CN108485043A - 一种无卤环保高阻燃感温变色材料及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种无卤环保高阻燃感温变色材料及其应用，按重量计，含有：乙烯及其共聚物10~50份；聚乙烯/丙烯5~30份；弹性体5~40份；相容剂3~10份；阻燃剂30~70份；变色粉5~25份；助剂1~10份。本发明还提供了一种无卤环保高阻燃感温变色电线电缆或热缩套管的生产方法。无卤环保高阻燃感温变色材料生产的电线或热缩套管，具有无卤、无红磷，不含重金属锑的环保特性，阻燃等级可达美国UL标准中的VW‑1水平，耐温等级可达105℃或125℃，而且能够实现多种温度下的可逆感温变色功能，起到运行温度示警、超温变色的可视识别作用。

Description

一种无卤环保高阻燃感温变色材料及其应用
技术领域
本发明涉及电子电气设备领域中的无卤环保阻燃感温变色材料及其应用。
背景技术
可逆感温变色颜料的工作原理是：由微胶囊包覆隐形颜料、色形成剂及控温剂。由不同颜色的控温因子材料选择，可制作出不同的温度区间变色的材料，其中的变色颜料为低温有色，高温无色的机理，目前市场颜料可以提供-15~70℃的颜色变化温感区间。而不可逆感温变色颜料的工作机理是低温无色、高温有色。目前市场颜料产品可提供的感温变化温度范围是60~120℃。
在电子电气设备的工作运行过程中，因为绝缘材料老化或其它外力破坏的原因，内部电线电缆或零部件会发生局部电流过载或短路，造成线身或其它重要结构部分温度过高而没有警示，电线电路过载是从表面看不出来的，如果在电流过载不良状态下长期使用，会有温度过高烫伤使用人，甚至引发火灾的隐患。
发明内容
本发明的目的在于针对上述问题，提供一种耐温无卤环保高阻燃感温变色材料及其应用。
为达成上述目的，本发明所提供的无卤环保高阻燃感温变色材料，按重量计，含有：
乙烯及其共聚物10~50份；
聚乙烯/丙烯5~30份；
弹性体5~40份；
相容剂3~10份；
阻燃剂30~70份；
变色粉：5~25份；
助剂1~10份。
优选地，所述乙烯及其共聚物是乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物或乙烯-丙烯酸甲酯共聚物的一种或多种混合物，其中醋酸乙烯酯、丙烯酸乙酯或丙烯酸甲酯的重量含量为14~70%，熔融指数为1~5.0g/10min。
优选地，所述聚乙烯/丙烯为低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、聚丙烯中的一种或多种混合物。
优选地，所述弹性体为乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的一种或多种混合物。
优选地，所述相容剂为马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物、马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物、马来酸酐接枝乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、马来酸酐接枝线性低密度聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯中的一种或多种混合物。
优选地，所述阻燃剂是氢氧化物、有机次磷酸盐阻燃剂、三聚氰胺化合物中、有机硅阻燃剂中的一种或多种复配而成。
优选地，所述变色粉为普通色粉颜料、可逆温变色粉、不可逆温变色粉的一种或多种混合物。
优选地，所述助剂为润滑剂体系、抗氧剂体系、交联助剂体系的一种或多种混合物。
本发明还提供一种无卤环保高阻燃感温变色电线电缆的生产方法，其特征在于，其特征在于：该电线电缆由权利要求1所述无卤环保高阻燃感温变色材料制成，其制备方法包括如下步骤：将权利要求1至8任一项所述的无卤环保高阻燃感温变色材料按配方比例混合，然后放入密炼机中密炼7~15分钟，再用双螺杆挤出机挤出混炼，经挤出机造粒生产线制备出电缆料成品，其中挤出温度设定为110~170℃之间，所述成品无卤环保高阻燃感温变色材料经押出机制成电线电缆后，再经电子加速器进行辐照交联，辐照剂量为8~20Mrad，即可制成无卤环保高阻燃感温变色电线电缆产品。
本发明还提供一种无卤环保高阻燃感温变色热缩套管的生产方法，其特征在于：该热缩套管由权利要求1所述无卤环保高阻燃感温变色材料制成，其制备方法包括如下步骤：将权利要求1至8任一项所述的无卤环保高阻燃感温变色材料按配方比例混合，然后放入密炼机中密炼7~15分钟，再用双螺杆挤出机挤出混炼，经挤出机造粒生产线制备出热缩套管料成品，其中挤出温度设定为110~170℃之间，所述成品无卤环保高阻燃感温变色材料经单螺杆挤出机制成热缩套管后，再经电子加速器进行辐照交联，辐照剂量为4~20Mrad，辐照后的套管在100~180℃温度下用扩张设备扩张1~3倍，即可制成无卤环保高阻燃感温变色热缩套管产品。
本发明无卤环保高阻燃感温变色材料，其制备的电线电缆外皮具有随温度变化而发生颜色变化的识别作用；其制备的热缩套管，不仅可以在电线电路上起到绝缘防护和标示作用，更可在特殊零件部位上起到温度识别作用，这样可简单有效地判断出整体线路的安全可靠性。本发明可实现在过程中对温度超标的监控功能。该无卤环保高阻燃感温变色材料兼具良好的机械性能、环保和高阻燃性能，在电子电气设备、机械自动化领域中的应用前景是十分巨大的。
本发明无卤环保高阻燃感温变色材料的配方体系生产的电线电缆或热缩套管无卤环保，不含重金属锑，阻燃等级可达到美国UL标准中的VW-1水平，耐温等级可达105或125℃。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、配方比例、所实现目的及效果，以下结合实施方式详予说明。
以下记载了本实施方式生产无卤环保高阻燃感温变色材料及其应用的几个具体实施例，除另有说明，所有份数均以重量计：
实施例1
两段可逆温感电线电缆材料配方组成如下：
乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（醋酸乙烯酯含量为33%）：28份；
低密度聚乙烯：5份；
苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物：8份；
马来酸酐接枝线性低密度聚乙烯：5份；
阻燃剂（15份氢氧化铝，15份氰尿酸三聚氰胺，15份二乙烯基次磷酸锌）：45份；
变色粉（可逆温变绿色颜料3份，底色黄色颜料2份）：5份；
助剂（1份抗氧剂，2份润滑剂，1份交联助剂）：4份。
制备步骤如下：
按上述配方比例混合，然后放入密炼机中密炼15分钟，再用双螺杆挤出机挤出混炼，经挤出机造粒生产线制备出电缆料成品，其中挤出温度设定为170℃，所述成品无卤环保高阻燃感温变色材料经押出机制成电线电缆后，再经电子加速器进行辐照交联，辐照剂量为16Mrad，即可制成无卤环保高阻燃感温变色电线电缆产品。
所得材料在30℃下呈蓝色，当自身温度超过30℃时呈黄色，不同温度下颜色转变可逆。
实施例2
不可逆温感变色电线电缆材料配方组成如下：
乙烯-丙烯酸甲酯共聚物：20份；
线性低密度聚乙烯：8份；
乙烯-辛烯共聚物：5份；
马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物：4份；
阻燃剂（20份氢氧化镁，20份氰尿酸三聚氰胺，10份甲基乙基次磷酸铝）：50份；
变色粉（不可逆温变黑色颜料3份，黄色颜料3份）：6份；
助剂（1份抗氧剂，2份润滑剂，4份交联助剂）：7份；
制备步骤如下：
按上述配方比例混合，然后放入密炼机中密炼15分钟，再用双螺杆挤出机挤出混炼，经挤出机造粒生产线制备出电缆料成品，其中挤出温度设定为170℃，所述成品无卤环保高阻燃感温变色材料经押出机制成电线电缆后，再经电子加速器进行辐照交联，辐照剂量为12Mrad，即可制成无卤环保高阻燃感温变色电线电缆产品。
所得材料在70℃下呈黄色，当自身温度超过70℃时呈黑色，变色后不可逆。
实施例3
两段可逆、一段不可逆温感变色电线电缆材料配方组成如下：
乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（醋酸乙烯酯含量为40%）：22份；
线性低密度聚乙烯：15份；
乙烯-辛烯共聚物：5份；
马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物：3份；
阻燃剂（35份氢氧化铝，5份甲基乙基次磷酸铝）：40份；
变色粉（可逆温变红色颜料3份，不可逆温变黑色颜料1份，底色蓝色颜料1份）：5份；
助剂（2份抗氧剂，3份润滑剂，5份交联助剂）：10份；
制备步骤如下：
按上述配方比例混合，然后放入密炼机中密炼15分钟，再用双螺杆挤出机挤出混炼，经挤出机造粒生产线制备出电缆料成品，其中挤出温度设定为170℃，所述成品无卤环保高阻燃感温变色材料经押出机制成电线电缆后，再经电子加速器进行辐照交联，辐照剂量为8Mrad，即可制成无卤环保高阻燃感温变色电线电缆产品。
所得材料在28℃下紫色，当自身温度在28℃以上时呈蓝色，当自身温度超过70℃时呈黑色，变色后不可逆。
实施例4
三段可逆温感变色热缩套管配方组成如下：
乙烯-醋酸乙烯酯（醋酸乙烯酯含量为18%）：20份；
中密度聚乙烯：5份；
氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物：5份；
马来酸酐接枝乙烯-丙烯酸甲酯共聚物：3份；
无卤阻燃剂（30份氢氧化铝，30份二乙烯基次磷酸铝）：60份；
变色粉（可逆温变红色颜料2份，可逆温变蓝色颜料2份，底色粉色颜料2份）：6份；
助剂（0.5份抗氧剂，0.5份润滑剂）：1份；
制备步骤如下：
按上述配方比例混合，然后放入密炼机中密炼15分钟，再用双螺杆挤出机挤出混炼，经挤出机造粒生产线制备出热缩套管料成品，其中挤出温度设定为150℃之间，所述成品无卤环保高阻燃感温变色材料经单螺杆挤出机制成热缩套管后，再经电子加速器进行辐照交联，辐照剂量为6Mrad，辐照后的套管在180℃温度下用扩张设备扩张，即可制成无卤环保高阻燃感温变色热缩套管产品。
所得材料在20℃下紫色，当自身温度在20~40℃时呈蓝色，当自身温度超过40℃时呈粉色，不同温度下颜色转变可逆。
实施例5
三段可逆、一段不可逆温感变色热缩套管配方组成如下：
乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（醋酸乙烯酯含量为14%）：30份；
聚丙烯：5份；
氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物：20份；
马来酸酐接枝聚丙烯：5份；
无卤阻燃剂（20份氰尿酸三聚氰胺，10份二乙烯基次磷酸铝）：30份；
变色粉（可逆温变蓝色颜料2份，可逆温变红色颜料2份，不可逆温变黑色颜料2份，底色黄色颜料2份）：8份；
助剂（1份抗氧剂，1份润滑剂）：2份；
制备步骤如下：
按上述配方比例混合，然后放入密炼机中密炼15分钟，再用双螺杆挤出机挤出混炼，经挤出机造粒生产线制备出热缩套管料成品，其中挤出温度设定为150℃之间，所述成品无卤环保高阻燃感温变色材料经单螺杆挤出机制成热缩套管后，再经电子加速器进行辐照交联，辐照剂量为6Mrad，辐照后的套管在180℃温度下用扩张设备扩张，即可制成无卤环保高阻燃感温变色热缩套管产品。
所得材料在30℃下深蓝色，当自身温度在30~50℃时呈橙色，当自身温度超过50℃时呈黄色，在70℃以下温度区间颜色转变可逆。当自身温度超过70℃时呈黑色，变为黑色后颜色不可逆。
实施例6
多段可逆温感变色热缩套管配方组成如下：
乙烯-丙烯酸乙酯共聚物：10份；
线性低密度聚乙烯：5份；
氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物：25份；
马来酸酐接枝聚乙烯：3份；
无卤阻燃剂（8份氰尿酸三聚氰胺，20份二乙烯基次磷酸铝，2份有机硅阻燃剂）：30份；
变色粉（可逆温变紫色颜料7份，可逆温变黄色颜料5份，可逆温变蓝色颜料6份，可逆温变红色颜料3份，底色浅灰色颜料4份）：25份；
助剂（1份抗氧剂，0.5份润滑剂，0.5份交联助剂）：2份；
制备步骤如下：
按上述配方比例混合，然后放入密炼机中密炼15分钟，再用双螺杆挤出机挤出混炼，经挤出机造粒生产线制备出热缩套管料成品，其中挤出温度设定为150℃之间，所述成品无卤环保高阻燃感温变色材料经单螺杆挤出机制成热缩套管后，再经电子加速器进行辐照交联，辐照剂量为8Mrad，辐照后的套管在180℃温度下用扩张设备扩张，即可制成无卤环保高阻燃感温变色热缩套管产品。
所得材料在20℃下深紫色，当自身温度在20~25℃时呈绿色，当自身温度在25~40℃时呈蓝色，当自身温度在40~50℃时呈浅紫色，当自身温度超过50℃时呈区浅灰色，在各温度区间颜色转变可逆。
以上实施例1~6生产产品的主要性能参数如表1：
表1：主要性能指标
测试项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6
抗张强度（MPa） 15.4 16.8 14.4 12.8 11.5 14.8
断裂伸长率（%） 392.7 310.5 352.5 411 450.7 530.6
老化后抗张强度保持率（%） 80.4 89.2 95 90.5 99.3 91.3
老化后断裂伸长率保持率（%） 88.5 93 92.1 97.2 91.7 88.6
阻燃等级 VW-1 VW-1 VW-1 VW-1 VW-1 VW-1
综上所述，本发明无卤环保高阻燃感温变色材料，其制备的电线电缆外皮具有随温度变化而发生颜色变化的识别作用；其制备的热缩套管，不仅可以在电线电路上起到绝缘防护和标示作用，更可在特殊零件部位上起到温度识别作用，这样可简单有效地判断出整体线路的安全可靠性。本发明可实现在过程中对温度超标的监控功能。该无卤环保高阻燃感温变色材料兼具良好的机械性能、环保和高阻燃性能，在电子电气设备、机械自动化领域中的应用前景是十分巨大的。
本发明无卤环保高阻燃感温变色材料的配方体系生产的电线电缆或热缩套管具有无卤环保，不含重金属锑，阻燃等级可达到美国UL标准中的VW-1水平，耐温等级可达105或125℃。
本发明并不局限于上述具体实施方式，熟悉本技术领域的人员还可据此做出多种变化，但任何与本发明等同或相类似的变化都应涵盖在本发明权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种无卤环保高阻燃感温变色材料，其特征在于，按重量计，含有：
乙烯及其共聚物10~50份；
聚乙烯/丙烯5~30份；
弹性体5~40份；
相容剂3~10份；
阻燃剂30~70份；
变色粉：5~25份；
助剂1~10份。
2.如权利要求1所述的无卤环保高阻燃感温变色材料，其特征在于：所述乙烯及其共聚物是乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物或乙烯-丙烯酸甲酯共聚物的一种或多种混合物，其中醋酸乙烯酯、丙烯酸乙酯或丙烯酸甲酯的重量含量为14~70%，熔融指数为1~5.0g/10min。
3.如权利要求1所述的无卤环保高阻燃感温变色材料，其特征在于：所述聚乙烯/丙烯为低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、聚丙烯中的一种或多种混合物。
4.如权利要求1所述的无卤环保高阻燃感温变色材料，其特征在于：所述弹性体为乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的一种或多种混合物。
5.如权利要求1所述的无卤环保高阻燃感温变色材料，其特征在于：所述相容剂为马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物、马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物、马来酸酐接枝乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、马来酸酐接枝线性低密度聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯中的一种或多种混合物。
6.如权利要求1所述的无卤环保高阻燃感温变色材料，其特征在于：所述阻燃剂是氢氧化物、有机次磷酸盐阻燃剂、三聚氰胺化合物中、有机硅阻燃剂中的一种或多种复配而成。
7.如权利要求1所述的无卤环保高阻燃感温变色材料，其特征在于：所述变色粉为普通色粉颜料、可逆温变色粉、不可逆温变色粉的一种或多种混合物。
8.如权利要求1所述的无卤环保高阻燃感温变色材料，其特征在于：所述助剂为润滑剂体系、抗氧剂体系、交联助剂体系的一种或多种混合物。
9.一种无卤环保高阻燃感温变色电线电缆的生产方法，其特征在于，其特征在于：该电线电缆由权利要求1所述无卤环保高阻燃感温变色材料制成，其制备方法包括如下步骤：将权利要求1至8任一项所述的无卤环保高阻燃感温变色材料按配方比例混合，然后放入密炼机中密炼7~15分钟，再用双螺杆挤出机挤出混炼，经挤出机造粒生产线制备出电缆料成品，其中挤出温度设定为110~170℃之间，所述成品无卤环保高阻燃感温变色材料经押出机制成电线电缆后，再经电子加速器进行辐照交联，辐照剂量为8~20Mrad，即可制成无卤环保高阻燃感温变色电线电缆产品。
10.一种无卤环保高阻燃感温变色热缩套管的生产方法，其特征在于：该热缩套管由权利要求1所述无卤环保高阻燃感温变色材料制成，其制备方法包括如下步骤：将权利要求1至8任一项所述的无卤环保高阻燃感温变色材料按配方比例混合，然后放入密炼机中密炼7~15分钟，再用双螺杆挤出机挤出混炼，经挤出机造粒生产线制备出热缩套管料成品，其中挤出温度设定为110~170℃之间，所述成品无卤环保高阻燃感温变色材料经单螺杆挤出机制成热缩套管后，再经电子加速器进行辐照交联，辐照剂量为4~20Mrad，辐照后的套管在100~180℃温度下用扩张设备扩张1~3倍，即可制成无卤环保高阻燃感温变色热缩套管产品。
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