CN106519412A - 一种防撕裂电缆材料及其制备方法 - Google Patents

一种防撕裂电缆材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种防撕裂电缆材料，其原料按重量份包括：乙烯‑醋酸乙烯共聚物73‑77份，高密度聚乙烯22‑28份，气相白炭黑35‑45份，纳米结晶纤维素12‑14份，γ―(2，3‑环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷3.2‑3.8份，氢氧化镁42‑48份，三聚氰胺氰尿酸盐1.5‑2.5份，气相二氧化硅3.8‑4.2份，对苯二甲酸二辛酯15‑30份，环氧大豆油15‑30份，过氧化二异丙苯0.4‑1份，氧化锌0.5‑1.5份，二乙胺基丙胺0.5‑1.5份，马来酸酐接枝相容剂5‑10份，Ca/Zn复合稳定剂2‑4份，硬脂酸镁1‑2份，抗氧剂1010 0.1‑0.3份，亚磷酸三辛酯0.1‑0.2份，聚乙烯蜡1‑3份。本发明还公开了上述一种防撕裂电缆材料的制备方法。

Description

一种防撕裂电缆材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及电缆材料技术领域，尤其涉及一种防撕裂电缆材料及其制备方法。
背景技术
随着我国现代化工业的发展，电缆被用于国民经济和人民生活的各个方面，但是电缆材料燃烧时会释放大量有毒烟雾和腐蚀气体危害环境和生命财产安全，随着电气火灾事故的频繁发生阻燃电缆应运而生。目前，阻燃电缆料的生产大多是在聚烯烃基材中加入大量的无机材料来达到阻燃效果，然而大量无机材料的加入，影响了电缆料的机械性能，使其韧性、抗冲击等性能降低，易撕裂。
气相二氧化硅(SiO2)是一种白色蓬松粉末，多孔性、无毒、耐高温，是极其重要的无机新材料之一，其粒径小，比表面积大、表面吸附力强、在基体树脂中分散性好，对许多聚合物材料都有增强增韧作用，且可以提高材料的耐热性。
三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)是一种含氮无卤环保阻燃剂，具有无毒，热稳定性好，宜于材料加工，阻燃效率高等优点；MCA与基体树脂EVA的相容性好，热稳定性好且对材料的负面影响较小，目前，MCA在阻燃领域越来越受重视。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种防撕裂电缆材料及其制备方法，本发明机械性能好，韧性高且抗撕裂能力强，阻燃性能好，制备方法简单，操作简便。
本发明提出的一种防撕裂电缆材料，其原料按重量份包括：乙烯-醋酸乙烯共聚物73-77份，高密度聚乙烯22-28份，气相白炭黑35-45份，纳米结晶纤维素12-14份，γ―(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷3.2-3.8份，氢氧化镁42-48份，三聚氰胺氰尿酸盐1.5-2.5份，气相二氧化硅3.8-4.2份，对苯二甲酸二辛酯15-30份，环氧大豆油15-30份，过氧化二异丙苯0.4-1份，氧化锌0.5-1.5份，二乙胺基丙胺0.5-1.5份，马来酸酐接枝相容剂5-10份，Ca/Zn复合稳定剂2-4份，硬脂酸镁1-2份，抗氧剂1010 0.1-0.3份，亚磷酸三辛酯0.1-0.2份，聚乙烯蜡1-3份。
优选的对苯二甲酸二辛酯和环氧大豆油的重量比为20-30：20-30。
本发明还提出了上述一种防撕裂电缆材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、制备改性纳米结晶纤维素和改性氢氧化镁：将γ―(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷加入到以γ―(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷的重量份为基准7倍的丙酮中溶解得到溶液A，将溶液A分成重量相等的2份，分别喷淋于纳米结晶纤维素和氢氧化镁上，以250-350r/min的速度下室温搅拌25-35min，升温至75-105℃，以700-800r/min的速度搅拌40-60min分别得到改性纳米结晶纤维素和改性氢氧化镁；
S2、制备电缆材料：将乙烯-醋酸乙烯共聚物、高密度聚乙烯和S1中得到的改性纳米结晶纤维素加入密炼机中，升温至130-140℃，以130-150r/min的速度密炼20min得到树脂主料；依次将三聚氰胺氰尿酸盐、气相二氧化硅、气相白炭黑、对苯二甲酸二辛酯、环氧大豆油、马来酸酐接枝相容剂、Ca/Zn复合稳定剂、硬脂酸镁、抗氧剂1010、亚磷酸三辛酯、聚乙烯蜡和S1中得到的改性氢氧化镁加入含有树脂主料的密炼机中，调节温度为130-140℃，以140-160r/min的速度密炼40min，加入过氧化二异丙苯、氧化锌、二乙胺基丙胺，调节温度为130-140℃，以150-170r/min的速度密炼15min经双螺旋杆挤出机挤出得到一种防撕裂电缆材料。
优选地，S1中，将溶液A分成重量相等的2份，分别喷淋于纳米结晶纤维素和氢氧化镁上，以280-320r/min的速度室温搅拌28-32min，升温至85-95℃，以730-770r/min的速度搅拌45-55min分别得到改性纳米结晶纤维素和改性氢氧化镁。
本发明选用乙烯-醋酸乙烯共聚物和高密度聚乙烯均无卤族元素；选用γ―(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷和纳米结晶纤维进行改性得到改性纳米结晶纤维，具有较强的物理和化学吸附能力，能形成稳定的交联网络结构，增加树脂间的结合度，大大增加了本发明的机械性能、韧性、抗冲击性、抗张、抗弯曲性能和抗撕裂强度；改性的纳米结晶纤维素表面疏水性基团的接枝率更高，可以加强本发明的防水性能；选用γ―(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷与氢氧化镁反应制得到的改性氢氧化镁，不仅具有无机氢氧化镁的阻燃性能，而且大大提高了氢氧化镁的分散性以及与乙烯-醋酸乙烯共聚物、高密度聚乙烯材料的相容性，使改性氢氧化镁能均匀的分散在交联网络结构中，进一步增强了本发明的抗压、抗拉、抗弯、抗撕裂等机械性能；选用三聚氰胺氰尿酸盐、气相二氧化硅和改性氢氧化镁协同作用，进一步加强其阻燃作用，且使本发明具有良好的耐热、抗弯性能；选用对苯二甲酸二辛酯和环氧大豆油相互协同作用，能大大增加本发明的耐热、耐光、塑性，增强了抗压、抗拉、抗折等机械强度，从而增加防裂性能；过氧化二异丙苯、氧化锌和二乙胺基丙胺组合使用可使乙烯-醋酸乙烯共聚物和高密度聚乙烯相互键合交联形成网状结构，与改性纳米结晶纤维素形成的交联网络结构相互协同作用，增加本发明的耐热、阻燃、耐溶剂、抗压、抗拉、抗折等机械性能，进一步防裂；马来酸酐接枝相容剂可改善乙烯-醋酸乙烯共聚物、高密度聚乙烯和气相白炭黑之间的相容性，增加本发明的机械强度、耐热、阻燃、耐溶剂性能；Ca/Zn复合稳定剂、硬脂酸镁和环氧大豆油协同作用可增加本发明的稳定性，防止其分解、氧化；抗氧剂1010和亚磷酸三辛酯联合使用，能大大提高本发明的抗氧化、抗老化、抗分解性能，增加本发明的稳定性；改性氢氧化镁、马来酸酐接枝相容剂均能改善无机物料和有机树脂的相容性，与三聚氰胺氰尿酸盐、聚乙烯蜡相互配合，改善本发明加工的流变性，提高本发明的表面光洁度，利于工业化生产。
本发明提出的一种防撕裂电缆材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、制备改性纳米结晶纤维素和改性氢氧化镁：将γ―(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷加入到以γ―(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷的重量份为基准7倍的丙酮中溶解得到溶液A，将溶液A分成重量相等的2份，分别喷淋于纳米结晶纤维素和氢氧化镁上，以250-350r/min的速度下室温搅拌25-35min，升温至75-105℃，以700-800r/min的速度搅拌40-60min分别得到改性纳米结晶纤维素和改性氢氧化镁；
S2、制备电缆材料：将乙烯-醋酸乙烯共聚物、高密度聚乙烯和S1中得到的改性纳米结晶纤维素加入密炼机中，升温至130-140℃，以130-150r/min的速度密炼20min得到树脂主料；依次将三聚氰胺氰尿酸盐、气相二氧化硅、气相白炭黑、对苯二甲酸二辛酯、环氧大豆油、马来酸酐接枝相容剂、Ca/Zn复合稳定剂、硬脂酸镁、抗氧剂1010、亚磷酸三辛酯、聚乙烯蜡和S1中得到的改性氢氧化镁加入含有树脂主料的密炼机中，调节温度为130-140℃，以140-160r/min的速度密炼40min，加入过氧化二异丙苯、氧化锌、二乙胺基丙胺，调节温度为130-140℃，以150-170r/min的速度密炼15min经双螺旋杆挤出机挤出得到一种防撕裂电缆材料。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种防撕裂电缆材料，其原料按重量份包括：乙烯-醋酸乙烯共聚物73份，高密度聚乙烯22份，气相白炭黑35份，纳米结晶纤维素12份，γ―(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷3.2份，氢氧化镁42份，三聚氰胺氰尿酸盐1.5份，气相二氧化硅3.8份，对苯二甲酸二辛酯15份，环氧大豆油15份，过氧化二异丙苯0.4份，氧化锌0.5份，二乙胺基丙胺0.5份，马来酸酐接枝相容剂5份，Ca/Zn复合稳定剂2份，硬脂酸镁1份，抗氧剂1010 0.1份，亚磷酸三辛酯0.1份，聚乙烯蜡1份。
上述一种防撕裂电缆材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、制备改性纳米结晶纤维素和改性氢氧化镁：将γ―(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷加入到以γ―(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷的重量份为基准7倍的丙酮中溶解得到溶液A，将溶液A分成重量相等的2份，分别喷淋于纳米结晶纤维素和氢氧化镁上，以250r/min的速度室温搅拌25min，升温至75℃，以700r/min的速度搅拌40min分别得到改性纳米结晶纤维素和改性氢氧化镁；
S2、制备电缆材料：将乙烯-醋酸乙烯共聚物、高密度聚乙烯和S1中得到的改性纳米结晶纤维素加入密炼机中，升温至130℃，以130r/min的速度密炼20min得到树脂主料；依次将三聚氰胺氰尿酸盐、气相二氧化硅、气相白炭黑、对苯二甲酸二辛酯、环氧大豆油、马来酸酐接枝相容剂、Ca/Zn复合稳定剂、硬脂酸镁、抗氧剂1010、亚磷酸三辛酯、聚乙烯蜡和S1中得到的改性氢氧化镁加入含有树脂主料的密炼机中，调节温度为130℃，以140r/min的速度密炼40min，加入过氧化二异丙苯、氧化锌、二乙胺基丙胺，调节温度为130℃，以150r/min的速度密炼15min经双螺旋杆挤出机挤出得到一种防撕裂电缆材料。
实施例2
一种防撕裂电缆材料，其原料按重量份包括：乙烯-醋酸乙烯共聚物77份，高密度聚乙烯28份，气相白炭黑45份，纳米结晶纤维素14份，γ―(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷3.8份，氢氧化镁48份，三聚氰胺氰尿酸盐2.5份，气相二氧化硅4.2份，对苯二甲酸二辛酯30份，环氧大豆油30份，过氧化二异丙苯1份，氧化锌1.5份，二乙胺基丙胺1.5份，马来酸酐接枝相容剂10份，Ca/Zn复合稳定剂4份，硬脂酸镁2份，抗氧剂1010 0.3份，亚磷酸三辛酯0.2份，聚乙烯蜡3份。
上述一种防撕裂电缆材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、制备改性纳米结晶纤维素和改性氢氧化镁：将γ―(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷加入到以γ―(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷的重量份为基准7倍的丙酮中溶解得到溶液A，将溶液A分成重量相等的2份，分别喷淋于纳米结晶纤维素和氢氧化镁上，以350r/min的速度室温搅拌35min，升温至105℃，以800r/min的速度搅拌60min分别得到改性纳米结晶纤维素和改性氢氧化镁；
S2、制备电缆材料：将乙烯-醋酸乙烯共聚物、高密度聚乙烯和S1中得到的改性纳米结晶纤维素加入密炼机中，升温至140℃，以150r/min的速度密炼20min得到树脂主料；依次将三聚氰胺氰尿酸盐、气相二氧化硅、气相白炭黑、对苯二甲酸二辛酯、环氧大豆油、马来酸酐接枝相容剂、Ca/Zn复合稳定剂、硬脂酸镁、抗氧剂1010、亚磷酸三辛酯、聚乙烯蜡和S1中得到的改性氢氧化镁加入含有树脂主料的密炼机中，调节温度为140℃，以160r/min的速度密炼40min，加入过氧化二异丙苯、氧化锌、二乙胺基丙胺，调节温度为140℃，以170r/min的速度密炼15min经双螺旋杆挤出机挤出得到一种防撕裂电缆材料。
实施例3
一种防撕裂电缆材料，其原料按重量份包括：乙烯-醋酸乙烯共聚物75份，高密度聚乙烯26份，气相白炭黑35份，纳米结晶纤维素14份，γ―(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷3.2份，氢氧化镁48份，三聚氰胺氰尿酸盐1.5份，气相二氧化硅4.2份，对苯二甲酸二辛酯20份，环氧大豆油28份，过氧化二异丙苯0.6份，氧化锌1.2份，二乙胺基丙胺0.8份，马来酸酐接枝相容剂9份，Ca/Zn复合稳定剂2.5份，硬脂酸镁1.7份，抗氧剂1010 0.15份，亚磷酸三辛酯0.17份，聚乙烯蜡1.5份。
上述一种防撕裂电缆材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、制备改性纳米结晶纤维素和改性氢氧化镁：将γ―(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷加入到以γ―(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷的重量份为基准7倍的丙酮中溶解得到溶液A，将溶液A分成重量相等的2份，分别喷淋于纳米结晶纤维素和氢氧化镁上，以280r/min的速度室温搅拌32min，升温至85℃，以770r/min的速度搅拌45min分别得到改性纳米结晶纤维素和改性氢氧化镁；
S2、制备电缆材料：将乙烯-醋酸乙烯共聚物、高密度聚乙烯和S1中得到的改性纳米结晶纤维素加入密炼机中，升温至132℃，以145r/min的速度密炼20min得到树脂主料；依次将三聚氰胺氰尿酸盐、气相二氧化硅、气相白炭黑、对苯二甲酸二辛酯、环氧大豆油、马来酸酐接枝相容剂、Ca/Zn复合稳定剂、硬脂酸镁、抗氧剂1010、亚磷酸三辛酯、聚乙烯蜡和S1中得到的改性氢氧化镁加入含有树脂主料的密炼机中，调节温度为138℃，以155r/min的速度密炼40min，加入过氧化二异丙苯、氧化锌、二乙胺基丙胺，调节温度为135℃，以165r/min的速度密炼15min经双螺旋杆挤出机挤出得到一种防撕裂电缆材料。
实施例4
一种防撕裂电缆材料，其原料按重量份包括：乙烯-醋酸乙烯共聚物77份，高密度聚乙烯22份，气相白炭黑45份，纳米结晶纤维素12份，γ―(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷3.8份，氢氧化镁42份，三聚氰胺氰尿酸盐2.5份，气相二氧化硅3.8份，对苯二甲酸二辛酯28份，环氧大豆油20份，过氧化二异丙苯0.8份，氧化锌0.8份，二乙胺基丙胺1.2份，马来酸酐接枝相容剂7份，Ca/Zn复合稳定剂3.5份，硬脂酸镁1.3份，抗氧剂1010 0.25份，亚磷酸三辛酯0.13份，聚乙烯蜡2.5份。
上述一种防撕裂电缆材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、制备改性纳米结晶纤维素和改性氢氧化镁：将γ―(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷加入到以γ―(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷的重量份为基准7倍的丙酮中溶解得到溶液A，将溶液A分成重量相等的2份，分别喷淋于纳米结晶纤维素和氢氧化镁上，以280r/min的速度室温搅拌28min，升温至95℃，以730r/min的速度搅拌55min分别得到改性纳米结晶纤维素和改性氢氧化镁。
S2、制备电缆材料：将乙烯-醋酸乙烯共聚物、高密度聚乙烯和S1中得到的改性纳米结晶纤维素加入密炼机中，升温至138℃，以135r/min的速度密炼20min得到树脂主料；依次将三聚氰胺氰尿酸盐、气相二氧化硅、气相白炭黑、对苯二甲酸二辛酯、环氧大豆油、马来酸酐接枝相容剂、Ca/Zn复合稳定剂、硬脂酸镁、抗氧剂1010、亚磷酸三辛酯、聚乙烯蜡和S1中得到的改性氢氧化镁加入含有树脂主料的密炼机中，调节温度为133℃，以145r/min的速度密炼40min，加入过氧化二异丙苯、氧化锌、二乙胺基丙胺，调节温度为137℃，以155r/min的速度密炼15min经双螺旋杆挤出机挤出得到一种防撕裂电缆材料。
实施例5
一种防撕裂电缆材料，其原料按重量份包括：乙烯-醋酸乙烯共聚物75份，高密度聚乙烯25份，气相白炭黑40份，纳米结晶纤维素13份，γ―(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷3.5份，氢氧化镁45份，三聚氰胺氰尿酸盐2份，气相二氧化硅4份，对苯二甲酸二辛酯25份，环氧大豆油25份，过氧化二异丙苯0.7份，氧化锌1份，二乙胺基丙胺1份，马来酸酐接枝相容剂8份，Ca/Zn复合稳定剂3份，硬脂酸镁1.5份，抗氧剂1010 0.2份，亚磷酸三辛酯0.15份，聚乙烯蜡2份。
上述一种防撕裂电缆材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、制备改性纳米结晶纤维素和改性氢氧化镁：将γ―(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷加入到以γ―(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷的重量份为基准7倍的丙酮中溶解得到溶液A，将溶液A分成重量相等的2份，分别喷淋于纳米结晶纤维素和氢氧化镁上，以300r/min的速度室温搅拌30min，升温至90℃，以750r/min的速度搅拌50min分别得到改性纳米结晶纤维素和改性氢氧化镁；
S2、制备电缆材料：将乙烯-醋酸乙烯共聚物、高密度聚乙烯和S1中得到的改性纳米结晶纤维素加入密炼机中，升温至135℃，以140r/min的速度密炼20min得到树脂主料；依次将三聚氰胺氰尿酸盐、气相二氧化硅、气相白炭黑、对苯二甲酸二辛酯、环氧大豆油、马来酸酐接枝相容剂、Ca/Zn复合稳定剂、硬脂酸镁、抗氧剂1010、亚磷酸三辛酯、聚乙烯蜡和S1中得到的改性氢氧化镁加入含有树脂主料的密炼机中，调节温度为135℃，以150r/min的速度密炼40min，加入过氧化二异丙苯、氧化锌、二乙胺基丙胺，调节温度为135℃，以160r/min的速度密炼15min经双螺旋杆挤出机挤出得到一种防撕裂电缆材料。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种防撕裂电缆材料，其特征在于，其原料按重量份包括：乙烯-醋酸乙烯共聚物73-77份，高密度聚乙烯22-28份，气相白炭黑35-45份，纳米结晶纤维素12-14份，γ―(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷3.2-3.8份，氢氧化镁42-48份，三聚氰胺氰尿酸盐1.5-2.5份，气相二氧化硅3.8-4.2份，对苯二甲酸二辛酯15-30份，环氧大豆油15-30份，过氧化二异丙苯0.4-1份，氧化锌0.5-1.5份，二乙胺基丙胺0.5-1.5份，马来酸酐接枝相容剂5-10份，Ca/Zn复合稳定剂2-4份，硬脂酸镁1-2份，抗氧剂1010 0.1-0.3份，亚磷酸三辛酯0.1-0.2份，聚乙烯蜡1-3份。
2.根据权利要求1所述一种防撕裂电缆材料，其特征在于，对苯二甲酸二辛酯和环氧大豆油的重量比为20-30：20-30。
3.一种如权利要求1～2任一项所述一种防撕裂电缆材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、制备改性纳米结晶纤维素和改性氢氧化镁：将γ―(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷加入到以γ―(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷的重量份为基准7倍的丙酮中溶解得到溶液A，将溶液A分成重量相等的2份，分别喷淋于纳米结晶纤维素和氢氧化镁上，以250-350r/min的速度下室温搅拌25-35min，升温至75-105℃，以700-800r/min的速度搅拌40-60min分别得到改性纳米结晶纤维素和改性氢氧化镁；
S2、制备电缆材料：将乙烯-醋酸乙烯共聚物、高密度聚乙烯和S1中得到的改性纳米结晶纤维素加入密炼机中，升温至130-140℃，以130-150r/min的速度密炼20min得到树脂主料；依次将三聚氰胺氰尿酸盐、气相二氧化硅、气相白炭黑、对苯二甲酸二辛酯、环氧大豆油、马来酸酐接枝相容剂、Ca/Zn复合稳定剂、硬脂酸镁、抗氧剂1010、亚磷酸三辛酯、聚乙烯蜡和S1中得到的改性氢氧化镁加入含有树脂主料的密炼机中，调节温度为130-140℃，以140-160r/min的速度密炼40min，加入过氧化二异丙苯、氧化锌、二乙胺基丙胺，调节温度为130-140℃，以150-170r/min的速度密炼15min经双螺旋杆挤出机挤出得到一种防撕裂电缆材料。
4.根据权利要求3所述一种防撕裂电缆材料的制备方法，其特征在于，S1中，将溶液A分成重量相等的2份，分别喷淋于纳米结晶纤维素和氢氧化镁上，以280-320r/min的速度室温搅拌28-32min，升温至85-95℃，以730-770r/min的速度搅拌45-55min分别得到改性纳米结晶纤维素和改性氢氧化镁。
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