CN107488294A

CN107488294A - 一种陶瓷化聚烯烃电缆料及其制备方法

Info

Publication number: CN107488294A
Application number: CN201610406407.3A
Authority: CN
Inventors: 孙江波; 解洪俊
Original assignee: JIANGSU BAOYUAN GAOXIN ELECTRIC CO Ltd
Current assignee: JIANGSU BAOYUAN GAOXIN ELECTRIC CO Ltd
Priority date: 2016-06-12
Filing date: 2016-06-12
Publication date: 2017-12-19

Abstract

本发明涉及环保型电缆料技术领域，尤其是一种陶瓷化聚烯烃电缆料及其制备方法，包括聚乙烯、乙烯‑醋酸乙烯共聚物、成瓷填料、助熔填料、补强填料、阻燃剂、表面活化处理剂、加工助剂，将质量分数的成瓷填料、助熔填料、补强填料、阻燃剂和表面活化处理剂分别加入到高混机中，在80~140℃温度下活化处理5~40分钟，得到高活性填料；将步骤一中得到的高活性填料与聚乙烯、乙烯‑醋酸乙烯共聚物、加工助剂一起在混炼设备上混合、造粒，得到陶瓷化聚烯烃电缆料。本发明提供了一种成本低廉的耐火电缆用阻燃材料，在保持电缆料综合性能的同时，保证了电缆在高温或火焰环境中电路和通信一定时间内畅通，为火灾救援留出时间。

Description

一种陶瓷化聚烯烃电缆料及其制备方法

技术领域

本发明涉及环保型电缆料技术领域，尤其是一种陶瓷化聚烯烃电缆料及其制备方法。

背景技术

据不完全统计，电气引起的火灾占比达到30%，这引起了国家的高度重视，对电线电缆的阻燃也提出了更高的要求。目前，市场上已有的耐火电缆主要包括两大类：云母带绕包绝缘电缆和氧化镁矿物填充绝缘电缆，两类电缆因各自明显的缺陷使得应用受到限制，云母带绕包电缆具有生产速度慢，着火后生成遇水导电的碳层，结构复杂等缺点；氧化镁矿物填充绝缘电缆的结构也比较复杂且遇水后氧化镁会部分转化成可以导电的氢氧化镁，降低绝缘性能。陶瓷化聚合物在高温或遇明火情况可以转化成陶瓷体，阻止火焰的进一步侵蚀。陶瓷化硅橡胶作为电缆的护套层材料，可以解决目前耐火电缆存在的问题，具有简化电缆结构，高温或着火时可以短时间保证电力和通讯畅通等优点。陶瓷化硅橡胶电缆料已有相关文献报道，如CN102040839A“陶瓷化硅橡胶电缆料配方”、CN103525092A“一种陶瓷化硅橡胶电缆料及其制备方法”等。但是，陶瓷化硅橡胶生产工艺复杂、成本高，限制了其更广泛的应用。聚乙烯、聚丙烯、乙烯醋酸乙烯共聚物等聚烯烃材料大量应用于电缆料中，赋予该类电缆料陶瓷化功能替代陶瓷化硅橡胶电缆料将明显降低陶瓷化电缆料的成本，更易于替代现有电缆料，使电缆料产品整体进行升级换代。相比于陶瓷化硅橡胶电缆料，陶瓷化聚烯烃电缆料因没有硅橡胶分解后产生的Si-O键利用，使其陶瓷体在形成的过程中不利于保持电缆原有外形尺寸，需要较大的填充量才能解决这个问题，这又带来其它一些问题，比如，高填充不利于填料与树脂结题的相容性和分散性，极大地降低电缆料制品的力学性能。

发明内容

为了克服现有的上述的不足，本发明提供了一种陶瓷化聚烯烃电缆料及其制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种陶瓷化聚烯烃电缆料，包括聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、成瓷填料、助熔填料、补强填料、阻燃剂、表面活化处理剂、加工助剂，各组分的质量百分数为聚乙烯5~15%，乙烯-醋酸乙烯共聚物15~40%，成瓷填料 30~50%，助熔填料5~25%，补强填料3~10%，阻燃剂10~40%，表面活化处理剂1~4%，加工助剂2~8%。

根据本发明的另一个实施例，进一步包括陶瓷化聚烯烃电缆料的制备方法，步骤如下：

步骤一：将质量分数的成瓷填料、助熔填料、补强填料、阻燃剂和表面活化处理剂分别加入到高混机中，在80~140℃温度下活化处理5~40分钟，得到高活性填料；

步骤二：将步骤一中得到的高活性填料与聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、加工助剂一起在混炼设备上混合、造粒，得到陶瓷化聚烯烃电缆料。

根据本发明的另一个实施例，进一步包括聚乙烯选自低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、茂金属聚乙烯中的一种。

根据本发明的另一个实施例，进一步包括乙烯-醋酸乙烯共聚物中的醋酸乙烯含量为10~35%，其可以是单一型号，也可以是两种型号复配使用，两种型号复配使用时，醋酸乙烯含量小于20%的质量且占比不高于10%。

根据本发明的另一个实施例，进一步包括成瓷填料选自硅铝分子筛、磷酸铝分子筛、高岭土、硅藻土、白云石中的一种。

根据本发明的另一个实施例，进一步包括助熔填料选自低熔点玻璃粉、硼泥、硼酸锌中的一种。

根据本发明的另一个实施例，进一步包括补强填料为纳米氧化锌、纳米二氧化硅、纳米氧化镁、纳米二氧化钛中的一种或两种，选择两种时，其中一种为纳米二氧化钛，其用量为0.5~3%。

根据本发明的另一个实施例，进一步包括表面活化处理剂为钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、磷酸酯偶联剂、稀土偶联剂、高分子偶联剂中的一种或两种，选择两种时，其中一种为高分子偶联剂，其用量为0.3~1.5%。

根据本发明的另一个实施例，进一步包括加工助剂包括润滑剂、抗氧剂、增容剂。

本发明的有益效果是，使用天然或由天然粘土合成的多孔/层状硅铝酸盐作为成瓷填料，聚烯烃作为基体材料，可以在填料和基体两方面降低陶瓷化聚合物电缆料的原材料成本，陶瓷化聚烯烃电缆料的生产可以在现有电缆料生产设备上进行，不需要额外投资，生产工艺更加简化，制造成本更加低廉，单一或复合表面活化处理剂的使用，在改善无机-有机界面性质的同时，可以起到降低陶瓷化温度的作用，使陶瓷化聚烯烃电缆料在更宽的温度区间成瓷，结合纳米金属氧化物的使用，明显提高最终陶瓷体的强度。

具体实施方式

一种陶瓷化聚烯烃电缆料，包括聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、成瓷填料、助熔填料、补强填料、阻燃剂、表面活化处理剂、加工助剂，各组分的质量百分数为聚乙烯5~15%，乙烯-醋酸乙烯共聚物15~40%，成瓷填料 30~50%，助熔填料5~25%，补强填料3~10%，阻燃剂10~40%，表面活化处理剂1~4%，加工助剂2~8%。该陶瓷化聚烯烃电缆料的制备方法为：步骤一：将质量分数的成瓷填料、助熔填料、补强填料、阻燃剂和表面活化处理剂分别加入到高混机中，在80~140℃温度下活化处理5~40分钟，得到高活性填料；步骤二：将步骤一中得到的高活性填料与聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、加工助剂一起在混炼设备上混合、造粒，得到陶瓷化聚烯烃电缆料。聚乙烯选自低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、茂金属聚乙烯中的一种，乙烯-醋酸乙烯共聚物中的醋酸乙烯含量为10~35%，其可以是单一型号，也可以是两种型号复配使用，两种型号复配使用时，醋酸乙烯含量小于20%的质量且占比不高于10%，成瓷填料选自硅铝分子筛、磷酸铝分子筛、高岭土、硅藻土、白云石中的一种，成瓷填料选自硅铝分子筛、磷酸铝分子筛、高岭土、硅藻土、白云石中的一种，助熔填料选自低熔点玻璃粉、硼泥、硼酸锌中的一种，补强填料为纳米氧化锌、纳米二氧化硅、纳米氧化镁、纳米二氧化钛中的一种或两种，选择两种时，其中一种为纳米二氧化钛，其用量为0.5~3%，表面活化处理剂为钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、磷酸酯偶联剂、稀土偶联剂、高分子偶联剂中的一种或两种，选择两种时，其中一种为高分子偶联剂，其用量为0.3~1.5%，加工助剂包括润滑剂、抗氧剂、增容剂，混炼设备包括开炼机、密炼机、单螺杆挤出机、双螺杆挤出机中的至少一种。

实施例一，一种陶瓷化聚烯烃电缆料，具体制备过程如下：由硅藻土合成的丝光沸石分子筛（硅铝比为8）、氢氧化铝阻燃剂、低熔点玻璃粉（熔点550℃）、纳米氧化锌、纳米二氧化钛分别使用硅烷偶联剂（道康宁11-100）和高分子偶联剂进行表面活化处理，得到活化填料。其中，硅烷偶联剂添加量依次为2%、2.5%、1.5%、4%、4%，高分子偶联剂用量均为2%，高混机温度为110℃，活化处理时间为20分钟。

将14公斤茂金属聚乙烯（埃克森美孚3518CB）、34公斤乙烯-醋酸乙烯共聚物（醋酸乙烯含量28%）、28公斤活化丝光沸石分子筛、39公斤活化氢氧化铝、15公斤活化低熔点玻璃粉、5公斤活化纳米氧化锌、1公斤活化纳米二氧化钛、6公斤马来酸酐接枝聚乙烯（接枝率1.0%）、1公斤抗氧剂1010投入高混机中，冷混5分钟，倒入密炼机中密炼15分钟。采用单螺杆挤出机进行造粒，得到陶瓷化聚烯烃电缆料。性能检测满足国标GB/T 32129-2015中的要求，初始成瓷温度700℃。

实施例二，一种陶瓷化聚烯烃电缆料，具体制备过程如下：将由高岭土合成的4A分子筛（硅铝比为2）、氢氧化铝阻燃剂、硼泥、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛分别使用铝酸酯偶联剂和高分子偶联剂进行表面活化处理，得到活化填料。其中，铝酸酯偶联剂添加量依次为3%、2.5%、2%、4%、4%，高分子偶联剂用量均为1%，高混机温度为100℃，活化处理时间为15分钟。

将10公斤线性低密度聚乙烯（吉林石化7042）、26公斤乙烯-醋酸乙烯共聚物（醋酸乙烯含量28%）、12公斤乙烯-醋酸乙烯共聚物（醋酸乙烯含量18%）、28公斤活化4A分子筛、31公斤活化氢氧化铝、15公斤活化硼泥、6公斤活化纳米二氧化硅、6公斤活化纳米二氧化钛、6公斤马来酸酐接枝乙烯辛烯共聚物（接枝率0.8%），2公斤聚乙烯蜡、1公斤抗氧剂1010投入高混机中，冷混5分钟，倒入密炼机中密炼14分钟。采用双螺杆-单螺杆组合的双阶设备进行造粒，得到陶瓷化聚烯烃电缆料。性能检测满足国标GB/T 32129-2015中的要求，初始成瓷温度650℃。

实施例三，一种陶瓷化聚烯烃电缆料，具体制备过程如下：将磷酸铝分子筛、氢氧化镁阻燃剂、硼酸锌、纳米二氧化硅分别使用稀土偶联剂进行表面活化处理，得到活化填料。其中，稀土偶联剂添加量依次为2%、3.5%、2%、4%，高混机温度为120℃，搅拌时间为20分钟。

将19公斤茂金属聚乙烯（埃克森3518CB）、21公斤乙烯-醋酸乙烯共聚物（醋酸乙烯含量28%）、10公斤乙烯-醋酸乙烯共聚物（醋酸乙烯含量16%）、18公斤活化磷酸铝分子筛、32公斤活化氢氧化镁、18公斤活化硼酸锌、14公斤活化纳米二氧化硅、10公斤马来酸酐接枝乙烯辛烯共聚物（接枝率0.8%）、2公斤抗氧剂1010投入高混机中，冷混5分钟，倒入密炼机中密炼15分钟。采用双螺杆-单螺杆组合的双阶设备进行造粒，得到陶瓷化聚烯烃电缆料。性能检测满足国标GB/T 32129-2015中的要求，初始成瓷温度600℃。

以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，可做出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims

1.一种陶瓷化聚烯烃电缆料，其特征是，包括聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、成瓷填料、助熔填料、补强填料、阻燃剂、表面活化处理剂、加工助剂，各组分的质量百分数为聚乙烯5~15%，乙烯-醋酸乙烯共聚物15~40%，成瓷填料 30~50%，助熔填料5~25%，补强填料3~10%，阻燃剂10~40%，表面活化处理剂1~4%，加工助剂2~8%。

2.根据权利要求1所述的一种陶瓷化聚烯烃电缆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：将所述质量分数的成瓷填料、助熔填料、补强填料、阻燃剂和表面活化处理剂分别加入到高混机中，在80~140℃温度下活化处理5~40分钟，得到高活性填料；

3. 根据权利要求2所述的一种陶瓷化聚烯烃电缆料的制备方法，其特征是，所述聚乙烯选自低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、茂金属聚乙烯中的一种。

4. 根据权利要求2所述的一种陶瓷化聚烯烃电缆料的制备方法，其特征是，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物中的醋酸乙烯含量为10~35%，其可以是单一型号，也可以是两种型号复配使用，两种型号复配使用时，醋酸乙烯含量小于20%的质量且占比不高于10%。

5. 根据权利要求2所述的一种陶瓷化聚烯烃电缆料的制备方法，其特征是，所述成瓷填料选自硅铝分子筛、磷酸铝分子筛、高岭土、硅藻土、白云石中的一种。

6. 根据权利要求2所述的一种陶瓷化聚烯烃电缆料的制备方法，其特征是，所述助熔填料选自低熔点玻璃粉、硼泥、硼酸锌中的一种。

7. 根据权利要求2所述的一种陶瓷化聚烯烃电缆料的制备方法，其特征是，所述补强填料为纳米氧化锌、纳米二氧化硅、纳米氧化镁、纳米二氧化钛中的一种或两种，选择两种时，其中一种为纳米二氧化钛，其用量为0.5~3%。

8. 根据权利要求2所述的一种陶瓷化聚烯烃电缆料的制备方法，其特征是，所述表面活化处理剂为钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、磷酸酯偶联剂、稀土偶联剂、高分子偶联剂中的一种或两种，选择两种时，其中一种为高分子偶联剂，其用量为0.3~1.5%。

9. 根据权利要求2所述的一种陶瓷化聚烯烃电缆料的制备方法，其特征是，所述加工助剂包括润滑剂、抗氧剂、增容剂。