CN108164781B - 一种布电线用无卤低烟阻燃聚乙烯电缆料及其制备方法 - Google Patents

一种布电线用无卤低烟阻燃聚乙烯电缆料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种布电线用无卤低烟阻燃聚乙烯电缆料及其制备方法，属于电缆料技术领域。本发明的电缆料包括原料组分及重量份为：PE树脂A 10‑20份、PE树脂B 40‑60份、相容剂10‑20份、乙烯‑辛烯共聚物10‑20份、阻燃硅胶母粒30‑45份、阻燃剂35‑45份、抗氧剂0.3‑1.0份、润滑剂0.3‑1.0份。本发明制备的阻燃聚乙烯电缆料，满足GB/T32129‑2015的低烟无卤和电性能指标，并且制备的布电线可以通过单根垂直燃烧和成束A类燃烧试验，可以代替原有的PVC和无卤低烟阻燃料。

Description

一种布电线用无卤低烟阻燃聚乙烯电缆料及其制备方法
技术领域
本发明涉及电缆料技术领域，尤其涉及一种布电线用无卤低烟阻燃聚乙烯电缆料及其制备方法。
背景技术
电线电缆行业作为电力行业的配套行业，在国民经济中占有极其重要的作用和地位。其中，建筑用布电线作为室内用绝缘线，对其环保和阻燃要求越来越高。布电线用的绝缘层应用最广泛的是聚氯乙烯(PVC)，但是PVC燃烧时会产生大量的有毒气体氯化氢(HCl)，氯化氢是发生火灾时使人致死的罪魁祸首，因此无卤低烟型的绝缘线逐渐引起大家的重视。
目前无卤低烟型的布电线市场已经非常成熟，但是由于其绝缘层材料本身性能的限制，其电性能仅能满足机械行业标准JB/T 10707-2007规定的5.0×1011Ω.m(20℃)。2015年国家标准委员会发布了电线电缆用无卤低烟阻燃电缆料新标准GB/T 32129-2015，电性能的指标提高到了1.0×1012Ω.m(20℃浸水24h)。对于此标准，目前市场上的低烟无卤布电线基本达不到要求。因此开发一种无卤低烟型的高电性布电线用绝缘材料刻不容缓。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种布电线用无卤低烟阻燃聚乙烯电缆料及其制备方法，克服现有技术中存在的阻燃性能、电性能、挤出性能等无法满足要求的缺陷。
为了实现上述目的或者其他目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种布电线用无卤低烟阻燃聚乙烯电缆料，包括以下原料组分及重量份：
Figure BDA0001173546580000011
进一步地，所述PE树脂A为双峰低密度PE。
更进一步地，所述PE树脂A在190℃×2.16kg条件下的熔融指数为0.1-0.5g/10min。
进一步地，所述PE树脂B为LLDPE，分子结构为主链上有短链，短链和主链上都有小支链。
更进一步地，所述PE树脂B在190℃×2.16kg条件下的熔融指数为20-50g/10min。
进一步地，所述相容剂为马来酸酐接枝茂金属聚乙烯和聚烯烃弹性体(POE)。
更进一步地，所述相容剂中马来酸酐接枝茂金属PE在190℃×2.16kg条件下的熔融指数为3-6g/10min，POE在190℃×2.16kg条件下的熔融指数为5-10g/10min。
更进一步地，所述相容剂中马来酸酐接枝茂金属PE和POE的质量比为1：4。
所述相容剂在190℃×2.16kg条件下的熔融指数1.0-4.0g/10min，接枝率为0.5-2％。
进一步地，所述乙烯-辛烯共聚物在190℃×2.16kg条件下的熔指为5-10g/10min。更进一步地，所述乙烯-辛烯共聚物为八碳结构。
进一步地，所述阻燃硅胶母料为无机阻燃剂与硅橡胶、聚乙烯物理混合造粒得到的母粒，所述无机阻燃剂选自碳酸钙或氢氧化镁的一种。
更进一步地，所述无机阻燃剂、硅橡胶、聚乙烯的重量比为：(3-4)：(3-4)：(2-4)。
其中，所述聚乙烯为线性低密度PE，分子结构为主链上有短链，短链和主链上都有小支链，在190℃×2.16kg条件下的熔融指数为20-50g/10min。
进一步地，所述阻燃剂为无机阻燃剂。所述无机阻燃剂选自碳酸钙、氢氧化镁的一种或两者组合。
进一步地，所述抗氧剂选自硫代二丙酸双月桂酯(抗氧剂DLTP)、多元受阻酚类、三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯(抗氧剂168)中的任意一种或多种组合。更进一步地，多元受阻酚类选自抗氧剂1010。
更进一步地，所述抗氧剂为抗氧剂DLTP、抗氧剂1010、抗氧剂168三者的混合物，所述抗氧剂DLTP、抗氧剂1010、抗氧剂168的重量比为1：1：0.5。
进一步地，所述润滑剂选自硬脂酸镁、硬脂酸钙、聚乙烯蜡(PE蜡)中的任意一种或多种组合。
更进一步地，所述润滑剂为硬脂酸镁、硬脂酸钙、聚乙烯蜡的混合物，所述硬脂酸镁、硬脂酸钙、聚乙烯蜡的重量比为1：1：1。
本发明还提供了一种制备上述布电线用无卤低烟阻燃聚乙烯电缆料的方法，具体包括如下步骤：
1)将各原料组分按照配比放入高速混合机中混合均匀；
2)将步骤1)中所得物料放入双螺杆挤出机中挤出造粒，烘干即得布电线用无卤低烟阻燃聚乙烯电缆料。
进一步地，步骤1)中所述高速混合机为常规使用的高速混合机。
进一步地，步骤1)中高速混合机的混合温度为25-75℃，混合时间为5-10min，所述高速混合机的转速为100-1500rpm。
更进一步地，步骤1)中高速混合机的转速为500-1500rpm。
进一步地，步骤2)中，所述双螺杆挤出机为喂料挤出造粒混炼型双螺杆挤出造粒机。
进一步地，步骤2)中，所述双螺杆挤出机的挤出温度为135-170℃。
更进一步地，步骤2)中，所述双螺杆挤出机的温度设置为：加料段135-140℃，混料段145-155℃，挤出造粒段160-170℃，机头部分165-160℃。
进一步地，步骤2)中，所述烘干温度为60-80℃。
进一步地，步骤2)中，所述烘干时间为1-2小时。
本发明还公开了一种上述布电线用无卤低烟阻燃聚乙烯电缆料在各种规格布电线中的用途。
综合以上，本发明的一种布电线用无卤低烟阻燃聚乙烯电缆料及其制备方法，通过加入无卤阻燃剂、阻燃硅胶母粒和其他助剂，对特种高分子树脂进行改性，制备的阻燃聚乙烯电缆料，满足GB/T32129-2015的低烟无卤和电性能指标，并且制备的布电线可以通过单根垂直燃烧和成束A类燃烧试验，可以代替原有的PVC和无卤低烟阻燃料。
具体实施方式
以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明实施例中所采用的PE树脂A在190℃×2.16kg条件下的熔融指数为0.1-0.5g/10min。PE树脂B在190℃×2.16kg条件下的熔融指数为20-50g/10min。相容剂在190℃×2.16kg条件下的熔融指数1.0-4.0g/10min，接枝率为0.5-2％。本实施例中所采用的相容剂为马来酸酐接枝茂金属聚乙烯和聚烯烃弹性体，所述马来酸酐接枝茂金属聚乙烯和聚烯烃弹性体的质量比为1：4。
表1实施例1-5的布电线用无卤低烟阻燃聚乙烯电缆料配方
Figure BDA0001173546580000041
实施例1
一种布电线用无卤低烟阻燃聚乙烯电缆料，其原料组分及重量份数见表1，其中阻燃硅胶母粒是将碳酸钙、硅橡胶、聚乙烯按照重量比30:30:20混合得到。
制备方法为：1)将各原料组分按照配比放入高速混合机中混合均匀，混合温度为25℃，混合时间为10min，高速混合机的转速为1500rpm；
2)将步骤1)中所得物料放入双螺杆挤出机中挤出造粒，70℃下烘干2h，即得布电线用无卤低烟阻燃聚乙烯电缆料。其中具体螺杆挤出机的温度设置为：机筒一区为135℃，机筒二区为140℃，机筒三区为145℃，机筒四区为150℃，机筒五区为155℃，机筒六区为160℃，机筒七区为165℃，机筒八区为170℃，机头和模具分别为165℃和160℃。
实施例2
一种布电线用无卤低烟阻燃聚乙烯电缆料，其原料组分及重量份数见表1，其中阻燃硅胶母粒是将碳酸钙、硅橡胶、聚乙烯按照重量比35:35:30混合得到。
制备方法为：1)将各原料组分按照配比放入高速混合机中混合均匀，混合温度为75℃，混合时间为5min，高速混合机的转速为500rpm；
2)将步骤1)中所得物料放入双螺杆挤出机中挤出造粒，80℃下烘干1h，即得布电线用无卤低烟阻燃聚乙烯电缆料。其中具体螺杆挤出机的温度设置为：机筒一区为135℃，机筒二区为140℃，机筒三区为145℃，机筒四区为150℃，机筒五区为155℃，机筒六区为160℃，机筒七区为165℃，机筒八区为170℃，机头和模具分别为165℃和160℃。
实施例3
一种布电线用无卤低烟阻燃聚乙烯电缆料，其原料组分及重量份数见表1，其中阻燃硅胶母粒是将碳酸钙、硅橡胶、聚乙烯按照重量比1:1:1混合得到。
制备方法为：1)将各原料组分按照配比放入高速混合机中混合均匀，混合温度为50℃，混合时间为7min，高速混合机的转速为1000rpm；
2)将步骤1)中所得物料放入双螺杆挤出机中挤出造粒，60℃下烘干1.5h，即得布电线用无卤低烟阻燃聚乙烯电缆料。其中具体螺杆挤出机的温度设置为：机筒一区为135℃，机筒二区为140℃，机筒三区为145℃，机筒四区为150℃，机筒五区为155℃，机筒六区为160℃，机筒七区为165℃，机筒八区为170℃，机头和模具分别为165℃和160℃。
实施例4
一种布电线用无卤低烟阻燃聚乙烯电缆料，其原料组分及重量份数见表1，其中阻燃硅胶母粒是将碳酸钙、硅橡胶、聚乙烯按照重量比30:30:40混合得到。
制备方法为：1)将各原料组分按照配比放入高速混合机中混合均匀，混合温度为60℃，混合时间为10min，高速混合机的转速为100rpm；
2)将步骤1)中所得物料放入双螺杆挤出机中挤出造粒，75℃下烘干1.5h，即得布电线用无卤低烟阻燃聚乙烯电缆料。其中具体螺杆挤出机的温度设置为：机筒一区为135℃，机筒二区为140℃，机筒三区为145℃，机筒四区为150℃，机筒五区为155℃，机筒六区为160℃，机筒七区为165℃，机筒八区为170℃，机头和模具分别为165℃和160℃。
实施例5
一种布电线用无卤低烟阻燃聚乙烯电缆料，其原料组分及重量份数见表1，其中阻燃硅胶母粒是将碳酸钙、硅橡胶、聚乙烯按照重量比40:30:20混合得到。
制备方法为：1)将各原料组分按照配比放入高速混合机中混合均匀，混合温度为60℃，混合时间为8min，高速混合机的转速为300rpm；
2)将步骤1)中所得物料放入双螺杆挤出机中挤出造粒，65℃下烘干2h，即得布电线用无卤低烟阻燃聚乙烯电缆料。
其中具体螺杆挤出机的温度设置为：机筒一区为135℃，机筒二区为140℃，机筒三区为145℃，机筒四区为150℃，机筒五区为155℃，机筒六区为160℃，机筒七区为165℃，机筒八区为170℃，机头和模具分别为165℃和160℃。
性能测试
将实施例1至5所制得的布电线用无卤低烟阻燃聚乙烯电缆料分别按照相应的测试标准进行性能测试，其参考标准及测试结果见表2。
表2布电线用无卤低烟阻燃聚乙烯电缆料性能测试结果
Figure BDA0001173546580000061
从表2可以看出，上述实施例1-5中制得的布电线用无卤低烟阻燃聚乙烯护套料均能达到低烟无卤相关标准的指标，电性能可达5.3*1013Ω.m以上，性能良好。
综上所述，本发明的一种布电线用低烟无卤阻燃聚乙烯电缆料，既可以满足低烟无卤的要求，又具有PE优异的电性能，制备的布电线还具有良好的阻燃性能，可以通过单根垂直燃烧和成束A类燃烧。本发明公开的中一种布电线用低烟无卤阻燃聚乙烯电缆料有限客服了现有技术的种种缺点而具有高度的产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种布电线用无卤低烟阻燃聚乙烯电缆料，其特征在于，包括以下原料组分及重量份：
Figure FDA0002396669830000011
所述PE树脂A为双峰低密度PE，所述PE树脂B为LLDPE，所述阻燃硅胶母料为无机阻燃剂与硅橡胶、聚乙烯物理混合造粒得到的母粒，所述无机阻燃剂选自碳酸钙或氢氧化镁的一种；
所述无机阻燃剂、硅橡胶、聚乙烯的重量比为：(3-4)：(3-4)：(2-4)；
所述阻燃剂为无机阻燃剂，无机阻燃剂选自碳酸钙、氢氧化镁的一种或者两者的组合。
2.根据权利要求1所述的布电线用无卤低烟阻燃聚乙烯电缆料，其特征在于，所述相容剂为马来酸酐接枝茂金属聚乙烯和聚烯烃弹性体，所述马来酸酐接枝茂金属聚乙烯和聚烯烃弹性体的质量比为1：4。
3.根据权利要求1所述的布电线用无卤低烟阻燃聚乙烯电缆料，其特征在于，所述乙烯-辛烯共聚物在190℃×2.16kg条件下的熔融指数为5-10g/10min。
4.根据权利要求1所述的布电线用无卤低烟阻燃聚乙烯电缆料，其特征在于，所述抗氧剂选自硫代二丙酸双月桂酯、多元受阻酚类、三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯中的任意一种或多种组合；所述润滑剂选自硬脂酸镁、硬脂酸钙、聚乙烯蜡中的任意一种或多种组合。
5.一种制备权利要求1至4任一项所述布电线用无卤低烟阻燃聚乙烯电缆料的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
1)将各原料组分按照配比放入高速混合机中混合均匀；
2)将步骤1)中所得物料放入双螺杆挤出机中挤出造粒，烘干即得布电线用无卤低烟阻燃聚乙烯电缆料。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤2)中，所述双螺杆挤出机的挤出温度为135-170℃。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机的温度设置为：加料段135-140℃，混料段145-155℃，挤出造粒段160-170℃，机头部分165-160℃。
8.权利要求1至4任一项所述布电线用无卤低烟阻燃聚乙烯电缆料在各种规格布电线中的用途。
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