CN105367882A - 一种柔性化学交联低烟无卤阻燃聚烯烃护套材料及制备方法 - Google Patents

一种柔性化学交联低烟无卤阻燃聚烯烃护套材料及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种柔性化学交联低烟无卤阻燃聚烯烃护套材料及制备方法。本发明属于电线电缆技术领域，其成分按重量份数表示包括乙烯-醋酸乙烯酯共聚物60～90份、三元乙丙橡胶10～35份、防老剂RD？1～3份、硬脂酸0.5～3份、硬脂酸锌1~4份、无机阻燃剂120～180份、协同阻燃剂0.5～5、润滑剂1～5份、增塑剂1～5、交联剂2～5份，助交联剂1～3份，色粉1～3份。本发明制备的柔性化学交联低烟无卤阻燃聚烯烃护套材料，具有优异的抗开裂性能，较小的热变形，较好的柔韧性，高拉伸强度、断裂伸长率，高阻燃性能，低发烟量，且无卤、环境友好特性。

Description

一种柔性化学交联低烟无卤阻燃聚烯烃护套材料及制备方法
技术领域
本发明涉及低烟无卤阻燃电缆料技术领域，具体指一种柔性化学交联低烟无卤阻燃聚烯烃护套材料。
背景技术
随着社会对绿色、环保、安全的要求越来越高，许多高层建筑、地铁、隧道、核电厂、船舶等现代化设备都要求采用环境友好型低烟无卤阻燃材料制造的电线电缆。
交联型低烟无卤阻燃聚烯烃材料是通过化学或物理方法，使聚合物分子间形成网状结构，提高材料耐热性能、机械性能，耐开裂，热收缩和热变形较小，油品或化学试剂环境膨胀较低。但目前使用的交联型低烟无卤阻燃护套材料仍普遍存在硬度高，韧性低，机械性能不稳定等问题，难以较优地满足敷设环境狭窄，运行环境恶劣，失效电线电缆不易更换的运行稳定性要求高的场所及移动型电气设备对电线电缆柔软、耐开裂、耐热变形、高阻燃等性能要求。
电缆料的交联技术主要有三种：化学交联、硅烷交联和辐照交联。硅烷交联生产工艺简单，但交联方式的过程控制具有一定的不稳定性；辐照交联方式仅适用于小规格电缆，且交联层厚度受到限制，不适用于大截面电缆产品。化学交联方式材料挤出与交联同步进行，采用高温介质实现交联，不受电缆截面、交联层厚度的限制，适用范围宽，且交联过程稳定。
与传统的无机阻燃剂相比，含有碳酸镁石和水菱镁矿的天然矿物产品是一种独特的无卤阻燃剂，具有独特的三段阻燃机理，该天然矿物阻燃剂的热分解开始于220℃，吸热量高达1000J/g，原重的50%以上都以不可燃的二氧化碳和水蒸气的形式参与反应，抑制烟雾和可燃气体的产生。熔融聚合物会在分解的粒子表面富集，形成稳定的水泥状焦炭层。独特的几何结构赋予聚合物优异的机械物理性能，由其制备的低烟无卤阻燃聚烯烃材料具有高拉伸强度、高断裂伸长率，高阻燃性，且低烟、无卤、环境友好。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术所存在的不足，提供一种柔性化学交联低烟无卤阻燃聚烯烃护套材料。这种护套料具有高拉伸强度、高断裂伸长率，弯曲柔韧性好及抗开裂，高阻燃，低烟、无卤、环境友好等特性。
本发明的另一个目的在于提供一种柔性化学交联低烟无卤阻燃聚烯烃护套材料的制备方法。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实施的：一种柔性化学交联低烟无卤阻燃聚烯烃护套材料，其组分重量份配比是：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物60～90份、三元乙丙橡胶10～35份、防老剂RD1～3份、硬脂酸0.5～3份、硬脂酸锌1～4份、无机阻燃剂120～180份、协同阻燃剂0.5～5、石蜡1～5份、邻苯二甲酸二辛酯1～5、过氧化二异丙苯2～5份，三烯丙基异氰脲酸酯1～3份，色粉1～3份。
所述的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物VA含量为18～33%，熔融指数为1.5～5g/10min。所述的三元乙丙橡胶的乙烯含量为50～66%，门尼粘度值ML1+4100℃为40~50，第三单体含量3～5%。所述的无机阻燃剂为一类含有碳酸镁石和水菱镁矿的天然矿物质，氧化镁含量36～39%，氧化钙含量6～9%，二氧化硅含量0.2～1%，比重2.4g/cm3，比表面积为11～17m2/g，1000℃烧失量51～54%。所述的协同阻燃剂为微胶囊红磷，粒径≥600目，赤磷含量≥80%，燃点≥300℃。
本发明的柔性化学交联低烟无卤阻燃聚烯烃护套材料的制备工艺为通过密炼、薄通、辗页等工序制备而得；具体操作见如下：
按照配方组分计量精确称料。
各组分混合采用密炼机混炼成型，保证各组分能混合均匀。
采用辗页或其他设备压延切割成2～3mm厚，宽度适当的胶条。
胶条采用防潮防尘的包装，防止在贮存、运输时造成污染。
具体实施方式
以下通过具体的实施例对本发明的上述内容作出进一步详细说明，但不应将此理解为本发明的内容仅限于下述实例。
实施例1，材料组分配方为：
材料 质量分数
乙烯-醋酸乙烯酯 65
三元乙丙橡胶 35
防老剂RD 1.5
硬脂酸 1.0
硬脂酸锌 2.0
无机阻燃剂 135
协同阻燃剂 3.0
石蜡 2.5
邻苯二甲酸二辛酯 2.0
三烯丙基异三聚氰酸酯 1.0
过氧化二异丙苯 2.6
色粉 2.5
乙烯-醋酸乙烯酯为韩国韩华石油化学株式会社产品，牌号：EVA1828；三元乙丙橡胶为韩国锦湖公司产品，牌号：KEP210，无机阻燃剂为瑞典力矿矿业公司产品，牌号：UltraCarb1251；协同阻燃剂为河南科威阻燃新材料有限公司产品，牌号：KWMRP-G600，色粉为N330炭黑。
制备方法：
按照配方精确称量配方组分，首先将乙烯-醋酸乙烯酯和三元乙丙橡胶加入密炼机混合2～4min，然后按照相应重量加入防老剂RD、硬脂酸、硬脂酸锌等物料，混炼2～3min，最后加入无机阻燃剂、协同阻燃剂、润滑剂、增塑剂等物料，混炼6～8min，混炼温度达到110～120℃时密炼机排料，将混炼好的胶料在开练机薄通1～2次，三辊压延机压延，不开条出片。冷却后的胶料放入密炼机加硫化剂过氧化二异丙苯、三烯丙基异三聚氰酸酯及N330炭黑，混炼0.5～1min左右排料，排料后在开炼机薄通1～2次，三辊压延机压延开条出片，输出的橡页经过冷却辊冷却后，即得到本发明的护套材料
将加工好的护套材料在15min×170℃×15MPa硫化条件下压制成试片，性能测试如下：
实施例2，材料组分配方为：
材料 质量分数
乙烯-醋酸乙烯酯 80
三元乙丙橡胶 20
防老剂RD 1.2
硬脂酸 1.0
硬脂酸锌 2.0
无机阻燃剂 150
协同阻燃剂 1.0
石蜡 2.0
邻苯二甲酸二辛酯 2.5
三烯丙基异三聚氰酸酯 1.0
过氧化二异丙苯 2.6
色粉 2.5
乙烯-醋酸乙烯酯为韩国韩华石油化学株式会社产品，牌号：EVA1828；三元乙丙橡胶为韩国锦湖公司产品，牌号：KEP210，无机阻燃剂为瑞典力矿矿业公司产品，牌号：UltraCarb1251；协同阻燃剂为河南科威阻燃新材料有限公司产品，牌号：KWMRP-G600，色粉为N330炭黑。
制备方法：
按照配方精确称量配方组分，首先将乙烯-醋酸乙烯酯和三元乙丙橡胶加入密炼机混合2～3in，然后按照相应重量加入防老剂RD、硬脂酸、硬脂酸锌等物料，混炼2～3min，最后加入无机阻燃剂、协同阻燃剂、润滑剂、增塑剂等物料，混炼6～8min，混炼温度达到110～120℃时密炼机排料，将混炼好的胶料在开练机薄通1～2次，三辊压延机压延，不开条出片。冷却后的胶料放入密炼机加硫化剂过氧化二异丙苯、三烯丙基异三聚氰酸酯及N330炭黑，混炼0.5～1min左右排料，排料后在开炼机薄通1～2次，三辊压延机压延开条出片，输出的橡页经过冷却辊冷却后，即得到本发明的护套材料
将加工好的护套材料在15min×170℃×15MPa硫化条件下压制成试片，性能测试如下：
本发明的技术效果：
用本发明绝缘材料试生产乙丙橡胶绝缘无卤低烟阻燃聚烯烃护套控制电缆，7×2.5mm2电缆，产品结构为铜导体/乙丙橡胶绝缘层/低烟无卤阻燃聚烯烃护套层。护套材料采用长径比L/D=16的挤橡机挤出成型，温度设定螺杆、机身1、机身2、机头1、机头2、机头3分别为80℃、85℃、85℃、85℃、90℃；硫化温度179℃，线速度4m/min，加热段长度为78m。用本发明试制的电缆性能测试如下：
本发明所生产的柔性化学交联低烟无卤阻燃聚烯烃护套材料。具有高拉伸强度、高断裂伸长率，弯曲柔韧性好，抗开裂，耐热变形，高阻燃，低烟、无卤、环境友好等特性。满足适用于敷设环境狭窄，运行环境恶劣，失效电线电缆不易更换的安全运行稳定高的场所及移动型电气设备等应用要求。
本发明不限于上述施例，本发明内容所述均可实施，并具有所述良好效果。

Claims (5)

1.一种柔性化学交联低烟无卤阻燃聚烯烃护套材料，其各组分重量配比是：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物60～90份、三元乙丙橡胶10～35份、防老剂RD1～3份、硬脂酸0.5～3份、硬脂酸锌1～4份、无机阻燃剂120～180份、协同阻燃剂0.5～5、石蜡1～5份、邻苯二甲酸二辛酯1～5、过氧化二异丙苯2～5份，三烯丙基异氰脲酸酯1～3份，色粉1～3份。
2.根据权利要求1所述的柔性化学交联低烟无卤阻燃聚烯烃护套材料，其特征在于：所述的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物VA含量为20～33%，熔融指数为1.5～5g/10min；所述的三元乙丙橡胶的乙烯含量为50～66%，门尼粘度值ML1+4100℃为40～50，第三单体含量3～5%。
3.根据权利要求1所述的柔性化学交联低烟无卤阻燃聚烯烃护套材料，其特征在于：所述的无机阻燃剂为一类含有碳酸镁石和水菱镁矿的天然矿物质，氧化镁含量36～39%，氧化钙含量6～9%，二氧化硅含量0.2～1%，比重2.4g/cm3，比表面积为11～17m2/g，1000℃烧失量51～54%；所述的协同阻燃剂为微胶囊红磷，粒径≥600目，赤磷含量≥80%，燃点≥300℃。
4.根据权利要求1所述的柔性化学交联低烟无卤阻燃聚烯烃护套材料的制备方法，其特征在于：所述护套材料按照配方组分配料，然后通过密炼、薄通、辗页工序制备而得；具体操作：按照配方组分计量精确称料；各组分混合采用密炼机混炼成型，保证各组分能混合均匀；采用辗页或其他设备压延切割成2～3mm厚，宽度适当的胶条。
5.根据权利要求1所述的柔性化学交联低烟无卤阻燃聚烯烃护套材料的制备方法，其特征在于：所述护套材料成型后需15min×170℃×15MPa硫化后以获得设计性能。
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