CN107141624A - 一种电缆用导热阻燃耐候防静电环保绝缘材料及其制备方法 - Google Patents

一种电缆用导热阻燃耐候防静电环保绝缘材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电缆用导热阻燃耐候防静电环保绝缘材料，包括以下重量份的原料：氯化聚乙烯橡胶50‑60份、偶联剂7‑11份、抗静电剂2‑4份、三氧化二锑5‑8份、硬脂酸钙3‑8份、增韧剂5‑10份、抗氧剂1‑2份、紫外线吸收剂2‑6份、阻燃剂6‑8份、绝缘纳米导热填料8‑14份。本发明的电缆用导热阻燃耐候防静电环保绝缘材料的抗氧效果好，稳定性高、导热效果显著，具备较好的拉伸强度和断裂伸长率，还具备较好的阻燃性能、防静电性能和绝缘性能，适合用于电缆外层包裹绝缘材料；同时本发明的绝缘材料的制备方法，其材料成本较低、原料易得、且工艺简明，具有较高的实用价值和良好的应用前景。

Description

一种电缆用导热阻燃耐候防静电环保绝缘材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及电缆加工技术领域，具体涉及一种电缆用导热阻燃耐候防静电环保绝缘材料及其制备方法。
背景技术
当今电线电缆行业是中国仅次于汽车行业的第二大行业，产品品种满足率和国内市场占有率均超过90％。在世界范围内，中国电线电缆总产值已超过美国，成为世界上第一大电线电缆生产国。伴随着中国电线电缆行业高速发展，新增企业数量不断上升，行业整体技术水平得到大幅提高。中国经济持续快速的增长，为线缆产品提供了巨大的市场空间，中国市场强烈的诱惑力，使得世界都把目光聚焦于中国市场，在改革开放短短的几十年，中国线缆制造业所形成的庞大生产能力让世界刮目相看。随着中国电力工业、数据通信业、城市轨道交通业、汽车业以及造船等行业规模的不断扩大，对电线电缆的需求也将迅速增长，未来电线电缆业还有巨大的发展潜力。
近年来随着生产生活电线电缆的运用日益发展和普及，电线电缆的需要量增加很快，而且随着经济的发展，对其材料的要求也越来越高，它要求柔软、耐磨、耐低温等性能。而较多的出现的是阻燃电缆，阻燃电缆顾名思义，指在规定试验条件下，试样被燃烧，在撤去试验火源后，火焰的蔓延仅在限定范围内，残焰或残灼在限定时间内能自行熄灭的电缆。其根本特性是：在火灾情况下有可能被烧坏而不能运行，但可阻止火势的蔓延。通俗地讲，电线万一失火，能够把燃烧限制在局部范围内，不产生蔓延，保住其他的各种设备，避免造成更大的损失。能更大限度的保护生命安全及财产安全，所以运用较为普遍。但是目前市场上的电缆料仍然存在缺陷，有的粘性过大，有的伸长率不高，所以我们急需改良该材料，并且现有技术中为了增加电缆阻燃特征，加入了大量的无机阻燃材料，导致电缆整体硬度增加，甚至容易出现外层断裂。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种电缆用导热阻燃耐候防静电环保绝缘材料，该绝缘材料的抗氧效果好，稳定性高、导热效果显著，具备较好的拉伸强度和断裂伸长率，还具备较好的阻燃性能、防静电性能和绝缘性能，适合用于电缆外层包裹绝缘材料；同时本发明的绝缘材料的制备方法，其材料成本较低、原料易得、且工艺简明，具有较高的实用价值和良好的应用前景。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
本发明提供了一种电缆用导热阻燃耐候防静电环保绝缘材料，包括以下重量份的原料：
氯化聚乙烯橡胶50-60份、偶联剂7-11份、抗静电剂2-4份、三氧化二锑5-8份、硬脂酸钙3-8份、增韧剂5-10份、抗氧剂1-2份、紫外线吸收剂2-6份、阻燃剂6-8份、绝缘纳米导热填料8-14份。
优选地，所述电缆用导热阻燃耐候防静电环保绝缘材料包括以下重量份的原料：
氯化聚乙烯橡胶55份、偶联剂9份、抗静电剂3份、三氧化二锑7份、硬脂酸钙5.5份、增韧剂7.5份、抗氧剂1.5份、紫外线吸收剂4份、阻燃剂7份、绝缘纳米导热填料8-14份。
优选地，所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种。
优选地，所述抗氧剂为亚磷酸脂类抗氧剂、硫代磷烷基酚锌、有机硼化物中的一种或几种的混合物。
优选地，所述阻燃剂为十溴二苯乙烷、溴化聚苯乙烯、溴化环氧树脂、四溴双酚A中的一种或几种组成的混合物。
优选地，所述增韧剂为丙烯酸酯类增韧剂；所述抗静电剂为乙氧基化脂肪族烷基胺抗静电剂；所述紫外线吸收剂为紫外线吸收剂UV-9、UV-531中的一种。
优选地，所述绝缘纳米导热填料为纳米氮化铝、纳米六方氮化硼、纳米氧化镁、纳米氧化铝中的任意一种或几种。
本发明还提供了一种电缆用导热阻燃耐候防静电环保绝缘材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量各组分原料；
步骤二，将偶联剂、三氧化二锑、绝缘纳米导热填料放入搅拌机，搅拌40-80分钟，搅拌转速为250-350r/min，得到混合物A；
步骤三，打开密炼机并预热至50-55℃，加入氯化聚乙烯橡胶、硬脂酸钙、增韧剂，密炼1-3分钟，再加入步骤二制得的混合物A、抗静电剂、抗氧剂、紫外线吸收剂、阻燃剂，再混炼80-120秒，将混炼后的炼胶投放到开炼机上进行混炼，在开炼机上翻炼90-120 秒后出片下料，最后将胶片在冷却机上进行冷却至35℃以下得到发明的电缆用导热阻燃耐候防静电环保绝缘材料。
优选地，所述电缆用导热阻燃耐候防静电环保绝缘材料的制备步骤为：
步骤一，按要求称量各组分原料；
步骤二，将偶联剂、三氧化二锑、绝缘纳米导热填料放入搅拌机，搅拌40-80分钟，搅拌转速为250-350r/min，得到混合物A；
步骤三，打开密炼机并预热至50-55℃，加入氯化聚乙烯橡胶、硬脂酸钙、增韧剂，密炼1-3分钟，再加入步骤二制得的混合物A、抗静电剂、抗氧剂、紫外线吸收剂、阻燃剂，再混炼80-120秒，将混炼后的炼胶投放到开炼机上进行混炼，在开炼机上翻炼90-120 秒后出片下料，最后将胶片在冷却机上进行冷却至35℃以下得到发明的电缆用导热阻燃耐候防静电环保绝缘材料。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
（1）本发明的一种电缆用导热阻燃耐候防静电环保绝缘材料，通过采用氯化聚乙烯橡胶作为主体材料，保证产品具有良好的绝缘性能及优良的耐臭氧老化性能，增加产品的使用寿命，降低使用成本。
（2）本发明的一种电缆用导热阻燃耐候防静电环保绝缘材料添加的抗静电剂能够使制备的绝缘材料不容易产生静电，避免了灰尘的集聚；加工助剂中增韧剂、抗氧有效增加桥架材料的耐磨耐老化性能以及机械强度和表面光滑平整度；紫外线吸收剂能够大大提高绝缘材料的光稳定性，增强其耐老化性能。
（3）本发明的一种电缆用导热阻燃耐候防静电环保绝缘材料添加了由十溴二苯乙烷、溴化聚苯乙烯、溴化环氧树脂、四溴双酚A中的一种或几种组成的阻燃添加剂，同时添加了三氧化二锑作为阻燃协助剂，几者的复合作用能使绝缘架材料的阻燃性能更强，作用时间更长久。
（4）本发明的一种电缆用导热阻燃耐候防静电环保绝缘材料原料中添加了由纳米氮化铝、纳米六方氮化硼、纳米氧化镁、纳米氧化铝中的任意一种或几种构成的绝缘纳米导热填料，能够较大提高绝缘材料的导热性能，且不影响其绝缘性能。
（5）本发明的一种电缆用导热阻燃耐候防静电环保绝缘材料的抗氧效果好，稳定性高、导热效果显著，具备较好的拉伸强度和断裂伸长率，还具备较好的阻燃性能、防静电性能和绝缘性能，适合用于电缆外层包裹绝缘材料；同时本发明的绝缘材料的制备方法，其材料成本较低、原料易得、且工艺简明，具有较高的实用价值和良好的应用前景。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1.
本实施例的一种电缆用导热阻燃耐候防静电环保绝缘材料，包括以下重量份的原料：
氯化聚乙烯橡胶50份、偶联剂7份、抗静电剂2份、三氧化二锑5份、硬脂酸钙3份、增韧剂5份、抗氧剂1份、紫外线吸收剂2份、阻燃剂6份、绝缘纳米导热填料8份。
本实施例中偶联剂为硅烷偶联剂。
本实施例中抗氧剂为亚磷酸脂类抗氧剂。
本实施例中阻燃剂为十溴二苯乙烷。
本实施例中韧剂为丙烯酸酯类增韧剂；所述抗静电剂为乙氧基化脂肪族烷基胺抗静电剂；所述紫外线吸收剂为紫外线吸收剂UV-9。
本实施例中绝缘纳米导热填料为纳米氮化铝。
本实施例的一种电缆用导热阻燃耐候防静电环保绝缘材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量各组分原料；
步骤二，将偶联剂、三氧化二锑、绝缘纳米导热填料放入搅拌机，搅拌40-80分钟，搅拌转速为250r/min，得到混合物A；
步骤三，打开密炼机并预热至50℃，加入氯化聚乙烯橡胶、硬脂酸钙、增韧剂，密炼1分钟，再加入步骤二制得的混合物A、抗静电剂、抗氧剂、紫外线吸收剂、阻燃剂，再混炼80秒，将混炼后的炼胶投放到开炼机上进行混炼，在开炼机上翻炼90 秒后出片下料，最后将胶片在冷却机上进行冷却至35℃以下得到发明的电缆用导热阻燃耐候防静电环保绝缘材料。
实施例2.
本实施例的一种电缆用导热阻燃耐候防静电环保绝缘材料，包括以下重量份的原料：
氯化聚乙烯橡胶60份、偶联剂11份、抗静电剂4份、三氧化二锑8份、硬脂酸钙8份、增韧剂10份、抗氧剂2份、紫外线吸收剂6份、阻燃剂8份、绝缘纳米导热填料14份。
本实施例中偶联剂为钛酸酯偶联剂。
本实施例中抗氧剂为硫代磷烷基酚锌。
本实施例中阻燃剂为溴化聚苯乙烯。
本实施例中韧剂为丙烯酸酯类增韧剂；所述抗静电剂为乙氧基化脂肪族烷基胺抗静电剂；所述紫外线吸收剂为紫外线吸收剂UV-531。
本实施例中绝缘纳米导热填料为纳米六方氮化硼。
本实施例的一种电缆用导热阻燃耐候防静电环保绝缘材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量各组分原料；
步骤二，将偶联剂、三氧化二锑、绝缘纳米导热填料放入搅拌机，搅拌80分钟，搅拌转速为350r/min，得到混合物A；
步骤三，打开密炼机并预热至55℃，加入氯化聚乙烯橡胶、硬脂酸钙、增韧剂，密炼3分钟，再加入步骤二制得的混合物A、抗静电剂、抗氧剂、紫外线吸收剂、阻燃剂，再混炼120秒，将混炼后的炼胶投放到开炼机上进行混炼，在开炼机上翻炼120 秒后出片下料，最后将胶片在冷却机上进行冷却至35℃以下得到发明的电缆用导热阻燃耐候防静电环保绝缘材料。
实施例3.
本实施例的一种电缆用导热阻燃耐候防静电环保绝缘材料，包括以下重量份的原料：
氯化聚乙烯橡胶55份、偶联剂9份、抗静电剂3份、三氧化二锑7份、硬脂酸钙5.5份、增韧剂7.5份、抗氧剂1.5份、紫外线吸收剂4份、阻燃剂7份、绝缘纳米导热填料8-14份。
本实施例中偶联剂为铝酸酯偶联剂。
本实施例中抗氧剂为有机硼化物。
本实施例中阻燃剂为溴化环氧树脂。
本实施例中韧剂为丙烯酸酯类增韧剂；所述抗静电剂为乙氧基化脂肪族烷基胺抗静电剂；所述紫外线吸收剂为紫外线吸收剂UV-9。
本实施例中绝缘纳米导热填料为纳米氧化镁。
本实施例的一种电缆用导热阻燃耐候防静电环保绝缘材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量各组分原料；
步骤二，将偶联剂、三氧化二锑、绝缘纳米导热填料放入搅拌机，搅拌60分钟，搅拌转速为300r/min，得到混合物A；
步骤三，打开密炼机并预热至53℃，加入氯化聚乙烯橡胶、硬脂酸钙、增韧剂，密炼2分钟，再加入步骤二制得的混合物A、抗静电剂、抗氧剂、紫外线吸收剂、阻燃剂，再混炼100秒，将混炼后的炼胶投放到开炼机上进行混炼，在开炼机上翻炼110 秒后出片下料，最后将胶片在冷却机上进行冷却至35℃以下得到发明的电缆用导热阻燃耐候防静电环保绝缘材料。
以上各实施例制备的电缆用导热阻燃耐候防静电环保绝缘材料的性能测试结果如下：
体积电阻率MΩ·km 热导率W/m·k 冲击强度KJ/m2 阻燃性能
实施例1 80 1.89 18 V-0级
实施例2 78 1.48 16 V-0级
实施例3 79 1.64 18 V-0级
对比例 40 0.87 6.8 V-1级
本发明的一种电缆用导热阻燃耐候防静电环保绝缘材料的抗氧效果好，稳定性高、导热效果显著，具备较好的拉伸强度和断裂伸长率，还具备较好的阻燃性能、防静电性能和绝缘性能，适合用于电缆外层包裹绝缘材料；同时本发明的绝缘材料的制备方法，其材料成本较低、原料易得、且工艺简明，具有较高的实用价值和良好的应用前景。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种电缆用导热阻燃耐候防静电环保绝缘材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：
氯化聚乙烯橡胶50-60份、偶联剂7-11份、抗静电剂2-4份、三氧化二锑5-8份、硬脂酸钙3-8份、增韧剂5-10份、抗氧剂1-2份、紫外线吸收剂2-6份、阻燃剂6-8份、绝缘纳米导热填料8-14份。
2.根据权利要求1所述的一种电缆用导热阻燃耐候防静电环保绝缘材料，其特征在于，所述绝缘材料包括以下重量份的原料：
氯化聚乙烯橡胶55份、偶联剂9份、抗静电剂3份、三氧化二锑7份、硬脂酸钙5.5份、增韧剂7.5份、抗氧剂1.5份、紫外线吸收剂4份、阻燃剂7份、绝缘纳米导热填料8-14份。
3.根据权利要求1或2所述的一种电缆用导热阻燃耐候防静电环保绝缘材料，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种。
4.根据权利要求1或2所述的一种电缆用导热阻燃耐候防静电环保绝缘材料，其特征在于，所述抗氧剂为亚磷酸脂类抗氧剂、硫代磷烷基酚锌、有机硼化物中的一种或几种的混合物。
5.根据权利要求1或2所述的一种电缆用导热阻燃耐候防静电环保绝缘材料，其特征在于，所述阻燃剂为十溴二苯乙烷、溴化聚苯乙烯、溴化环氧树脂、四溴双酚A中的一种或几种组成的混合物。
6.根据权利要求1或2所述的一种电缆用导热阻燃耐候防静电环保绝缘材料，其特征在于，所述增韧剂为丙烯酸酯类增韧剂；所述抗静电剂为乙氧基化脂肪族烷基胺抗静电剂；所述紫外线吸收剂为紫外线吸收剂UV-9、UV-531中的一种。
7.根据权利要求1或2所述的一种电缆用导热阻燃耐候防静电环保绝缘材料，其特征在于，所述绝缘纳米导热填料为纳米氮化铝、纳米六方氮化硼、纳米氧化镁、纳米氧化铝中的任意一种或几种。
8.一种制备如权利要求1或2所述的电缆用导热阻燃耐候防静电环保绝缘材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量各组分原料；
步骤二，将偶联剂、三氧化二锑、绝缘纳米导热填料放入搅拌机，搅拌40-80分钟，搅拌转速为250-350r/min，得到混合物A；
步骤三，打开密炼机并预热至50-55℃，加入氯化聚乙烯橡胶、硬脂酸钙、增韧剂，密炼1-3分钟，再加入步骤二制得的混合物A、抗静电剂、抗氧剂、紫外线吸收剂、阻燃剂，再混炼80-120秒，将混炼后的炼胶投放到开炼机上进行混炼，在开炼机上翻炼90-120 秒后出片下料，最后将胶片在冷却机上进行冷却至35℃以下得到发明的电缆用导热阻燃耐候防静电环保绝缘材料。
9.根据权利要求8所述的一种电缆用导热阻燃耐候防静电环保绝缘材料的制备方法，其特征在于，所述制备步骤为：
步骤一，按要求称量各组分原料；
步骤二，将偶联剂、三氧化二锑、绝缘纳米导热填料放入搅拌机，搅拌60分钟，搅拌转速为300r/min，得到混合物A；
步骤三，打开密炼机并预热至53℃，加入氯化聚乙烯橡胶、硬脂酸钙、增韧剂，密炼2分钟，再加入步骤二制得的混合物A、抗静电剂、抗氧剂、紫外线吸收剂、阻燃剂，再混炼100秒，将混炼后的炼胶投放到开炼机上进行混炼，在开炼机上翻炼110 秒后出片下料，最后将胶片在冷却机上进行冷却至35℃以下得到发明的电缆用导热阻燃耐候防静电环保绝缘材料。
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