CN109503931A - 陶瓷化无卤低烟耐火聚烯烃电缆料及其制备方法 - Google Patents

陶瓷化无卤低烟耐火聚烯烃电缆料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种陶瓷化无卤低烟耐火聚烯烃电缆料，该电缆料用于电缆的耐火层，所述电缆料由以下重量份的组分组成：乙烯‑醋酸乙烯酯共聚物40~50份，低密度聚乙烯15~25份，乙烯‑辛烯共聚物10~20份，马来酸酐接枝乙烯‑醋酸乙烯酯共聚物10~15份，改性高岭土75~100份，硼酸锌30~40份，低熔点玻璃粉10~15份，蒙脱石粉10~25份，纳米氢氧化镁50~75份，2‑(叔丁基二甲基硅氧基)乙胺3~10份，三乙烯基二醇1~5份，润滑剂0.5~2份，抗氧剂0.4~1.5份；该电缆料成壳阻燃效果、力学性能良好，用于电缆耐火层时能够有效的隔绝火焰，抑制电缆释放有毒烟雾，给人员逃生和消防救援提供时间。

Description

陶瓷化无卤低烟耐火聚烯烃电缆料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种电缆料，尤其涉及一种陶瓷化无卤低烟耐火聚烯烃电缆料。
背景技术
随社会经济的发展，电缆用量迅速增长，电气引发的火灾事故数量也呈不断上升的趋势，故而目前国家对电缆的阻燃性能提出了越来越高的要求。
陶瓷化聚烯烃材料具有遇火后能烧结成致密的壳体从而起到隔火隔热的作用的特性，能够保证在火灾发生时电气设备能持续运行一段时间，给人员逃生和消防救援提供宝贵的时间，是一种良好的阻燃耐火材料。然而，陶瓷化聚烯烃材料目前存在着填料与树脂分散性不佳影响成壳效果以及高填充造成力学性能降低等问题，严重影响了此类材料在电缆领域的应用。因此，开发出一种成壳阻燃效果、力学性能良好的陶瓷化无卤低烟耐火聚烯烃电缆料，成为本领域技术人员努力的方向。
发明内容
本发明目的是提供一种陶瓷化无卤低烟耐火聚烯烃电缆料，该电缆料成壳阻燃效果、力学性能良好，用于电缆耐火层时能够有效的隔绝火焰，从而保证在火灾发生时电气设备能持续运行一段时间，给人员逃生和消防救援提供宝贵的时间；本发明另一个目的是提供一种用于上述陶瓷化无卤低烟耐火聚烯烃电缆料的制备方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种陶瓷化无卤低烟耐火聚烯烃电缆料，该电缆料用于电缆的耐火层，所述电缆还包括设置于耐火层内部的缆芯和位于耐火层外的外护套，所述电缆料由以下重量份的组分组成：
乙烯-醋酸乙烯酯共聚物 40~50份，
低密度聚乙烯 15~25份，
乙烯-辛烯共聚物 10~20份，
马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯酯共聚物 10~15份，
改性高岭土 75~100份，
硼酸锌 30~40份，
低熔点玻璃粉 10~15份，
蒙脱石粉 10~25份，
纳米氢氧化镁 50~75份，
2-(叔丁基二甲基硅氧基)乙胺 3~10份，
三乙烯基二醇 1~5份，
润滑剂 0.5~2份，
抗氧剂 0.4~1.5份；
所述改性高岭土通过以下步骤制备得到：将高岭土、乙酰胺、羧甲基纤维素按1：3：4的重量比均匀混合，反应温度90℃下恒温磁力搅拌72h，然后对样品进行抽滤，所得产物干燥后用无水乙醇洗涤3次，60℃恒温干燥12h，即得所述改性高岭土。
上述技术方案中进一步改进的技术方案如下：
1. 上述方案中，所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中醋酸乙烯酯的质量含量为20~35%。
2. 上述方案中，所述乙烯-辛烯共聚物中辛烯的质量比为30~45%。
3. 上述方案中，所述马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯酯共聚物接枝率为0.5~5%。
4. 上述方案中，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂300、抗氧剂168、抗氧剂ST-252中的至少一种。
5. 上述方案中，所述润滑剂为聚乙烯蜡、石蜡矿物油、聚二甲基硅氧烷、硬脂酸锌中的至少一种。
本发明采用的制备方法技术方案是：一种陶瓷化无卤低烟耐火聚烯烃电缆料的制备方法，包括以下步骤：
S1. 称取改性高岭土75~100份，硼酸锌30~40份，低熔点玻璃粉10~15份，蒙脱石粉10~25份，纳米氢氧化镁50~75份，2-(叔丁基二甲基硅氧基)乙胺3~10份，三乙烯基二醇1~5份加入高速混合机中，在65℃下混合15min；
S2. 将乙烯-醋酸乙烯酯共聚物40~50份，低密度聚乙烯15~25份，乙烯-辛烯共聚物10~20份，马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯酯共聚物10~15份，润滑剂0.5~2份，抗氧剂0.4~1.5份加入S1中混合均匀的物料中，高速混合3min；
S3. 将S2中混合得到的物料由锥形喂料斗引入双螺杆挤出机熔融挤出加工，然后经单螺杆挤出造粒，于75℃干燥2h，即得所述陶瓷化无卤低烟耐火聚烯烃电缆料。
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. 本发明陶瓷化无卤低烟耐火聚烯烃电缆料，其以聚烯烃为基础树脂，采用改性高岭土75~100份、硼酸锌30~40份、低熔点玻璃粉10~15份、纳米氢氧化镁50~75份组成的阻燃体系，成本低廉，加工工艺简单，制得的陶瓷化聚烯烃耐火层材料遇火后能够迅速形成致密坚硬的保护壳，起到耐火抑烟的作用，进而延长电路保护时间，给人员逃生和消防救援提供宝贵的时间；此外，本配方中使用的高岭土经乙酰胺和羧甲基纤维素改性后，有效改善了由于填料添加量大造成的材料力学性能降低的问题。
2. 本发明陶瓷化无卤低烟耐火聚烯烃电缆料，其制备过程中先采用2-(叔丁基二甲基硅氧基)乙胺3~10份和三乙烯基二醇1~5份与填料组分在65℃下预混合15min，改善了有机相和无机填料间的界面性质，使聚烯烃树脂与无机填料的相容性和分散性更好，进而进一步改善了制得的陶瓷化聚烯烃耐火层材料的力学性能，使得该材料用于电缆耐火层时不仅能起到耐火隔热的作用，还能与外护套共同起到抗拉拽效果，保护内部的缆芯不受外界作用力的影响，保证电缆的稳定性和安全性。
附图说明
附图1为本发明电缆结构示意图。
以上附图中：1、电缆；2、耐火层；3、缆芯；4、外护套。
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1~4：一种陶瓷化无卤低烟耐火聚烯烃电缆料，该电缆料用于电缆1的耐火层2，所述电缆1还包括设置于耐火层2内部的缆芯3和位于耐火层2外的外护套4，所述电缆料由以下重量份的组分组成：
表1
所述改性高岭土通过以下步骤制备得到：将高岭土、乙酰胺、羧甲基纤维素按1：3：4的重量比均匀混合，反应温度90℃下恒温磁力搅拌72h，然后对样品进行抽滤，所得产物干燥后用无水乙醇洗涤3次，60℃恒温干燥12h，即得所述改性高岭土。
实施例1的抗氧剂为抗氧剂1010；实施例2的抗氧剂为抗氧剂300；实施例3的抗氧剂为抗氧剂168；实施例4的抗氧剂为抗氧剂ST-252。
实施例1的润滑剂为聚乙烯蜡；实施例2的润滑剂为石蜡矿物油；实施例3的润滑剂为聚二甲基硅氧烷；实施例4的润滑剂为硬脂酸锌。
所述陶瓷化无卤低烟耐火聚烯烃电缆料通过以下步骤制得：
S1. 称取改性高岭土75~100份，硼酸锌30~40份，低熔点玻璃粉10~15份，蒙脱石粉10~25份，纳米氢氧化镁50~75份，2-(叔丁基二甲基硅氧基)乙胺3~10份，三乙烯基二醇1~5份加入高速混合机中，在65℃下混合15min；
S2. 将乙烯-醋酸乙烯酯共聚物40~50份，低密度聚乙烯15~25份，乙烯-辛烯共聚物10~20份，马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯酯共聚物10~15份，润滑剂1~2份，抗氧剂0.4~1.5份加入S1中混合均匀的物料中，高速混合3min；
S3. 将S2中混合得到的物料由锥形喂料斗引入双螺杆挤出机熔融挤出加工，然后经单螺杆挤出造粒，于75℃干燥2h，即得所述陶瓷化无卤低烟耐火聚烯烃电缆料。
对比例1：一种聚烯烃电缆料，由以下重量份的组分组成：
乙烯-醋酸乙烯酯共聚物 50份，
低密度聚乙烯 20份，
乙烯-辛烯共聚物 15份，
马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯酯共聚物 15份，
改性高岭土 80份，
硼酸锌 40份，
低熔点玻璃粉 15份，
蒙脱石粉 20份，
纳米氢氧化镁 65份，
润滑剂 1份，
抗氧剂 1份；
所述改性高岭土通过以下步骤制备得到：将高岭土、乙酰胺、羧甲基纤维素按1：3：4的重量比均匀混合，反应温度90℃下恒温磁力搅拌72h，然后对样品进行抽滤，所得产物干燥后用无水乙醇洗涤3次，60℃恒温干燥12h，即得所述改性高岭土。
制备方法为常规方法。
对比例2：一种聚烯烃电缆料，由以下重量份的组分组成：
乙烯-醋酸乙烯酯共聚物 45份，
低密度聚乙烯 15份，
乙烯-辛烯共聚物 10份，
马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯酯共聚物 10份，
高岭土 75份，
硼酸锌 30份，
低熔点玻璃粉 10份，
蒙脱石粉 10份，
纳米氢氧化镁 55份，
2-(叔丁基二甲基硅氧基)乙胺 3份，
三乙烯基二醇 3份，
润滑剂 0.5份，
抗氧剂 0.5份；
制备方法为常规方法。
对比例3：一种聚烯烃电缆料，由以下重量份的组分组成：
乙烯-醋酸乙烯酯共聚物 50份，
低密度聚乙烯 20份，
乙烯-辛烯共聚物 20份，
马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯酯共聚物 15份，
高岭土 95份，
硼酸锌 40份，
低熔点玻璃粉 15份，
蒙脱石粉 20份，
纳米氢氧化镁 70份，
润滑剂 1.5份，
抗氧剂 1.5份；
制备方法为常规方法。
将各实施例和对比例中制备的聚烯烃电缆料粒在160℃的平板硫化机上压片，冷压，出模，制成厚度为2mm的试样并测试，性能检测数据如下：
表3
由表3可知，本发明实施例制备的陶瓷化聚烯烃电缆料无论成壳阻燃抑烟效果，还是力学性能均优于各对比例中制得的电缆料，本发明陶瓷化无卤低烟耐火聚烯烃电缆料用于电缆耐火层时能够有效隔绝火焰，抑制电缆释放有毒烟雾，给人员逃生和消防救援提供宝贵的时间。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种陶瓷化无卤低烟耐火聚烯烃电缆料，该电缆料用于电缆（1）的耐火层（2），所述电缆（1）还包括设置于耐火层（2）内部的缆芯（3）和位于耐火层（2）外的外护套（4），其特征在于：所述电缆料由以下重量份的组分组成：
乙烯-醋酸乙烯酯共聚物 40~50份，
低密度聚乙烯 15~25份，
乙烯-辛烯共聚物 10~20份，
马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯酯共聚物 10~15份，
改性高岭土 75~100份，
硼酸锌 30~40份，
低熔点玻璃粉 10~15份，
蒙脱石粉 10~25份，
纳米氢氧化镁 50~75份，
2-(叔丁基二甲基硅氧基)乙胺 3~10份，
三乙烯基二醇 1~5份，
润滑剂 0.5~2份，
抗氧剂 0.4~1.5份；
所述改性高岭土通过以下步骤制备得到：将高岭土、乙酰胺、羧甲基纤维素按1：3：4的重量比均匀混合，反应温度90℃下恒温磁力搅拌72h，然后对样品进行抽滤，所得产物干燥后用无水乙醇洗涤3次，60℃恒温干燥12h，即得所述改性高岭土。
2.根据权利要求1所述的陶瓷化无卤低烟耐火聚烯烃电缆料，其特征在于：所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中醋酸乙烯酯的质量含量为20~35%。
3.根据权利要求1所述的陶瓷化无卤低烟耐火聚烯烃电缆料，其特征在于：所述乙烯-辛烯共聚物中辛烯的质量比为30~45%。
4.根据权利要求1所述的陶瓷化无卤低烟耐火聚烯烃电缆料，其特征在于：所述马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯酯共聚物接枝率为0.5~5%。
5.根据权利要求1所述的陶瓷化无卤低烟耐火聚烯烃电缆料，其特征在于：所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂300、抗氧剂168、抗氧剂ST-252中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的陶瓷化无卤低烟耐火聚烯烃电缆料，其特征在于：所述润滑剂为聚乙烯蜡、石蜡矿物油、聚二甲基硅氧烷、硬脂酸锌中的至少一种。
7.一种用于权利要求1~6任意一项所述的陶瓷化无卤低烟耐火聚烯烃电缆料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1. 称取改性高岭土75~100份，硼酸锌30~40份，低熔点玻璃粉10~15份，蒙脱石粉10~25份，纳米氢氧化镁50~75份，2-(叔丁基二甲基硅氧基)乙胺3~10份，三乙烯基二醇1~5份加入高速混合机中，在65℃下混合15min；
S2. 将乙烯-醋酸乙烯酯共聚物40~50份，低密度聚乙烯15~25份，乙烯-辛烯共聚物10~20份，马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯酯共聚物10~15份，润滑剂0.5~2份，抗氧剂0.4~1.5份加入S1中混合均匀的物料中，高速混合3min；
S3. 将S2中混合得到的物料由锥形喂料斗引入双螺杆挤出机熔融挤出加工，然后经单螺杆挤出造粒，于75℃干燥2h，即得所述陶瓷化无卤低烟耐火聚烯烃电缆料。
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