CN105400026A - 一种氯丁胶料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种氯丁胶料及其制备方法，该氯丁胶料的配方中含有的组分包括氯丁胶、炭黑、无机阻燃剂、碳酸钙、氧化镁、抗热氧老化防老剂、硬脂酸、石蜡、氧化锌、非污染性稳定剂；各组分的重量根据产品特殊技术要求确定。该氯丁胶料的制备方法包括如下步骤：将除碳酸钙之外的组分投入高速混炼机混炼5分钟后加入碳酸钙，再混炼5～10分钟；将混炼所得物料放在双辊炼塑机开炼塑化3～5分钟，形成分散均匀、柔软光滑的胶片后下片；将所得胶片经φ75～φ180mm双阶造粒机在90～150℃下捏合造粒；将所得物料挤压剪切，以获得颗粒状的氯丁胶料，然后包装以投入使用。本发明所制得的氯丁胶料具有低烟、低卤、耐温、阻燃防火特性，将其用于制备电线电缆，安全又环保。

Description

一种氯丁胶料及其制备方法
技术领域
本发明属于电气材料技术领域，特别涉及一种氯丁胶料及其制备方法。
背景技术
氯丁橡胶以氯丁胶为基材，具有耐热、耐油、耐臭氧、耐光氧等优良性能，并有独特的不延燃性，是电线电缆的理想材料。
在火车站候车大厅、地铁站、机场航站楼、舰船、影剧院、博物馆等人员密集场所，以及贵重的通信发射系统、高端电气电子仪器的配套设备当中，电线电缆作为特殊供电线路被广泛地应用，其要求必须具备防火阻燃功能，因此具有阻燃特性的氯丁橡胶被广泛投入到这类电线电缆的制造中。
然而，目前市面上的阻燃电线电缆虽然解决了电线电缆的耐燃问题，但是一旦发生火灾，此类电线电缆会产生大量的氯化氢、二氧化碳等有毒有害的烟雾或气体，这些烟雾或者气体不仅会严重威胁人员的生命安全，还会对环境、重要设备、仪器以及仪表等产生严重危害。
基于上述的安全、环保问题，当今市场对具备低烟、低卤、耐温、阻燃特性的电线电缆的需求愈发地强烈。
发明内容
为弥补现有技术中存在的不足，本发明第一方面提供一种氯丁胶料，该氯丁胶料可用于制备电线电缆，所制得的电线电缆具有优异的低烟、低卤、耐温、阻燃的特性。
本发明为达到其目的，采用的技术方案如下：
一种氯丁胶料，其关键在于：
所述氯丁胶料的配方中含有的组分包括氯丁胶、炭黑、无机阻燃剂、碳酸钙、氧化镁、抗热氧老化防老剂、硬脂酸、石蜡、氧化锌、以及非污染性稳定剂；
其中，氯丁胶和炭黑的质量比为(50～100)：(1～2)，氯丁胶和无机阻燃剂的质量比为(50～100)：(20～40)，氯丁胶和氧化镁的质量比为(50～100)：(10～20)，氯丁胶和抗热氧老化防老剂的质量比为(50～100)：(1.2～2.4)，氯丁胶和硬脂酸的质量比为(50～100)：(0.9～1.8)，氯丁胶和石蜡的质量比为(50～100)：(1.5～3.0)，氯丁胶和氧化锌的质量比为(50～100)：(3.5～7.0)，氯丁胶和非污染性稳定剂的质量比为(50～100)：(0.9～1.8)，氯丁胶和碳酸钙的质量比为(50～100)：(15～30)。
进一步的，所述无机阻燃剂为添加型阻燃剂。
进一步的，所述无机阻燃剂以机械混合方式进行添加，混合效果佳。
进一步的，所述非污染性稳定剂包括有促进剂M、促进剂TMTD、以及促进剂NA-22，能有效改善氯丁胶料的耐老化性能。
进一步的，所述抗热氧老化防老剂为防老剂J，有利于防止氯丁胶料的性能降低，并提高氯丁胶料对热、光、臭氧、曲扰和龟裂老化的防护效能。
本发明第二方面提供一种如上文所述的氯丁胶料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将氯丁胶、炭黑、无机阻燃剂、氧化镁、非污染性稳定剂、抗热氧老化防老剂、硬脂酸、石蜡、氧化锌投入高速混炼机中，混炼5分钟后加入碳酸钙，继续混炼5～10分钟；
S2、将步骤S1混炼得到的聚合物料放在双辊炼塑机开炼塑化3～5分钟，以形成分散均匀、柔软光滑的胶片，然后下片；
S3、将步骤S2得到的胶片经φ75～φ180mm双阶造粒机在90～150℃的温度下捏合造粒；
S4、将步骤S3得到的物料挤压剪切，以获得颗粒状的氯丁胶料，然后包装以投入使用。
进一步的，所述步骤S1中，所述高速混炼机以800转/分钟的速度进行混炼，保证混合均匀。
进一步的，所述步骤S2中，所述开炼塑化工序在100℃的条件下进行。
采用以上技术方案，本发明所取得的有益效果是：
(1)本发明提供的一种氯丁胶料，以氯丁胶为基料，按一定质量比例在其配方中添加炭黑、无机阻燃剂、氧化镁、非污染性稳定剂、抗热氧老化防老剂、硬脂酸、石蜡、氧化锌、碳酸钙等，经共混、塑化、造粒等工序而制成，可对氯丁胶料进行良好改性，所制得的氯丁胶料在保证耐绝缘、耐老化等的基础上，还具有优异的低烟、低卤、耐高/低温、阻燃防火的特性。用该氯丁胶料制成的电线电缆在遇到特殊火灾情况时，能够有效抑制火的蔓延，并具有自熄功能，以形成很好的隔火隔热层，从而有效地避免电线电缆产品内部的导电体遭受外部火灾侵袭而造成短路，保证电力、通讯在火灾条件下的畅通，以给人们宽松的救援和逃生空间，阻燃防火效果极佳；而且，用该氯丁胶料制成的电线电缆在遭受火灾侵袭时无烟、无毒释放，从而实现良好的特殊环保效果。
(2)本发明提供的一种氯丁胶料的制备方法，工艺步骤简单，有效降低制造成本。依据该制备方法制备而成的氯丁胶料，具有优异的低烟、低卤、耐高/低温、阻燃防火的特性，将其用于制备电线电缆，可以实现很好的安全环保效果。
附图说明
图1是本发明所述的一种氯丁胶料的制备方法一实施方式的流程示意图。
具体实施方式
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
为了解决现有技术的问题，本发明提供了一种氯丁胶料，其特别在于：
(1)该氯丁胶料的配方中含有的组分包括氯丁胶、炭黑、无机阻燃剂、碳酸钙、氧化镁、抗热氧老化防老剂、硬脂酸、石蜡、氧化锌、以及非污染性稳定剂；
(2)各组分的重量根据电线电缆的特殊技术要求确定。其中，氯丁胶和炭黑的质量比为(50～100)：(1～2)，氯丁胶和无机阻燃剂的质量比为(50～100)：(20～40)，氯丁胶和氧化镁的质量比为(50～100)：(10～20)，氯丁胶和抗热氧老化防老剂的质量比为(50～100)：(1.2～2.4)，氯丁胶和硬脂酸的质量比为(50～100)：(0.9～1.8)，氯丁胶和石蜡的质量比为(50～100)：(1.5～3.0)，氯丁胶和氧化锌的质量比为(50～100)：(3.5～7.0)，氯丁胶和非污染性稳定剂的质量比为(50～100)：(0.9～1.8)，氯丁胶和碳酸钙的质量比为(50～100)：(15～30)。
高分子聚合物在燃烧过程中，其燃烧速度和燃烧物表面的氧气浓度有着密切的关系。无机阻燃剂在受热发生分解时吸收燃烧物表面的热量以起到阻燃作用，同时释放出大量水分稀释燃烧物表面的氧气，分解生成的活性氧化物附着于燃烧物表面又进一步阻止了燃烧的进行，从而达到阻燃、防火之目的。此外，高分子聚合物燃烧时还会产生大量的烟雾和腐蚀性卤化氢气体等有毒物质，无机阻燃剂可以有效地降低这些烟雾和卤化氢气体的浓度。因此，本发明所述的氯丁胶料，通过在其配方中添加无机阻燃剂，可使其具备低烟、低卤、阻燃防火的多重功能。
作为一种优选项，本发明所述的无机阻燃剂选择氢氧化镁和氢氧化铝。氢氧化铝和氢氧化镁的分解吸热量大，并产生H2O以起到隔绝空气作用，其分解后的氧化物又是耐高温物质，故其不仅起到阻燃作用，还可以起到填充作用，而且还具有不产生腐蚀性卤化氢等有害气体、不挥发、效果持久、无毒、无烟、不滴等特点。氯丁胶燃烧时，释放的氯化氢等有害气体的浓度很大，同时还会产生大量有害烟雾。为了降低燃烧时氯化氢等有害气体和烟雾的浓度，在氯丁胶料的配方中添加氢氧化镁(Mg(OH)2)和氢氧化铝(AI(OH)3)。氢氧化镁和氢氧化铝在整个阻燃过程中不但没有任何有害物质产生，还可以有效地中和氯丁胶燃烧过程产生的SO2、NOx、CO2等有害烟雾，并且其分解的产物在阻燃的同时还能够大量吸收氯丁胶燃烧所产生的氯化氢等有害气体，活性氧化物不断吸收未完全燃烧的熔化残留物，使燃烧很快停止的同时有效地消除烟雾、阻止熔滴。一般来说，氯丁胶燃烧时，释放的氯化氢气体的浓度可达300mg/g以上，同时还会产生大量有害烟雾。添加Mg(OH)2和AI(OH)3后，氯丁胶燃烧时氯化氢气体释放量可降低到40mg/g以下，并且有毒有害的烟雾的浓度也大幅度降低。
其中，无机阻燃剂选择添加型阻燃剂，而且其通过机械混合方式进行添加，以保证良好的混合效果，使得制备而成的氯丁胶料具有良好的阻燃性，即使得氯丁胶料的点燃时间得以有效增长，或者使氯丁胶料被点燃后可以很快自熄，抑或是使得氯丁胶料难以被点燃，从而获得延迟或者防止氯丁胶料燃烧的效果。
其中，非污染性稳定剂选择促进剂M、促进剂TMTD以及促进剂NA-22，不易发挥，在氯丁胶中具有防老化的作用，能有效改善氯丁胶料的耐老化性能；抗热氧老化防老剂选择防老剂J，很好地防止所制得的氯丁胶料的性能降低，并提高氯丁胶料对热、光、臭氧、曲扰和龟裂老化的防护效能。
另外，炭黑作为一种助剂，其具有良好的吸附作用，能与氯丁胶形成网状结构，使得氯丁胶燃烧时无滴落，能减缓燃烧，并且还可以起到消烟作用，对无机阻燃剂的阻燃效果有很好的协同作用；碳酸钙属于耐火的矿物质填料，将其以合理的比例添加，有利于更好地阻燃防火；氧化镁、氧化锌均属于活性氧化物，可以在氯丁胶起燃时不断吸收未完全燃烧的熔化残留物，使燃烧很快停止的同时有效地消除烟雾、阻止熔滴；硬脂酸加入氯丁胶料的配方中，可以对无机阻燃剂进行表面改性，使其阻燃防火效果更佳；石蜡在氯丁胶燃烧过程中附于燃烧物的表面，起到隔绝空气的作用，从而达到有效阻燃防火的目的。
此外，基于高硅油具有较高的耐热性、耐水性、电绝缘性和较小的表面张力，将其在一定条件下添加到氯丁胶料的配方当中，可以对该氯丁胶料起到耐臭氧老化、补强双重作用。
本发明还提供了上述的氯丁胶料的一种制备方法，具体来说，该制备方法大致包括如下步骤：
S1、将氯丁胶、炭黑、无机阻燃剂、氧化镁、非污染性稳定剂、抗热氧老化防老剂、硬脂酸、石蜡、氧化锌投入高速混炼机中，混炼5分钟后加入碳酸钙，继续混炼5～10分钟。
S2、将步骤S1混炼得到的聚合物料放在双辊炼塑机开炼塑化3～5分钟，以形成分散均匀、柔软光滑的胶片，然后下片。
在步骤S2中，下片时间一般控制在10分钟为宜。
S3、将步骤S2得到的胶片经φ75～φ180mm双阶造粒机在90～150℃的温度下捏合造粒。
S4、将步骤S3得到的物料挤压剪切，以获得颗粒状的氯丁胶料，然后包装以投入使用。
其中，所述步骤S1中，所述高速混炼机以800转/分钟的速度进行混炼，从而使得各组分混合均匀。
其中，所述步骤S2中，所述开炼塑化工序在100℃的条件下进行。
为便于更好地理解本发明，下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步说明：
实施例1
一种氯丁胶料，按如下步骤制备：
S1、将氯丁胶100kg、炭黑2kg、无机阻燃剂40kg、氧化镁10kg、促进剂M0.4kg、促进剂TMTD0.4kg、防老剂J2.4kg、硬脂酸0.8kg、石蜡3kg、氧化锌7kg、促进剂NA-221kg投入高速混炼机中以800转/分钟进行混炼，5分钟后加入碳酸钙30kg，继续以800转/分钟混炼5～10分钟；
S2、将步骤S1混炼得到的聚合物料放在处于100℃条件下的双辊炼塑机上，开炼塑化3～5分钟，当形成的胶片分散均匀、柔软光滑后下片；
S3、将步骤S2得到的胶片经φ75～φ180mm双阶造粒机在90～150℃的温度下捏合造粒；
S4、将步骤S3得到的物料挤压剪切，以获得颗粒状的氯丁胶料，然后包装以投入使用。
将本实施例制备所得的氯丁胶料的部分性能进行测试，测试结果如下：
实施例2
一种氯丁胶料，按如下步骤制备：
S1、将氯丁胶50kg、炭黑1kg、阻燃剂20kg、氧化镁10kg、促进剂M0.2kg、促进剂TMTD0.2kg、防老剂J1.2kg、硬脂酸0.5kg、石蜡1kg、氧化锌3.5kg、促进剂NA-220.5kg投入高速混炼机中以800转/分钟进行混炼，5分钟后加入碳酸钙10kg，继续以800转/分钟混炼5～10分钟；
S2、将步骤S1混炼得到的聚合物料放在处于100℃条件下的双辊炼塑机上，开炼塑化3～5分钟，当形成的胶片分散均匀、柔软光滑后下片；
S3、将步骤S2得到的胶片经φ75～φ180mm双阶造粒机在90～150℃的温度下捏合造粒；
S4、将步骤S3得到的物料挤压剪切，以获得颗粒状的氯丁胶料，然后包装以投入使用。
将本实施例制备所得的氯丁胶料的部分性能进行测试，测试结果如下：
实施例1、2所制得的氯丁胶料的力学性能的测试结果表示：根据本发明所述的制备方法，在现有的氯丁胶中加入适量的阻燃剂、促进剂、防老剂及其他助剂等，最终制备而成的氯丁胶料在物理机械性能方面并没有劣化，仍然具有很好的耐热性、柔软性、弹性和耐湿性等，充分满足电线电缆使用的技术要求。
将实施例1、2所制得的氯丁胶料进行测试，测试情况如下：(1)依据GB/T2406方法进行测试，其在常温条件下的氧指数为33～35；(2)采用GB/T8323方法测试，其有焰燃烧时的最大烟密度Dm＜100，无焰燃烧时的最大烟密度Dm＜200；(3)卤化氢气体释放量＜40mg/g。
实践证明，本发明可制得具有优异的低烟、低卤、耐温、阻燃防火特性的氯丁胶料，并且该氯丁胶料的耐切割性、耐刮磨性、耐候性、耐老化性、耐绝缘性、生理惰性等物理机械性能和电气性能并没有劣化，同时其还具有良好的柔软性和弹性，生产加工简单。将本发明所制得的氯丁胶料应用于电线电缆的制备当中，则制备而成的电线电缆安全又环保。
目前市场对低烟低卤耐温阻燃电线电缆的需求非常普遍，因此，依据本发明制得的氯丁胶料的市场前景非常广阔，是节能降耗、利国利民的好产品。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，故凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种氯丁胶料，其特征在于：
所述氯丁胶料的配方中含有的组分包括氯丁胶、炭黑、无机阻燃剂、碳酸钙、氧化镁、抗热氧老化防老剂、硬脂酸、石蜡、氧化锌、以及非污染性稳定剂；
其中，氯丁胶和炭黑的质量比为(50～100)：(1～2)，氯丁胶和无机阻燃剂的质量比为(50～100)：(20～40)，氯丁胶和氧化镁的质量比为(50～100)：(10～20)，氯丁胶和抗热氧老化防老剂的质量比为(50～100)：(1.2～2.4)，氯丁胶和硬脂酸的质量比为(50～100)：(0.9～1.8)，氯丁胶和石蜡的质量比为(50～100)：(1.5～3.0)，氯丁胶和氧化锌的质量比为(50～100)：(3.5～7.0)，氯丁胶和非污染性稳定剂的质量比为(50～100)：(0.9～1.8)，氯丁胶和碳酸钙的质量比为(50～100)：(15～30)。
2.根据权利要求1所述的氯丁胶料，其特征在于：所述无机阻燃剂为添加型阻燃剂。
3.根据权利要求2所述的氯丁胶料，其特征在于：所述无机阻燃剂以机械混合方式进行添加。
4.根据权利要求1或2所述的氯丁胶料，其特征在于：所述非污染性稳定剂包括有促进剂M、促进剂TMTD、以及促进剂NA-22。
5.根据权利要求1或2所述的氯丁胶料，其特征在于：所述抗热氧老化防老剂为防老剂J。
6.一种如权利要求1～5任意一项所述的氯丁胶料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将氯丁胶、炭黑、无机阻燃剂、氧化镁、非污染性稳定剂、抗热氧老化防老剂、硬脂酸、石蜡、氧化锌投入高速混炼机中，混炼5分钟后加入碳酸钙，继续混炼5～10分钟；
S2、将步骤S1混炼得到的聚合物料放在双辊炼塑机开炼塑化3～5分钟，以形成分散均匀、柔软光滑的胶片，然后下片；
S3、将步骤S2得到的胶片经φ75～φ180mm双阶造粒机在90～150℃的温度下捏合造粒；
S4、将步骤S3得到的物料挤压剪切，以获得颗粒状的氯丁胶料，然后包装以投入使用。
7.根据权利要求6所述的氯丁胶料的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中，所述高速混炼机以800转/分钟的速度进行混炼。
8.根据权利要求6或7所述的氯丁胶料的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中，所述开炼塑化工序在100℃的条件下进行。
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