CN109438820A - 长寿命辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种长寿命辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料及其制备方法,各组分重量配比为:乙烯共聚物55~85份、聚乙烯树脂5~15份、相容剂10~15份、POSS改性阻燃剂 100~130份、硅酮母粒3~5份、外润滑剂1~2份、甲基硅油0.5~1份、三聚氰胺尿酸盐4~10份、抗氧剂2~3份、TAIC交联敏化剂1~3份、环烷酸钴0.5~1份、苯基‑N‑叔丁基硝酮0.3~0.8份;所述抗氧剂为四[¢‑(3,5‑二叔丁基‑4‑羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、硫代二丙酸二月桂酯、三(2,4‑二叔丁基苯基)亚磷酸酯中的至少一种;所述的外润滑剂为石蜡或者PE蜡。本发明聚烯烃电缆料广泛应用于建筑家装布电线,具有70年的使用寿命,耐老化性能及阻燃性能优异。
Description
技术领域
本发明涉及一种长寿命辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料及其制备方法,属于绝缘高分子材料领域。
背景技术
我国自改革开放至今已经有近40年,大量建筑使用的电线开始出现老化,再加上现在家用电器的应用量大,造成很多家庭线路容易发生易燃事故,据不完全统计国内外建筑领域发生的火灾85%都是因为电线老化引起的,究其原因还是因为电线护层材料的使用寿命不能满足使用要求,为此开发一种阻燃,寿命长度和房屋寿命同步的电缆材料具有巨大意义。
首先对线缆材料提出寿命要求的是核电站用核级电缆及高铁机车用的电缆,需要在核电站及高铁机车全寿命过程中都能满足使用要求,目前满足核级电缆寿命要求的材料仅有临海亚东、高新核材等少数厂家,国外核级电缆料则是自给自足,从未在国内销售,而核级电缆料的成本较高,用于民用建筑用线不具备竞争优势,所以,各材料厂家都在长寿命民用建筑用线方面加大研发力度,争取材料性能、使用寿命及材料成本方面取得突破,占据市场优势。
发明内容
本发明提供一种长寿命辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料,该聚烯烃电缆料具有较长的使用寿命,材料性能优异,材料成本低,在线芯正常工作温度达到70℃的情况下,民用建筑用布电线仍然具有百年以上的使用寿命;同时,提供一种用于上述长寿命辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料的制备方法。
为达到上述发明目的,本发明采用的聚烯烃复合材料技术方案是:一种长寿命辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料,各组分重量配比为:
所述抗氧剂为四[(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、硫代二丙酸二月桂酯、三 (2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯中的至少一种;
所述的外润滑剂为石蜡或者PE蜡;
所述POSS改性阻燃剂通过以下步骤获得:
步骤1.将1~3份八乙烯基POSS和1~3份烯丙基异丁基POSS,加入100份氨基硅烷中,使八乙烯基POSS和烯丙基异丁基POSS总含量保持4~6wt%;
步骤2.在步骤1中加入2~5份吐温20和2~3份多苯基多亚甲基多异氰酸酯,搅拌使其呈乳液状;
步骤3.取乳液100ml与氢氧化镁与氢氧化铝的组合物800~1000克,高速共混,制备出表面 POSS改性的所述POSS改性阻燃剂。
上述技术方案进一步改进的技术方案如下:
1.上述方案中,所述聚乙烯树脂选用熔融指数为0.1~2.0g/10min。
2.上述方案中,所述乙烯共聚物为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物与乙烯-辛烯共聚物。
3.上述方案中,所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物选自醋酸乙烯含量为28%~40%的乙烯醋酸乙烯酯共聚物树脂,优选的是EVA2803、EVA 28005、EVA 180或EVA 45LX。
4.上述方案中,所述乙烯-辛烯共聚物选自POE8003、POE8200或POE9601。
5.上述方案中,所述相容剂选自日之升的5904、久聚的JCP1000或265B。
6.上述方案中,所述三聚氰胺尿酸盐选自捷尔思JLS-MCA或旭森的XS-MC-151。
本发明的另一个目的是提供一种长寿命辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料的制备方法,包括以下步骤:
步骤一、将1~3份八乙烯基POSS和1~3份烯丙基异丁基POSS,加入100份氨基硅烷中,使八乙烯基POSS和烯丙基异丁基POSS总含量保持4~6wt%;
步骤二、在步骤一中加入2~5份吐温20和2~3份多苯基多亚甲基多异氰酸酯,搅拌使其呈乳液状;
步骤三、取乳液100ml与氢氧化镁与氢氧化铝的组合物800~1000克,高速共混,制备出表面POSS改性的所述POSS改性阻燃剂
步骤四、将乙烯共聚物55~85份、聚乙烯树脂5~15份、相容剂10~15份、POSS改性阻燃剂100~130份、硅酮母粒3~5份、甲基硅油0.5~1份、外润滑剂1~2份、三聚氰胺尿酸盐 4~10份、抗氧剂2~3份、TAIC交联敏化剂1~3份、环烷酸钴0.5~1份、苯基-N-叔丁基硝酮0.3~0.8份,倒入密炼机中混炼均匀;
步骤五、再先后通过双螺杆挤出机及单螺杆挤出机中挤出造粒,粒料再进入热风干燥机在 70℃下干燥1~2小时,干燥后即得长寿命低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料。
上述技术方案进一步改进的技术方案如下:
1.上述方案中,所述密炼机的设定温度为140℃。
2.上述方案中,所述双螺杆挤出机的挤出温度为:加料段125℃,混炼段135℃,挤出造料段145℃,法兰部分150℃,机头部分155℃,所述的单螺杆挤出机的挤出温度为:加料段140℃,混炼段150℃,均化段160℃,机头部分155℃。
由于上述技术方案的运用,本发明与现有技术相比具有下列优点:
1.本发明长寿命辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料,其配方中含有环烷酸钴0.5~1份、苯基-N-叔丁基硝酮0.3~0.8份,在挤制成电线并经过辐照交联后,线缆长期寿命老化性能优异,在线芯正常工作温度达到70℃的情况下,民用建筑用布电线仍然具有百年以上的使用寿命。
2.本发明长寿命辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料,其配方中基于环烷酸钴0.5~1 份通过特定步骤制备的含有八乙烯基POSS和烯丙基异丁基POSS,加入氨基硅烷中,再加入吐温20与多苯基多亚甲基多异氰酸酯搅拌制成乳液处理无机阻燃剂而制备POSS表面改性的氢氧化铝/镁,在辐照或引发剂或高温下,更好地能够与基料树脂更好结合或参与交联反应,使POSS改性的氢氧化镁与氢氧化铝具有更好的阻燃性、结壳性等,自熄性能优异,且阻燃剂总的添加量也相应降低;另一方面,POSS改性阻燃剂中加入的多苯基多亚甲基多异氰酸酯改性助剂,能够显著改善材料的热老化性能,以常规1010/168复配的抗氧体系,就能达到高温抗氧体系的防老化效果,从而提高材料的长期使用寿命。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述:
实施例1~5:一种长寿命辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料,各组分重量配比,如表1所示:
表1
所述抗氧剂为四[(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、硫代二丙酸二月桂酯、三 (2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯中的至少一种;
所述的外润滑剂为石蜡或者PE蜡;
所述POSS改性阻燃剂通过以下步骤获得:
步骤1.将1~3份八乙烯基POSS和1~3份烯丙基异丁基POSS,加入100份氨基硅烷中,使八乙烯基POSS和烯丙基异丁基POSS总含量保持4~6wt%;
步骤2.在步骤1中加入2~5份吐温20和2~3份多苯基多亚甲基多异氰酸酯,搅拌使其呈乳液状;
步骤3.取乳液100ml与氢氧化镁与氢氧化铝的组合物800~1000克,高速共混,制备出表面 POSS改性的所述POSS改性阻燃剂。
上述POSS改性阻燃剂工艺中的组分配比,如表2所示:
表2
上述乙烯共聚物为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物与乙烯-辛烯共聚物。
上述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物选自醋酸乙烯含量为28%~40%的乙烯醋酸乙烯酯共聚物树脂,优选的是EVA2803、EVA 28005、EVA 180或EVA 45LX。
上述乙烯-辛烯共聚物选自POE8003、POE8200或POE9601。
其中,实施例1与实施例5中的聚乙烯树脂为CB1001;实施例2与实施例3中的EXCEED 3518CB;实施例4的含聚乙烯为PE 7042。
其中,实施例1至3中乙烯-醋酸乙烯酯共聚物为EVA2803与EVA180的复配树脂,而实施例4、5中乙烯-醋酸乙烯酯共聚物为EVA2803与EVA45LX的复配树脂,乙烯-辛烯共聚物为美国杜邦的8200,
其中,实施例1~3选用的相容剂均为日之升的5904,实施例4~5中上海久聚的265B。
其中,实施例1、2中三聚氰胺尿酸盐为捷尔思JLS-MCA,而实施例3至5中三聚氰胺尿酸盐为旭森的XS-MC-151。
其中,实施例1中的石蜡及甲基硅油的比例为2:1,实施例2~3中外润滑剂为PE蜡,实施例4~5中外润滑剂为石蜡。
其中,实施例1~2中的抗氧剂为抗氧剂1010与168,比例为1:1,实施例3中的抗氧剂为四[(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯,实施例4~5中的抗氧剂为硫代二丙酸二月桂酯。
一种用于上述长寿命低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料的制备方法,包括以下步骤:
步骤一、将1~3份八乙烯基POSS和1~3份烯丙基异丁基POSS,加入100份氨基硅烷中,使八乙烯基POSS和烯丙基异丁基POSS总含量保持4~6wt%;
步骤二、在步骤一中加入2~5份吐温20和2~3份多苯基多亚甲基多异氰酸酯,搅拌使其呈乳液状;
步骤三、取乳液100ml与氢氧化镁与氢氧化铝的组合物800~1000克,高速共混,制备出表面POSS改性的所述POSS改性阻燃剂
步骤四、将乙烯共聚物55~85份、聚乙烯树脂5~15份、相容剂10~15份、POSS改性阻燃剂100~130份、硅酮母粒3~5份、甲基硅油0.5~1份、外润滑剂1~2份、三聚氰胺尿酸盐 4~10份、抗氧剂2~3份、TAIC交联敏化剂1~3份、环烷酸钴0.5~1份、苯基-N-叔丁基硝酮0.3~0.8份,倒入密炼机中混炼均匀;
步骤五、再先后通过双螺杆挤出机及单螺杆挤出机中挤出造粒,粒料再进入热风干燥机在 70℃下干燥1~2小时,干燥后即得长寿命低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料。
上述述密炼机的设定温度为140℃。
上述双螺杆挤出机的挤出温度为:加料段125℃,混炼段135℃,挤出造料段145℃,法兰部分150℃,机头部分155℃,所述的单螺杆挤出机的挤出温度为:加料段140℃,混炼段150℃,均化段160℃,机头部分155℃。
表格3中的指标值为国家规定应当达到的标准值,典型值为本发明实施例5检测得出的数值。
表3
从实施例5和实施例3的结果可以看出,材料具有优异机械性能、阻燃性能,同时热老化性能十分优异,具有相当长的使用寿命,降低POSS改性的镁铝阻燃剂的添加量,材料的阻燃性能依然十分优异,成炭结壳性好,离火自熄,材料氧指数也未有明显降低,反而材料的伸长率改善较为明显,挤出工艺优异。
上述实施例仅用于对本发明进行说明,并不构成对权利要求范围的限制,本领域技术人员可以想到的其他替代手段,均在本发明权利要求范围内。
Claims (10)
1.一种长寿命辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料,其特征在于:各组分重量配比为:
所述抗氧剂为四[(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、硫代二丙酸二月桂酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯中的至少一种;
所述的外润滑剂为石蜡或者PE蜡;
所述POSS改性阻燃剂通过以下步骤获得:
步骤1.将1~3份八乙烯基POSS和1~3份烯丙基异丁基POSS,加入100份氨基硅烷中,使八乙烯基POSS和烯丙基异丁基POSS总含量保持4~6wt%;
步骤2.在步骤1中加入2~5份吐温20和2~3份多苯基多亚甲基多异氰酸酯,搅拌使其呈乳液状;
步骤3.取乳液100ml与氢氧化镁与氢氧化铝的组合物800~1000克,高速共混,制备出表面POSS改性的所述POSS改性阻燃剂。
2.根据权利要求1所述的长寿命低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料,其特征在于:所述聚乙烯树脂选用熔融指数为0.1~2.0g/10min。
3.根据权利要求1所述的长寿命低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料,其特征在于:所述乙烯共聚物为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物与乙烯-辛烯共聚物。
4.根据权利要求3所述的长寿命低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料,其特征在于:所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物选自醋酸乙烯含量为28%~40%的乙烯醋酸乙烯酯共聚物树脂,优选的是EVA2803、EVA 28005、EVA 180或EVA 45LX。
5.根据权利要求3所述的长寿命低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料,其特征在于:所述乙烯-辛烯共聚物选自POE8003、POE8200或POE9601。
6.根据权利要求1所述的长寿命低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料,其特征在于:所述相容剂选自日之升的5904、久聚的JCP1000或265B。
7.根据权利要求1所述的长寿命低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料,其特征在于:所述三聚氰胺尿酸盐选自捷尔思JLS-MCA或旭森的XS-MC-151。
8.一种用于权利要求1~7任一权利要求所述长寿命低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤一、将1~3份八乙烯基POSS和1~3份烯丙基异丁基POSS,加入100份氨基硅烷中,使八乙烯基POSS和烯丙基异丁基POSS总含量保持4~6wt%;
步骤二、在步骤一中加入2~5份吐温20和2~3份多苯基多亚甲基多异氰酸酯,搅拌使其呈乳液状;
步骤三、取乳液100ml与氢氧化镁与氢氧化铝的组合物800~1000克,高速共混,制备出表面POSS改性的所述POSS改性阻燃剂
步骤四、将乙烯共聚物55~85份、聚乙烯树脂5~15份、相容剂10~15份、POSS改性阻燃剂100~130份、硅酮母粒3~5份、甲基硅油0.5~1份、外润滑剂1~2份、三聚氰胺尿酸盐4~10份、抗氧剂2~3份、TAIC交联敏化剂1~3份、环烷酸钴0.5~1份、苯基-N-叔丁基硝酮0.3~0.8份,倒入密炼机中混炼均匀;
步骤五、再先后通过双螺杆挤出机及单螺杆挤出机中挤出造粒,粒料再进入热风干燥机在70℃下干燥小时,干燥后即得长寿命低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料。
9.根据权利要求8所述的长寿命低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料的制备方法,其特征在于:所述密炼机的设定温度为140℃。
10.根据权利要求8所述的长寿命低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料的制备方法,其特征在于:所述双螺杆挤出机的挤出温度为:加料段125℃,混炼段135℃,挤出造料段145℃,法兰部分150℃,机头部分155℃,所述的单螺杆挤出机的挤出温度为:加料段140℃,混炼段150℃,均化段160℃,机头部分155℃。
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