CN107586421A

CN107586421A - 一种耐高温阻燃电缆料的制备方法

Info

Publication number: CN107586421A
Application number: CN201711008198.8A
Authority: CN
Inventors: 李晓东; 余立峰; 赵亚琼
Original assignee: Zhejiang Weisikang Plastic Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Weisikang Plastic Co Ltd
Priority date: 2017-10-25
Filing date: 2017-10-25
Publication date: 2018-01-16

Abstract

本发明涉及电缆线制造技术领域，尤其涉及一种耐高温阻燃电缆料的制备方法，包括以下步骤：（1）依次将聚氯乙烯，镁铝合金和阻燃剂放入高速拌料机中进行高速拌料，当高速拌料机内温度达到85~95℃时，加入油酸酰胺和抑烟阻燃协效剂，继续高速搅拌，得到粉料；（2）排料至储料斗，冷却后进行造粒；（3）对造粒后的粉料进行风热冷切，得到耐高温阻燃电缆料。本发明原料来源广，成本低，资源利用率高，减少化学试剂的使用，更为绿色环保；制备工艺成型稳定，高效高产，便于大规模全自动化生产；制备的耐高温阻燃电缆料的耐热性能好，具有良好的增塑性，具有广阔的应用前景。

Description

一种耐高温阻燃电缆料的制备方法

技术领域

本发明涉及电缆线制造技术领域，尤其涉及一种工艺简单、低烟无卤的耐高温阻燃电缆料的制备方法。

背景技术

电线电缆的基料主要为PVC塑料，PVC塑料是五大通用合成塑料之一，是目前世界上仅次于聚乙烯的第二大塑料品种。由于聚氯乙烯树脂具有良好的物理机械性能，可用于生产建筑材料，包装材料，电子材料，日用消费品等，广泛用于工业、农业、建筑、交通运输，电力电讯和包装等各领域。电线电缆是工农业生产和现代生活不可或缺的重要设施，在我国国民经济中占有非常重要的地位，但是，目前PVC电线电缆存在高温下易燃的安全隐患，容易造成电力中断，导致不必要的经济损失。因此，对PVC电缆料进行改性，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明为了克服传统PVC电线电缆高温条件下易燃的问题，提供了一种工艺简单、低烟无卤的耐高温阻燃电缆料的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种耐高温阻燃电缆料的制备方法，包括以下步骤：

(1)按照重量份配比，依次将聚氯乙烯，镁铝合金和阻燃剂放入高速拌料机中进行高速拌料，当高速拌料机内温度达到85～95℃时，加入油酸酰胺和抑烟阻燃协效剂，继续高速搅拌，得到粉料；

(2)当上述粉料的温度达到150～200℃时，排料至储料斗，冷却至60～80℃时，将粉料倒入双螺杆造粒机，进行造粒；

(3)对造粒后的粉料进行风热冷切，得到耐高温阻燃电缆料。

镁铝合金的耐热性能高，与聚氯乙烯复配增效，既可以提高材料的机械强度，又可以有效地提高本发明耐高温阻燃PVC电缆料的耐热性能。加入阻燃剂和适量复合阻燃协效剂则可以大大提高采用本发明工艺制得的耐高温阻燃电缆料的阻燃、抑烟性能，安全性能高。

作为优选，步骤(1)中，所述重量份配比为：聚氯乙烯120～150份，镁铝合金5～10份，阻燃剂50～100份，油酸酰胺20～50份和抑烟阻燃协效剂5.2～10份。

作为优选，步骤(1)中，所述阻燃剂为纳米Cu₃B₂O₆和纳米Cu(BO₂)₂中的一种或两种。

作为优选，所述抑烟阻燃协效剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)按重量份计算，取1.5～3份改性剂分散质量比为(2～9)：1的乙醇/水混合溶液中，水解5～8h，然后加入10～30份蒙脱土，经加热回流、过滤、洗涤，干燥后得到有机蒙脱土；

(2)将生物质材料加入到高速组织搅拌机中进行粉碎，加入饱和硫酸铵溶液析出沉淀，用丙酮洗后进行干燥，分离纯化得到磷蛋白；

(3)按照重量份配比，有机硅高聚物2～3份，锡酸锌0.5～1.5份，上述有机蒙脱土1.5～2.5份，钼基水滑石1～2份和上述磷蛋白0.2～1份进行混合干燥，研磨细化至50～300μm后，用1～10mol/L的盐酸调节溶液PH至3～6，搅拌、抽滤，干燥后得到抑烟阻燃协效剂。

本发明突破传统的阻燃协效剂选用化学含磷试剂作为阻燃成分的局限，选用生物质材料磷蛋白，结合有机蒙脱土和钼基水滑石，协同增效，增加阻燃剂的阻燃效果。有机硅高聚物和锡酸锌产生协同作用，有效地阻燃和抑烟，其主要机理为：燃烧过程中，有机硅高聚物在共混物燃烧时生成玻璃态的无机层，促进炭化物的生成，形成具有一定厚度的隔离膜，从而抑制燃烧。锡酸锌一方面可以通过交联促进成炭，减少可燃挥发物的释出；另一方面挥发的锡化合物可以作为气象反应催化剂，催化氧化火焰中的CO和烟炱，较少有毒气体的产生，为火灾中的逃生者增加了生存几率。

水滑石为层状双金属氢氧化物(LDH)，钼基水滑石为经钼化合物改性的水滑石，钼基水滑石层间具有丰富的阻燃性物种CO₃ ^2-和结晶水，在受热燃烧时，释放阻燃性气体CO₂起到隔绝氧气和降低材料表面温度的作用。同时钼基水滑石在表面形成凝聚相，阻止燃烧面扩展。钼基水滑石受热分解后，形成高分散的大比表面固体碱，对燃烧氧化产生的酸性气体具有极强的吸附作用，从而起到优异的抑烟作用。钼基水滑石作为阻燃协效剂具有明显的阻燃和抑烟效果，较小的添加量就可在不降低材料氧指数(LOI)的同时，使阻燃剂的抑烟效果显著提高。蒙脱土由于层间的大量无机离子而表现出来的疏油性，不利于其在聚合物基体中的分散，因此要对其进行有机改性，改变蒙脱土表面的高极性，使蒙脱土层间由亲水性转变为亲油性，降低其表面能，同时使蒙脱土的层间距增大，使聚合物的链或单体能进入层间，从而使有机基团覆盖蒙脱土表面或插入其层间，使其表面能发生变化，增大了层间距，使其由原来的亲水性转变为亲油性，增加抑烟阻燃协效剂的分散性能，使得本发明制得的耐高温阻燃电缆料的化学稳定性好，阻燃抑烟效果好。

作为优选，步骤(3)中，所述有机硅高聚物选自硅树脂，氨基硅油和聚硅氧烷聚合物中的一种或几种。

作为优选，步骤(3)中，所述钼基水滑石由水滑石与八钼酸铵，三氧化钼和八钼酸三聚氰胺中的一种或几种改性制得。

因此，本发明具有如下有益效果：

(1)原料来源广，成本低，资源利用率高，减少化学试剂的使用，更为绿色环保；(2)制备工艺成型稳定，高效高产，便于大规模全自动化生产；

(3)制备的耐高温阻燃电缆料的耐热性能好，具有良好的增塑性，具有广阔的应用前景。

具体实施方式

下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

在本发明中，若非特指，所有设备和原料均可从市场购得或是本行业常用的，下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域常规方法。

实施例1

(1)按照以下配比，依次将聚氯乙烯120g，镁铝合金5g，纳米Cu(BO₂)₂ 45g，纳米Cu₃B₂O₆55g放入高速拌料机中进行高速拌料，当高速拌料机内温度达到85℃时，加入油酸酰胺20g和抑烟阻燃协效剂5.2g，继续高速搅拌，得到粉料；

(2)当上述粉料的温度达到150℃时，排料至储料斗，冷却至80℃时，将粉料倒入双螺杆造粒机，进行造粒；

(3)对造粒后的粉料进行风热冷切，得到耐高温阻燃电缆料；

其中，抑烟阻燃协效剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)取阳离子表面活性剂1.3g分散于质量比为2:1的乙醇/水混合溶液中，水解5h，然后加入10g蒙脱土，经加热回流、过滤、洗涤，干燥后得到有机蒙脱土；

(2)将含树胶的植物根加入到高速组织搅拌机中进行粉碎，加入饱和硫酸铵溶液析出沉淀，用丙酮洗后进行干燥，分离纯化得到磷蛋白；

(3)按照以下配比，将硅树脂2g，锡酸锌0.5g，有机蒙脱土1.5g，钼基水滑石(八钼酸铵改性)1g和磷蛋白0.2g进行混合干燥，研磨细化至50μm后，用1mol/L的盐酸调节溶液PH至6，搅拌、抽滤，干燥后得到抑烟阻燃协效剂。

实施例2

(1)按照以下配比，将聚氯乙烯150g，镁铝合金10g和纳米Cu₃B₂O₆ 50g放入高速拌料机中进行高速拌料，当高速拌料机内温度达到95℃时，加入油酸酰胺50g和抑烟阻燃协效剂8.5g，继续高速搅拌，得到粉料；

(2)当上述粉料的温度达到200℃时，排料至储料斗，冷却至60℃时，将粉料倒入双螺杆造粒机，进行造粒；

(3)对造粒后的粉料进行风热冷切，得到耐高温阻燃电缆料；

其中，抑烟阻燃协效剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)取阴离子表面活性剂1g，偶联剂2g分散于质量比为9:1的乙醇/水混合溶液中，水解8h，然后加入30g蒙脱土，经加热回流、过滤、洗涤，干燥后得到有机蒙脱土；

(2)将牛奶，大豆和皂苷加入到高速组织搅拌机中进行粉碎，加入饱和硫酸铵溶液析出沉淀，用丙酮洗后进行干燥，分离纯化得到磷蛋白；

(3)按照以下配比，将氨基硅油1.2g，聚硅氧烷聚合物1.8g，锡酸锌1.5g，有机蒙脱土2g，钼基水滑石(三氧化钼和八钼酸三聚氰胺改性)1.5g和磷蛋白0.5g。进行混合干燥，研磨细化至300μm后，用10mol/L的盐酸调节溶液PH至3，搅拌、抽滤，干燥后得到抑烟阻燃协效剂。

实施例3

(1)按照以下配比，依次将聚氯乙烯140g，镁铝合金8g和纳米Cu(BO₂)₂ 75g，放入高速拌料机中进行高速拌料，当高速拌料机内温度达到85℃时，加入油酸酰胺20g和抑烟阻燃协效剂10g，继续高速搅拌，得到粉料；

(2)当上述粉料的温度达到180℃时，排料至储料斗，冷却至70℃时，将粉料倒入双螺杆造粒机，进行造粒；

(3)对造粒后的粉料进行风热冷切，得到耐高温阻燃电缆料；

其中，抑烟阻燃协效剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)取非离子表面活性剂1g和聚合物单体1g分散于质量比为5:1的乙醇/水混合溶液中，水解7h，然后加入20g蒙脱土，经加热回流、过滤、洗涤，干燥后得到有机蒙脱土；

(2)将皂苷加入到高速组织搅拌机中进行粉碎，加入饱和硫酸铵溶液析出沉淀，用丙酮洗后进行干燥，分离纯化得到磷蛋白；

(3)按照配比，将聚硅氧烷聚合物3g，锡酸锌1.5g，有机蒙脱土2.5g，钼基水滑石(水滑石与八钼酸铵，三氧化钼和八钼酸三聚氰胺改性)2g和磷蛋白1g。进行混合干燥，研磨细化至200μm后，用5mol/L的盐酸调节溶液PH至5，搅拌、抽滤，干燥后得到抑烟阻燃协效剂。

对实施例1-3制备的耐高温阻燃电缆料的性能指标做检测，结果如表1所示：

表1.检测结果

性能指标	实施例1	实施例2	实施例3
				耐热温度(℃)	85	90	88
阻燃指数	V-0	V-0	V-0
				烟密度等级(SDR)	≤75	≤75	≤75

由表1可以看出，本发明制备的耐高温阻燃电缆料具有良好的耐高温和阻燃抑烟性能。

本发明原料来源广，成本低，资源利用率高，减少化学试剂的使用，更为绿色环保；制备工艺成型稳定，高效高产，便于大规模全自动化生产；制备的耐高温阻燃电缆料的耐热性能好，具有良好的增塑性，具有广阔的应用前景。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims

1.一种耐高温阻燃电缆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）按照重量份配比，依次将聚氯乙烯，镁铝合金和阻燃剂放入高速拌料机中进行高速拌料，当高速拌料机内温度达到85~95℃时，加入油酸酰胺和抑烟阻燃协效剂，继续高速搅拌，得到粉料；

（2）当上述粉料的温度达到150~200℃时，排料至储料斗，冷却至60~80℃时，将粉料倒入双螺杆造粒机，进行造粒；

（3）对造粒后的粉料进行风热冷切，得到耐高温阻燃电缆料。

2.根据权利要求1所述的一种耐高温阻燃电缆料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述重量份配比为：聚氯乙烯120~150份，镁铝合金5~10份，阻燃剂50~100份，油酸酰胺20~50份和抑烟阻燃协效剂5.2~10份。

3.根据权利要求1所述的一种耐高温阻燃电缆料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述阻燃剂为纳米Cu₃B₂O₆和纳米Cu(BO₂)₂中的一种或两种。

4.根据权利要求1所述的一种耐高温阻燃电缆料的制备方法，其特征在于，所述抑烟阻燃协效剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）按重量份计算，取1.5~3份改性剂分散于质量比为（2~9）：1的乙醇/水混合溶液中，水解5~8h，然后加入10~30份蒙脱土，经加热回流、过滤、洗涤，干燥后得到有机蒙脱土；

（2）将生物质材料加入到高速组织搅拌机中进行粉碎，加入饱和硫酸铵溶液析出沉淀，用丙酮洗后进行干燥，分离纯化得到磷蛋白；

（3）按照重量份配比，有机硅高聚物2~3份，锡酸锌0.5~1.5份，上述有机蒙脱土1.5~2.5份，钼基水滑石1~2份和上述磷蛋白0.2~1份进行混合干燥，研磨细化至50~300μm后，用1~10mol/L的盐酸调节溶液PH至3~6，搅拌、抽滤，干燥后得到抑烟阻燃协效剂。

5.根据权利要求4所述的一种耐高温阻燃电缆料的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述有机硅高聚物选自硅树脂，氨基硅油和聚硅氧烷聚合物中的一种或几种。

6.根据权利要求4或5所述的一种耐高温阻燃电缆料的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述钼基水滑石由水滑石与八钼酸铵，三氧化钼和八钼酸三聚氰胺中的一种或几种改性制得。