CN108342027A - 一种提高薄壁阻燃电线电缆料耐冲击性的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于阻燃电线电缆加工技术领域，具体涉及一种提高薄壁阻燃电线电缆料耐冲击性的方法，包括制备纳米碳酸钙复合材料、材料准备，混合原料、造粒、老化处理。本发明相比现有技术具有以下优点：本发明中纳米碳酸钙复合材料的制备，减小团聚倾向，与丙烯腈‑丁二烯‑苯乙烯共聚物复合后同时与高聚合度的高聚磷酸铵复合，使所得复合材料的拉伸强度和阻燃性能都明显提高，配合不同性能的树脂原料，在制成电线电缆料后进行老化，生产出0.6mm厚的样条，进行检测，经机械刮擦后线材表面不发白，耐酸碱性良好，具有较好的柔韧性和耐冲击性，还实现了环保阻燃的效果，在燃烧时不会产生有毒黑烟，具有较好的柔韧性和可加工型。

Description

一种提高薄壁阻燃电线电缆料耐冲击性的方法
技术领域
本发明属于阻燃电线电缆加工技术领域，具体涉及一种提高薄壁阻燃电线电缆料耐冲击性的方法。
背景技术
近年来，电缆行业需求将持续增长，广泛用于能量传输及信息传递的电线电缆，其外层均选用高分子合成材料，极易燃烧，且电线电缆因自身在传输能量中发热或因外部火灾而极易引起燃烧，从而引发火灾，在对阻燃产品的环境安全性和使用安全性要求日趋严格的情况下，低烟无卤阻燃材料的研制和使用成为国内外电线电缆的研发方向之一，但国内现有的低烟无卤阻燃处理技术均局限于通过氢氧化铝、氢氧化镁在高温条件下发生水分汽化降低材料表面温度，从而达到阻燃的要求，这就要求进行较大分量的填充，才能达到一定的阻燃效果，并且该方法的阻燃对于保持长时间外部热源供热的材料达不到阻燃的效果；聚氯乙烯材料具有刚性好、强度高、阻燃、耐腐蚀、电气绝缘性好，而且加工性能良好，价格低廉，因而在电缆料行业有着广泛应用，通常汽车电线电缆有别于一般的电线电缆，专门用于汽车，由于汽车内部是一个十分复杂的小环境，存在震动、摩擦、油污、高热、寒冷和电磁辐射等各种复杂条件，因而要求汽车电线具有耐热、耐寒、耐磨、无味和抗干扰等功能，耐冲击性的研究是汽车电线电缆料的主要指标，随着技术要求的逐渐提高，汽车电缆的壁厚逐渐减小，因此，如何提高阻燃、绝缘电线电缆料的耐冲击性性需要进一步研究。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种提高薄壁阻燃电线电缆料耐冲击性的方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种提高薄壁阻燃电线电缆料耐冲击性的方法，包括以下内容：
（1）包括以下重量份的原料：SG1型聚氯乙烯12-18份、SG5型聚氯乙烯36-40份、PBT树脂8-12份、均苯四酸四辛酯2-6份、端环氧基聚二基硅氧烷1-3份、邻苯二甲酸二（2-乙基）己酯2.8-3.6份、钛白粉4.5-5.5份、聚乙烯蜡1.8-2.6份、硅油0.8-1.2份、纳米碳酸钙复合材料14-18份、硅酮粉体1-3份；
所述纳米碳酸钙复合材料由纳米碳酸钙、正硅酸乙酯与去离子水按重量比5:4:16混合调节其pH值至9.2-9.6，搅拌35-45分钟后，保温反应2-3小时，结束后过滤，将过滤产物用乙醇充分洗涤，干燥后得到中间物料，将中间物料与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物按照1:1混合，用双螺杆挤出机制备得到母料，然后与聚合度为120-160的高聚磷酸铵以重量比3:1-2混合，得到复合材料备用；
（2）将SG1型聚氯乙烯、SG5型聚氯乙烯、PBT树脂、纳米碳酸钙复合材料混合后加入高速混合机中，混合2-3小时后，再依次加入均苯四酸四辛酯、端环氧基聚二基硅氧烷、邻苯二甲酸二（2-乙基）己酯、硅酮粉体，高速搅拌30分钟后，再依次加入钛白粉、聚乙烯蜡和硅油，高速混合30-60分钟后，将物料取出备用；
（3）将所得物料经双螺杆挤出机造粒，然后用注塑机制备产品，将制好的产品在温度为25℃的生化培养箱中老化6-10小时，即得。
作为对上述方案的进一步改进，所述钛白粉的细度小于400目。
作为对上述方案的进一步改进，所述钛白粉由等重量的氧化钛与氧化锆混合物替换，所述氧化钛与氧化锆的混合比例为3:1。
作为对上述方案的进一步改进，所述硅酮粉体为由硅酮粉与细度为200目的二氧化硅以重量比3:5混合，混合条件为在氮气氛围下在球磨机中混合2-3小时。
作为对上述方案的进一步改进，所述纳米碳酸钙在使用前在温度为90℃的条件下处理6-8小时。
作为对上述方案的进一步改进，所述SG1型聚氯乙烯在使用前在温度为120℃的热风循环干燥箱中干燥3小时；SG5型聚氯乙烯和PBT树脂在使用前在温度为90℃的热风循环干燥箱中干燥5小时。
本发明相比现有技术具有以下优点：本发明中纳米碳酸钙复合材料的制备，改变纳米碳酸钙表面包覆基团的活性，减小团聚倾向，与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物复合后同时与高聚合度的高聚磷酸铵复合，使所得复合材料的拉伸强度和阻燃性能都明显提高，配合不同性能的树脂原料，在制成电线电缆料后进行老化，生产出0.6mm厚的样条，进行检测，经机械刮擦后线材表面不发白，耐酸碱性良好，具有较好的柔韧性和耐冲击性，还实现了环保阻燃的效果，在燃烧时不会产生有毒黑烟，具有较好的柔韧性和可加工型。
具体实施方式
实施例1
一种提高薄壁阻燃电线电缆料耐冲击性的方法，包括以下内容：
（1）包括以下重量份的原料：SG1型聚氯乙烯15份、SG5型聚氯乙烯38份、PBT树脂10份、均苯四酸四辛酯4份、端环氧基聚二基硅氧烷2份、邻苯二甲酸二（2-乙基）己酯3.2份、氧化钛与氧化锆混合物5份、聚乙烯蜡2.2份、硅油1份、纳米碳酸钙复合材料16份、硅酮粉体2份；
所述纳米碳酸钙复合材料由纳米碳酸钙、正硅酸乙酯与去离子水按重量比5:4:16混合调节其pH值至9.4，搅拌40分钟后，保温反应2.5小时，结束后过滤，将过滤产物用乙醇充分洗涤，干燥后得到中间物料，将中间物料与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物按照1:1混合，用双螺杆挤出机制备得到母料，然后与聚合度为140的高聚磷酸铵以重量比3:1.5混合，得到复合材料备用；
（2）将SG1型聚氯乙烯、SG5型聚氯乙烯、PBT树脂、纳米碳酸钙复合材料混合后加入高速混合机中，混合2.5小时后，再依次加入均苯四酸四辛酯、端环氧基聚二基硅氧烷、邻苯二甲酸二（2-乙基）己酯、硅酮粉体，高速搅拌30分钟后，再依次加入钛白粉、聚乙烯蜡和硅油，高速混合45分钟后，将物料取出备用；
（3）将所得物料经双螺杆挤出机造粒，然后用注塑机制备产品，将制好的产品在温度为25℃的生化培养箱中老化8小时，即得。
其中，所述氧化钛与氧化锆混合物的细度小于400目，所述氧化钛与氧化锆的混合比例为3:1。
其中，所述硅酮粉体为由硅酮粉与细度为200目的二氧化硅以重量比3:5混合，混合条件为在氮气氛围下在球磨机中混合2.5小时。
其中，所述纳米碳酸钙在使用前在温度为90℃的条件下处理7小时；所述SG1型聚氯乙烯在使用前在温度为120℃的热风循环干燥箱中干燥3小时；SG5型聚氯乙烯和PBT树脂在使用前在温度为90℃的热风循环干燥箱中干燥5小时。
实施例2
一种提高薄壁阻燃电线电缆料耐冲击性的方法，包括以下内容：
（1）包括以下重量份的原料：SG1型聚氯乙烯15份、SG5型聚氯乙烯38份、PBT树脂10份、均苯四酸四辛酯4份、端环氧基聚二基硅氧烷2份、邻苯二甲酸二（2-乙基）己酯3.2份、钛白粉4.5-5.5份、聚乙烯蜡2.2份、硅油1份、纳米碳酸钙复合材料16份、硅酮粉体2份；
所述纳米碳酸钙复合材料由纳米碳酸钙、正硅酸乙酯与去离子水按重量比5:4:16混合调节其pH值至9.4，搅拌40分钟后，保温反应2.5小时，结束后过滤，将过滤产物用乙醇充分洗涤，干燥后得到中间物料，将中间物料与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物按照1:1混合，用双螺杆挤出机制备得到母料，然后与聚合度为140的高聚磷酸铵以重量比3:1.5混合，得到复合材料备用；
（2）将SG1型聚氯乙烯、SG5型聚氯乙烯、PBT树脂、纳米碳酸钙复合材料混合后加入高速混合机中，混合2.5小时后，再依次加入均苯四酸四辛酯、端环氧基聚二基硅氧烷、邻苯二甲酸二（2-乙基）己酯、硅酮粉体，高速搅拌30分钟后，再依次加入钛白粉、聚乙烯蜡和硅油，高速混合45分钟后，将物料取出备用；
（3）将所得物料经双螺杆挤出机造粒，然后用注塑机制备产品，将制好的产品在温度为25℃的生化培养箱中老化8小时，即得。
其中，所述钛白粉的细度小于400目。
其中，所述硅酮粉体为由硅酮粉与细度为200目的二氧化硅以重量比3:5混合，混合条件为在氮气氛围下在球磨机中混合2.5小时。
其中，所述纳米碳酸钙在使用前在温度为90℃的条件下处理7小时；所述SG1型聚氯乙烯在使用前在温度为120℃的热风循环干燥箱中干燥3小时；SG5型聚氯乙烯和PBT树脂在使用前在温度为90℃的热风循环干燥箱中干燥5小时。
实施例3
一种提高薄壁阻燃电线电缆料耐冲击性的方法，包括以下内容：
（1）包括以下重量份的原料：SG1型聚氯乙烯12份、SG5型聚氯乙烯40份、PBT树脂8份、均苯四酸四辛酯2份、端环氧基聚二基硅氧烷1份、邻苯二甲酸二（2-乙基）己酯3.6份、钛白粉4.5份、聚乙烯蜡1.8份、硅油1.2份、纳米碳酸钙复合材料14份、硅酮粉体3份；
所述纳米碳酸钙复合材料由纳米碳酸钙、正硅酸乙酯与去离子水按重量比5:4:16混合调节其pH值至9.6，搅拌45分钟后，保温反应3小时，结束后过滤，将过滤产物用乙醇充分洗涤，干燥后得到中间物料，将中间物料与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物按照1:1混合，用双螺杆挤出机制备得到母料，然后与聚合度为160的高聚磷酸铵以重量比3:1混合，得到复合材料备用；
（2）将SG1型聚氯乙烯、SG5型聚氯乙烯、PBT树脂、纳米碳酸钙复合材料混合后加入高速混合机中，混合3小时后，再依次加入均苯四酸四辛酯、端环氧基聚二基硅氧烷、邻苯二甲酸二（2-乙基）己酯、硅酮粉体，高速搅拌30分钟后，再依次加入钛白粉、聚乙烯蜡和硅油，高速混合60分钟后，将物料取出备用；
（3）将所得物料经双螺杆挤出机造粒，然后用注塑机制备产品，将制好的产品在温度为25℃的生化培养箱中老化10小时，即得。
其中，所述钛白粉的细度小于400目。
其中，所述硅酮粉体为由硅酮粉与细度为200目的二氧化硅以重量比3:5混合，混合条件为在氮气氛围下在球磨机中混合2小时。
其中，所述纳米碳酸钙在使用前在温度为90℃的条件下处理8小时；所述SG1型聚氯乙烯在使用前在温度为120℃的热风循环干燥箱中干燥3小时；SG5型聚氯乙烯和PBT树脂在使用前在温度为90℃的热风循环干燥箱中干燥5小时。
实施例4
一种提高薄壁阻燃电线电缆料耐冲击性的方法，包括以下内容：
（1）包括以下重量份的原料：SG1型聚氯乙烯18份、SG5型聚氯乙烯36份、PBT树脂12份、均苯四酸四辛酯6份、端环氧基聚二基硅氧烷3份、邻苯二甲酸二（2-乙基）己酯2.8份、钛白粉5.5份、聚乙烯蜡2.6份、硅油0.8份、纳米碳酸钙复合材料18份、硅酮粉体1份；
所述纳米碳酸钙复合材料由纳米碳酸钙、正硅酸乙酯与去离子水按重量比5:4:16混合调节其pH值至9.2，搅拌35分钟后，保温反应2小时，结束后过滤，将过滤产物用乙醇充分洗涤，干燥后得到中间物料，将中间物料与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物按照1:1混合，用双螺杆挤出机制备得到母料，然后与聚合度为120的高聚磷酸铵以重量比3:2混合，得到复合材料备用；
（2）将SG1型聚氯乙烯、SG5型聚氯乙烯、PBT树脂、纳米碳酸钙复合材料混合后加入高速混合机中，混合2小时后，再依次加入均苯四酸四辛酯、端环氧基聚二基硅氧烷、邻苯二甲酸二（2-乙基）己酯、硅酮粉体，高速搅拌30分钟后，再依次加入钛白粉、聚乙烯蜡和硅油，高速混合30分钟后，将物料取出备用；
（3）将所得物料经双螺杆挤出机造粒，然后用注塑机制备产品，将制好的产品在温度为25℃的生化培养箱中老化6小时，即得。
其中，所述钛白粉的细度小于400目。
其中，所述硅酮粉体为由硅酮粉与细度为200目的二氧化硅以重量比3:5混合，混合条件为在氮气氛围下在球磨机中混合3小时。
其中，所述纳米碳酸钙在使用前在温度为90℃的条件下处理6小时；所述SG1型聚氯乙烯在使用前在温度为120℃的热风循环干燥箱中干燥3小时；SG5型聚氯乙烯和PBT树脂在使用前在温度为90℃的热风循环干燥箱中干燥5小时。
设置对照组1，将实施例1中纳米碳酸钙复合材料去掉，添加相应分量的纳米碳酸钙、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物和聚合度为140的高聚磷酸铵，其余内容不变；设置对照组2，将实施例2中纳米碳酸钙复合材料去掉，添加相应分量的纳米碳酸钙、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物和聚合度为140的高聚磷酸铵，其余内容不变；设置对照组3，将实施例1中聚合度为140的高聚磷酸铵替换为聚合度为100的高聚磷酸铵，其余内容不变；设置对照组4，将实施例2中聚合度为140的高聚磷酸铵替换为聚合度为100的高聚磷酸铵，其余内容不变；设置对照组5，将实施例1中SG1型聚氯乙烯替换为等重量的SG5型聚氯乙烯，其余内容不变；设置对照组6，将实施例2中SG1型聚氯乙烯替换为等重量的SG5型聚氯乙烯，其余内容不变；
对各组所得电线电缆料制备成厚度为0.6mm厚的样条进行性能检测，得到以下结果：
表1
组别 拉伸强度（MPa） 断裂伸长率（%） 极限氧指数（%） 垂直燃烧 冲击强度（kJ/m²）
实施例1 34.5 405 28 FV-0 2.83
实施例2 32.7 402 28 FV-0 2.65
实施例3 30.8 405 28 FV-0 2.52
实施例4 31.2 404 28 FV-0 2.57
对照组1 26.5 343 29 FV-1 2.03
对照组2 25.1 329 29 FV-1 1.94
对照组3 28.3 375 28 FV-0 2.36
对照组4 27.6 362 28 FV-0 2.28
对照组5 24.8 192 29 FV-1 1.72
对照组6 23.5 186 29 FV-1 1.67
通过表1中数据可以看出，本发明中0.6mm的样条综合性能较好，阻燃性和冲击性能都达到了较高水平，适用范围广。

Claims (6)

1.一种提高薄壁阻燃电线电缆料耐冲击性的方法，其特征在于，包括以下内容：
（1）包括以下重量份的原料：SG1型聚氯乙烯12-18份、SG5型聚氯乙烯36-40份、PBT树脂8-12份、均苯四酸四辛酯2-6份、端环氧基聚二基硅氧烷1-3份、邻苯二甲酸二（2-乙基）己酯2.8-3.6份、钛白粉4.5-5.5份、聚乙烯蜡1.8-2.6份、硅油0.8-1.2份、纳米碳酸钙复合材料14-18份、硅酮粉体1-3份；
所述纳米碳酸钙复合材料由纳米碳酸钙、正硅酸乙酯与去离子水按重量比5:4:16混合调节其pH值至9.2-9.6，搅拌35-45分钟后，保温反应2-3小时，结束后过滤，将过滤产物用乙醇充分洗涤，干燥后得到中间物料，将中间物料与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物按照1:1混合，用双螺杆挤出机制备得到母料，然后与聚合度为120-160的高聚磷酸铵以重量比3:1-2混合，得到复合材料备用；
（2）将SG1型聚氯乙烯、SG5型聚氯乙烯、PBT树脂、纳米碳酸钙复合材料混合后加入高速混合机中，混合2-3小时后，再依次加入均苯四酸四辛酯、端环氧基聚二基硅氧烷、邻苯二甲酸二（2-乙基）己酯、硅酮粉体，高速搅拌30分钟后，再依次加入钛白粉、聚乙烯蜡和硅油，高速混合30-60分钟后，将物料取出备用；
（3）将所得物料经双螺杆挤出机造粒，然后用注塑机制备产品，将制好的产品在温度为25℃的生化培养箱中老化6-10小时，即得。
2.如权利要求1所述一种提高薄壁阻燃电线电缆料耐冲击性的方法，其特征在于，所述钛白粉的细度小于400目。
3.如权利要求2所述一种提高薄壁阻燃电线电缆料耐冲击性的方法，其特征在于，所述钛白粉由等重量的氧化钛与氧化锆混合物替换，所述氧化钛与氧化锆的混合比例为3:1。
4.如权利要求1所述一种提高薄壁阻燃电线电缆料耐冲击性的方法，其特征在于，所述硅酮粉体为由硅酮粉与细度为200目的二氧化硅以重量比3:5混合，混合条件为在氮气氛围下在球磨机中混合2-3小时。
5.如权利要求1所述一种提高薄壁阻燃电线电缆料耐冲击性的方法，其特征在于，所述纳米碳酸钙在使用前在温度为90℃的条件下处理6-8小时。
6.如权利要求1所述一种提高薄壁阻燃电线电缆料耐冲击性的方法，其特征在于，所述SG1型聚氯乙烯在使用前在温度为120℃的热风循环干燥箱中干燥3小时；SG5型聚氯乙烯和PBT树脂在使用前在温度为90℃的热风循环干燥箱中干燥5小时。
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