CN105482462A - 一种耐高温低烟无卤电缆料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐高温低烟无卤电缆料及制备方法。由改性硅橡胶、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、分散剂、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分数为：改性硅橡胶40~60份、改性复合基础阻燃剂25~40份、改性复合协效阻燃剂5~15份、复合润滑剂5~10份、接枝添加剂2~5份、偶联剂3~8份、分散剂3~8份、复合交联剂1~3份、抗氧剂1~3份。本发明产品具有力学性能突出、阻燃等级高、电学性能优异、耐高温、低烟无卤等优点。

Description

一种耐高温低烟无卤电缆料及制备方法
技术领域
本发明涉及一种耐高温低烟无卤电缆料，特别是一种耐高温硅橡胶为基料的低烟无卤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。因而，低烟无卤电缆料必将迎来发展机遇。
高温硫化硅橡胶在-65~200℃下可长期使用并保持其柔软弹性性能，具有优良的电性能和化学稳定性，耐水、耐臭氧、耐气候老化，无腐蚀性，具有生理惰性，无毒无味，线收缩率低，易操作等特点，但是常温下高温硫化橡胶的物理性能确比一般的树脂低。
EVA的分子链属线性饱和结构，因此具有良好的物理性能、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℃，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。通过EVA共混改性高温硫化硅橡胶，可以得到性能优异的改性高温硫化硅橡胶。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐高温低烟无卤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：将改性硅橡胶、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、复合交联剂、双硬脂酰基硫代双丙酸脂（DSTDP）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：由改性硅橡胶（乙基硅橡胶：乙烯-醋酸乙烯酯=5:1）40~60份（优选50份）、改性复合基础阻燃剂（氢氧化镁：氢氧化铝：二氧化钛=4:2:1）25~40份（优选35份）、改性复合协效阻燃剂（白炭黑：硼酸锌：白糖=1:1:1）5~15份（优选8份）、复合润滑剂（硬脂酸：石蜡=1:1）5~10份优选（8份）、接枝添加剂（马来酸酐）2~5份优选（3份）、硅烷偶联剂1~5份（优选3份）、复合交联剂（二月硅酸二丁基锡：过氧化二异丙苯（DCP）：二氯过氧化苯甲酰=1:1:1）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）。
所述的硅橡胶为乙基硅橡胶。
所述的乙烯-醋酸乙烯酯（EVA）为VA含量30~50%，优选35%。
所述的改性复合基础阻燃剂为氢氧化镁：氢氧化铝：二氧化钛=4:2:1的比例复合改性得到，其中氢氧化镁粒径为1~3um（优选1um），氢氧化铝粒径为1~3um（优选1um），二氧化钛粒径为1~3um（优选1um）。
所述的改性复合协效阻燃剂为白炭黑：硼酸锌：白糖=1:1:1复合改性得到，其中白炭黑为气相沉积发制得，硼酸锌粒径为0.5~1um（优选0.8um），白糖市场购买。
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镁：氢氧化铝：二氧化钛=4:2:1的比例称量25~40份，协效阻燃剂以白炭黑：硼酸锌：白糖=1:1:1的比例称量5~15份，分别在高速混合机中1800~2400r/min（优选1800r/min）共混10~20min（优选10min），将混合均匀的复合阻燃剂放入到60~80℃（优选70℃）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再将干燥的复合阻燃剂25~40份、硅烷偶联剂1~5份、无水乙醇5~10L（优选6L）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60~80℃（优选70℃）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5~15份、硅烷偶联剂1~3份、无水乙醇5~10L（优选6L）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60~80℃（优选70℃）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二月硅酸二丁基锡：过氧化二异丙苯（DCP）：二氯过氧化苯甲酰=1:1:1比例复合得到。
所述的接枝添加剂为马来酸酐。
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）硅橡胶改性：按照乙基硅橡胶：乙烯-醋酸乙烯酯=5:1的比例称量40~60份，加入马来酸酐1~3份，在高速混合机中1800~2400r/min共混10~20min，混合均匀，通过双螺杆挤出机中熔融共混得到改性硅橡胶，控制机头温度170~200℃，机头压力1~10MPa，螺杆转速80~100r/min
（2）备料：将改性硅橡胶（乙基硅橡胶：乙烯-醋酸乙烯酯=5:1）40~60份、改性复合基础阻燃剂（氢氧化镁：氢氧化铝：二氧化钛=4:2:1）25~40份、改性复合协效阻燃剂（白炭黑：硼酸锌：白糖）5~15份、复合润滑剂（硬脂酸：石蜡=1:1）5~10份、增容剂（马来酸酐）2~5份、复合交联剂（二月硅酸二丁基锡：过氧化二异丙苯（DCP）：二氯过氧化苯甲酰=1:1:1）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10min），使混合均匀；
（3）将（2）中得到均匀料加入到三螺杆挤出机内，控制机头温度170~200℃，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、电学性能优异的耐高温低烟无卤电缆料。
本发明充分利用了甲基乙基硅橡胶优异的耐热性能、电性能、绝缘性能、耐候性能、耐氧化性能，同时，通过乙烯-醋酸乙烯酯的改性得到改性甲基乙基硅橡胶，使得兼具优异的室温物理性能。
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镁：氢氧化铝：二氧化钛=4:2:1的比例称量30份，协效阻燃剂以白炭黑：硼酸锌：白糖=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70℃的恒温烘箱中干燥36h；
（2）硅橡胶改性：按照乙基硅橡胶：乙烯-醋酸乙烯酯=5:1的比例称量40份，在加入马来酸酐2份，在高速混合机中1800r/min共混10min，混合均匀，通过双螺杆挤出机中熔融共混得到改性硅橡胶，控制机头温度170~200℃，机头压力1~50MPa，螺杆转速80~100r/min；
（3）复合基础阻燃剂改性：将干燥的复合基础阻燃剂27份、硅烷偶联剂3份、无水乙醇6L放入到反应釜内，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70℃的恒温烘箱中干燥36h，备用；
（4）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6L放入到反应釜内，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70℃的恒温烘箱中干燥36h，备用；
（5）备料：将改性硅橡胶（乙基硅橡胶：乙烯-醋酸乙烯酯=5:1）42份、改性复合基础阻燃剂（氢氧化镁：氢氧化铝：二氧化钛=4:2:1）30份、改性复合协效阻燃剂（白炭黑：硼酸锌：白糖=1:1:1）8份、复合润滑剂（硬脂酸：石蜡=1:1）5份、马来酸酐3份、复合交联剂（二月硅酸二丁基锡：过氧化二异丙苯（DCP）：二氯过氧化苯甲酰=1:1:1）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；
（6）将（5）中得到均匀混合料加入到三螺杆挤出机内，控制机头温度170~200℃，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、电学性能优异的耐高温低烟无卤电缆料。
制备出的耐高温低烟无卤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镁：氢氧化铝：二氧化钛=4:2:1的比例称量25份，协效阻燃剂以白炭黑：硼酸锌：白糖=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70℃的恒温烘箱中干燥36h；
（2）硅橡胶改性：按照乙基硅橡胶：乙烯-醋酸乙烯酯=5:1的比例称量40份，在加入马来酸酐2份，在高速混合机中1800r/min共混10min，混合均匀，通过双螺杆挤出机中熔融共混得到改性硅橡胶，控制机头温度170~200℃，机头压力1~10MPa，螺杆转速80~100r/min；
（3）复合基础阻燃剂改性：将干燥的复合基础阻燃剂25份、硅烷偶联剂3份、无水乙醇6L放入到反应釜内，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70℃的恒温烘箱中干燥36h，备用；
（4）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6L放入到反应釜内，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70℃的恒温烘箱中干燥36h，备用；
（5）备料：改性硅橡胶（乙基硅橡胶：乙烯-醋酸乙烯酯=5:1）42份、改性复合基础阻燃剂（氢氧化镁：氢氧化铝：二氧化钛=4:2:1）35份、改性复合协效阻燃剂（白炭黑：硼酸锌：白糖=1:1:1）10份、复合润滑剂（硬脂酸：石蜡=1:1）5份、马来酸酐2份、复合交联剂（二月硅酸二丁基锡：过氧化二异丙苯（DCP）：二氯过氧化苯甲酰=1:1:1）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；
（6）将（5）中得到均匀混合料加入到三螺杆挤出机内，控制机头温度170~200℃，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、电学性能优异的耐高温低烟无卤电缆料。
制备的耐高温低烟无卤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镁：氢氧化铝：二氧化钛=4:2:1的比例称量25份，协效阻燃剂以白炭黑：硼酸锌：白糖=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70℃的恒温烘箱中干燥36h；
（2）硅橡胶改性：按照乙基硅橡胶：乙烯-醋酸乙烯酯=5:1的比例称量28份，在加入马来酸酐2份，在高速混合机中1800r/min共混10min，混合均匀，通过双螺杆挤出机中熔融共混得到改性硅橡胶，控制机头温度170~200℃，机头压力1~10MPa，螺杆转速80~100r/min；
（3）复合基础阻燃剂改性：将干燥的复合基础阻燃剂25份、硅烷偶联剂3份、无水乙醇6L放入到反应釜内，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70℃的恒温烘箱中干燥36h，备用；
（4）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6L放入到反应釜内，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70℃的恒温烘箱中干燥36h，备用；
（5）备料：改性硅橡胶（乙基硅橡胶：乙烯-醋酸乙烯酯=5:1）40份、改性复合基础阻燃剂（氢氧化镁：氢氧化铝：二氧化钛=4:2:1）28份、改性复合协效阻燃剂（白炭黑：硼酸锌：白糖=1:1:1）12份、复合润滑剂（硬脂酸：石蜡=1:1）5份、马来酸酐2份、复合交联剂（二月硅酸二丁基锡：过氧化二异丙苯（DCP）：二氯过氧化苯甲酰=1:1:1）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；
（6）将（5）中得到均匀混合料加入到三螺杆挤出机内，控制机头温度170~200℃，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)

1.一种耐高温低烟无卤电缆料及制备方法。其特征在于，由改性硅橡胶（乙基硅橡胶：乙烯-醋酸乙烯酯=5:1）40~60份、改性复合基础阻燃剂（氢氧化镁：氢氧化铝：二氧化钛=4:2:1）25~40份、改性复合协效阻燃剂（白炭黑：硼酸锌：白糖=1:1:1）5~15份、复合润滑剂（硬脂酸：石蜡=1:1）5~10份优选、接枝添加剂（马来酸酐）2~5份优选、硅烷偶联剂1~5份、复合交联剂（二月硅酸二丁基锡：过氧化二异丙苯（DCP）：二氯过氧化苯甲酰=1:1:1）1~3份、抗氧剂（双硬脂酰基硫代双丙酸脂（DSTDP））1~3份。
2.如权利要求1所述的一种耐高温低烟无卤电缆料及制备方法，其特征在于：其制备方法包括如下步骤：
(1)硅橡胶改性：按照乙基硅橡胶：乙烯-醋酸乙烯酯=5:1的比例称量40~60份，在加入马来酸酐1~5份，在高速混合机中1800~2400r/min共混10~20min，混合均匀，通过双螺杆挤出机中熔融共混得到改性硅橡胶，控制机头温度170~200℃，机头压力1~10MPa，螺杆转速80~100r/min；
(2)复合基础阻燃剂和复合协效阻燃剂改性：分别按照权利要求1所述比例准确称量各种阻燃剂，分别在高速混合机中1800~2400r/min共混10~20min，在60~80℃下干燥24~48h，然后分别将混合干燥的复合阻燃剂、硅烷偶联剂、无水乙醇加入到反应釜内，通过超声处理3~5h，再在60~80℃的恒温烘箱中24~48h烘干，得到改性复合阻燃剂；
(3)备料：改性硅橡胶40~60份、改性复合基础阻燃剂25~40份、改性复合协效阻燃剂5~15份、复合润滑剂5~10份、马来酸酐2~5份、复合交联剂1~3份、双硬脂酰基硫代双丙酸脂（DSTDP）1~3份放入到高速混合机内1800~2400r/min共混10~20min，待用；
(4)制备：将（3）中的原料通过三螺杆挤出机熔融共混得到产品，控制机头温度170~200℃，机头压力1~10MPa，螺杆转速80~100r/min。
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