CN109503996A - 一种电缆用仿釉阻燃pvc材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电缆用仿釉阻燃PVC材料及其制备方法，所述材料按重量份数计包括以下组分：PVC 100～140份，釉料30～40份，稳定剂4～6份，邻苯二甲酸二辛酯45～60份，碳酸钙5～8份，云母粉5～10份；所述制备方法包括步骤：S1.釉料的制备，S2.仿釉阻燃PVC材料的捏炼，S3.仿釉阻燃PVC材料的塑化造粒。本发明提供的电缆用仿釉阻燃PVC材料具有A级阻燃性能，能有效防止电线电缆的延燃、滴落，并具有隔热效果，保护绝缘层不被热击穿，从而保证在火灾现场能正常通电一段时间。

Description

一种电缆用仿釉阻燃PVC材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及电线电缆护套材料领域，特别涉及一种电缆用仿釉阻燃PVC材料及其制备方法。
背景技术
电线电缆产品自问世后给人类的生活、工作带来了巨大的方便和改善，PVC电缆因价格低廉、性能优异，在电线电缆绝缘保护材料中长期占有重要地位。但PVC电线电缆的阻燃性能一直困扰大家，目前电线电缆的阻燃材料多含卤素，当电线电缆着火时，存在延燃、滴落及产生大量的毒烟等问题，如何减轻塑料燃烧的烟毒与滴燃产生的二次伤害极为重要，目前国内电线电缆护套材料阻燃性能研究主要集中在有机磷氮类、无机水合物类，但目前的研究成果仍存在阻燃效果及隔热隔温效果差等问题。
陶瓷化阻燃材料是目前阻燃材料的研究新方向，并取得初步成效，一般通过陶瓷材料与塑料的融合，得到具有阻燃性能的塑料，这种塑料在常温条件下，具有常规塑料的性能，但在燃烧过程中能形成玻璃相，覆盖在电线电缆表面，该覆盖层能隔热阻燃，具有自熄功能，从而能保证电线电缆在短时间内还能运行。发明专利CN 102888048 B公开了一种基于玻璃化机理形成的低烟无卤阻燃线缆护套料，由PE基树脂、无机阻燃剂以及多种助剂经物理均匀混合并在高温下粘连制成，所述的无机阻燃剂由玻璃形成剂、助熔剂以及乳浊剂在低于900度的温度下快速成釉，形成玻璃相，在电线电缆表面形成致密牢固的覆盖层，从而实现隔绝阻燃，并保证线缆或护套不滴落、不延燃。其针对的是PE树脂类线缆，且其玻化温度大约在900度左右，在此温度下容易造成绝缘材料热击穿，从而发生电线短路，可见，现有技术还有待改进和提高。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种电缆用仿釉阻燃PVC材料，旨在解决现有技术中PVC类电线电缆护套层及绝缘层材料阻燃效果差、滴燃及隔热差等问题。
为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
一种电缆用仿釉阻燃PVC材料，其中，按重量份数计包括以下组分：
PVC 100～140份；
釉料 30～40份；
稳定剂 4～6份；
邻苯二甲酸二辛酯 45～60份；
碳酸钙 5～8份；
云母粉 5～10份。
所述电缆用仿釉阻燃PVC材料中，所述PVC包括SG-3型及SG-5型。
所述电缆用仿釉阻燃PVC材料中，所述云母粉为1250目，粒径D97 ≤10μm，径厚比≥15。
所述电缆用仿釉阻燃PVC材料中，所述釉料按重量份数计包括以下组分：
高岭土 15～20份；
石灰石 15～20份；
硅石 35～40份；
霞石 5～10份；
钾长石 5～8份；
硼盐 5～8份；
硝酸钠 5～8份；
高分子表面处理剂 1～2份。
所述电缆用仿釉阻燃PVC材料中，所述高分子表面处理剂为环氧树脂类有机物。
一种如上所述电缆用仿釉阻燃PVC材料的制备方法，其中，所述方法包括以下步骤：
S1.釉料的制备：按配比称取釉料组分，在1000～1200℃的温度下将釉料熔融形成熔体，将液体熔体投入冷冻纯水中急冷，形成破碎颗粒，然后研磨至1250目以上的细粉，并通过高分子表面处理剂对细粉进行表面处理；
S2.仿釉阻燃PVC材料的捏炼：按电缆用仿釉阻燃PVC材料的配比取料，加入捏炼机，进行捏炼；
S3.仿釉阻燃PVC材料的塑化造粒：将步骤S2所得料送入挤塑机塑化，再经造粒机造粒，得釉化阻燃PVC材料粒子。
所述电缆用仿釉阻燃PVC材料的制备方法中，所述步骤S1中对细粉进行表面处理为在细粉表面包覆高分子材料。
所述电缆用仿釉阻燃PVC材料的制备方法中，所述步骤S2中捏炼机的温度为70～100℃，捏合时间为3～4min。
所述电缆用仿釉阻燃PVC材料的制备方法中，所述挤塑机的塑化温度为140～180℃。
有益效果：
本发明提供了一种电缆用仿釉阻燃PVC材料及其制备方法，所述阻燃材料以PVC作为基材，通过与改性釉料结合得到仿釉阻燃PVC材料，所述材料在600度高温下能迅速地在电线电缆表面形成釉面，所述釉面能阻燃、隔热、自熄，能有效防止熔融物滴落及延燃，从而避免线路发生短路，保证电线电缆在短时间内保持正常通电，为抢救火灾赢得时间。与现有技术相比，具有以下有益效果：
（1）本发明所述的仿釉阻燃PVC材料，在600℃高温下形成坚硬的釉面层，所述釉面层具有阻燃、隔热、自熄的效果，能有效防止电线电缆出现短路现象；
（2）本发明所述的仿釉阻燃PVC材料，具有良好的拉伸强度及抗压性能，其性能优异且生产工艺简单，可以大规模用于通电领域；
（3）本发明所述的仿釉阻燃PVC材料，通过对釉料表面进行改性，使其能更好的与PVC相容，形成具有阻燃性能的仿釉PVC材料。
具体实施方式
本发明提供一种电缆用仿釉阻燃PVC材料及其制备方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种电缆用仿釉阻燃PVC材料，按重量份数计包括以下组分：
PVC 100～140份；
釉料 30～40份；
稳定剂 4～6份；
邻苯二甲酸二辛酯 45～60份；
碳酸钙 5～8份；
云母粉 5～10份。
所述电缆用仿釉阻燃PVC材料是以PVC为基材，采用无机釉料作为阻燃剂，所述釉料具有良好的分散性和相容性，能与PVC相容结合，釉料的用量及配比直接影响PVC的阻燃性能，当釉料含量低时，PVC制品的韧性好，但阻燃效果差，当釉料含量高时，其阻燃性能好，但其韧性降低，优选地，当釉料用量为PVC基材的30～50%时，可得到阻燃性为A级的PVC材料，且韧性良好。
具体地，所述PVC包括SG-3型及SG-5型。所述SG-3：SG-5的配比约为0.2～0.6:1，可根据对材料强度、韧性及加工成型性能的需要进行调整，当SG-3：SG-5为0.4:1具有较佳的力学性能及加工性能。
优选地，所述云母粉1250目，粒径D97 ≤10μm，径厚比≥15。所述云母粉能提高PVC的热变形温度，云母粉的粒度直接影响到其在PVC中的分散性，粉末越细，分散效果越好，当云母粉为1250目，D97 ≤10μm，厚径比≥15时，具有较佳的分散性。
具体地，所述釉料按重量份数计包括以下组分：
高岭土 15～20份；
石灰石 15～20份；
硅石 35～40份；
霞石 5～10份；
钾长石 5～8份；
硼盐 5～8份；
硝酸钠 5～8份；
高分子表面处理剂 1～2份。
釉料组成为本发明阻燃材料的核心，其由高岭土、石灰石、硅石、霞石、钾长石、硼盐、硝酸钠及高分子表面处理剂组成，上述釉料在600度温度下迅速熔融，并在线缆表面形成釉面层，所述釉面层将线缆包覆，既可以隔绝空气，又能隔热，从而保护线缆绝缘层不被破坏，电线能保持正常通电，同时，所述釉面层能自熄，不延燃，不滴落，能避免火势的传播。
进一步地，所述高分子表面处理剂为环氧树脂类有机物。所述环氧树脂类有机物包覆在釉料表层，能提高釉料与PVC的分散性和相容性，同时提升釉料与PVC之间的界面结合力，从而大幅提升制品的力学性能。
如上所述的电缆用仿釉阻燃PVC材料制备方法，所述方法包括以下步骤：
S1.釉料的制备：按配比称取釉料组分，在1000～1200℃的温度下将釉料熔融形成熔体，将液态熔体投入冷冻纯水中急冷，形成破碎颗粒，然后研磨至1250目以上的细粉，并通过高分子表面处理剂对细粉进行表面处理；
S2.仿釉阻燃PVC材料的捏炼：按电缆用仿釉阻燃PVC材料的配比取料，加入捏炼机，进行捏炼；
S3.仿釉阻燃PVC材料的塑化造粒：将步骤S2所得料送入挤塑机塑化，再经造粒机造粒，得釉化阻燃PVC材料粒子。
所述制备方法先将釉料进行高温熔融、破碎、研磨成细粉，所述釉料细粉通过高分子表面处理剂改性，能均匀的分散在PVC基料中，并与PVC具有良好的相容性及结合力，通过高速捏炼、塑化、造粒，得到仿釉阻燃PVC材料。所述制备方法简单易行，易于实现。
具体地，所述步骤S1中对细粉进行表面处理为在颗粒表面包覆高分子材料。对细粉改性，使其与PVC具有更好的相容性。
优选地，所述步骤S2中捏炼机的温度为70～100℃，捏合时间为3～4min。控制温度在70～100℃，可避免PVC在捏炼过程中发生热分解。
优选地，所述挤塑机的塑化温度为140～180℃。塑化段温度控制在140～180℃的温度范围，具有较好的塑化效果，又能降低PVC发生分解。优选地，温度为165℃时塑化效果最佳。
综上所述，本发明通过在PVC基材里添加改性釉料，得到具有阻燃效果的PVC材料，所述材料在600度时能形成釉面包覆在线缆上，从而隔离空气起到阻燃效果。
实施例1
一种电缆用仿釉阻燃PVC材料，按重量份数计包括以下组分：
PVC（SG-3型） 20份；
PVC（SG-5型） 60份；
釉料 30份；
稳定剂 4份；
邻苯二甲酸二辛酯 45份；
碳酸钙 5份；
云母粉 5份。
所述云母粉粒径参数为：1250目，粒径D97 ≤10μm，厚径比≥15。
所述釉料按重量份数计包括以下组分：
高岭土 15份；
石灰石 15份；
硅石 35份；
霞石 5份；
钾长石 5份；
硼盐 5份；
硝酸钠 5份；
环氧树脂表面处理剂 1份。
如上所述的电缆用仿釉阻燃PVC材料的制备方法，包括以下步骤：
S1.釉料的制备：按配比称取釉料组分，在1100℃的高温下将釉料熔融形成熔体，将液态熔体投入冷冻纯水中急冷，形成破碎颗粒，然后研磨至1250目以上的细粉，并通过环氧树脂表面处理剂对细粉进行表面包覆处理；
S2.仿釉阻燃PVC材料的捏炼：按电缆用仿釉阻燃PVC材料的配比取料，加入捏炼机，在70℃下进行捏炼4min；
S3.仿釉阻燃PVC材料的塑化造粒：将步骤S2所得料送入挤塑机塑化，塑化段温度为180℃，再经造粒机造粒，得釉化阻燃PVC材料粒子。
通过本方法得到的电缆用仿釉阻燃PVC材料，其阻燃级别可达到A级，垂直燃烧时有坚硬釉化层形成，不延燃，不滴落，自熄时间为12秒。
实施例2
一种电缆用仿釉阻燃PVC材料，按重量份数计包括以下组分：
PVC（SG-3型） 40份；
PVC（SG-5型） 100份；
釉料 40份；
稳定剂 6份；
邻苯二甲酸二辛酯 60份；
碳酸钙 8份；
云母粉 10份。
所述云母粉粒径参数为：1250目，粒径D97 ≤10μm，厚径比≥15。
所述釉料按重量份数计包括以下组分：
高岭土 20份；
石灰石 20份；
硅石 40份；
霞石 10份；
钾长石 8份；
硼盐 8份；
硝酸钠 8份；
环氧树脂表面处理剂 2份。
制备方法参见实施例1，其捏炼温度为100℃，塑化温度为140℃。
通过本方法得到的电缆用仿釉阻燃PVC材料，其阻燃级别可达到A级，垂直燃烧时有坚硬釉化层形成，不延燃，不滴落，自熄时间为10秒。
实施例3
一种优选的电缆用仿釉阻燃PVC材料，按重量份数计包括以下组分：
PVC（SG-3型） 30份；
PVC（SG-5型） 80份；
釉料 35份；
稳定剂 5份；
邻苯二甲酸二辛酯 55份；
碳酸钙 7份；
云母粉 7份。
所述云母粉粒径参数为：1250目，粒径D97 ≤10μm，厚径比≥15。
所述釉料按重量份数计包括以下组分：
高岭土 18份；
石灰石 18份；
硅石 38份；
霞石 8份；
钾长石 7份；
硼盐 6份；
硝酸钠 7份；
环氧树脂表面处理剂 2份。
制备方法参见实施例1，其捏炼温度为95℃，塑化温度为165℃。
通过本方法得到的电缆用仿釉阻燃PVC材料，其阻燃级别可达到A级，垂直燃烧时有坚硬釉化层形成，不延燃，不滴落，自熄时间为8秒。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种电缆用仿釉阻燃PVC材料，其特征在于，按重量份数计包括以下组分：
PVC 100～140份；
釉料 30～40份；
稳定剂 4～6份；
邻苯二甲酸二辛酯 45～60份；
碳酸钙 5～8份；
云母粉 5～10份。
2.根据权利要求1所述的电缆用仿釉阻燃PVC材料，其特征在于，所述PVC包括SG-3型及SG-5型。
3.根据权利要求1所述的电缆用仿釉阻燃PVC材料，其特征在于，所述云母粉为1250目，粒径D97 ≤10μm，径厚比≥15。
4.根据权利要求1所述的电缆用仿釉阻燃PVC材料，其特征在于，所述釉料按重量份数计包括以下组分：
高岭土 15～20份；
石灰石 15～20份；
硅石 35～40份；
霞石 5～10份；
钾长石 5～8份；
硼盐 5～8份；
硝酸钠 5～8份；
高分子表面处理剂 1～2份。
5.根据权利要求4所述的电缆用仿釉阻燃PVC材料，其特征在于，所述高分子表面处理剂为环氧树脂类有机物。
6.一种如权利要求1-5任一项所述的电缆用仿釉阻燃PVC材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1.釉料的制备：按配比称取釉料组分，在1000～1200℃的温度下将釉料熔融形成熔体，将液态熔体投入冷冻纯水中急冷，形成破碎颗粒，然后研磨至1250目以上的细粉，并通过高分子表面处理剂对细粉进行表面处理；
S2.仿釉阻燃PVC材料的捏炼：按电缆用仿釉阻燃PVC材料的配比取料，加入捏炼机，进行捏炼；
S3.仿釉阻燃PVC材料的塑化造粒：将步骤S2所得料送入挤塑机塑化，再经造粒机造粒，得釉化阻燃PVC材料粒子。
7.根据权利要求6所述的电缆用仿釉阻燃PVC材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中对细粉进行表面处理为在细粉表面包覆环氧树脂类有机物。
8.根据权利要求6所述的电缆用仿釉阻燃PVC材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中捏炼机的温度为70～100℃，捏合时间为3～4min。
9.根据权利要求6所述的电缆用仿釉阻燃PVC材料的制备方法，其特征在于，所述挤塑机的塑化温度为140～180℃。
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