CN107793632A - 5g网络的耐高温低回缩lszh电缆料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种5G网络的耐高温低回缩LSZH电缆料及其制备方法，本发明通过选取功能性树脂，并制备氢氧化铝及具有优异耐热性的氮化硼复配阻燃体系，调控复配体系相互作用的结构及表面极性，使其与基体树脂形成插层互穿网络结构，提高复合材料的耐热性和稳定性，保证材料在受热状态下的收缩率低于5‰。

Description

5G网络的耐高温低回缩LSZH电缆料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种电缆材料，尤其是涉及一种5G网络的耐高温低回缩LSZH电缆料及其制备方法。
背景技术
公知，国内80代末已开始研制低烟、低卤、低酸、无卤阻燃电缆材料配方和产品，有的生产厂已生产出低烟无卤阻燃电缆料，然而大部分都存在机械性能和加工性能较差等问题。目前所使用的无卤阻燃电缆料在一定程度上还是依赖进口。《电线电缆行业发展前景分析报告》数据显示，2016年我国电线、电缆制造行业收入达到13133亿元，未来年均复合增长率约为4.65％，2020年行业营收将破 1.5万亿。从2G到3G到4G，再到5G，通讯网络由传统的铜芯数据缆换为光缆，再换成速度更快、带宽更大的光缆，需要大量的低烟无卤材料。
国内LSZH光缆护套材料通用标准为GB/T32129-2015、YD/T1113-2015以及JB/T10707，包含了力学、热学、电学等各个方面的性能，但是随着使用环境及光缆要求的提高，该标准部分内容已达不到欧美等西方标准水平，甚至落后于环境苛刻条件下光缆的使用要求。现行的标准规范要求低、不全面，对材料的开裂性能、耐高低温、热收缩等对光缆有致命影响的性能未做进一步的指导和要求。
面对来自以欧美国家为主导的技术及标准的压力，开发面向5G网络的耐高温、低收缩，力学性能、阻燃性能等综合性能优异的LSZH特种料，进一步推动国内低烟无卤阻燃聚烯烃材料技术及市场的发展成为必要课题。
发明内容
本发明提供本发明公开了一种5G网络的耐高温低回缩LSZH特种料及其制备方法，以乙烯丙烯酸丁酯(EBA)、茂金属催化制备的线性低密度聚乙烯(MLLDPE)以及热塑性聚酯弹性体(TPEE)为基体树脂，制备氢氧化铝-氮化硼复配阻燃体系，调控复配体系相互作用的结构及表面极性，添加功能性助剂，通过多级分散工艺，制备出具有耐高温、低收缩的LSZH特种料。
一种5G网络的耐高温低回缩LSZH电缆料，其配方以百分比计，包含以下组分：基体树脂40-60％，阻燃剂40-60％；
所述基体树脂是包括20-30％的乙烯丙烯酸丁酯EBA和5-10％具有较高熔点的茂金属线性低密度聚乙烯MLLDPE，5-10％的TPEE和10％的接枝料混合组成；
所述TPEE是热塑性聚酯弹性体65-82D。
进一步的，各组分的百分比为基体树脂50％，阻燃剂50％；
所述基体树脂是包括250％的乙烯丙烯酸丁酯EBA和5％具有较高熔点的茂金属线性低密度聚乙烯 MLLDPE，5％的TPEE和10％的接枝料混合组成；
所述的接枝料是马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物。
所述的TPEE选用82D。
进一步的，所述阻燃剂为氮化硼或/和氢氧化铝。
进一步的，所述的阻燃剂还包括功能性助剂，所述的功能性助剂包括2％的外润滑剂和0.1％的抗氧剂。
进一步的，所述阻燃剂为氮化硼和氢氧化铝，百分比为40％：60％。
进一步的，所述润滑剂为内外润滑剂，为高分子硅酮和EBS，百分比为50％：50％。
进一步的，所述抗氧剂为(四[β－(3’,5’－二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯)和副抗氧剂DLTP硫代二丙酸二月桂酯，二者重量之比为1:2-3。
一种5G网络的耐高温低回缩LSZH电缆料的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：首先制备氢氧化铝-氮化硼复配阻燃体系，进行表面改性，得到改性后的复配阻燃体系；
步骤2：然后将乙烯丙烯酸丁酯EBA、具有较高熔点的茂金属线性低密度聚乙烯MLLDPE、接枝料、 TPEE共混挤出造粒；
步骤3：将步骤1和步骤2得到的产物通过失重式精确计量系统在双阶螺杆挤出机中再次共混、塑化，造粒。
本发明的有益效果是：
本发明通过选取功能性树脂，并制备氢氧化铝及具有优异耐热性的氮化硼复配阻燃体系，调控复配体系相互作用的结构及表面极性，使其与基体树脂形成插层互穿网络结构，提高复合材料的耐热性和稳定性。
具体实施方式
下面和具体实施方式对本发明做进一步的详细说明:
本发明提供一种5G网络的耐高温低回缩LSZH电缆料，其配方以百分比计，包含以下组分：基体树脂40-60％，阻燃剂40-60％；
所述基体树脂是包括20-30％的乙烯丙烯酸丁酯EBA和5-10％具有较高熔点的茂金属线性低密度聚乙烯MLLDPE，5-10％的TPEE和10％的接枝料混合组成；
所述TPEE是热塑性聚酯弹性体65-82D。
进一步的，各组分的百分比为基体树脂50％，阻燃剂50％；
所述基体树脂是包括250％的乙烯丙烯酸丁酯EBA和5％具有较高熔点的茂金属线性低密度聚乙烯MLLDPE，5％的TPEE和10％的接枝料混合组成；
所述的接枝料是马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物。
所述的TPEE选用82D。
进一步的，所述阻燃剂为氮化硼或/和氢氧化铝。
进一步的，所述的阻燃剂还包括功能性助剂，所述的功能性助剂包括2％的外润滑剂和0.1％的抗氧剂。
进一步的，所述阻燃剂为氮化硼和氢氧化铝，百分比为40％：60％。
进一步的，所述润滑剂为内外润滑剂，为高分子硅酮和EBS，百分比为50％：50％。
进一步的，所述抗氧剂为(四[β－(3’,5’－二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯)和副抗氧剂DLTP硫代二丙酸二月桂酯，二者重量之比为1:2-3。
一种5G网络的耐高温低回缩LSZH电缆料的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：首先制备氢氧化铝-氮化硼复配阻燃体系，进行表面改性，得到改性后的复配阻燃体系；
步骤2：然后将乙烯丙烯酸丁酯EBA、具有较高熔点的茂金属线性低密度聚乙烯MLLDPE、接枝料、 TPEE共混挤出造粒；
步骤3：将步骤1和步骤2得到的产物通过失重式精确计量系统在双阶螺杆挤出机中再次共混、塑化，造粒。
本发明通过选取功能性树脂，并制备氢氧化铝及具有优异耐热性的氮化硼复配阻燃体系，调控复配体系相互作用的结构及表面极性，使其与基体树脂形成插层互穿网络结构，提高复合材料的耐热性和稳定性。
LSZH材料无机粉体阻燃剂的加入虽然会对热收缩起到一定的改善效果，当氢氧化铝的添加量达到 60％时，收缩率达到4％，但是过多的添加，材料的物理机械性能如断裂伸长率只有150％，邵氏硬度已超过96A，传统的配方体系很难找到一个平衡点，因此既满足热收缩(≤5‰)试验又不影响材料的机械物理性能是急需研究解决的关键技术之一。
LSZH材料阻燃剂的添加量及其在基体树脂中分散的均匀性是决定材料抗开裂性能和阻燃性能关键，但是传统阻燃剂任何形式的配比以及生产工艺无法突破该技术。
本项目通过引入大比面积的氮化硼二维材料，并对氢氧化铝和氮化硼的复配阻燃体系进行表面改性，降低氢氧化铝添加量；同时采用多级分散工艺分阶段混合塑化，改善其在基体树脂中的分散度，提高其与基体间的相互作用，实现抗开裂性能和高阻燃性能相平衡。
传统的低烟无卤阻燃聚烯烃材料大部分以EVA和LLDPE为主要树脂基材，但是EVA结晶度低，耐热性很差；LLDPE的加入虽然会提高耐热性能，但是其受热后热收缩比较大，这一类型的材料很难通过光缆或电缆中要求的热收缩率≤2％的热收缩试验。
本发明通过对高分子功能性、相容性等方面的理论分析，在传统树脂基材的基础上，改用茂金属催化制备的聚乙烯MLLDPE，创新性地引入了TPEE和EBA两种功能性树脂，其中TPEE的高温达到120℃以上，强度高、模量好，耐老化性优异；EBA极性高，和各种聚合物相容性好，耐环境应力更好，增强无机粉体填充力。通过正交试验，如加入量、比例、进行优化和筛选，实现中试反应的稳定性和重复性。材料最终可通过烘箱110℃×24h受热后小于等于5‰的热收缩试验，且材料在110℃×168h 的烘箱老化试验下，试样的拉伸强度和断裂伸长率变化率≤15％。
热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃材料通常由树脂添加氢氧化铝阻燃剂组合而成，为了达到立项的阻燃效果(氧指数一般32％)，该类阻燃剂的添加量往往超过60％，高含量的田中容易导致材料力学性能(拉伸强度10MPa，断裂伸长率150％)、成型加工性能以及抗开裂性能(仅承重3kg)等急剧下降。
本方法使用具有大比表面积及片状结构的氮化硼纳米片，对其进行表面改性，调整氮化硼和氢氧化铝比例及复配条件，使片状的氮化硼与颗粒氢氧化铝在EVA-MLLDPE基体中相互搭接，从而创新性地设计出在基体树脂中具有网络结构的复合阻燃体系，当其添加量达到50％时，强度和断裂伸长率提高20％以上，氧指数达到40％，发挥其高耐热和高阻燃性能。表1为LSZH特种料主要技术指标。
表1 LSZH特种料主要技术指标
行业传统采用“一锅混”的制备工艺，即将树脂及阻燃剂等原材料投入高混机中，高速混合后送入双螺杆挤出机中塑化挤出、造粒。该方法因粉尘多导致生产环境较差，生产过程简单粗化，产品质量稳定性差(典型强度和伸率上下浮动超出±10％)。
本发明摒弃粗放式生产工艺，采用多级分散制备的工艺，预先制备复合阻燃母料和耐热基体树脂，实现初级分散；将上述初级分散产物同润滑剂、抗氧剂等添加剂通过“失重式”精确计量系统实现预制配比投料，在设定温度和压力的密炼机中混炼，再次分散；密炼完成后的产物通过锥形强制喂料漏斗送入上阶双螺杆、下阶单螺杆挤出机中第三次分散、塑化挤出，然后造粒。过自主摸索，设计出一套符合LSZH特种料的生产工艺，从而保证各组分最均匀化分散级产品稳定性。
以上内容和结构描述了本发明产品的基本原理、主要特征和本发明的优点，本行业的技术人员应该了解。上述实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，这些变化和改进都属于要求保护的本发明范围之内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种5G网络的耐高温低回缩LSZH电缆料，其特征在于，其配方以百分比计，包含以下组分：基体树脂40-60％，阻燃剂40-60％；
所述基体树脂是包括20-30％的乙烯丙烯酸丁酯EBA和5-10％具有较高熔点的茂金属线性低密度聚乙烯MLLDPE，5-10％的TPEE和10％的接枝料混合组成；
所述TPEE是热塑性聚酯弹性体65-82D。
2.如权利要求1所述的一种5G网络的耐高温低回缩LSZH电缆料，其特征在于，各组分的百分比为基体树脂50％，阻燃剂50％；
所述基体树脂是包括250％的乙烯丙烯酸丁酯EBA和5％具有较高熔点的茂金属线性低密度聚乙烯MLLDPE，5％的TPEE和10％的接枝料混合组成；
所述的接枝料是马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物。
所述的TPEE选用82D。
3.如权利要求2所述的一种5G网络的耐高温低回缩LSZH电缆料，其特征在于：所述阻燃剂为氮化硼或/和氢氧化铝。
4.如权利要求3所述的一种5G网络的耐高温低回缩LSZH电缆料，其特征在于：所述的阻燃剂还包括功能性助剂，所述的功能性助剂包括2％的外润滑剂和0.1％的抗氧剂。
5.如权利要求3所述的一种4G网络光缆用紧套低烟无卤阻燃护套料，其特征在于：所述阻燃剂为氮化硼和氢氧化铝，百分比为40％：60％。
6.如权利要求4所述的一种5G网络的耐高温低回缩LSZH电缆料，其特征在于：所述润滑剂为内外润滑剂，为高分子硅酮和EBS，百分比为50％：50％。
7.如权利要求4所述的一种5G网络的耐高温低回缩LSZH电缆料，其特征在于：所述抗氧剂为(四[β－(3’,5’－二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯)和副抗氧剂DLTP硫代二丙酸二月桂酯，二者重量之比为1:2-3。
8.如权利要求1-6中任一权利要求所述的一种5G网络的耐高温低回缩LSZH电缆料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：首先制备氢氧化铝-氮化硼复配阻燃体系，进行表面改性，得到改性后的复配阻燃体系；
步骤2：然后将乙烯丙烯酸丁酯EBA、具有较高熔点的茂金属线性低密度聚乙烯MLLDPE、接枝料、TPEE共混挤出造粒；
步骤3：将步骤1和步骤2得到的产物通过失重式精确计量系统在双阶螺杆挤出机中再次共混、塑化，造粒。
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