CN105647153A - 一种抗开裂阻燃电缆料及制备方法 - Google Patents

一种抗开裂阻燃电缆料及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗开裂阻燃电缆料，取下列重量份的原料：硬脂酸聚氧乙烯酯60-80，己二酸二辛酯20-30，石蜡6-12，硬脂酸钙8-11，三氧化钼9-13，二甲基乙醇胺4-9，硬脂酸镁13-17，聚二甲基硅氧烷10-12，增塑剂1.7-2.2，阻燃剂1.5-2.5。本发明的优良效果还表现在：本发明所得电缆料在力学性能方面有显著提高，同时具有优异的抗开裂及阻燃效果，综合性能优良。

Description

一种抗开裂阻燃电缆料及制备方法
技术领域
本发明涉及一种电缆料，特别是涉及一种抗开裂阻燃电缆料及制备方法。
背景技术
近年来，随着我国3G网络、城市轨道交通、铁路、楼宇建设等工程的大力发展，移动通信用射频电缆、漏泄电缆、铁路信号缆等射频电缆的需求量急剧上升，促使低烟阻燃电缆料的使用量迅速增长。现在人们对电缆的要求越来越高，特别是保证阻燃的同时，不损失其他机械性能，同时又要保证其抗开裂性能。电缆受到光照、温差、潮湿，甚至动物蛀咬，都可能造成开裂。当电缆在高温、辐射等恶劣环境下使用，就更容易开裂。
通常电缆护套开裂具有以下特点：在电缆成盘时电缆护套往往发生开裂，尤其位于缆盘最外层的向阳面的电缆护套；电缆发生开裂的被覆材料，多为高分子材质，其特性影响电缆抗开裂性能。聚氯乙烯极性大，无增塑剂难加工，该类电缆开裂主要和增塑剂有关。常用增塑剂低温性能较差，气温太低会失去增塑效果。北方高寒地区冬天达零下30℃或更低，此时增塑效果就会大打折扣。聚氯乙烯电缆中增塑剂可能迁移，高温下迁移速度更快，当增塑剂损失较大，材料性能会大幅度下降。而随着PVC低烟阻燃的要求，需加入大量的填料和阻燃剂，也使聚氯乙烯机械性能下降。当聚氯乙烯性能下降，在内应力或外力的作用下，电缆就很容易开裂。因此，为了使业界不再受阻燃电缆护套开裂问题的困扰，研发一种综合性能优良且抗开裂性能优良的阻燃电缆料势在必行。
申请公布号CN104610646A（申请号201510048058.8）的中国发明专利文献公开了一种耐高温抗开裂的阻燃聚烯烃电缆料及其制备方法，由以下重量百分含量各成分组成：80-100份再生低烟无卤电缆料粒子，10-20份LLDPE，1-5份EVA，10-15份纳米氢氧化镁，3-5份填料分散剂，2-4份相容剂，0.2-0.3份抗氧剂，1.5-2份润滑剂，2-3份黑色母。申请公布号CN104804294A（申请号201510155605.2）的中国发明专利文献公开了一种铁路机车车辆用抗开裂电缆料及其制备方法，由以下重量份的原料制成：线性低密度聚乙烯78-94、聚对苯二甲酰对苯二胺20-30、玄武岩纤维22-28、乙酰基柠檬酸三正丁酯15-20、复合阻燃剂18-24、三羟甲基丙烷椰油酯4-6、异硬脂醇月桂酸酯3-5、二月桂酸二丁基锡3-4、亚磷酸一苯二异辛酯2-3、二硬脂酸羟基铝2-3、钛酸钾晶须13-17、软木粉10-15、间苯二酚单苯甲酸酯2-3、二丁基二硫代氨基甲酸镍1-2。申请公布号CN104119680A（申请号201410332479.9）的中国发明专利文献公开了一种耐压抗开裂耐火电缆绝缘材料，由以下质量组分的原料组成：氢氧化铝70％-85％，硅橡胶10％-20％、添加剂5-10％，所述添加剂包括96级SiO2微粉、防爆纤维和复合树脂。
现有的电缆料在机械性能、抗开裂性能及阻燃效果等方面尚不能满足使用需要，需要进一步优化。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种制备简单、配方科学的抗开裂阻燃电缆料及制备方法，该电缆料制备成本低，综合性能优良。
本发明的技术方案是：
一种抗开裂阻燃电缆料，取下列重量份的原料：硬脂酸聚氧乙烯酯60-80，己二酸二辛酯20-30，石蜡6-12，硬脂酸钙8-11，三氧化钼9-13，二甲基乙醇胺4-9，硬脂酸镁13-17，聚二甲基硅氧烷10-12，增塑剂1.7-2.2，阻燃剂1.5-2.5。
优选的：硬脂酸聚氧乙烯酯65-75，己二酸二辛酯23-27，石蜡8-10，硬脂酸钙9-10，三氧化钼10-12，二甲基乙醇胺5-8，硬脂酸镁14-16，聚二甲基硅氧烷10.5-11.5，增塑剂1.8-2.1，阻燃剂1.8-2.2。
更加优选的：硬脂酸聚氧乙烯酯70，己二酸二辛酯25，石蜡9，硬脂酸钙9.5，三氧化钼11，二甲基乙醇胺6.5，硬脂酸镁14-16，聚二甲基硅氧烷10.5-11.5，增塑剂1.8-2.1，阻燃剂1.8-2.2。
一种抗开裂阻燃电缆料的制备方法，步骤如下：
（1）将硬脂酸钙和硬脂酸镁混合，研磨，过60-120目筛，与二甲基乙醇胺和聚二甲基硅氧烷一同用三辊研磨机进行研磨，搅拌成糊状浆料，使浆料粒度为0.025-0.055mm，备用；
（2）向高速混合机中加入硬脂酸聚氧乙烯酯、石蜡、己二酸二辛酯和三氧化钼，通入0.1MPa的蒸汽进行加热，然后缓慢加入步骤（1）所得浆料、增塑剂和阻燃剂，于100-115℃搅拌10分钟（优选于105-110℃搅拌10分钟），制成膨胀疏松粉末，备用；
（3）将步骤（2）所得膨胀疏松粉末于0.4MPa蒸汽压下，密炼5-15分钟（优选密炼8-12分钟），待粉末成团状小块时，置于双辊开练机中，调节辊温为130-170℃，熔融混合10-30分钟，然后在平板硫化机上压制成3mm薄片，经切粒、筛选磁选、包装即得。
上述电缆料的制备方法，优选的方案是，步骤（1）过80-100目筛（优选过90目筛）。
上述电缆料的制备方法，优选的方案是，步骤（1）使浆料粒度为0.035-0.045mm（优选使浆料粒度为0.040mm）。
上述电缆料的制备方法，优选的方案是，步骤（2）所述增塑剂为柠檬酸三丁酯。
上述电缆料的制备方法，优选的方案是，步骤（2）所述阻燃剂为三氧化二锑。
上述电缆料的制备方法，优选的方案是，步骤（3）调节辊温为140-160℃（优选调节辊温为150℃）。
上述电缆料的制备方法，优选的方案是，步骤（3）熔融混合16-24分钟（优选熔融混合20分钟）。
本发明所得一种抗开裂阻燃电缆料配伍科学，制备工艺简单高效。除此之外，本发明的优良效果还表现在：
1、本发明所得电缆料所用原料配比科学，确保各组分达到最优的协同效应，进而使材料性能最优化；
2、本发明所得电缆料在力学性能方面有显著提高，同时具有优异的抗开裂及阻燃效果，综合性能优良；
3、本发明所得电缆料兼具柔韧性和机械性能，适用于各种类型的电缆，便于推广应用。
具体实施方式
下面结合实施例和试验例详细说明本发明的技术方案，但保护范围不限于此。
实施例1一种抗开裂阻燃电缆料，取下列重量份的原料（300kg/份）：硬脂酸聚氧乙烯酯60份，己二酸二辛酯20份，石蜡6份，硬脂酸钙8份，三氧化钼9份，二甲基乙醇胺4份，硬脂酸镁13份，聚二甲基硅氧烷10份，增塑剂1.7份，阻燃剂1.5份。
一种抗开裂阻燃电缆料的制备方法是：
（1）将硬脂酸钙和硬脂酸镁混合，研磨，过60目筛，与二甲基乙醇胺和聚二甲基硅氧烷一同用三辊研磨机进行研磨，搅拌成糊状浆料，使浆料粒度为0.025mm，备用；
（2）向高速混合机中加入硬脂酸聚氧乙烯酯、石蜡、己二酸二辛酯和三氧化钼，通入0.1MPa的蒸汽进行加热，然后缓慢加入步骤（1）所得浆料、增塑剂（所述增塑剂为柠檬酸三丁酯）和阻燃剂（所述阻燃剂为三氧化二锑），于100℃搅拌10分钟，制成膨胀疏松粉末，备用；
（3）将步骤（2）所得膨胀疏松粉末于0.4MPa蒸汽压下，密炼5-分钟，待粉末成团状小块时，置于双辊开练机中，调节辊温为130℃，熔融混合10分钟，然后在平板硫化机上压制成3mm薄片，经切粒、筛选磁选、包装即得。
实施例2一种抗开裂阻燃电缆料，取下列重量份的原料（140kg/份）：硬脂酸聚氧乙烯酯80份，己二酸二辛酯30份，石蜡12份，硬脂酸钙11份，三氧化钼13份，二甲基乙醇胺9份，硬脂酸镁17份，聚二甲基硅氧烷12份，增塑剂2.2份，阻燃剂2.5份。
一种抗开裂阻燃电缆料的制备方法是：
（1）将硬脂酸钙和硬脂酸镁混合，研磨，过120目筛，与二甲基乙醇胺和聚二甲基硅氧烷一同用三辊研磨机进行研磨，搅拌成糊状浆料，使浆料粒度为0.055mm，备用；
（2）向高速混合机中加入硬脂酸聚氧乙烯酯、石蜡、己二酸二辛酯和三氧化钼，通入0.1MPa的蒸汽进行加热，然后缓慢加入步骤（1）所得浆料、增塑剂（所述增塑剂为柠檬酸三丁酯）和阻燃剂（所述阻燃剂为三氧化二锑），于115℃搅拌10分钟，制成膨胀疏松粉末，备用；
（3）将步骤（2）所得膨胀疏松粉末于0.4MPa蒸汽压下，密炼15分钟，待粉末成团状小块时，置于双辊开练机中，调节辊温为170℃，熔融混合30分钟，然后在平板硫化机上压制成3mm薄片，经切粒、筛选磁选、包装即得。
实施例3一种抗开裂阻燃电缆料，取下列重量份的原料（260kg/份）：硬脂酸聚氧乙烯酯65份，己二酸二辛酯23份，石蜡8份，硬脂酸钙9份，三氧化钼10份，二甲基乙醇胺5份，硬脂酸镁14份，聚二甲基硅氧烷10.5份，增塑剂1.8份，阻燃剂1.8份。
一种抗开裂阻燃电缆料的制备方法是：
（1）将硬脂酸钙和硬脂酸镁混合，研磨，过80目筛，与二甲基乙醇胺和聚二甲基硅氧烷一同用三辊研磨机进行研磨，搅拌成糊状浆料，使浆料粒度为0.035mm，备用；
（2）向高速混合机中加入硬脂酸聚氧乙烯酯、石蜡、己二酸二辛酯和三氧化钼，通入0.1MPa的蒸汽进行加热，然后缓慢加入步骤（1）所得浆料、增塑剂（所述增塑剂为柠檬酸三丁酯）和阻燃剂（所述阻燃剂为三氧化二锑），于105℃搅拌10分钟，制成膨胀疏松粉末，备用；
（3）将步骤（2）所得膨胀疏松粉末于0.4MPa蒸汽压下，密炼8分钟，待粉末成团状小块时，置于双辊开练机中，调节辊温为140℃，熔融混合16分钟，然后在平板硫化机上压制成3mm薄片，经切粒、筛选磁选、包装即得。
实施例4一种抗开裂阻燃电缆料，取下列重量份的原料（180kg/份）：硬脂酸聚氧乙烯酯75份，己二酸二辛酯27份，石蜡10份，硬脂酸钙10份，三氧化钼12份，二甲基乙醇胺8份，硬脂酸镁16份，聚二甲基硅氧烷11.5份，增塑剂2.1份，阻燃剂2.2份。
一种抗开裂阻燃电缆料的制备方法是：
（1）将硬脂酸钙和硬脂酸镁混合，研磨，过100目筛，与二甲基乙醇胺和聚二甲基硅氧烷一同用三辊研磨机进行研磨，搅拌成糊状浆料，使浆料粒度为0.045mm，备用；
（2）向高速混合机中加入硬脂酸聚氧乙烯酯、石蜡、己二酸二辛酯和三氧化钼，通入0.1MPa的蒸汽进行加热，然后缓慢加入步骤（1）所得浆料、增塑剂（所述增塑剂为柠檬酸三丁酯）和阻燃剂（所述阻燃剂为三氧化二锑），于110℃搅拌10分钟，制成膨胀疏松粉末，备用；
（3）将步骤（2）所得膨胀疏松粉末于0.4MPa蒸汽压下，密炼12分钟，待粉末成团状小块时，置于双辊开练机中，调节辊温为160℃，熔融混合24分钟，然后在平板硫化机上压制成3mm薄片，经切粒、筛选磁选、包装即得。
实施例5一种抗开裂阻燃电缆料，取下列重量份的原料（220kg/份）：硬脂酸聚氧乙烯酯70份，己二酸二辛酯25份，石蜡9份，硬脂酸钙9.5份，三氧化钼11份，二甲基乙醇胺6.5份，硬脂酸镁15份，聚二甲基硅氧烷11份，增塑剂1.9份，阻燃剂2份。
一种抗开裂阻燃电缆料的制备方法是：
（1）将硬脂酸钙和硬脂酸镁混合，研磨，过90目筛，与二甲基乙醇胺和聚二甲基硅氧烷一同用三辊研磨机进行研磨，搅拌成糊状浆料，使浆料粒度为0.040mm，备用；
（2）向高速混合机中加入硬脂酸聚氧乙烯酯、石蜡、己二酸二辛酯和三氧化钼，通入0.1MPa的蒸汽进行加热，然后缓慢加入步骤（1）所得浆料、增塑剂（所述增塑剂为柠檬酸三丁酯）和阻燃剂（所述阻燃剂为三氧化二锑），于108℃搅拌10分钟，制成膨胀疏松粉末，备用；
（3）将步骤（2）所得膨胀疏松粉末于0.4MPa蒸汽压下，密炼10分钟，待粉末成团状小块时，置于双辊开练机中，调节辊温为150℃，熔融混合20分钟，然后在平板硫化机上压制成3mm薄片，经切粒、筛选磁选、包装即得。
硬脂酸聚氧乙烯酯：性状：为淡黄色膏状物，在水中呈分散状，具有良好的乳化性、净洗性。常用作工业乳化剂，适用于纺织工业，化妆品，药膏生产。
己二酸二辛酯：性状：淡黄色至无色澄清透明液体。微有气味。不溶于水，溶于甲醇、乙醇、乙醚、丙酮、醋酸、氯仿、乙酸乙酯、汽油、甲苯、矿物油、植物油等有机溶剂。微溶于乙二醇。己二酸二辛酯（DOA）是聚氯乙烯的优良耐寒增塑剂，赋予制品优良的低温柔软性，并具有一定的光热稳定性和耐水性。在塑溶胶中，初期粘度低，粘度稳定性良好。常与DOP等主增塑剂并用于耐寒的农用薄膜、电线、薄板、人造革、户外用水管以及冷冻食品的包装薄膜。还可作为许多合成橡胶的低温增塑剂以及硝基纤维素、乙基纤维素等树脂的增塑剂。
石蜡：石蜡是从石油、页岩油或其他沥青矿物油的某些馏出物中提取出来的一种烃类混合物，主要成分是固体烷烃，无臭无味，为白色或淡黄色半透明固体。石蜡是非晶体，但具有明显的晶体结构。
硬脂酸钙：白色粉末，不溶于水，冷的乙醇和乙醚，溶于热苯、苯和松节油等有机溶剂，微溶于热的乙醇和乙醚。加热至400℃时缓缓分解，可燃，遇强酸分解为硬脂酸和相应的钙盐，有吸湿性。用途：作聚氯乙烯的热稳定剂和多种塑料加工的润滑剂，脱模剂等。在硬质制品中，与盐基性铅盐、铅皂配合可提高凝胶化速度。也用于食品包装、医疗器具等要求无毒的软质薄膜与器具。还可作聚乙烯，聚丙烯的卤素吸收剂，以消除残留催化剂对颜色和稳定性的不良影响。在橡胶加工中作增塑剂，能使天然橡胶和合成橡胶软化，而对硫化几乎无影响。亦用作聚烯烃纤维和模塑料的润滑剂，润滑脂的增厚剂，纺织品的防水剂，油漆的平光剂，制造塑料唱片时的增塑剂等。还用在铅笔芯生产及医药、香料工业中。
三氧化钼：性状：白色或苍黄色、透明斜方晶体。溶解性：微溶于水，溶于浓硝酸、浓盐酸，易溶于浓碱。用途：用作制取金属钼及钼化合物的原料。石油工业中用作催化剂。还可用于搪瓷釉药颜料及药物等。
二甲基乙醇胺：无色易挥发液体，有氨味，沸点134.6℃。用于离子交换树脂；用于高纯水制备及糖液脱色，电影洗液三废治理等；用于聚氨酯软质块状泡沫，模塑泡沫和硬质泡沫，阻燃弹性泡沫等；用作水溶性涂料助溶剂，聚氨酯漆固化剂；与丙烯酸微生物的反应产物作为城市净化水场的絮凝剂。用于抗抑制剂、染料中间体、织物的助染剂、制药工业防腐剂、用作树脂原料。
硬脂酸镁：白色轻松无砂性的细粉；微有特臭；与皮肤接触有滑腻感，不溶于水、乙醇和乙醚，溶于热水、热乙醇，遇酸分解为硬脂酸和相应的镁盐。用途：稳定剂；润滑剂；药用辅料。
聚二甲基硅氧烷：性状：无色或浅黄色液体，无味，透明度高，具有耐热性、耐寒性、黏度随温度变化小、防水性、表面张力小、具有导热性，导热系数为0.134-0.159W/M*K，透光性为透光率100%，二甲基硅油无毒无味，具有生理惰性、良好的化学稳定性。电绝缘性和耐候性、疏水性好，并具有很高的抗剪切能力，可在-50℃-200℃下长期使用。具有优良的物理特性，可直接用于防潮绝缘，阻尼，减震，消泡，润滑，抛光等方面，广泛用作绝缘润滑、防震、防油尘、介电液和热载体。以及用作消泡、脱模剂、油漆及日化品添加剂。
试验例本发明所得一种抗开裂阻燃电缆料（实施例5）的性能研究：
1、试验对象
取本发明所得一种抗开裂阻燃电缆料和市售阻燃电缆料（购置于临沂市浩源塑业有限公司）进行对比研究。
2、试验方法
力学性能测试：按照GB/T528-2009进行；抗开裂试验：按照GB/T2951.6-1997进行（其中空气热老化箱温度为150℃，老化时间1h）；氧指数测试：按照GB/T2406.2-2009进行。
3、试验结果如表1所示。
表1两种电缆料性能对比
由表1可知，本发明电缆料与市售阻燃电缆料相比，其拉伸强度提高了32.3%，断裂伸长率提高了59%，表明本发明电缆料力学性能明显优于市售阻燃电缆料；市售阻燃电缆料在规定的条件下进行老化后，出现裂纹，而本发明电缆料无裂纹出现，表明本发明电缆料具有抗开裂性能；由氧指数数据可知，本发明电缆料氧指数明显高于市售阻燃电缆料，这是由于组方的相互协调、加强了其阻燃增效的作用。
应当指出的是，具体实施方式只是本发明比较有代表性的例子，显然本发明的技术方案不限于上述实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员，以本发明所明确公开的或根据文件的书面描述毫无异议的得到的，均应认为是本专利所要保护的范围。

Claims (10)

1.一种抗开裂阻燃电缆料，其特征在于，取下列重量份的原料：硬脂酸聚氧乙烯酯60-80，己二酸二辛酯20-30，石蜡6-12，硬脂酸钙8-11，三氧化钼9-13，二甲基乙醇胺4-9，硬脂酸镁13-17，聚二甲基硅氧烷10-12，增塑剂1.7-2.2，阻燃剂1.5-2.5。
2.如权利要求1所述的一种抗开裂阻燃电缆料，其特征在于，取下列重量份的原料：硬脂酸聚氧乙烯酯65-75，己二酸二辛酯23-27，石蜡8-10，硬脂酸钙9-10，三氧化钼10-12，二甲基乙醇胺5-8，硬脂酸镁14-16，聚二甲基硅氧烷10.5-11.5，增塑剂1.8-2.1，阻燃剂1.8-2.2。
3.如权利要求1所述的一种抗开裂阻燃电缆料，其特征在于，取下列重量份的原料：硬脂酸聚氧乙烯酯70，己二酸二辛酯25，石蜡9，硬脂酸钙9.5，三氧化钼11，二甲基乙醇胺6.5，硬脂酸镁15，聚二甲基硅氧烷11，增塑剂1.9，阻燃剂2。
4.如权利要求1-3任一所述的一种抗开裂阻燃电缆料的制备方法，其特征在于，步骤如下：
（1）将硬脂酸钙和硬脂酸镁混合，研磨，过60-120目筛，与二甲基乙醇胺和聚二甲基硅氧烷一同用三辊研磨机进行研磨，搅拌成糊状浆料，使浆料粒度为0.025-0.055mm，备用；
（2）向高速混合机中加入硬脂酸聚氧乙烯酯、石蜡、己二酸二辛酯和三氧化钼，通入0.1MPa的蒸汽进行加热，然后缓慢加入步骤（1）所得浆料、增塑剂和阻燃剂，于100-115℃搅拌10分钟（优选于105-110℃搅拌10分钟），制成膨胀疏松粉末，备用；
（3）将步骤（2）所得膨胀疏松粉末于0.4MPa蒸汽压下，密炼5-15分钟（优选密炼8-12分钟），待粉末成团状小块时，置于双辊开练机中，调节辊温为130-170℃，熔融混合10-30分钟，然后在平板硫化机上压制成3mm薄片，经切粒、筛选磁选、包装即得。
5.根据权利要求4所述的一种抗开裂阻燃电缆料的制备方法，其特征在于，步骤（1）过80-100目筛（优选过90目筛）。
6.根据权利要求4所述的一种抗开裂阻燃电缆料的制备方法，其特征在于，步骤（1）使浆料粒度为0.035-0.045mm（优选使浆料粒度为0.040mm）。
7.根据权利要求4所述的一种抗开裂阻燃电缆料的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述增塑剂为柠檬酸三丁酯。
8.根据权利要求4所述的一种抗开裂阻燃电缆料的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述阻燃剂为三氧化二锑。
9.根据权利要求4所述的一种抗开裂阻燃电缆料的制备方法，其特征在于，步骤（3）调节辊温为140-160℃（优选调节辊温为150℃）。
10.根据权利要求4所述的一种抗开裂阻燃电缆料的制备方法，其特征在于，步骤（3）熔融混合16-24分钟（优选熔融混合20分钟）。
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