CN105602156A - 一种防火高阻燃电缆材料及其制备方法 - Google Patents

一种防火高阻燃电缆材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种防火高阻燃电缆材料及其制备方法。由以下步骤制备而成：（1）将羟基锡酸锌、钙锌稳定剂、三氧化二锑、纳米二氧化硅、没食子酸丙酯、蜂蜡、油酸酰胺和氯化石蜡混合搅拌；（2）加入三辊研磨机中研磨后继续搅拌备用；（3）将聚氯乙烯、甲基乙烯基硅橡胶和氟硅橡胶混合搅拌，加入（1）中混合物；（4）加入邻苯二甲酸二辛脂和环氧大豆油，升温；（5）加入氢氧化镁、山梨酸钾和二丁基羟基甲苯，搅拌升温；（6）将混合料转移至低速搅拌机中搅拌并降温；（7）加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒。本发明的防火高阻燃电缆材料具有很高的氧指数，属于高阻燃材料，同时具有较高的热变形温度；另外本发明还具有较好的力学性能，韧性佳。

Description

一种防火高阻燃电缆材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及材料领域，具体涉及一种防火高阻燃电缆材料及其制备方法。
背景技术
随着我国科技的不断发展与进步，材料也不断地更新着，其中电线电缆也随着电学的发展飞速发展着，已成为家家户户，大小企业不可缺少的一部分。电缆从其用途主要分为裸电线、绕组线、电力电缆、通信电缆和通信光缆、电气装备用电线电缆。目前大部分电缆的工作环境都较为恶劣，主要是铺设或悬挂在隧道和竖井等地方，容易因自身故障或受附近火灾影响而造成电缆火灾。由于空间封闭有限，其燃烧的热量无法散发，火势会迅猛发展，从而产生浓烟及有害气体，不仅会引起电力传输系统故障，而且会污染环境，更重要的是会危害到人的人身安全。因此，提高电缆的防火阻燃性对提高经济，保护环境以及保护人身安全都具有重要的意义。
发明内容
要解决的技术问题：本发明的目的是提供一种防火高阻燃电缆材料，具有很高的氧指数，属于高阻燃材料，同时具有较高的热变形温度。另外本发明还具有较好的力学性能，韧性佳。
技术方案：一种防火高阻燃电缆材料，由以下成分以重量份制备而成：聚氯乙烯40-60份、甲基乙烯基硅橡胶10-20份、氟硅橡胶5-10份、羟基锡酸锌2-5份、钙锌稳定剂2-4份、三氧化二锑1-2份、氢氧化镁5-10份、纳米二氧化硅1-3份、没食子酸丙酯0.1-0.2份、邻苯二甲酸二辛脂15-20份、蜂蜡0.1-0.2份、环氧大豆油1-3份、油酸酰胺0.1-0.2份、氯化石蜡0.1-0.3份、山梨酸钾0.1-0.2份、二丁基羟基甲苯0.1-0.2份。
进一步优选的，所述的一种防火高阻燃电缆材料，由以下成分以重量份制备而成：聚氯乙烯45-55份、甲基乙烯基硅橡胶12-18份、氟硅橡胶6-9份、羟基锡酸锌3-4份、钙锌稳定剂2.5-3.5份、三氧化二锑1.4-1.9份、氢氧化镁6-9份、纳米二氧化硅1.5-2.5份、没食子酸丙酯0.11-0.16份、邻苯二甲酸二辛脂16-19份、蜂蜡0.11-0.17份、环氧大豆油1.5-2.5份、山梨酸钾0.12-0.17份、油酸酰胺0.11-0.18份、氯化石蜡0.15-0.25份、二丁基羟基甲苯0.12-0.17份。
上述防火高阻燃电缆材料的制备方法包括以下步骤：
（1）将羟基锡酸锌、钙锌稳定剂、三氧化二锑、纳米二氧化硅、没食子酸丙酯、蜂蜡、油酸酰胺和氯化石蜡混合，用搅拌机进行搅拌10-20分钟；
（2）加入三辊研磨机中进行研磨，研磨2-4遍后装入烧杯中，继续搅拌备用；
（3）将聚氯乙烯、甲基乙烯基硅橡胶和氟硅橡胶加入高速混合机中，以转速400-600r/min搅拌，同时缓慢加入步骤（1）中混合物；
（4）加入邻苯二甲酸二辛脂和环氧大豆油，并不断升温达到70-80℃；
（5）加入氢氧化镁、山梨酸钾和二丁基羟基甲苯，在转速4000-6000r/min下搅拌，不断升温，当温度达到110-120℃后停止；
（6）将混合料转移至低速搅拌机中搅拌，转速为400-600r/min，开始降温，当温度降至40-50℃，停止搅拌；
（7）加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，上阶温度为140-170℃，下阶温度为130-160℃。进一步优选的，步骤（1）中搅拌时间为12-18分钟。
进一步优选的，步骤（2）中研磨3遍。
进一步优选的，步骤（3）中转速为450-550r/min。
进一步优选的，步骤（4）中温度为75℃。
进一步优选的，步骤（5）中转速为4500-5500r/min，温度为115℃。
进一步优选的，步骤（6）中转速为450-550r/min，温度为45℃。
进一步优选的，步骤（7）中上阶温度为150-160℃，下阶温度为140-150℃。
有益效果：本发明的防火高阻燃电缆材料具有很高的氧指数，一般认为氧指数≥30%就为难燃材料，本发明的最佳实施例的氧指数达到了50%，属于高阻燃材料，同时其热变形温度可达到47℃。另外本发明还具有较好的力学性能，其拉伸强度最高可达21.4MPa，断裂伸长率达到252%，韧性佳。
具体实施方式
实施例1
一种防火高阻燃电缆材料，由以下成分以重量份制备而成：聚氯乙烯40份、甲基乙烯基硅橡胶10份、氟硅橡胶5份、羟基锡酸锌2份、钙锌稳定剂2份、三氧化二锑1份、氢氧化镁5份、纳米二氧化硅1份、没食子酸丙酯0.1份、邻苯二甲酸二辛脂15份、蜂蜡0.1份、环氧大豆油1份、油酸酰胺0.1份、氯化石蜡0.1份、山梨酸钾0.1份、二丁基羟基甲苯0.1份。
上述防火高阻燃电缆材料的制备方法为：（1）将羟基锡酸锌、钙锌稳定剂、三氧化二锑、纳米二氧化硅、没食子酸丙酯、蜂蜡、油酸酰胺和氯化石蜡混合，用搅拌机进行搅拌10分钟；（2）加入三辊研磨机中进行研磨，研磨2遍后装入烧杯中，继续搅拌备用；（3）将聚氯乙烯、甲基乙烯基硅橡胶和氟硅橡胶加入高速混合机中，以转速400r/min搅拌，同时缓慢加入步骤（1）中混合物；（4）加入邻苯二甲酸二辛脂和环氧大豆油，并不断升温达到70℃；（5）加入氢氧化镁、山梨酸钾和二丁基羟基甲苯，在转速4000r/min下搅拌，不断升温，当温度达到110℃后停止；（6）将混合料转移至低速搅拌机中搅拌，转速为400r/min，开始降温，当温度降至40℃，停止搅拌；（7）加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，上阶温度为140℃，下阶温度为130℃。
实施例2
一种防火高阻燃电缆材料，由以下成分以重量份制备而成：聚氯乙烯50份、甲基乙烯基硅橡胶15份、氟硅橡胶8份、羟基锡酸锌4份、钙锌稳定剂3份、三氧化二锑1.5份、氢氧化镁8份、纳米二氧化硅2份、没食子酸丙酯0.15份、邻苯二甲酸二辛脂18份、蜂蜡0.15份、环氧大豆油2份、油酸酰胺0.15份、氯化石蜡0.2份、山梨酸钾0.15份、二丁基羟基甲苯0.15份。
上述防火高阻燃电缆材料的制备方法为：（1）将羟基锡酸锌、钙锌稳定剂、三氧化二锑、纳米二氧化硅、没食子酸丙酯、蜂蜡、油酸酰胺和氯化石蜡混合，用搅拌机进行搅拌12分钟；（2）加入三辊研磨机中进行研磨，研磨3遍后装入烧杯中，继续搅拌备用；（3）将聚氯乙烯、甲基乙烯基硅橡胶和氟硅橡胶加入高速混合机中，以转速450r/min搅拌，同时缓慢加入步骤（1）中混合物；（4）加入邻苯二甲酸二辛脂和环氧大豆油，并不断升温达到75℃；（5）加入氢氧化镁、山梨酸钾和二丁基羟基甲苯，在转速4500r/min下搅拌，不断升温，当温度达到115℃后停止；（6）将混合料转移至低速搅拌机中搅拌，转速为450r/min，开始降温，当温度降至45℃，停止搅拌；（7）加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，上阶温度为150℃，下阶温度为140℃。
实施例3
一种防火高阻燃电缆材料，由以下成分以重量份制备而成：聚氯乙烯60份、甲基乙烯基硅橡胶20份、氟硅橡胶10份、羟基锡酸锌5份、钙锌稳定剂4份、三氧化二锑2份、氢氧化镁10份、纳米二氧化硅3份、没食子酸丙酯0.2份、邻苯二甲酸二辛脂20份、蜂蜡0.2份、环氧大豆油3份、油酸酰胺0.2份、氯化石蜡0.3份、山梨酸钾0.2份、二丁基羟基甲苯0.2份。
上述防火高阻燃电缆材料的制备方法为：（1）将羟基锡酸锌、钙锌稳定剂、三氧化二锑、纳米二氧化硅、没食子酸丙酯、蜂蜡、油酸酰胺和氯化石蜡混合，用搅拌机进行搅拌15分钟；（2）加入三辊研磨机中进行研磨，研磨3遍后装入烧杯中，继续搅拌备用；（3）将聚氯乙烯、甲基乙烯基硅橡胶和氟硅橡胶加入高速混合机中，以转速500r/min搅拌，同时缓慢加入步骤（1）中混合物；（4）加入邻苯二甲酸二辛脂和环氧大豆油，并不断升温达到75℃；（5）加入氢氧化镁、山梨酸钾和二丁基羟基甲苯，在转速5000r/min下搅拌，不断升温，当温度达到115℃后停止；（6）将混合料转移至低速搅拌机中搅拌，转速为500r/min，开始降温，当温度降至45℃，停止搅拌；（7）加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，上阶温度为155℃，下阶温度为145℃。
实施例4
一种防火高阻燃电缆材料，由以下成分以重量份制备而成：聚氯乙烯55份、甲基乙烯基硅橡胶18份、氟硅橡胶9份、羟基锡酸锌4份、钙锌稳定剂3.5份、三氧化二锑1.9份、氢氧化镁9份、纳米二氧化硅2.5份、没食子酸丙酯0.16份、邻苯二甲酸二辛脂19份、蜂蜡0.17份、环氧大豆油2.5份、山梨酸钾0.17份、油酸酰胺0.18份、氯化石蜡0.25份、二丁基羟基甲苯0.17份。
上述防火高阻燃电缆材料的制备方法为：（1）将羟基锡酸锌、钙锌稳定剂、三氧化二锑、纳米二氧化硅、没食子酸丙酯、蜂蜡、油酸酰胺和氯化石蜡混合，用搅拌机进行搅拌20分钟；（2）加入三辊研磨机中进行研磨，研磨4遍后装入烧杯中，继续搅拌备用；（3）将聚氯乙烯、甲基乙烯基硅橡胶和氟硅橡胶加入高速混合机中，以转速600r/min搅拌，同时缓慢加入步骤（1）中混合物；（4）加入邻苯二甲酸二辛脂和环氧大豆油，并不断升温达到80℃；（5）加入氢氧化镁、山梨酸钾和二丁基羟基甲苯，在转速6000r/min下搅拌，不断升温，当温度达到120℃后停止；（6）将混合料转移至低速搅拌机中搅拌，转速为600r/min，开始降温，当温度降至50℃，停止搅拌；（7）加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，上阶温度为170℃，下阶温度为160℃。
实施例5
一种防火高阻燃电缆材料，由以下成分以重量份制备而成：聚氯乙烯45份、甲基乙烯基硅橡胶12份、氟硅橡胶6份、羟基锡酸锌3份、钙锌稳定剂2.5份、三氧化二锑1.4份、氢氧化镁6份、纳米二氧化硅1.5份、没食子酸丙酯0.11份、邻苯二甲酸二辛脂16份、蜂蜡0.11份、环氧大豆油1.5份、山梨酸钾0.12份、油酸酰胺0.11份、氯化石蜡0.15份、二丁基羟基甲苯0.12份。
上述防火高阻燃电缆材料的制备方法为：（1）将羟基锡酸锌、钙锌稳定剂、三氧化二锑、纳米二氧化硅、没食子酸丙酯、蜂蜡、油酸酰胺和氯化石蜡混合，用搅拌机进行搅拌18分钟；（2）加入三辊研磨机中进行研磨，研磨3遍后装入烧杯中，继续搅拌备用；（3）将聚氯乙烯、甲基乙烯基硅橡胶和氟硅橡胶加入高速混合机中，以转速550r/min搅拌，同时缓慢加入步骤（1）中混合物；（4）加入邻苯二甲酸二辛脂和环氧大豆油，并不断升温达到75℃；（5）加入氢氧化镁、山梨酸钾和二丁基羟基甲苯，在转速5500r/min下搅拌，不断升温，当温度达到115℃后停止；（6）将混合料转移至低速搅拌机中搅拌，转速为550r/min，开始降温，当温度降至45℃，停止搅拌；（7）加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，上阶温度为160℃，下阶温度为150℃。
对比例1
本实施例与实施例5的区别在于不含有甲基乙烯基硅橡胶和氟硅橡胶，以聚氯乙烯代替。具体地说是：
一种防火高阻燃电缆材料，由以下成分以重量份制备而成：聚氯乙烯82份、羟基锡酸锌4份、钙锌稳定剂3.5份、三氧化二锑1.9份、氢氧化镁9份、纳米二氧化硅2.5份、没食子酸丙酯0.16份、邻苯二甲酸二辛脂19份、蜂蜡0.17份、环氧大豆油2.5份、山梨酸钾0.17份、油酸酰胺0.18份、氯化石蜡0.25份、二丁基羟基甲苯0.17份。
上述防火高阻燃电缆材料的制备方法为：（1）将羟基锡酸锌、钙锌稳定剂、三氧化二锑、纳米二氧化硅、没食子酸丙酯、蜂蜡、油酸酰胺和氯化石蜡混合，用搅拌机进行搅拌20分钟；（2）加入三辊研磨机中进行研磨，研磨4遍后装入烧杯中，继续搅拌备用；（3）将聚氯乙烯、甲基乙烯基硅橡胶和氟硅橡胶加入高速混合机中，以转速600r/min搅拌，同时缓慢加入步骤（1）中混合物；（4）加入邻苯二甲酸二辛脂和环氧大豆油，并不断升温达到80℃；（5）加入氢氧化镁、山梨酸钾和二丁基羟基甲苯，在转速6000r/min下搅拌，不断升温，当温度达到120℃后停止；（6）将混合料转移至低速搅拌机中搅拌，转速为600r/min，开始降温，当温度降至50℃，停止搅拌；（7）加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，上阶温度为170℃，下阶温度为160℃。
对比例2
本实施例与实施例5的区别在于不含有油酸酰胺和氯化石蜡。具体地说是：
一种防火高阻燃电缆材料，由以下成分以重量份制备而成：聚氯乙烯55份、甲基乙烯基硅橡胶18份、氟硅橡胶9份、羟基锡酸锌4份、钙锌稳定剂3.5份、三氧化二锑1.9份、氢氧化镁9份、纳米二氧化硅2.5份、没食子酸丙酯0.16份、邻苯二甲酸二辛脂19份、蜂蜡0.17份、环氧大豆油2.5份、山梨酸钾0.17份、二丁基羟基甲苯0.17份。
上述防火高阻燃电缆材料的制备方法为：（1）将羟基锡酸锌、钙锌稳定剂、三氧化二锑、纳米二氧化硅、没食子酸丙酯和蜂蜡混合，用搅拌机进行搅拌20分钟；（2）加入三辊研磨机中进行研磨，研磨4遍后装入烧杯中，继续搅拌备用；（3）将聚氯乙烯、甲基乙烯基硅橡胶和氟硅橡胶加入高速混合机中，以转速600r/min搅拌，同时缓慢加入步骤（1）中混合物；（4）加入邻苯二甲酸二辛脂和环氧大豆油，并不断升温达到80℃；（5）加入氢氧化镁、山梨酸钾和二丁基羟基甲苯，在转速6000r/min下搅拌，不断升温，当温度达到120℃后停止；（6）将混合料转移至低速搅拌机中搅拌，转速为600r/min，开始降温，当温度降至50℃，停止搅拌；（7）加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，上阶温度为170℃，下阶温度为160℃。
下表为本发明材料的实施例和对比例的性能指标，我们可以看到，本发明的具有很高的氧指数，一般认为氧指数≥30%就为难燃材料，本发明的最佳实施例的氧指数达到了50%，属于高阻燃材料，同时其热变形温度可达到47℃。另外本发明还具有较好的力学性能，其拉伸强度最高可达21.4MPa，断裂伸长率达到252%，韧性佳。
表1防火高阻燃电缆材料的性能指标
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 对比例1 对比例2
氧指数（%） 49 49 50 50 49 44 49
拉伸强度（MPa） 21.2 21.3 21.3 21.4 21.3 21.0 17.7
断裂伸长率（%） 249 250 251 252 251 249 238
热变形温度（℃） 46 46 46 47 46 41 45

Claims (10)

1.一种防火高阻燃电缆材料，其特征在于：由以下成分以重量份制备而成：聚氯乙烯40-60份、甲基乙烯基硅橡胶10-20份、氟硅橡胶5-10份、羟基锡酸锌2-5份、钙锌稳定剂2-4份、三氧化二锑1-2份、氢氧化镁5-10份、纳米二氧化硅1-3份、没食子酸丙酯0.1-0.2份、邻苯二甲酸二辛脂15-20份、蜂蜡0.1-0.2份、环氧大豆油1-3份、油酸酰胺0.1-0.2份、氯化石蜡0.1-0.3份、山梨酸钾0.1-0.2份、二丁基羟基甲苯0.1-0.2份。
2.根据权利要求1所述的一种防火高阻燃电缆材料，其特征在于：由以下成分以重量份制备而成：聚氯乙烯45-55份、甲基乙烯基硅橡胶12-18份、氟硅橡胶6-9份、羟基锡酸锌3-4份、钙锌稳定剂2.5-3.5份、三氧化二锑1.4-1.9份、氢氧化镁6-9份、纳米二氧化硅1.5-2.5份、没食子酸丙酯0.11-0.16份、邻苯二甲酸二辛脂16-19份、蜂蜡0.11-0.17份、环氧大豆油1.5-2.5份、山梨酸钾0.12-0.17份、油酸酰胺0.11-0.18份、氯化石蜡0.15-0.25份、二丁基羟基甲苯0.12-0.17份。
3.权利要求1至2任一项所述的一种防火高阻燃电缆材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将羟基锡酸锌、钙锌稳定剂、三氧化二锑、纳米二氧化硅、没食子酸丙酯、蜂蜡、油酸酰胺和氯化石蜡混合，用搅拌机进行搅拌10-20分钟；
（2）加入三辊研磨机中进行研磨，研磨2-4遍后装入烧杯中，继续搅拌备用；
（3）将聚氯乙烯、甲基乙烯基硅橡胶和氟硅橡胶加入高速混合机中，以转速400-600r/min搅拌，同时缓慢加入步骤（1）中混合物；
（4）加入邻苯二甲酸二辛脂和环氧大豆油，并不断升温达到70-80℃；
（5）加入氢氧化镁、山梨酸钾和二丁基羟基甲苯，在转速4000-6000r/min下搅拌，不断升温，当温度达到110-120℃后停止；
（6）将混合料转移至低速搅拌机中搅拌，转速为400-600r/min，开始降温，当温度降至40-50℃，停止搅拌；
（7）加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，上阶温度为140-170℃，下阶温度为130-160℃。
4.根据权利要求3所述的一种防火高阻燃电缆材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中搅拌时间为12-18分钟。
5.根据权利要求3所述的一种防火高阻燃电缆材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中研磨3遍。
6.根据权利要求3所述的一种防火高阻燃电缆材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中转速为450-550r/min。
7.根据权利要求3所述的一种防火高阻燃电缆材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）中温度为75℃。
8.根据权利要求3所述的一种防火高阻燃电缆材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（5）中转速为4500-5500r/min，温度为115℃。
9.根据权利要求3所述的一种防火高阻燃电缆材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（6）中转速为450-550r/min，温度为45℃。
10.根据权利要求3所述的一种防火高阻燃电缆材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（7）中上阶温度为150-160℃，下阶温度为140-150℃。
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