯含量为26g/cm3，熔融指数为3.2g/10min；聚乙烯弹性体的密度为0.875±0.003g/cm3，熔融指数为1g/10min；马来酸酐接枝聚乙烯接枝率为0.8％，熔融指数为0.8g/10min；抗氧助剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与硫代二丙酸二硬脂醇酯按质量比1∶1共同混合制得；氢氧化镁粉体颗粒的直径D50为1μm，D代表粉体颗粒的直径，D50表示累计50％点的直径；乙烯基硅氧烷的有效含量≥99％。
制备上述低吸水性高绝缘低烟无卤电缆料的方法，具体工艺为：
氢氧化镁表面处理：按质量百分比称取乙烯基硅氧烷和氢氧化镁，然后在室温下将乙烯基硅氧烷与浓度为分析纯的正丁醇按质量比1:9混合均匀，形成乙烯基硅氧烷处理液，再将乙烯基硅氧烷处理液和氢氧化镁投入到有加热功能的高混机中，设定高混机温度120～125℃，充分混合5min，使乙烯基硅氧烷处理液对氢氧化镁进行表面处理；
电缆料的制备：按质量百分比称取其余各种组分，将已完成表面处理的氢氧化镁与茂金属聚乙烯、聚乙烯弹性体、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、马来酸酐接枝聚乙烯、抗氧助剂一起投入密炼机中，在密炼机中混炼至160℃，使各种组分混合均匀，形成混合软质胶状物；将得到的所述混合软质胶状物投入到单螺杆中挤出，单螺杆温度为：第一区130～145℃，第二区130～145℃，第三区130～145℃，机头140～155℃，得到挤出成型为粒型的电缆料，该粒型电缆料的形状为圆柱状，长度为0.5cm，底面直径为0.2～0.3cm，风冷后包装；
电缆的挤出制作：将上述电缆料的制备中最终得到的粒型电缆料，通过电线电缆挤塑机，在一区120～130℃、二区130～150℃、三区145～165℃、四区145～165℃、机头140～160℃的温度下挤出，包覆在导体线芯上。
实施例2制备的产品与市售低烟无卤电缆料进行相关测试实验，对比结果如表2所示。
表2测试实验对比结果
由表2所示，实验项目中，在项目①20℃体积电阻率试验可以看到实施例2产品的原始体积电阻率远高于市售低烟无卤绝缘料，反映了实施例2产品具有较好的绝缘性能；在项目②高温高湿试验中，在85℃，85％湿度条件下放置168h后的实施例2产品拉伸强度、断裂伸长率、体积电阻率明显高于市售低烟无卤绝缘料；在项目③浸水试验中，在70℃条件下浸水168h后，实施例2产品拉伸强度、断裂伸长率、体积电阻率明显高于市售低烟无卤绝缘料；在项目④吸水试验中，实施例2产品的单位面积增重量远低于市售低烟无卤绝缘料，反映了实施例2产品相比于市售低烟无卤绝缘料具有较好的疏水性。
实施例3：
一种低吸水性高绝缘低烟无卤电缆料，以质量百分比计，组成组分和各组分的含量为：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物6％、茂金属聚乙烯11％、聚乙烯弹性体19％、马来酸酐接枝聚乙烯3％、氢氧化铝和氢氧化镁的混合物58％、乙烯基硅氧烷0.5％、抗氧助剂2.5％；各组分的质量百分比之和为100％。
其中茂金属聚乙烯的密度为0.905g/cm3，熔融指数为4g/10min；乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的醋酸乙烯酯含量为27g/cm3，熔融指数为4g/10min；聚乙烯弹性体的密度为0.875±0.003g/cm3，熔融指数为4g/10min；马来酸酐接枝聚乙烯接枝率为0.9％，熔融指数为0.9g/10min；抗氧助剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与硫代二丙酸二硬脂醇酯按质量比1∶1共同混合制得；氢氧化铝和氢氧化镁的混合物中氢氧化铝和氢氧化镁的质量比为3∶1，氢氧化铝粉体颗粒的直径D50为2μm，氢氧化镁粉体颗粒的直径D50为1.8μm，D代表粉体颗粒的直径，D50表示累计50％点的直径；乙烯基硅氧烷的有效含量≥99％。
制备上述低吸水性高绝缘低烟无卤电缆料的方法，具体工艺为：
氢氧化铝和氢氧化镁的混合物表面处理：按质量百分比称取乙烯基硅氧烷、氢氧化铝和氢氧化镁的混合物，然后在室温下将乙烯基硅氧烷与浓度为分析纯的正丁醇按质量比1:9混合均匀，形成乙烯基硅氧烷处理液，再将乙烯基硅氧烷处理液、氢氧化铝和氢氧化镁的混合物投入到有加热功能的高混机中，设定高混机温度120～125℃，充分混合5min，使乙烯基硅氧烷处理液对氢氧化铝和氢氧化镁的混合物进行表面处理；
电缆料的制备：按质量百分比称取其余各种组分，将已完成表面处理的氢氧化铝和氢氧化镁的混合物与茂金属聚乙烯、聚乙烯弹性体、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、马来酸酐接枝聚乙烯、抗氧助剂一起投入密炼机中，在密炼机中混炼至160℃，使各种组分混合均匀，形成混合软质胶状物；将得到的所述混合软质胶状物投入到单螺杆中挤出，单螺杆温度为：第一区130～145℃，第二区130～145℃，第三区130～145℃，机头140～155℃，得到挤出成型为粒型的电缆料，该粒型电缆料的形状为圆柱状，长度为0.5cm，底面直径为0.2～0.3cm，风冷后包装；
电缆的挤出制作：将上述电缆料的制备中最终得到的粒型电缆料，通过电线电缆挤塑机，在一区120～130℃、二区130～150℃、三区145～165℃、四区145～165℃、机头140～160℃的温度下挤出，包覆在导体线芯上。
实施例3制备的产品与市售低烟无卤电缆料进行相关测试实验，对比结果如表3所示。
表3测试实验对比结果
由表3所示，实验项目中，在项目①20℃体积电阻率试验可以看到实施例3产品的原始体积电阻率远高于市售低烟无卤绝缘料，反映了实施例3产品具有较好的绝缘性能；在项目②高温高湿试验中，在85℃，85％湿度条件下放置168h后的实施例3产品拉伸强度、断裂伸长率、体积电阻率明显高于市售低烟无卤绝缘料；在项目③浸水试验中，在70℃条件下浸水168h后，实施例3产品拉伸强度、断裂伸长率、体积电阻率明显高于市售低烟无卤绝缘料；在项目④吸水试验中，实施例3产品的单位面积增重量远低于市售低烟无卤绝缘料，反映了实施例3产品相比于市售低烟无卤绝缘料具有较好的疏水性。

Claims (10)

1.一种低吸水性高绝缘低烟无卤电缆料，其特征在于：以质量百分比计，组成组分和各组分的含量为：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物5％～8％、茂金属聚乙烯10％～12％、聚乙烯弹性体12％～22％、马来酸酐接枝聚乙烯3％～6％、无机填料55％～60％、烷基硅氧烷0.5％～1％、抗氧助剂1％～3％，各组分的质量百分比之和为100％。
2.根据权利要求1所述的一种低吸水性高绝缘低烟无卤电缆料，其特征在于：所述茂金属聚乙烯的密度为0.905g/cm3，熔融指数为4g/10min。
3.根据权利要求1所述的一种低吸水性高绝缘低烟无卤电缆料，其特征在于：所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的醋酸乙烯酯含量为26～28g/cm3，熔融指数为2～4g/10min。
4.根据权利要求1所述的一种低吸水性高绝缘低烟无卤电缆料，其特征在于：所述聚乙烯弹性体的密度为0.875±0.003g/cm3，熔融指数为1～4g/10min。
5.根据权利要求1所述的一种低吸水性高绝缘低烟无卤电缆料，其特征在于：所述马来酸酐接枝聚乙烯接枝率为0.7％～0.9％，熔融指数为0.8～1.2g/10min。
6.根据权利要求1所述的一种低吸水性高绝缘低烟无卤电缆料，其特征在于：所述烷基硅氧烷为乙烯基硅氧烷，其有效含量≥99％。
7.根据权利要求1所述的一种低吸水性高绝缘低烟无卤电缆料，其特征在于：所述抗氧助剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与硫代二丙酸二硬脂醇酯按质量比1∶1共同混合制得。
8.根据权利要求1所述的一种低吸水性高绝缘低烟无卤电缆料，其特征在于：所述无机填料粉体颗粒的直径D50为1～2μm；所述无机填料为氢氧化铝、氢氧化镁中的一种或两种的混合物；所述无机填料为氢氧化铝和氢氧化镁的混合物时，所述氢氧化铝和氢氧化镁的质量比为3∶1。
9.一种如权利要求1所述的低吸水性高绝缘低烟无卤电缆料的制备方法，其特征在于：具体为如下工艺：
无机填料表面处理：按质量百分比称取所述烷基硅氧烷和无机填料，然后在室温下将所述烷基硅氧烷与正丁醇按质量比1:9混合均匀，形成烷基硅氧烷处理液，所述正丁醇的浓度为分析纯，再将所述烷基硅氧烷处理液和无机填料投入到有加热功能的高混机中，设定高混机温度120～125℃，充分混合5min，使所述烷基硅氧烷处理液对无机填料进行表面处理；
电缆料的制备：按质量百分比称取其余各种组分，将已完成表面处理的无机填料与茂金属聚乙烯、聚乙烯弹性体、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、马来酸酐接枝聚乙烯、抗氧助剂一起投入密炼机中，在密炼机中混炼至160℃，使各种组分混合均匀，形成混合软质胶状物；将得到的所述混合软质胶状物投入到单螺杆中挤出，单螺杆温度为：第一区130～145℃，第二区130～145℃，第三区130～145℃，机头140～155℃，得到挤出成型为粒型的电缆料，风冷后包装；
电缆的挤出制作：将所述电缆料的制备中最终得到的粒型电缆料，通过电线电缆挤塑机，在一区120～130℃、二区130～150℃、三区145～165℃、四区145～165℃、机头140～160℃的温度下挤出，包覆在导体线芯上。
10.根据权利要求9所述的低吸水性高绝缘低烟无卤电缆料的制备方法，其特征在于：所述电缆料的制备中最终得到的粒型的电缆料，其形状为圆柱状，长度为0.5cm，底面直径为0.2～0.3cm。
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