CN105482234B - 一种低烟无卤高强度聚烯烃电缆料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低烟无卤高强度聚烯烃电缆料及制备方法。由乙烯‑醋酸乙烯酯、改性复合基础阻燃剂、改性复合协效阻燃剂、复合润滑剂、增容剂、偶联剂、复合交联剂、抗氧剂混合后，利用三螺杆挤出机熔融共混挤出得到的产品；所述熔融共混的各组分的质量份数为：乙烯‑醋酸乙烯酯（EVA）50~80份、改性复合基础阻燃剂10~20份、改性复合协效阻燃剂5~10份、复合润滑剂1~3份、增容剂5~10份、偶联剂1~5份、复合交联剂1~3份、抗氧剂1~3份。本发明用偶联剂通过特殊工艺对阻燃剂进行改性，同时加入马来酸酐接枝乙烯‑醋酸乙烯酯（EVA‑MA），增加树脂与阻燃剂的相容性，得到了力学性能突出、阻燃等级高、电学性能优异的中低压电缆用的复合材料。

Description

一种低烟无卤高强度聚烯烃电缆料及制备方法
技术领域
本发明涉及一种无卤高强度电缆用聚烯烃电缆料，特别是一种乙烯-醋酸乙烯酯（EVA）基低烟无卤中低压用电缆料及其制备方法。
背景技术
目前我国使用的电缆料依旧以聚氯乙烯为主，然而，含卤电缆在发生火灾时产生的有毒气体以严重威胁到火灾受害者的健康，同时也给救援工作带来阻碍。同时，现有电缆绝缘材料的强度不足也限制了其使用寿命和安全性。因此，低烟无卤高强度电缆料必将迎来发展机遇。
EVA的分子链属线性饱和结构，因此具有良好的耐热老化、耐气候、耐臭氧性能，交联EVA 的最高长期工作温度可达150℃，与以耐热闻名的硅橡胶相当；EVA 分子主链不含双键，苯环、酰基、胺基等燃烧时易发烟的基团，侧链也不含燃烧时易发烟的甲基、苯基、氰基等基团。加上分子本身不含卤元素，所以特别适合作低烟无卤阻燃料的基料；醋酸乙烯基的加入使EVA的熔融温度大幅度下降，为数众多的VA短侧链又能使EVA的流动性增加。所以，其挤出性能远优于分子结构与其相近的聚乙烯，成为半导电屏蔽料和有卤、无卤阻燃料的首选基料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低烟无卤高强度用聚烯烃电缆料及其制备方法，以满足日益增长的无卤电缆料的需求。
本发明是通过以下技术方案实现的：将乙烯-醋酸乙烯酯（EVA）、改性复合基础阻燃剂、改性复合协效阻燃剂、复合润滑剂、马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯酯、硅烷偶联剂、复合交联剂、双硬脂酰基硫代双丙酸脂（DSTDP）混合后，在一定的工艺条件下，利用三螺杆挤出机熔融共混挤出得到的产品，所述熔融共混的各组分的质量份数为：由乙烯-醋酸乙烯酯（EVA）50~80份（优选65份）、改性复合基础阻燃剂（氢氧化钙：氢氧化铝：三氧化二锑=4:2:1）10~20份（优选15份）、改性复合协效阻燃剂（有机硅：季戊四醇=1:1）5~10份（优选8份）、复合润滑剂（硬脂酸：石蜡=1:1）1~3份（优选2份）、增容剂（马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯酯（EVA-MA））5~10份（优选8份）、硅烷偶联剂1~5份（优选2份）、复合交联剂（过氧化二异丙苯（DCP）：聚三烯丙基异三聚氰酸酯（TAIC）=1:1）1~3份（优选2份）、抗氧剂（双硬脂酰基硫代双丙酸脂（DSTDP））1~3份（优选2份）。
所述的乙烯-醋酸乙烯酯（EVA）为VA含量为20~30%，优选26%。
所述的改性复合基础阻燃剂为氢氧化钙：氢氧化铝：三氧化二锑=4:2:1的比例复合改性得到，其中氢氧化钙粒径为1~3um（优选1um），氢氧化铝粒径为1~3um（优选1um），三氧化二锑粒径为1~3um（优选1um）。
所述的改性复合协效阻燃剂为有机硅：季戊四醇=1:1:1复合改性得到，其中有机硅为甲基苯基硅烷，表观粘度为500~1500cs优选（1000cs），季戊四醇粒径为1~5um（优选5um）。
上述改性复合阻燃剂的制备包括工艺步骤：
（1）称量：基础阻燃剂以氢氧化钙：氢氧化铝：三氧化二锑=4:2:1的比例称量，协效阻燃剂以有机硅：硼酸锌：季戊四醇=1:1:1的比例称量，分别在高速混合机中1800~2400r/min（优选1800r/min）共混10~20min（优选15min），将混合均匀的复合阻燃剂放入到110~130℃（优选120℃）的恒温烘箱中干燥24~48h（优选36h）；
（2）复合基础阻燃剂改性：将干燥的复合基础阻燃剂10~20份、硅烷偶联剂1~5份、无水乙醇5~10份放入到反应釜内，超声处理3~5h（优选4h），待乙醇挥发完全，取出改性复合基础阻燃剂放入到100~120℃（优选110℃）的恒温烘箱中干燥24~48h（优选36h），备用；
（3）复合协效阻燃剂改性：将干燥的复合协效阻燃剂5~10份、硅烷偶联剂1~5份、无水乙醇5~10份（优选6份）放入到反应釜内，超声处理3~5h（优选4h），待乙醇挥发完全，取出改性复合基础阻燃剂放入到100~120℃（优选110℃）的恒温烘箱中干燥24~48h（优选36h），备用；
所述的硅烷偶联剂为γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷（KH570）。
所述的无水乙醇为分析纯。
所述的复合润滑剂为硬脂酸：石蜡=1:1比例复合得到。
所述的复合交联剂为过氧化二异丙苯（DCP）：聚三烯丙基异三聚氰酸酯（TAIC）=1:1比例复合得到。
所述的增容剂为马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯酯（EVA-MA）。
所述的抗氧剂为双硬脂酰基硫代双丙酸脂（DSTDP）。
上述低烟无卤中低压电缆用聚烯烃电缆料的制备方法，包括以下几个工艺步骤：
（1）将乙烯-醋酸乙烯酯（EVA）50~80份、改性复合基础阻燃剂（氢氧化镁：氢氧化铝：三氧化二锑=4:2:1）10~20份、改性复合协效阻燃剂（有机硅树脂：硼酸锌：季戊四醇=1:1:1）5~10份、复合润滑剂（硬脂酸：石蜡=1:1）1~3份优选、增容剂（马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯酯（EVA-MA））5~10份优选、复合交联剂（过氧化二异丙苯（DCP）：聚三烯丙基异三聚氰酸酯（TAIC）=1:1）1~3份、抗氧剂（双硬脂酰基硫代双丙酸脂（DSTDP））1~3份，放入到高速混合机中1800~2400r/min（优选1800r/min）共混10~20min（优选15min），使混合均匀；
（2）将（1）中得到均匀料加入到三螺杆挤出机内，控制机头温度170~190℃，机头压力1~10MPa，螺杆转速80~100r/min，熔融共混得出力学性能突出、阻燃等级高、电学性能优异的低烟无卤高强度聚烯烃电缆料。
本发明利用EVA 是无卤的极性聚合物，能与多种材料相容，有良好的机械物理性能、电气性能和极佳的混炼与挤出工艺性能的的优点，通过特殊的阻燃剂改性工艺，精细配置各种添加剂配方，充分发挥增韧、阻燃、交联、抗老化等添加剂的协同作用，采用先进的三螺杆挤出熔融共混工艺，得到力学性能突出、阻燃等级高、电学性能优异的低烟无卤聚烯烃电缆料，可以有效的代替先市场占主流的聚氯乙烯电缆料，同时具备安全环保、性能稳定、使用寿命长等特点。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：
（1）称量：基础阻燃剂以氢氧化钙：氢氧化铝：三氧化二锑=4:2:1的比例称量10份，协效阻燃剂以有机硅：硼酸锌：季戊四醇=1:1:1的比例称量6份，分别在高速混合机中1800r/min共混10min，将混合均匀的复合阻燃剂放入120℃的恒温烘箱中干燥36h；
（2）复合基础阻燃剂改性：将干燥的复合基础阻燃剂10份、硅烷偶联剂3份、无水乙醇6份放入到特制的反应釜内，超声处理4h，待乙醇挥发完全，取出改性复合基础阻燃剂放入到110℃的恒温烘箱中干燥36h，备用；
（3）复合协效阻燃剂改性：将干燥的复合协效阻燃剂6份、硅烷偶联剂2份、无水乙醇6份放入到特制的反应釜内，超声处理4h，待乙醇挥发完全，取出改性复合基础阻燃剂放入到110℃的恒温烘箱中干燥36h，备用；
（4）将乙烯-醋酸乙烯酯（EVA）72份、改性复合基础阻燃剂（氢氧化钙：氢氧化铝：三氧化二锑=4:2:1）10份、改性复合协效阻燃剂（有机硅树脂：硼酸锌：季戊四醇=1:1:1）6份、复合润滑剂（硬脂酸：石蜡=1:1）1份、增容剂（马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯酯（EVA-MA））5份、复合交联剂（过氧化二异丙苯（DCP）：聚三烯丙基异三聚氰酸酯（TAIC）=1:1）1份、抗氧剂（双硬脂酰基硫代双丙酸脂（DSTDP））1份，放入到高速混合机中1800r/min共混10min，使混合均匀；
（5）将（4）中得到均匀混合料加入到三螺杆挤出机内，控制机头温度170~190℃，机头压力1~10MPa，螺杆转速80~100r/min，熔融共混得力学性能突出、阻燃等级高、电学性能优异的低烟无卤聚烯烃电缆料。
制备出的低烟无卤聚烯烃电缆料的部分指标如下表：
实施例2：
（1）称量：基础阻燃剂以氢氧化钙：氢氧化铝：三氧化二锑=4:2:1的比例称量15份，协效阻燃剂以有机硅：硼酸锌：季戊四醇=1:1:1的比例称量8份，分别在高速混合机中1800r/min共混10min，将混合均匀的复合阻燃剂放入120℃的恒温烘箱中干燥36h；
（2）复合基础阻燃剂改性：将干燥的复合基础阻燃剂15份、硅烷偶联剂2份、无水乙醇6份放入到特制的反应釜内，超声处理4h，待乙醇挥发完全，取出改性复合基础阻燃剂放入到110℃的恒温烘箱中干燥36h，备用；
（3）复合协效阻燃剂改性：将干燥的复合协效阻燃剂8份、硅烷偶联剂2份、无水乙醇6份放入到特制的反应釜内，超声处理4h，待乙醇挥发完全，取出改性复合基础阻燃剂放入到110℃的恒温烘箱中干燥36h，备用；
（4）将乙烯-醋酸乙烯酯（EVA）65份、改性复合基础阻燃剂（氢氧化钙：氢氧化铝：三氧化二锑=4:2:1）15份、改性复合协效阻燃剂（有机硅树脂：硼酸锌：季戊四醇=1:1:1）8份、复合润滑剂（硬脂酸：石蜡=1:1）2份、增容剂（马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯酯（EVA-MA））8份、复合交联剂（过氧化二异丙苯（DCP）：聚三烯丙基异三聚氰酸酯（TAIC）=1:1）2份、抗氧剂（双硬脂酰基硫代双丙酸脂（DSTDP））2份，放入到高速混合机中1800r/min共混10min，使混合均匀；
（5）将（4）中得到均匀混合料加入到三螺杆挤出机内，控制机头温度170~190℃，机头压力1~10MPa，螺杆转速80~100r/min，熔融共混得力学性能突出、阻燃等级高、电学性能优异的低烟无卤聚烯烃电缆料。
制备的低烟无卤聚烯烃电缆料部分性能指标如下表：
实施例3：
（1）称量：基础阻燃剂以氢氧化钙：氢氧化铝：三氧化二锑=4:2:1的比例称量20份，协效阻燃剂以有机硅：硼酸锌：季戊四醇=1:1:1的比例称量10份，分别在高速混合机中1800r/min共混10min，将混合均匀的复合阻燃剂放入120℃的恒温烘箱中干燥36h；
（2）复合基础阻燃剂改性：将干燥的复合基础阻燃剂20份、硅烷偶联剂2份、无水乙醇6份放入到特制的反应釜内，超声处理4h，待乙醇挥发完全，取出改性复合基础阻燃剂放入到110℃的恒温烘箱中干燥36h，备用；
（3）复合协效阻燃剂改性：将干燥的复合协效阻燃剂10份、硅烷偶联剂2份、无水乙醇6份放入到特制的反应釜内，超声处理4h，待乙醇挥发完全，取出改性复合基础阻燃剂放入到110℃的恒温烘箱中干燥36h，备用；
（4）将乙烯-醋酸乙烯酯（EVA）51份、改性复合基础阻燃剂（氢氧化钙：氢氧化铝：三氧化二锑=4:2:1）20份、改性复合协效阻燃剂（有机硅树脂：硼酸锌：季戊四醇=1:1:1）10份、复合润滑剂（硬脂酸：石蜡=1:1）3份、增容剂（马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯酯（EVA-MA））10份、复合交联剂（过氧化二异丙苯（DCP）：聚三烯丙基异三聚氰酸酯（TAIC）=1:1）3份、抗氧剂（双硬脂酰基硫代双丙酸脂（DSTDP））3份，放入到高速混合机中1800r/min共混10min，使混合均匀；
（5）将（4）中得到均匀混合料加入到三螺杆挤出机内，控制机头温度170~190℃，机头压力1~10MPa，螺杆转速80~100r/min，熔融共混得力学性能突出、阻燃等级高、电学性能优异的低烟无卤聚烯烃电缆料。
制备的低烟无卤聚烯烃电缆料部分性能指标如下表：

Claims (2)

1.一种低烟无卤高强度聚烯烃电缆料的制备方法，其特征在于：制备方法包括如下步骤：
(1)称量：基础阻燃剂以氢氧化钙：氢氧化铝：三氧化二锑=4:2:1的比例称量，协效阻燃剂以有机硅：硼酸锌：季戊四醇=1:1:1的比例称量，分别在高速混合机中1800~2400r/min共混10~20min，得到复合基础阻燃剂和复合协效阻燃剂，将混合均匀的复合基础阻燃剂、复合协效阻燃剂分别放入到110~130℃的恒温烘箱中干燥24~48h；
(2)复合基础阻燃剂改性：将干燥的复合基础阻燃剂10~20份、硅烷偶联剂1~5份、无水乙醇5~10份放入到反应釜内，超声处理3~5h，待乙醇挥发完全，取出改性复合基础阻燃剂放入到100~120℃的恒温烘箱中干燥24~48h，备用；
(3)复合协效阻燃剂改性：将干燥的复合协效阻燃剂5~10份、硅烷偶联剂1~5份、无水乙醇5~10份放入到反应釜内，超声处理3~5h，待乙醇挥发完全，取出改性复合协效阻燃剂放入到100~120℃的恒温烘箱中干燥24~48h，备用；
(4)备料：将乙烯-醋酸乙烯酯共聚物50~80份、改性复合基础阻燃剂10~20份、改性复合协效阻燃剂5~10份、复合润滑剂1~3份、马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯酯共聚物5~10份、复合交联剂1~3份、双硬脂酰基硫代双丙酸酯（DSTDP）1~3份放入到高速混合机内1800~2400r/min共混10~20min，待用；所述的复合润滑剂为硬脂酸：石蜡=1:1比例复合得到；所述的复合交联剂为过氧化二异丙苯（DCP）：聚三烯丙基异三聚氰酸酯（TAIC）=1:1比例复合得到；
(5)制备：将步骤（4）中得到的混合料通过三螺杆挤出机熔融共混得到产品，控制机头温度170~190℃，机头压力1~10MPa，螺杆转速80~100r/min。
2.一种采用权利要求1所述的低烟无卤高强度聚烯烃电缆料的制备方法制备得到的低烟无卤高强度聚烯烃电缆料。
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