CN107556584A - 一种防霉菌的阻燃聚乙烯电缆料 - Google Patents
一种防霉菌的阻燃聚乙烯电缆料 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种电缆料，具体涉及一种防霉菌的阻燃聚乙烯电缆料；包括：高密度聚乙烯树脂90‑120份、线性低密度聚乙烯树脂60‑80份、炭黑4.5‑8份、阻燃剂20‑42份、复合抗菌剂2‑5份、沸石20‑28份、助剂0.2‑2份；所述复合抗菌剂包括经聚乙二醇包裹的二氧化钛粉末和纳米银材料；所述沸石经细化预处理；通过在其中添加有复合抗菌剂和阻燃剂，使其兼具抗菌和阻燃的效果，同时，所述的复合抗菌剂和阻燃剂填充在沸石的孔隙结构中，而所述的沸石粉末穿插在共混的高密度聚乙烯树脂和线性低密度聚乙烯树脂形成的网络结构中，大大提高了阻燃剂和复合抗菌剂的固留效果，避免复合抗菌剂和阻燃剂的流失。
Description
技术领域
本发明涉及一种电缆料，具体涉及一种防霉菌的阻燃聚乙烯电缆料。
背景技术
进入21世纪以来，许多发达国家已在通信行业，食品包装行业、家电、化工行业及日常用品行业运用抗菌塑料，同样的在电缆行业也随之扩大对抗菌电缆料的需求，其中，对防霉菌阻燃聚乙烯的需求量尤其大。目前阻燃聚乙烯广泛的应用于超高压阻燃电缆和重大工程中，因此对其防霉菌性能的要求也越来越高，但是因为阻燃聚乙烯是在聚乙烯树脂的基础上添加阻燃剂制得，所以对于霉菌和细菌的抵抗力不如普通聚乙烯料那么强，现有技术中，阻燃聚乙烯电缆料大多不具有防霉菌的功能；或是防霉菌功能不显著，无法满足用户的需求；或是因为抗菌剂的种类或浓度添加不当而造成抗菌电缆料性能明显下降，如阻燃剂的析出或抗菌剂的析出，抗菌有效期短，阻燃效果变差，应用价值低。因此，研发一种长效的兼具防霉菌和阻燃效果的聚乙烯电缆料成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种防霉菌的阻燃聚乙烯电缆料。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：一种防霉菌的阻燃聚乙烯电缆料，包括以下重量份的物质：高密度聚乙烯树脂90-120份、线性低密度聚乙烯树脂60-80份、炭黑4.5-8份、阻燃剂20-42份、复合抗菌剂2-5份、沸石20-28份、助剂0.2-2份；
所述复合抗菌剂包括经聚乙二醇包裹的二氧化钛粉末和纳米银材料，其质量比为，聚乙二醇：二氧化钛粉末：纳米银材料＝10:1:1；
所述沸石按以下步骤进行细化处理：对沸石进行研磨后，在200-300℃下煅烧1-2h，然后加入2-3倍的水中，超声分散20-30min，然后沉化1-3h，蒸发干水分得到沸石粉末，弃去上清液后抽滤，并用去离子水洗涤，最后将洗净的沸石粉末置于烘箱中，在70-100℃温度下干燥3-5h，得到细化的沸石粉末。
本发明中，所述的高密度聚乙烯树脂和线性低密度聚乙烯树脂在制备电缆料时熔融共混形成熔体混合物，而富有孔隙结构的沸石穿插在上述熔体混合物中，所述的阻燃剂和复合抗菌剂固定在沸石的孔隙中，从而降低阻燃剂和复合抗菌剂的流失，使得阻燃和抗菌的效果更加持久，且所述的阻燃剂与复合抗菌剂的分散更加均匀；另外，所述的复合抗菌剂通过聚乙二醇的包覆，提高了分散效果，避免了出现团聚的现象；对沸石的细化处理，提高了沸石的比表面，有效提高了沸石的有效负载面积。
进一步的，根据本发明，本发明中所述的防霉菌的阻燃聚乙烯电缆料包括以下重量份的物质：高密度聚乙烯树脂100-115份、线性低密度聚乙烯树脂65-78份、炭黑5-7份、阻燃剂25-40份、复合抗菌剂3-5份、沸石22-25份、助剂0.5-1份。
根据本发明，所述的阻燃剂为羟基苯磷酰乙酸或十溴二苯乙烷。
根据本发明，二氧化钛粉末受到阳光或紫外线光的照射后，形成光催化的效果，但是缺少阳光或紫外线光时，其光催化作用相对减缓，通过复合纳米银材料，使得电缆料具有更长效的抑菌抗菌效果，不受阳光和紫外线光的限制，本发明中，为了确保所述的二氧化钛粉末具有优异的光催化效果，所述的二氧化钛粉末的平均粒径为30-50nm，纳米银材料的平均粒径为10-50nm。在该粒径范围内的二氧化钛粉末具有最为优异的光催化效果，而纳米银材料正式由于其纳米尺寸下的银离子不经光催化作用即可进行缓释。
根据本发明，沸石粉末的孔径过大或过小都是不宜负载所述的复合抗菌剂和阻燃剂，本发明中所述的细化处理后的沸石粉末的孔径为1-80nm。
根据本发明，本发明中应用的其他助剂，如润滑剂、抗氧剂、紫外线吸收剂、光稳定剂都是现有电缆料生产中常用的物质，其主要的作用是为了调节电缆料的状态和性能，各种助剂可视需要选择性的加入一种或多种。
进一步的，根据本发明，所述的润滑剂包括硬脂酸、硬脂酸钙、硬脂酸钡、硬脂酸锌中的至少一种。
所述的抗氧剂选自亚磷酸酯类抗氧剂、多酚类抗氧剂、有机硫化物类抗氧剂中的至少一种。具体的，所述抗氧剂选自β-(3，5-二叔丁基-4-羟基-苯基)丙酸十八酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基-苯基)丙酸]季戊四醇酯、亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯)酯、硫代二丙酸二月桂酯、硫代二丙酸二硬脂酸酯中的至少一种。
所述的紫外线吸收剂为苯丙三唑类紫外线吸收剂，具体的，如商购自BASF生产的UV-329。
所述的光稳定剂为受阻胺类光稳定剂，具体的，所述的受阻胺类光稳定剂为聚(1-羟乙基-2,2,6,6-四甲基-4-羟基哌啶)丁二酸酯，聚﹛[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)-氨基]]1,3,5-三嗪-2,4-双[(2,2,6,6-四甲基-哌啶基)-亚氨基]-1,6-己二撑-[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-亚氨基]﹜(商品名称为CH944，由巴斯夫公司生产)，或双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯，或其中至少两种的组合。
本发明还提供了上述防霉菌的阻燃聚乙烯电缆料的制备方法，包括以下步骤：
(1)复合抗菌剂的改性处理
按质量比聚乙二醇：二氧化钛粉末：纳米银材料＝10:1:1称取，将二氧化钛和纳米银材料均匀分散到聚乙二醇的水溶液中，在不断搅拌的条件下蒸干水分，得到包覆有聚乙二醇的二氧化钛和纳米银材料；
(2)沸石预处理
对沸石进行研磨后，在200-300℃下煅烧1-2h，然后加入2-3倍的水中，超声分散20-30min，然后沉化1-3h，蒸发干水分得到沸石粉末，弃去上清液后抽滤，并用去离子水洗涤，最后将洗净的沸石粉末置于烘箱中，在70-100℃温度下干燥3-5h，得到细化的沸石粉末；
(3)将步骤(2)中细化的沸石粉末置入高速搅拌机中，加入阻燃剂、复合抗菌剂，搅拌混合，得到固定有阻燃剂和复合抗菌剂的沸石粉末；
(4)将高密度聚乙烯树脂、线性低密度聚乙烯树脂、负载有阻燃剂和复合抗菌剂的沸石粉末、炭黑和助剂按照配方量下料至双螺杆挤出机中熔融共混、挤出、冷却后切粒，得到所述的防霉菌的阻燃聚乙烯电缆料，
其中，上述双螺杆挤出机的加工温度为170-200℃，螺杆转速为50-150rpm。
上述步骤中，通过将阻燃剂和复合抗菌剂与富有孔隙结构的沸石粉末进行混合，阻燃剂与复合抗菌剂填充在孔隙结构中，不仅提高了分散效果，而且穿插在共混的树脂材料中，防止后续使用中阻燃剂和复合抗菌剂的流失，且所述的沸石经过细化处理，更是增大了其负载能力，上述制备工艺简单方便，使得本发明所述的防霉菌的阻燃聚乙烯电缆料较容易实现大规模的生产，并且有利于降低工业化生产的成本。
本发明具有以下技术效果：
1、本发明提供的聚乙烯电缆料，通过在其中添加有复合抗菌剂和阻燃剂，使其兼具抗菌和阻燃的效果，同时，所述的复合抗菌剂和阻燃剂填充在沸石的孔隙结构中，而所述的沸石粉末穿插在共混的高密度聚乙烯树脂和线性低密度聚乙烯树脂形成的网络结构中，大大提高了阻燃剂和复合抗菌剂的固留效果，避免复合抗菌剂和阻燃剂的流失；
2、本发明提供的防霉菌的阻燃聚乙烯电缆料，其中的复合抗菌剂由二氧化钛粉末和纳米银材料复配而成，提高了其抗菌抑菌的效果。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐明本发明。
实施例1
一种防霉菌的阻燃聚乙烯电缆料，包括以下重量份的物质：高密度聚乙烯树脂110份、线性低密度聚乙烯树脂70份、炭黑6份、羟基苯磷酰乙酸30份、二氧化钛2份、纳米银材料2份、沸石23份、硬脂酸0.8份。
上述防霉菌的阻燃聚乙烯电缆料的制备方法包括以下步骤：
(1)复合抗菌剂的改性处理
按质量比聚乙二醇：二氧化钛粉末：纳米银材料＝10:1:1称取，将二氧化钛和纳米银材料均匀分散到聚乙二醇的水溶液中，在不断搅拌的条件下蒸干水分，得到包覆有聚乙二醇的二氧化钛和纳米银材料；
(2)沸石预处理
对沸石进行研磨后，在250℃下煅烧2h，然后加入22倍的水中，超声分散20min，然后沉化2h，蒸发干水分得到沸石粉末，弃去上清液后抽滤，并用去离子水洗涤，最后将洗净的沸石粉末置于烘箱中，在80℃温度下干燥4h，得到细化的沸石粉末；
(3)将步骤(2)中细化的沸石粉末置入高速搅拌机中，加入羟基苯磷酰乙酸、复合抗菌剂，搅拌混合，得到固定有羟基苯磷酰乙酸和复合抗菌剂的沸石粉末；
(4)将高密度聚乙烯树脂、线性低密度聚乙烯树脂、负载有羟基苯磷酰乙酸和复合抗菌剂的沸石粉末、炭黑和助剂按照配方量下料至双螺杆挤出机中熔融共混、挤出、冷却后切粒，得到所述的防霉菌的阻燃聚乙烯电缆料，其中，上述双螺杆挤出机的加工温度为180℃，螺杆转速为100rpm。
实施例2
一种防霉菌的阻燃聚乙烯电缆料，包括以下重量份的物质：高密度聚乙烯树脂100份、线性低密度聚乙烯树脂65份、炭黑5份、羟基苯磷酰乙酸25份、二氧化钛1份、纳米银材料1份、沸石22份、硬脂酸钙0.2份、硫代二丙酸二月桂酯0.3份。
上述防霉菌的阻燃聚乙烯电缆料的制备方法包括以下步骤：
(1)复合抗菌剂的改性处理
按质量比聚乙二醇：二氧化钛粉末：纳米银材料＝10:1:1称取，将二氧化钛和纳米银材料均匀分散到聚乙二醇的水溶液中，在不断搅拌的条件下蒸干水分，得到包覆有聚乙二醇的二氧化钛和纳米银材料；
(2)沸石预处理
对沸石进行研磨后，在200℃下煅烧2h，然后加入2倍的水中，超声分散20min，然后沉化3h，蒸发干水分得到沸石粉末，弃去上清液后抽滤，并用去离子水洗涤，最后将洗净的沸石粉末置于烘箱中，在70℃温度下干燥5h，得到细化的沸石粉末；
(3)将步骤(2)中细化的沸石粉末置入高速搅拌机中，加入羟基苯磷酰乙酸、复合抗菌剂，搅拌混合，得到固定有羟基苯磷酰乙酸和复合抗菌剂的沸石粉末；
(4)将高密度聚乙烯树脂、线性低密度聚乙烯树脂、负载有羟基苯磷酰乙酸和复合抗菌剂的沸石粉末、炭黑和助剂按照配方量下料至双螺杆挤出机中熔融共混、挤出、冷却后切粒，得到所述的防霉菌的阻燃聚乙烯电缆料，其中，上述双螺杆挤出机的加工温度为200℃，螺杆转速为50rpm。
实施例3
一种防霉菌的阻燃聚乙烯电缆料，包括以下重量份的物质：高密度聚乙烯树脂115份、线性低密度聚乙烯树脂78份、炭黑7份、十溴二苯乙烷40份、二氧化钛2.5份、纳米银材料2.5份、沸石25份、硬脂酸锌0.5份、双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯0.5份。
上述防霉菌的阻燃聚乙烯电缆料的制备方法包括以下步骤：
(1)复合抗菌剂的改性处理
按质量比聚乙二醇：二氧化钛粉末：纳米银材料＝10:1:1称取，将二氧化钛和纳米银材料均匀分散到聚乙二醇的水溶液中，在不断搅拌的条件下蒸干水分，得到包覆有聚乙二醇的二氧化钛和纳米银材料；
(2)沸石预处理
对沸石进行研磨后，在300℃下煅烧1h，然后加入3倍的水中，超声分散30min，然后沉化1h，蒸发干水分得到沸石粉末，弃去上清液后抽滤，并用去离子水洗涤，最后将洗净的沸石粉末置于烘箱中，在100℃温度下干燥3h，得到细化的沸石粉末；
(3)将步骤(2)中细化的沸石粉末置入高速搅拌机中，加入十溴二苯乙烷、复合抗菌剂，搅拌混合，得到固定有十溴二苯乙烷和复合抗菌剂的沸石粉末；
(4)将高密度聚乙烯树脂、线性低密度聚乙烯树脂、负载有十溴二苯乙烷和复合抗菌剂的沸石粉末、炭黑和助剂按照配方量下料至双螺杆挤出机中熔融共混、挤出、冷却后切粒，得到所述的防霉菌的阻燃聚乙烯电缆料，其中，上述双螺杆挤出机的加工温度为170℃，螺杆转速为150rpm。
实施例4
本实施例所述的防霉菌的阻燃聚乙烯电缆料的制备方法与实施例1中的制备方法相同，不同的是组成该聚乙烯电缆料的物质包括：高密度聚乙烯树脂90份、线性低密度聚乙烯树脂60份、炭黑4.5份、羟基苯磷酰乙酸20份、二氧化钛1.5份、纳米银材料1.5份、沸石20份、硬脂酸钡0.2份。
实施例5
本实施例所述的防霉菌的阻燃聚乙烯电缆料的制备方法与实施例1中的制备方法相同，不同的是组成该聚乙烯电缆料的物质包括：高密度聚乙烯树脂120份、线性低密度聚乙烯树脂80份、炭黑8份、十溴二苯乙烷42份、二氧化钛2.5份、纳米银材料2.5份、沸石28份、硬脂酸钡2份。
对比例1
本实施例所述的防霉菌的阻燃聚乙烯电缆料的制备方法与实施例1中的制备方法相同，不同的是组成该聚乙烯电缆料的物质包括：高密度聚乙烯树脂110份、线性低密度聚乙烯树脂70份、炭黑6份、羟基苯磷酰乙酸30份、二氧化钛3份、沸石23份、硬脂酸0.8份；且所述的沸石未经细化处理。
对比例2
本实施例所述的防霉菌的阻燃聚乙烯电缆料的制备方法与实施例1中的制备方法相同，不同的是组成该聚乙烯电缆料的物质包括：高密度聚乙烯树脂110份、线性低密度聚乙烯树脂70份、炭黑6份、羟基苯磷酰乙酸30份、纳米银材料4份、沸石23份、硬脂酸0.8份；且所述的沸石未经细化处理。
对上述电缆料进行性能测试并记录到表1中。
表1实施例1-5、对比例1-2的电缆料的性能测试
由以上数据可以看出，本发明提供的电缆料兼具有优异的阻燃性能和防霉菌性能。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的特点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.一种防霉菌的阻燃聚乙烯电缆料，其特征在于：包括以下重量份的物质：高密度聚乙烯树脂90-120份、线性低密度聚乙烯树脂60-80份、炭黑4.5-8份、阻燃剂20-42份、复合抗菌剂2-5份、沸石20-28份、助剂0.2-2份；
所述复合抗菌剂包括经聚乙二醇包裹的二氧化钛粉末和纳米银材料，其质量比为，聚乙二醇：二氧化钛粉末：纳米银材料＝10:1:1；
所述沸石按以下步骤进行细化处理：对沸石进行研磨后，在200-300℃下煅烧1-2h，然后加入2-3倍的水中，超声分散20-30min，然后沉化1-3h，蒸发干水分得到沸石粉末，弃去上清液后抽滤，并用去离子水洗涤，最后将洗净的沸石粉末置于烘箱中，在70-100℃温度下干燥3-5h，得到细化的沸石粉末。
2.根据权利要求1所述的防霉菌的阻燃聚乙烯电缆料，其特征在于：所述的防霉菌的阻燃聚乙烯电缆料包括以下重量份的物质：高密度聚乙烯树脂100-115份、线性低密度聚乙烯树脂65-78份、炭黑5-7份、阻燃剂25-40份、复合抗菌剂3-5份、沸石22-25份、助剂0.5-1份。
3.根据权利要求1所述的防霉菌的阻燃聚乙烯电缆料，其特征在于：所述的二氧化钛粉末的平均粒径为30-50nm；和/或，
所述的纳米银材料的平均粒径为10-50nm。
4.根据权利要求1所述的防霉菌的阻燃聚乙烯电缆料，其特征在于：细化处理后的沸石粉末的孔径为1-80nm。
5.根据权利要求1所述的防霉菌的阻燃聚乙烯电缆料，其特征在于：所述的助剂包括润滑剂、抗氧剂、紫外线吸收剂、光稳定剂。
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