CN106336563A - 一种陶瓷化聚烯烃电缆料及其制备方法 - Google Patents

一种陶瓷化聚烯烃电缆料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种陶瓷化聚烯烃电缆料及其制备方法，陶瓷化聚烯烃电缆料，其原料组分包括：乙烯‑醋酸乙烯酯共聚物40～60份；乙烯‑辛烯共聚物10～30份；线性低密度聚乙烯15～25份；接枝料5～10份；瓷化粉50～70份；玻璃粉10～25份；无卤阻燃剂60～100份；无机填料20～40份；润滑剂2～8份；抗氧剂0.5～2份；本发明陶瓷化聚烯烃电缆料具有如下有益效果：1)所用原材料简单、来源广泛、配比合理，各组分之间的协同效应显著，因而可获得良好的加工性能、简单的生产工艺以及优异的瓷化性能和阻燃低烟性能，可满足工业化批量生产要求；可较大幅度的提高生产效率，降低安装施工难度，大大降低了综合成本，提高了市场竞争力和占有率。

Description

一种陶瓷化聚烯烃电缆料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种陶瓷化聚烯烃电缆料及其制备方法，属于电缆领域。
背景技术
随着社会的不断发展和人民生活水平的提高，越来越多的人定居在高速发展的现代化大城市，为了更合理的利用土地资源，办公楼、住宅楼、医院、酒店、商场等基础设施逐步向集群化、规模化、高层化发展，除了环境的舒适性，用电的安全性也备受广泛关注。由于耐火电缆在燃烧的情况下，能够在一定的时间内维持应急救援设备、设施继续运行，这给救援工作赢取了宝贵的时间，因而耐火材料备受市场欢迎。就目前市场需求而言，有诸多耐火材料可供选择使用，如陶瓷化硅橡胶材料、陶瓷化聚烯烃材料、云母带等，其中陶瓷化聚烯烃材料因加工工艺简单、成本低等因素逐步成为市场主流耐火材料。
在现有文献中，也有关于陶瓷化聚烯烃材料的报道，如发明专利申请公布号为CN104558805A名称为“一种陶瓷化聚烯烃材料及其制备方法”公开了如下配方(按重量份数计算)：乙烯-α-烯烃共聚物100份、瓷化粉A100-200份、瓷化粉B20-100份、瓷化粉C100-200份、润滑剂5-40份、抗氧剂0.1-1份，该专利申请的方案，虽然可通过标准GB/T 19216.21-2003中瓷化性能试验，但其材料本身的阻燃性能较差，在火灾过程中，可能因其不阻燃而导致电缆本身的火焰和烟较大，给应急救援造成不便。又如发明专利申请公布号为CN105348627A名称为“陶瓷化聚烯烃电缆料及其制备方法”，公开了如下配方组成：聚烯烃40-100份，相容剂1-30份，瓷化粉350-450份，助溶剂20-200份，阻燃剂20-90份，润滑剂2-20份，抗氧剂1-10份，虽结壳性能较好，但由于其填充粉料太多，会降低电缆的柔韧性，同时也会影响加工性能，致使挤出电流负载过大，生产效率低。
发明内容
为了解决现有技术中陶瓷化聚烯烃电缆料低阻燃低烟、柔韧性差、生产效率低等缺陷，本发明提供一种陶瓷化聚烯烃电缆料及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种陶瓷化聚烯烃电缆料，其原料组分包括：
其中，乙烯—醋酸乙烯酯共聚物中醋酸乙烯酯的质量占乙烯－醋酸乙烯酯总质量的10～30％；瓷化粉包括10％～20％的氧化硼、40％～60％的氧化硅、10％～15％的氧化铝以和余量的铁氧化物、镁氧化物、钠氧化物、钾氧化物、锌氧化物、钡氧化物、钙氧化物中的至少一种，所述百分比为质量百分比；玻璃粉为低熔点玻璃粉；无卤阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁或硼酸锌中的至少两种；无机填料为陶土、滑石粉或碳酸钙中的至少一种；润滑剂为二甲基硅油、聚乙烯蜡、硬脂酸或硬脂酸锌中的至少一种；抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168或抗氧剂DSTDP中的至少一种；所述组分为质量份数。
低熔点玻璃粉即低温熔融玻璃粉，指融化温度在800度以下的无铅低熔点玻璃粉。
申请人经研究发现，在聚烯烃电缆料中同时引入瓷化粉、玻璃粉以及阻燃剂，通过各原料组分之间的协同效应，在高温燃烧的情况下，材料表面即可迅速形成类似于陶瓷一样坚硬的保护层，从而起到阻止火焰烧到内层绝缘的作用，又可获得优异的阻燃性能，由其制备的成品电缆：①可通过标准GB/T 19216.21-2003中瓷化性能试验和BS 6387CWZ等级的耐火试验双标准要求；②在结壳的作用下，成品电缆可通过A类成束燃烧试验；③成品电缆的透光率可达到70％以上。
为了进一步促进各组分之间的协同效应，提高产品的柔韧性和阻燃低烟性，优选，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中醋酸乙烯酯的质量占乙烯－醋酸乙烯酯总质量的28％，其熔融指数为(2～8)g/10min；乙烯-辛烯共聚物为熔融指数在(2～5)g/10min；线性低密度聚乙烯为茂金属催化线性低密度聚乙烯，其熔融指数为(2～8)g/10min；接枝料为马来酸酐接枝聚乙烯、乙烯醋酸乙烯酯或乙烯—α烯烃共聚物中的一种，其接枝率为(0.5～1.5)％。上述百分比为质量百分比。
为了进一步促进各组分之间的协同效应，提高产品的加工性能、柔韧性和阻燃低烟性，优选，瓷化粉为10％～15％的氧化硼、50％～60％的氧化硅、12％～14％的氧化铝和余量的铁氧化物、镁氧化物、锌氧化物或钙氧化物中的至少一种。上述百分比为质量百分比。
为了进一步促进各组分之间的协同效应，提高产品的柔韧性、加工性和阻燃低烟性，：低熔点玻璃粉为低熔点磷酸盐玻璃粉、低熔点硅酸盐玻璃粉或低熔点硼酸盐玻璃粉中的至少一种；无卤阻燃剂为氢氧化铝和氢氧化镁质量比为3：(1-2)的组合物；无机填料为陶土或碳酸钙中的一种；润滑剂为硬脂酸和硬脂酸锌质量比为1：(1-2)的混合物。
为了更进一步促进各组分之间的协同效应，提高产品的耐候性和柔韧性，抗氧化剂为抗氧剂1010和抗氧剂168为质量比为1：(1-2)的混合物。
上述陶瓷化聚烯烃电缆料的制备方法，按质量份数称取乙烯—醋酸乙烯酯共聚物40～60份、乙烯—辛烯共聚物10～30份、线性低密度聚乙烯15～25份、接枝料5～10份、瓷化粉50～70份、玻璃粉10～25份、无卤阻燃剂60～100份、无机填料20～40份、润滑剂2～8份和抗氧剂0.5～2份投入密炼机混炼，当混炼至料温达到140～145℃时出料，经过双锥喂料系统至双螺杆挤出机，最后进入单螺杆挤出造粒，得到陶瓷化聚烯烃电缆料。
为了进一步保证所得产品的综合性能，优选，双螺杆挤出机的一区到七区温度设定为一区到二区100～105℃、三区到七区95～100℃；所述的单螺杆挤出机温度设定为一区105～110℃、二区115～120℃、三区125～130℃、机头为135～140℃。
本发明陶瓷化聚烯烃电缆料具有如下有益效果：1)所用原材料简单、来源广泛、配比合理，各组分之间的协同效应显著，因而可获得良好的加工性能、简单的生产工艺以及优异的瓷化性能和阻燃性能，可满足工业化批量生产要求；2)本申请同时引入了瓷化粉、玻璃粉以及阻燃剂，通过各组分之间的协同效应，由其制的电缆既可通过标准GB/T 19216.21-2003中瓷化性能试验和BS 6387 CWZ等级的耐火试验双标准要求，又可获得优异的阻燃性能低烟性能，可满足A类成束燃烧和60％及以上透光率的试验要求；3)因其生产工艺简单、成本低廉、柔软度较好，因其可较大幅度的提高生产效率，降低安装施工难度，大大降低了综合成本，提高了市场竞争力和占有率。
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
将按重量份数称取乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(扬子巴斯夫6110MC)50份、乙烯-辛烯共聚物(陶氏8200)15份、茂金属线性低密度聚乙烯(埃克森美孚3518)25份、接枝料(上海久聚JY-035)8份、瓷化粉(瓷化粉为13％的氧化硼、55％的氧化硅、12％％的氧化铝和余量的氧化镁，百分比为质量百分比)65份、玻璃粉即低熔点硅酸盐玻璃粉(喜利化工XL-801)和硼酸盐玻璃粉(天盛化工650目)各10份、无卤阻燃剂即氢氧化铝60份和氢氧化镁20份、无机填料即陶土(金洋化工JD-801A)20份、润滑剂即硬脂酸1.5份和硬脂酸锌1.5份、抗氧剂即抗氧剂1010和抗氧剂168各0.5份投入密炼机混炼，当混炼至料温达到140～145℃时出料，经过双锥喂料系统至双螺杆挤出机，最后进入单螺杆挤出机，双螺杆挤出机的一区到七区温度设定为一区到二区105℃、三区到七区100℃，单螺杆挤出机温度设定为一区110℃、二区120℃、三区130℃、机头为140℃，出单螺杆挤出机后，经切粒、风冷，得到陶瓷化聚烯烃电缆料。
实施例2
将按重量份数称取乙烯—醋酸乙烯酯共聚物(阿克玛2803)50份、乙烯—辛烯共聚物(陶氏8200)20份、茂金属线性低密度聚乙烯(埃克森美孚4518)20份、接枝料(上海日之升5904)10份、瓷化粉(13％的氧化硼、58％的氧化硅、14％的氧化铝和余量的氧化钙，百分比为质量百分比)50份、玻璃粉即低熔点硅酸盐(喜利化工XL-801)和硼酸盐玻璃粉(天盛化工650目)各12.5份、无卤阻燃剂即氢氧化铝50份和氢氧化镁30份、无机填料即陶土(金洋化工JD-801A)20份、润滑剂即硬脂酸1份，硬脂酸锌2份)、抗氧剂1010和抗氧剂168各0.5份投入密炼机混炼，当混炼至料温达到140～145℃时出料，经过双锥喂料系统至双螺杆挤出机，最后进入单螺杆挤出机，双螺杆挤出机的一区到七区温度设定为一区到二区105℃、三区到七区100℃；所述的单螺杆挤出机温度设定为一区110℃、二区115℃、三区125℃、机头为135℃，出单螺杆挤出机后，经切粒、风冷，得到陶瓷化聚烯烃电缆料。
实施例3
将按重量份数称取乙烯—醋酸乙烯酯共聚(新加坡聚烯烃KA-31)50份、乙烯—辛烯共聚物(三井H-5030S)15份、茂金属线性低密度聚乙烯(普瑞曼SP0540)25份、接枝料(上海久聚JY-035)10份、瓷化粉(瓷化粉为14％的氧化硼、58％的氧化硅、14％的氧化铝和余量的氧化锌，百分比为质量百分比)70份、玻璃粉玻璃粉即低熔点硅酸盐玻璃粉(喜力化工XL-801)10份和硼酸盐玻璃粉(天盛化工650目)5份、无卤阻燃剂为氢氧化铝60份和氢氧化镁20份、无机填料滑石粉(栖霞化工1250目)20份、润滑剂即硬脂酸1.5份和硬脂酸锌1.5份、抗氧剂即抗氧剂1010和抗氧剂168各0.5份投入密炼机混炼，当混炼至料温达到140～145℃时出料，经过双锥喂料系统至双螺杆挤出机，最后进入单螺杆挤出机，双螺杆挤出机的一区到七区温度设定为一区到二区105℃、三区到七区100℃；所述的单螺杆挤出机温度设定为一区110℃、二区120℃、三区130℃、机头为140℃，出单螺杆挤出机后，经切粒、风冷，得到陶瓷化聚烯烃电缆料。
实施例4
将按重量份数称取乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(扬子巴斯夫6110MC)45份、乙烯-辛烯共聚物(三井H-5030S)30份、茂金属线性低密度聚乙烯(普瑞曼SP0540)15份、接枝料(上海久聚JYCP1000)10份、瓷化粉(瓷化粉为14％的氧化硼、58％的氧化硅、13％的氧化铝和余量的氧化镁，百分比为质量百分比)70份、玻璃粉即低熔点硅酸盐玻璃粉(喜力化工XL-801)15份、无卤阻燃剂为氢氧化铝70份和氢氧化镁30份、无机填料即滑石粉(栖霞化工1250目)30份、润滑剂4份(即硬脂酸和硬脂酸锌各2份)、抗氧剂即抗氧剂1010和抗氧剂DLTDP各0.5份投入密炼机混炼，当混炼至料温达到140～145℃时出料，经过双锥喂料系统至双螺杆挤出机，最后进入单螺杆挤出机，双螺杆挤出机的一区到七区温度设定为一区到二区105℃、三区到七区100℃；所述的单螺杆挤出机温度设定为一区110℃、二区120℃、三区125℃、机头为135℃，出单螺杆挤出机后，经切粒、风冷，得到陶瓷化聚烯烃电缆料。
由上述实施例1至实施例4制备的陶瓷化聚烯烃电缆料的性能测试结果如表1所示：
表1各实施例所得陶瓷化聚烯烃电缆料的性能测试结果
将由实施例1至实施例4得到的陶瓷化聚烯烃电缆料制备的成品电缆性能要求如下：①可通过标准GB/T 19216.21-2003中瓷化性能试验和BS 6387CWZ等级的耐火试验双标准要求；②在结壳的作用下，成品电缆可通过A类成束燃烧试验；③成品电缆的透光率可达到70％以上。与目前市场上普通的陶瓷化聚烯烃电缆料相比，本专利具备了较优的阻燃性能与低烟性能，因其生产工艺简单、成本低廉、柔软度较好，因其可较大幅度的提高生产效率，降低安装施工难度，大大降低了综合成本，提高了市场竞争力和占有率。

Claims (10)

1.一种陶瓷化聚烯烃电缆料，其特征在于:其原料组分包括：
其中，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中醋酸乙烯酯的质量占乙烯-醋酸乙烯酯总质量的10～30％；瓷化粉包括10％～20％的氧化硼、40％～60％的氧化硅、10％～15％的氧化铝以和余量的铁氧化物、镁氧化物、钠氧化物、钾氧化物、锌氧化物、钡氧化物或钙氧化物中的至少一种，所述百分比为质量百分比；玻璃粉为低熔点玻璃粉；无卤阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁或硼酸锌中的至少两种；无机填料为陶土、滑石粉或碳酸钙中的至少一种；润滑剂为二甲基硅油、聚乙烯蜡、硬脂酸或硬脂酸锌中的至少一种；抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168或抗氧剂DSTDP中的至少一种；所述组分为质量份数。
2.根据权利1所述的陶瓷化聚烯烃电缆料，其特征在于：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中醋酸乙烯酯的质量占乙烯－醋酸乙烯酯总质量的28％，其熔融指数为(2～8)g/10min。
3.根据权利1或2所述的陶瓷化聚烯烃电缆料，其特征在于：乙烯-辛烯共聚物为熔融指数在(2～5)g/10min；线性低密度聚乙烯为茂金属催化线性低密度聚乙烯，其熔融指数为(2～8)g/10min。
4.根据权利1或2所述的陶瓷化聚烯烃电缆料，其特征在于：接枝料为马来酸酐接枝聚乙烯、乙烯醋酸乙烯酯或乙烯-α烯烃共聚物中的一种，其接枝率为(0.5～1.5)％。
5.根据权利1或2所述的陶瓷化聚烯烃电缆料，其特征在于：瓷化粉瓷化粉为10％～15％的氧化硼、50％～60％的氧化硅、12％～14％的氧化铝和余量的铁氧化物、镁氧化物、锌氧化物或钙氧化物中的至少一种。
6.根据权利1或2所述的陶瓷化聚烯烃电缆料，其特征在于：低熔点玻璃粉为低熔点磷酸盐玻璃粉、低熔点硅酸盐玻璃粉或低熔点硼酸盐玻璃粉中的至少一种；无卤阻燃剂为氢氧化铝和氢氧化镁质量比为3：(1-2)的组合物。
7.根据权利1或2所述的陶瓷化聚烯烃电缆料，其特征在于：无机填料为陶土或碳酸钙中的一种；润滑剂为硬脂酸和硬脂酸锌质量比为1：(1-2)的混合物。
8.根据权利1或2所述的陶瓷化聚烯烃电缆料，其特征在于：抗氧化剂为抗氧剂1010和抗氧剂168为质量比为1：(1-2)的混合物。
9.权利要求1-8任意一项所述的陶瓷化聚烯烃电缆料的制备方法，其特征在于：按质量份数称取乙烯—醋酸乙烯酯共聚物40～60份、乙烯—辛烯共聚物10～30份、线性低密度聚乙烯15～25份、接枝料5～10份、瓷化粉50～70份、玻璃粉10～25份、无卤阻燃剂60～100份、无机填料20～40份、润滑剂2～8份和抗氧剂0.5～2份投入密炼机混炼，当混炼至料温达到140～145℃时出料，经过双锥喂料系统至双螺杆挤出机，最后进入单螺杆挤出造粒，得到陶瓷化聚烯烃电缆料。
10.根据权利9中所述的陶瓷化聚烯烃电缆料的制备方法，其特征在于：双螺杆挤出机的一区到七区温度设定为一区到二区100～105℃、三区到七区95～100℃；所述的单螺杆挤出机温度设定为一区105～110℃、二区115～120℃、三区125～130℃、机头为135～140℃。
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