CN105295184A - 一种125℃高耐磨辐照交联低烟无卤电缆料及制备方法 - Google Patents

一种125℃高耐磨辐照交联低烟无卤电缆料及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种125℃高耐磨辐照交联低烟无卤电缆料及制备方法，125℃高耐磨辐照交联低烟无卤电缆料，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12％～22％、茂金属聚乙烯5％～8％、双峰中密度聚乙烯8％～15％、马来酸酐接枝聚乙烯3％～6％、无机填料53％～58％、烷基硅氧烷0.5％～2％、抗氧助剂1％～3％，各组分质量百分比之和为100％；125℃高耐磨辐照交联低烟无卤电缆料的制备方法为电缆料的制备、电缆的挤出制作和辐照加工。本发明的优点是125℃高耐磨辐照交联低烟无卤电缆料有更好的表面耐磨性能，在燃烧时释放烟量低，不会释放有毒有害气体，安全环保。

Description

一种125℃高耐磨辐照交联低烟无卤电缆料及制备方法
技术领域
本发明涉及电线电缆材料技术领域，特别是一种125℃高耐磨辐照交联低烟无卤电缆料及制备方法。
背景技术
电线电缆绝缘及护套用塑料俗称电缆料，现有车辆用电线电缆料使用含卤阻燃剂，处于燃烧状态时会释放大量有毒有害气体，人体吸入后对健康产生危害，不利于车辆火灾逃生和环保要求；且由于车辆运行时会产生较大的振动，电线电缆在日常使用过程中会有频繁摩擦，因而要求电缆料有较好的耐磨性能。现有技术中已有多种类型的低烟无卤电缆料产品。常规市售125℃辐照交联低烟无卤电缆料的硬度低，填充量高，用其制得的电线电缆成品在长时间使用过程中会由于绝缘及护套的磨损导致线路的短路而起火，产生安全隐患。
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耐温等级为125℃高耐磨辐照交联低烟无卤电缆料，解决现有电线电缆料燃烧时会释放有毒有害气体和耐磨性差的问题。本发明的另一目的是还提供一种制备该125℃高耐磨辐照交联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125℃高耐磨辐照交联低烟无卤电缆料，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12％～22％、茂金属聚乙烯5％～8％、双峰中密度聚乙烯8％～15％、马来酸酐接枝聚乙烯3％～6％、无机填料53％～58％、烷基硅氧烷0.5％～2％、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4.0g/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，所述双峰中密度聚乙烯的密度为0.923±0.003g/cm3，熔融指数为0.15～0.25g/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125℃高耐磨辐照交联低烟无卤电缆料的制备方法，具体为如下工艺：
电缆料的制备：按质量百分比称取各种组分，将乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、茂金属聚乙烯、双峰中密度聚乙烯三种组分投入到具有加压加热功能的密炼釜中，设置加压5MPa，温度120℃进行混炼，直至这三种组分完全融合形成胶状物，将这三种组分充分混合，避免出现由于三种组分极性强弱不一致导致的高分子相分离；然后将得到的所述胶状物与无机填料、烷基硅氧烷、抗氧助剂一起投入密炼机中，在密炼机中混炼至160℃，使上述各种组分混合均匀，形成混合软质胶状物；再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；
电缆的辐照加工：将所述粒型电缆料按所述电缆的挤出制作工艺挤出并包覆在导体线芯上后，得到成品电缆，然后进行辐照加工，辐照后成品电缆热延伸30％～80％。绘制所述粒型电缆料的交联特性曲线，通过交联特性曲线找到所述粒型电缆料的最佳交联点，根据电缆外径、绝缘或护套的厚度、电缆的结构，调整辐照剂量的大小，调整的范围始终在交联特性曲线的最佳范围之内，从而保证交联度及电缆成品的性能。
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，本发明采用的无机填料为氢氧化铝、氢氧化镁中的一种或两种的混合物，在燃烧时释放烟量低，不会释放有毒有害气体，安全环保；第二，双峰中密度聚乙烯的加入有效提升电缆料的表面耐磨性能，马来酸酐改性聚乙烯和烷基硅氧烷的加入，改善了无机填料、抗氧助剂与其余组分的亲和性，从而进一步改善了成品电缆料的耐磨性能。
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125℃高耐磨辐照交联低烟无卤电缆料，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12％、茂金属聚乙烯5％、双峰中密度聚乙烯15％、马来酸酐接枝聚乙烯6％、氢氧化铝58％、烷基硅氧烷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4.0g/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3g/10min；双峰中密度聚乙烯的密度为0.923±0.003g/cm3，熔融指数为0.2g/10min；马来酸酐接枝聚乙烯接枝率为0.7％，熔融指数为1g/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1μm，D代表粉体颗粒的直径，D50表示累计50％点的直径。
一种制备上述125℃高耐磨辐照交联低烟无卤电缆料的方法，包括电缆料的制备工艺、电缆的挤出制作工艺和电缆的辐照加工工艺，具体如下：
电缆料的制备：按上述质量百分比称取各种组分，将乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、茂金属聚乙烯、双峰中密度聚乙烯三种组分投入到具有加压加热功能的密炼釜中，并设置加压5MPa，温度120℃进行混炼，直至这三种组分完全融合形成胶状物，这一过程将三组分充分混合，避免出现由于这三种组分极性强弱不一致而导致的高分子相分离；然后将得到的胶状物与氢氧化铝、烷基硅氧烷、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；再将得到的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。在挤出过程中严格控制挤塑机的工作温度，防止水合氧化物提前分解，使用低压缩比的螺杆和机头，避免电缆料受剪切力过大造成聚合物的断键；采用低拉伸比的模具；实验证明分段冷却方法能够降低电缆料在挤出过程中的拉伸变形量和骤然冷却时产生的应力过度集中。
电缆的辐照加工：将上述粒型电缆料按上述电缆的挤出制作工艺挤出并包覆在导体线芯上后，得到成品电缆，然后进行辐照加工，辐照后成品电缆热延伸55％。绘制上述粒型电缆料的交联特性曲线，通过交联特性曲线找到上述粒型电缆料的最佳交联点，根据电缆外径、绝缘或护套的厚度、电缆的结构，调整辐照剂量的大小，调整的范围始终在交联特性曲线的最佳范围之内，从而保证交联度及电缆成品的性能。
实施例1制备的产品与市售汽车线用电缆料、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①烟密度中，实施例1产品的有焰法和无焰法烟密度和市售辐照交联低烟无卤电缆料接近，但是大大低于市售汽车线用电缆料，反应了实施例1产品在燃烧时具有较低的烟气释放量；在项目②PH值中，实施例1产品的PH值和市售辐照交联低烟无卤电缆料接近，但是市售汽车线用电缆料的PH值已经呈强酸性，反应了市售汽车线用电缆料在燃烧时会释放出大量的酸性气体；在项目③电导率中，实施例1产品的电导率和市售辐照交联低烟无卤电缆料接近，但是比市售汽车线用电缆料的电导率低很多，同时也反应了市售汽车线用电缆料在燃烧时会释放出大量的酸性气体；在项目④耐磨性中，实施例1产品的电导率和市售汽车线用电缆料接近，但是比市售辐照交联低烟无卤电缆料耐磨次数高出很多，反应了实施例1产品具有很好的耐磨性。
实施例2：
一种125℃高耐磨辐照交联低烟无卤电缆料，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22％、茂金属聚乙烯8％、双峰中密度聚乙烯8％、马来酸酐接枝聚乙烯4％、氢氧化镁55％、烷基硅氧烷2％、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4.0g/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4g/10min；双峰中密度聚乙烯的密度为0.923±0.003g/cm3，熔融指数为0.15g/10min；马来酸酐接枝聚乙烯接枝率为0.8％，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；氢氧化镁粉体颗粒的直径D50为1.5μm，D代表粉体颗粒的直径，D50表示累计50％点的直径。
一种制备上述125℃高耐磨辐照交联低烟无卤电缆料的方法，包括电缆料的制备工艺、电缆的挤出制作工艺和电缆的辐照加工工艺，具体如下：
电缆料的制备：按上述质量百分比称取各种组分，将乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、茂金属聚乙烯、双峰中密度聚乙烯三种组分投入到具有加压加热功能的密炼釜中，并设置加压5MPa，温度120℃进行混炼，直至这三种组分完全融合形成胶状物，这一过程将三组分充分混合，避免出现由于这三种组分极性强弱不一致而导致的高分子相分离；然后将得到的胶状物与氢氧化镁、烷基硅氧烷、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；再将得到的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。在挤出过程中严格控制挤塑机的工作温度，防止水合氧化物提前分解，使用低压缩比的螺杆和机头，避免电缆料受剪切力过大造成聚合物的断键；采用低拉伸比的模具；实验证明分段冷却方法能够降低电缆料在挤出过程中的拉伸变形量和骤然冷却时产生的应力过度集中。
电缆的辐照加工：将上述粒型电缆料按上述电缆的挤出制作工艺挤出并包覆在导体线芯上后，得到成品电缆，然后进行辐照加工，辐照后成品电缆热延伸30％。绘制上述粒型电缆料的交联特性曲线，通过交联特性曲线找到上述粒型电缆料的最佳交联点，根据电缆外径、绝缘或护套的厚度、电缆的结构，调整辐照剂量的大小，调整的范围始终在交联特性曲线的最佳范围之内，从而保证交联度及电缆成品的性能。
实施例2制备的产品与市售线用电缆料、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①烟密度中，实施例2产品的有焰法和无焰法烟密度和市售辐照交联低烟无卤电缆料接近，但是大大低于市售汽车线用电缆料，反应了实施例2产品在燃烧时具有较低的烟气释放量；在项目②PH值中，实施例2产品的PH值和市售辐照交联低烟无卤电缆料接近，但是市售汽车线用电缆料的PH值已经呈强酸性，反应了市售汽车线用电缆料在燃烧时会释放出大量的酸性气体；在项目③电导率中，实施例2产品的电导率和市售辐照交联低烟无卤电缆料接近，但是比市售汽车线用电缆料的电导率低很多，同时也反应了市售汽车线用电缆料在燃烧时会释放出大量的酸性气体；在项目④耐磨性中，实施例2产品的电导率和市售汽车线用电缆料接近，但是比市售辐照交联低烟无卤电缆料耐磨次数高出很多，反应了实施例2产品具有很好的耐磨性。
实施例3：
一种125℃高耐磨辐照交联低烟无卤电缆料，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20％、茂金属聚乙烯7％、双峰中密度聚乙烯14％、马来酸酐接枝聚乙烯3％、氢氧化铝和氢氧化镁的混合物53％、烷基硅氧烷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4.0g/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2g/10min；双峰中密度聚乙烯的密度为0.923±0.003g/cm3，熔融指数为0.25g/10min；马来酸酐接枝聚乙烯接枝率为0.9％，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。
一种制备上述125℃高耐磨辐照交联低烟无卤电缆料的方法，包括电缆料的制备工艺、电缆的挤出制作工艺和电缆的辐照加工工艺，具体如下：
电缆料的制备：按上述质量百分比称取各种组分，将乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、茂金属聚乙烯、双峰中密度聚乙烯三种组分投入到具有加压加热功能的密炼釜中，并设置加压5MPa，温度120℃进行混炼，直至这三种组分完全融合形成胶状物，这一过程将三组分充分混合，避免出现由于这三种组分极性强弱不一致而导致的高分子相分离；然后将得到的胶状物与氢氧化铝和氢氧化镁的混合物、烷基硅氧烷、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；再将得到的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。在挤出过程中严格控制挤塑机的工作温度，防止水合氧化物提前分解，使用低压缩比的螺杆和机头，避免电缆料受剪切力过大造成聚合物的断键；采用低拉伸比的模具；实验证明分段冷却方法能够降低电缆料在挤出过程中的拉伸变形量和骤然冷却时产生的应力过度集中。
电缆的辐照加工：将上述粒型电缆料按上述电缆的挤出制作工艺挤出并包覆在导体线芯上后，得到成品电缆，然后进行辐照加工，辐照后成品电缆热延伸80％。绘制上述粒型电缆料的交联特性曲线，通过交联特性曲线找到上述粒型电缆料的最佳交联点，根据电缆外径、绝缘或护套的厚度、电缆的结构，调整辐照剂量的大小，调整的范围始终在交联特性曲线的最佳范围之内，从而保证交联度及电缆成品的性能。
实施例3制备的产品与市售汽车线用电缆料、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①烟密度中，实施例3产品的有焰法和无焰法烟密度和市售辐照交联低烟无卤电缆料接近，但是大大低于市售汽车线用电缆料，反应了实施例3产品在燃烧时具有较低的烟气释放量；在项目②PH值中，实施例3产品的PH值和市售辐照交联低烟无卤电缆料接近，但是市售汽车线用电缆料的PH值已经呈强酸性，反应了市售汽车线用电缆料在燃烧时会释放出大量的酸性气体；在项目③电导率中，实施例3产品的电导率和市售辐照交联低烟无卤电缆料接近，但是比市售汽车线用电缆料的电导率低很多，同时也反应了市售汽车线用电缆料在燃烧时会释放出大量的酸性气体；在项目④耐磨性中，实施例3产品的电导率和市售汽车线用电缆料接近，但是比市售辐照交联低烟无卤电缆料耐磨次数高出很多，反应了实施例3产品具有很好的耐磨性。

Claims (9)

1.一种125℃高耐磨辐照交联低烟无卤电缆料，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12％～22％、茂金属聚乙烯5％～8％、双峰中密度聚乙烯8％～15％、马来酸酐接枝聚乙烯3％～6％、无机填料53％～58％、烷基硅氧烷0.5％～2％、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125℃高耐磨辐照交联低烟无卤电缆料，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4.0g/10min。
3.根据权利要求1所述的一种125℃高耐磨辐照交联低烟无卤电缆料，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125℃高耐磨辐照交联低烟无卤电缆料，其特征在于：所述双峰中密度聚乙烯的密度为0.923±0.003g/cm3，熔融指数为0.15～0.25g/10min。
5.根据权利要求1所述的一种125℃高耐磨辐照交联低烟无卤电缆料，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125℃高耐磨辐照交联低烟无卤电缆料，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。
7.根据权利要求1所述的一种125℃高耐磨辐照交联低烟无卤电缆料，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。
8.一种如权利要求1所述的125℃高耐磨辐照交联低烟无卤电缆料的制备方法，其特征在于：具体为如下工艺：
电缆料的制备：按质量百分比称取各种组分，将乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、茂金属聚乙烯、双峰中密度聚乙烯三种组分投入到具有加压加热功能的密炼釜中，设置加压5MPa，温度120℃进行混炼，直至这三种组分完全融合形成胶状物；然后将得到的所述胶状物与无机填料、烷基硅氧烷、抗氧助剂一起投入密炼机中，在密炼机中混炼至160℃，使上述各种组分混合均匀，形成混合软质胶状物；再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；
电缆的辐照加工：将所述粒型电缆料按所述电缆的挤出制作工艺挤出并包覆在导体线芯上后，得到成品电缆，然后进行辐照加工，辐照后成品电缆热延伸30％～80％。
9.根据权利要求8所述的125℃高耐磨辐照交联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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