CN106279956A - 一种膨胀型低烟无卤高阻燃隔氧层电缆料及其制备方法 - Google Patents

一种膨胀型低烟无卤高阻燃隔氧层电缆料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种膨胀型低烟无卤高阻燃隔氧层电缆料，其原料包括如下组分：乙烯醋酸乙烯共聚物30～60份、环氧树脂10～30份、相容剂2～4份、硅酮母粒1～3份、炭黑0.6～2份、氢氧化铝80～120份、氢氧化镁10～30份、抗氧剂0.6～1份、三聚氰胺氰尿酸盐10～20份、红磷1.5～3份、蒙脱土2～4份、偶联剂0.8～1.2份，其中，环氧树脂为环氧树脂E‑12、E‑14、E‑20或E‑44中的至少一种，所述份数为重量份数。本发明膨胀型低烟无卤高阻燃隔氧层电缆料，在实现无卤阻燃的基础上，阻燃性有了明显的提升，真正实现了低烟，电缆料的韧性等机械性能也得到了显著的提高，且电缆料的均匀性也得到了显著的改善。

Description

一种膨胀型低烟无卤高阻燃隔氧层电缆料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种膨胀型低烟无卤高阻燃隔氧层电缆料及其制备方法，属于电缆料领域。
背景技术
高阻燃低烟无卤隔氧层电缆料是以聚烯烃为主要基材，用于有较高阻燃等级要求(在A类成束燃烧的电缆内护套起到结构阻燃作用)，是燃烧时发烟量较少的一种低烟无卤电缆材料。阻燃等级要求较高的无卤电缆都可使用隔氧层低烟无卤电缆料来满足要求，可通过A类燃烧测试，阻燃性能优异。国内由上海电缆厂于98年提出了低烟无卤隔氧层护套料的研发，由于大量阻燃填料的填加，当时的隔氧层料几乎没有机械性能，加工性能也较差，随着技术的进步，机械性能已能基本满足国标要求，阻燃和烟密度成为重点研究的问题。经过几年的试验，试验人员发现在电缆料中加入蒙脱土、层状硅酸盐、硼酸锌、碳纳米管等材料可以明显提高电缆料的阻燃性能，可通过A类成束燃烧，但是烟密度却没有明显的改善，因此如何降低电缆料的烟密度也将成为新材料开发中亟需解决的问题。
发明内容
本发明提供一种膨胀型低烟无卤高阻燃隔氧层电缆料及其制备方法，在实现无卤阻燃的基础上，进一步提高了阻燃性能，真正实现了低烟，且克服了无机粉料分散性差的现状，显著提高了电缆料的机械性能。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种膨胀型低烟无卤高阻燃隔氧层电缆料，其原料包括如下组分：
其中，环氧树脂为环氧树脂E-12、E-14、E-20或E-44中至少一种，所述份数为重量份数。
环氧树脂更优选为环氧树脂E-12，这样能使各组分之间的协同效应发挥到最佳。
本申请通过对环氧树脂的特定的选择，使其与其他物料复配产生了显著的协同效应，所得电缆料在燃烧时能大量吸附燃烧产生的烟尘，从而显著降低了烟密度，真正实现了低烟，且所得电缆料的韧性等机械性能得到了显著的提高。现有的隔氧层低烟无卤电缆料只能基本满足国标要求，而本申请所得产品机械性能显著高于国标要求。
本申请电缆料的阻燃性也也有了显著的提升，垂直燃烧通过UL-94V-0级，成束燃烧通过A类。
乙烯醋酸乙烯共聚物简称EVA，三聚氰胺氰尿酸盐简称MCA。
为了更好的提高产品的机械性能和低烟效果，优选，乙烯醋酸乙烯共聚物中VA含量为26-30％，熔融指数为2-5g/10min；相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯；抗氧剂为芳基仲胺类抗氧剂。这样可更进一步促进各组分之间的协同效应，从而提升产品的综合性能。VA指醋酸乙烯。
更进一步优选，乙烯醋酸乙烯共聚物为阿科玛的2803，VA含量为28％，熔融指数为3g/10min；相容剂为杜邦的588；抗氧剂为科聚亚的445。
为了有更好的低烟效果，进一步促进各组分之间的协同效应，同时保证所得电缆料的机械性能，优选，偶联剂为钛酸异丙酯偶联剂。申请人经研究发现，利用钛酸异丙酯在燃烧温度下分解产生二氧化钛有助于炭层与燃烧残留物层的分层，能够有效的锁住燃烧产生的烟尘，从而达到了更好的低烟效果。
为进一步提高电缆料的均匀性，提高电缆料的机械性能，优选，氢氧化铝用硅烷前处理过，粒径为1～2μm；氢氧化镁用硅烷前处理过，粒径为2～3μm。硅烷前处理使氢氧化铝、氢氧化镁的粒径更加细腻，所得电缆料的机械性能和低烟阻燃性有了更进一步的改善。
为了进一步提高电缆料的均匀性，提高电缆料的机械性能，优选，氢氧化铝使用前用高搅机搅拌4-5min；氧化镁使用前用高搅机搅拌2-3min。这样可以去除粉料粒子间的静电，提高粉料在基料中的分散性，且对所得电缆料的机械性能也有明显的改善。
上述膨胀型低烟无卤高阻燃隔氧层电缆料的制备方法，其特征在于：包括顺序相接的如下步骤：
①、将氢氧化铝、氢氧化镁、蒙脱土、抗氧剂、三聚氰胺氰尿酸盐和红磷置于高速混合机中以650-750r/min的转速搅拌4-6min，然后加入偶联剂后继续以650-750r/min的转速搅拌搅拌4-5min；
②、将步骤①所得物料置于密炼机中并加入乙烯醋酸乙烯共聚物、相容剂、硅酮母粒和炭黑进行混炼，然后双螺杆挤出，最后经风冷造粒；
③、将步骤②所得粒子重新置于密炼机中并加入环氧树脂进行混炼，然后双螺杆挤出，最后经风冷造粒，即得膨胀型低烟无卤高阻燃隔氧层电缆料。
上述制备方法可使各物料充分混合，且所得电缆料的均匀性显著提升，很好地解决了现有无机粉料分散性差的缺陷。
本发明未提及的技术均参照现有技术。
本发明膨胀型低烟无卤高阻燃隔氧层电缆料，在实现无卤阻燃的基础上，通过对环氧树脂的特定的选择，使其与其他物料复配产生了显著的协同效应，所得电缆料的阻燃性有了明显的提升，且在燃烧时能大量吸附燃烧产生的烟尘，从而显著降低了烟密度，真正实现了低烟，电缆料的韧性等机械性能也得到了显著的提高，且电缆料的均匀性也得到了显著的改善；膨胀型低烟无卤高阻燃隔氧层电缆料制备方法简单、成本低廉，有良好的市场前景。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
膨胀型低烟无卤高阻燃隔氧层电缆料，其原料包括如下组分：
乙烯醋酸乙烯共聚物2803(阿科玛的EVA)50份，环氧树脂E-12 15份，杜邦的相容剂588 4份，硅酮母粒(凯杰高分子)3份，炭黑2份，氢氧化铝110份，氢氧化镁20份，抗氧剂445(科聚亚的抗氧剂)1份，三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)(济南泰星精细化工有限公司HT-211)15份，红磷3份，蒙脱土(200目)4份，钛酸异丙酯偶联剂1.2份，所述份数为重量份数。
上述氢氧化铝经过如下方式处理：将110份氢氧化铝放入高搅机加入1.5份硅烷，在700r/min下搅拌10分钟，所得粒径约为2μm；
上述氢氧化镁经过如下方式处理：将氢氧化镁20份放入高搅机加入0.15份硅烷，在700r/min下搅拌10分钟，所得粒径约为3μm；
上述膨胀型低烟无卤高阻燃隔氧层电缆料的制备方法，包括顺序相接的如下步骤：
①、将氢氧化铝、氢氧化镁、蒙脱土、抗氧剂、三聚氰胺氰尿酸盐和红磷置于高速混合机中以700r/min的转速搅拌5min，然后加入偶联剂后继续以700r/min的转速搅拌搅拌5min；
②、将步骤①所得物料置于3L密炼机中并加入乙烯醋酸乙烯共聚物、相容剂、硅酮母粒和炭黑进行混炼，然后双螺杆喂料单螺杆挤出，最后经风冷造粒；其中：混练机：135℃，单螺杆挤出段：第一段：140～145℃，第二段：145～150℃，第三段：150～155℃，第四段：155～160℃，第五段：160～165℃；
③、将步骤②所得粒子重新置于3L密炼机中并加入环氧树脂进行混炼，然后双螺杆喂料单螺杆挤出，挤出温度为第一段：130～135℃，第二段：140～145℃，第三段：150～155℃，第四段：155～160℃，第五段：155～160℃，最后经风冷造粒得到膨胀型低烟无卤高阻燃隔氧层电缆料。经检测，各项指标如表1所示。
实施例2
同实施例1步骤，不同之处在于各原料的重量分组成为：乙烯醋酸乙烯共聚物2803(阿科玛的EVA)50份，20份环氧树脂E-12，相容剂588(杜邦的相容剂)3份，硅酮母粒3份，炭黑1.5份，氢氧化铝80份(氢氧化铝放入高搅机加入1.35份硅烷700r/min搅拌10分钟，粒径约为1.5μm)，氢氧化镁10份(氢氧化镁放入高搅机加入0.3份硅烷700r/min搅拌10分钟，粒径约为2.5μm)，抗氧剂445(科聚亚的抗氧剂)1份，三聚氰胺尿酸盐(MCA)(济南泰星精细化工有限公司HT-211)15份，红磷3份，蒙脱土(200目)4份，钛酸异丙酯偶联剂1.2份，所述份数为重量份数。经检测，各项指标如表1所示。
实施例3
同实施例1步骤，不同之处在于各原料的重量分组成为：乙烯醋酸乙烯共聚物2803(阿科玛的EVA)40份，30份环氧树脂E-12，588(杜邦的相容剂)3份，硅酮母粒3份，炭黑2份，氢氧化铝100份(放入高搅机加入1.2份硅烷700r/min搅拌10分钟，粒径约为1μm)，氢氧化镁30份(放入高搅机加入0.45份硅烷700r/min搅拌10分钟，粒径约为2μm)，抗氧剂445(科聚亚的抗氧剂)1份，三聚氰胺尿酸盐(MCA)(济南泰星精细化工有限公司HT-211)20份，红磷3份，蒙脱土(200目)4份，钛酸异丙酯偶联剂1份，所述份数为重量份数。经检测，各项指标如表1所示。
实施例4
同实施例1步骤，不同之处在于各原料的重量分组成为：乙烯醋酸乙烯共聚物2803(阿科玛的EVA)60份，30份环氧树脂E-12，588(杜邦的相容剂)4份，硅酮母粒3份，炭黑2份，氢氧化铝120份(放入高搅机加入1.5份硅烷700r/min搅拌10分钟，粒径约为1.5μm)，氢氧化镁30份(放入高搅机加入0.45份硅烷700r/min搅拌10分钟，粒径约为2.5μm)，抗氧剂445(科聚亚的抗氧剂)1份，三聚氰胺尿酸盐(MCA)(济南泰星精细化工有限公司HT-211)20份，红磷3份，蒙脱土(200目)4份，钛酸异丙酯偶联剂1.2份，所述份数为重量份数。经检测，各项指标如表1所示。
实施例5
同实施例1步骤，不同之处在于各原料的重量分组成为：乙烯醋酸乙烯共聚物2803(阿科玛的EVA)60份，30份环氧树脂E-12，588(杜邦的相容剂)4份，硅酮母粒3份，炭黑2份，氢氧化铝100份(放入高搅机加入1.35份硅烷700r/min搅拌10分钟，粒径约为1μm)，氢氧化镁30份(放入高搅机加入0.45份硅烷700r/min搅拌10分钟，粒径约为2μm)，抗氧剂445(科聚亚的抗氧剂)1份，三聚氰胺尿酸盐(MCA)(济南泰星精细化工有限公司HT-211)20份，红磷2.5份，蒙脱土(200目)3份，钛酸异丙酯偶联剂1.2份，所述份数为重量份数。经检测，各项指标如表1所示。
实施例6
同实施例1步骤，不同之处在于各原料的重量分组成为：乙烯醋酸乙烯共聚物2803(阿科玛的EVA)60份，30份环氧树脂E-44，588(杜邦的相容剂)4份，硅酮母粒3份，炭黑2份，氢氧化铝110份(放入高搅机加入1.5份硅烷700r/min搅拌10分钟，粒径约为1μm)，氢氧化镁20份(放入高搅机加入0.45份硅烷700r/min搅拌10分钟，粒
径约为2μm)，抗氧剂445(科聚亚的抗氧剂)1份，三聚氰胺尿酸盐(MCA)(济南泰
星精细化工有限公司HT-211)20份，红磷3份，蒙脱土(200目)4份，钛酸异丙酯偶
联剂1份，所述份数为重量份数。经检测，各项指标如表1所示。
表1

Claims (9)

1.一种膨胀型低烟无卤高阻燃隔氧层电缆料，其特征在于：其原料包括如下组分：
其中，环氧树脂为环氧树脂E-12、E-14、E-20或E-44中的至少一种，所述份数为重量份数。
2.根据权利要求1所述膨胀型低烟无卤高阻燃隔氧层电缆料，其特征在于：环氧树脂为环氧树脂E-12。
3.根据权利要求1或2所述膨胀型低烟无卤高阻燃隔氧层电缆料，其特征在于：乙烯醋酸乙烯共聚物中VA含量为26-30％，熔融指数为2-5g/10min；相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯；抗氧剂为芳基仲胺类抗氧剂。
4.根据权利要求3所述膨胀型低烟无卤高阻燃隔氧层电缆料，其特征在于：乙烯醋酸乙烯共聚物为阿科玛的2803，VA含量为28％，熔融指数为3g/10min；相容剂为杜邦的588；抗氧剂为科聚亚的445；偶联剂为钛酸异丙酯偶联剂。
5.根据权利要求1或2所述膨胀型低烟无卤高阻燃隔氧层电缆料，其特征在于：氢氧化铝用硅烷前处理过，粒径为1～2μm。
6.根据权利要求5所述膨胀型低烟无卤高阻燃隔氧层电缆料，其特征在于：氢氧化铝使用前用高搅机搅拌4-5min。
7.根据权利要求1或2所述膨胀型低烟无卤高阻燃隔氧层电缆料，其特征在于：氢氧化镁用硅烷前处理过，粒径为2～3μm。
8.根据权利要求7所述膨胀型低烟无卤高阻燃隔氧层电缆料，其特征在于：氢氧化镁使用前用高搅机搅拌2-3min。
9.权利要求1-8任意一项所述的膨胀型低烟无卤高阻燃隔氧层电缆料的制备方法，其特征在于：包括顺序相接的如下步骤：
①、将氢氧化铝、氢氧化镁、蒙脱土、抗氧剂、三聚氰胺氰尿酸盐和红磷置于高速混合机中以650-750r/min的转速搅拌4-6min，然后加入偶联剂后继续以650-750r/min的转速搅拌搅拌4-5min；
②、将步骤①所得物料置于密炼机中并加入乙烯醋酸乙烯共聚物、相容剂、硅酮母粒和炭黑进行混炼，然后双螺杆挤出，最后经风冷造粒；
③、将步骤②所得粒子重新置于密炼机中并加入环氧树脂进行混炼，然后双螺杆挤出，最后经风冷造粒，即得膨胀型低烟无卤高阻燃隔氧层电缆料。
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