CN109553891A - 一种环保无卤阻燃电缆材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环保无卤阻燃电缆材料及其制备方法，该电缆材料由以下重量份的组分制成：低密度聚乙烯树脂15～25份、聚氯乙烯树脂80～100份、三元乙丙橡胶20～30份、硅橡胶21～25份、改性纳米凹凸棒土14～18份、炭黑2～4份、碳酸镁4～6份、氢氧化镁15～20份、纳米氧化锌5～8份、纳米氧化镁1～2份、锡酸锌0.5～2份、硬脂酸1～3份、硫化剂1.5～3份、偶联剂1～3份、稳定剂1～1.5份、抗氧剂3～5份。本发明以低密度聚乙烯树脂、聚氯乙烯树脂、三元乙丙橡胶、硅橡胶为基材，配伍合理，加工性能好，稳定性能优异，同时采用复合型无机阻燃剂，耐火阻燃效果极为优异，且无卤、无毒环保。

Description

一种环保无卤阻燃电缆材料及其制备方法

技术领域

本发明属于电缆材料技术领域，具体涉及一种环保无卤阻燃电缆材料。

背景技术

电缆，通常是由几根或几组导线每组至少两根绞合而成的类似绳索物，每组导线之间相互绝缘，并常围绕着一根中心扭成，整个外面包有高度绝缘的覆盖层。输电线路中电缆大多架于两个电线杆之间，而且大多暴露于室外，因此对电缆材料的性能要求极高，应该具备较好的机械性能和绝缘阻燃性能。

随着经济的迅速发展，电线电缆在各个行业、领域中都得到广泛的应用，电线电缆行业是中国仅次于汽车行业的第二大行业，产品品种满足率和国内市场占有率均超过90％。随着电气火灾事故的频繁发生，电线电缆的阻燃问题逐渐引起世界各国的重视，电缆燃烧时释放出大量烟雾和有毒的、腐蚀性的气体是火灾中危险因素，在火灾中妨碍了人们的安全撤离和灭火工作，使生命财产遭到严重损失，同时随着通讯事业、汽车工业和计算机工业的发展，特别是船用导线、汽车用线、高温仪表电缆、石油钻井平台电缆等许多场合，耐高温无卤防火屏蔽电缆料也是必不可少的。

因此开发和使用高效、安全、低烟、低毒、无腐蚀性气体产生的无卤型阻燃电缆料已成为阻燃研究和电线电缆工业的发展方向。

发明内容

本发明的目的是提供一种环保无卤阻燃电缆材料，材料耐高温阻燃性能良好，燃烧后无有毒物质排放。

本发明的另一目的是提供上述环保无卤阻燃电缆材料的制备方法，工艺简单，材料成本较低。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种环保无卤阻燃电缆材料，由以下重量份的组分制成：低密度聚乙烯树脂15～25份、聚氯乙烯树脂80～100份、三元乙丙橡胶20～30份、硅橡胶21～25份、改性纳米凹凸棒土14～18份、炭黑2～4份、碳酸镁4～6份、氢氧化镁15～20份、纳米氧化锌5～8份、纳米氧化镁1～2份、锡酸锌0.5～2份、硬脂酸1～3份、硫化剂1.5～3份、偶联剂1～3份、稳定剂1～1.5份、抗氧剂3～5份。

优选的，所述的环保无卤阻燃电缆材料，由以下重量份的组分制成：低密度聚乙烯树脂20份、聚氯乙烯树脂90份、三元乙丙橡胶25份、硅橡胶23份、改性纳米凹凸棒土16份、炭黑3份、碳酸镁5份、氢氧化镁16份、纳米氧化锌6份、纳米氧化镁1.5份、锡酸锌1份、硬脂酸1.5份、硫化剂2.5份、偶联剂2份、稳定剂1.5份、抗氧剂4份。

优选的，所述改性纳米凹凸棒土为硅烷偶联剂改性纳米凹凸棒土。

优选的，所述硅烷偶联剂改性纳米凹凸棒土中的硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷中的一种。

优选的，所述氢氧化镁目数大于3000。

优选的，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1098、抗氧剂168、抗氧剂245和抗氧剂1076中的至少一种。

上述电缆材料的制备方法包括如下步骤：

(1)首先对纳米凹凸棒土进行改性处理，将硅烷偶联剂溶在无水乙醇中制成一定浓度的溶液，加入纳米凹凸棒土搅拌并加热，充分反应后冷却至室温，高速离心、洗涤、烘干，粉碎后即得改性纳米凹凸棒土；

(2)将密炼机温度调至80～85℃，预热10～20min，将相应重量份低密度聚乙烯树脂、聚氯乙烯树脂、三元乙丙橡胶、硅橡胶加入到预热完成的密炼机中，并开启搅拌装置，按照顺时针和逆时针交叉搅拌的方式进行搅拌，同时升高温度至100～120℃，使上述物料搅拌10～20min，得到基料；

(3)保持密炼机温度在100～120℃，并向含有上述基料的密炼机中加入相应重量份的改性纳米凹凸棒土、炭黑、碳酸镁、氢氧化镁、纳米氧化锌、纳米氧化镁、锡酸锌、硬脂酸，继续搅拌15～20min；

(4)待密炼机内的温度升温至140～160℃后，再加入相应重量份的硫化剂、二甲基硅油、稳定剂、抗氧剂245，并继续搅拌30～40min，得均匀混合物；

(5)将上述混合物投入单螺杆挤出机的进料口，并于70～80℃温度下从出料口挤出，即得环保无卤阻燃电缆材料。

本发明以低密度聚乙烯树脂、聚氯乙烯树脂、三元乙丙橡胶、硅橡胶为基材，配伍合理，加工性能好，稳定性能优异，同时采用复合型无机阻燃剂，耐火阻燃效果极为优异，且无卤、无毒环保；本发明电缆材料原料成本低廉，热稳定好，且电缆具有耐高温和良好的耐火阻燃性能。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

一种环保无卤阻燃电缆材料，由以下重量份的组分制成：低密度聚乙烯树脂20份、聚氯乙烯树脂90份、三元乙丙橡胶25份、硅橡胶23份、改性纳米凹凸棒土16份、炭黑3份、碳酸镁5份、氢氧化镁16份、纳米氧化锌6份、纳米氧化镁1.5份、锡酸锌1份、硬脂酸1.5份、过氧化二异丙苯2.5份、硅烷偶联剂KH550 2份、稳定剂1.5份、抗氧剂1010 2份、抗氧剂1076 2份。

其制备方法包括如下步骤：

(1)首先对纳米凹凸棒土进行改性处理，将硅烷偶联剂溶在无水乙醇中制成一定浓度的溶液，加入纳米凹凸棒土搅拌并加热，充分反应后冷却至室温，高速离心、洗涤、烘干，粉碎后即得改性纳米凹凸棒土；

(2)将密炼机温度调至80～85℃，预热10～20min，将相应重量份低密度聚乙烯树脂、聚氯乙烯树脂、三元乙丙橡胶、硅橡胶加入到预热完成的密炼机中，并开启搅拌装置，按照顺时针和逆时针交叉搅拌的方式进行搅拌，同时升高温度至100～120℃，使上述物料搅拌10～20min，得到基料：

(3)保持密炼机温度在100～120℃，并向含有上述基料的密炼机中加入相应重量份的改性纳米凹凸棒土、炭黑、碳酸镁、氢氧化镁、纳米氧化锌、纳米氧化镁、锡酸锌、硬脂酸，继续搅拌15～20min；

(4)待密炼机内的温度升温至130～150℃后，再加入相应重量份的过氧化二异丙苯、硅烷偶联剂KH550、稳定剂、抗氧剂1010、抗氧剂1076，并继续搅拌30～40min，得均匀混合物；

(5)将上述混合物投入单螺杆挤出机的进料口，并于70～80℃温度下从出料口挤出，即得环保无卤阻燃电缆材料。

实施例2

一种环保无卤阻燃电缆材料，由以下重量份的组分制成：低密度聚乙烯树脂15份、聚氯乙烯树脂80份、三元乙丙橡胶20份、硅橡胶21份、改性纳米凹凸棒土14份、炭黑2份、碳酸镁4份、氢氧化镁15份、纳米氧化锌5份、纳米氧化镁1份、锡酸锌0.5份、硬脂酸1份、过氧化二异丙苯1.5份、二甲基硅油1份、稳定剂1份、抗氧剂245 3份。

其制备方法包括如下步骤：

(1)首先对纳米凹凸棒土进行改性处理，将硅烷偶联剂溶在无水乙醇中制成一定浓度的溶液，加入纳米凹凸棒土搅拌并加热，充分反应后冷却至室温，高速离心、洗涤、烘干，粉碎后即得改性纳米凹凸棒土；

(2)将密炼机温度调至80～85℃，预热10～20min，将相应重量份低密度聚乙烯树脂、聚氯乙烯树脂、三元乙丙橡胶、硅橡胶加入到预热完成的密炼机中，并开启搅拌装置，按照顺时针和逆时针交叉搅拌的方式进行搅拌，同时升高温度至100～120℃，使上述物料搅拌10～20min，得到基料：

(3)保持密炼机温度在100～120℃，并向含有上述基料的密炼机中加入相应重量份的改性纳米凹凸棒土、炭黑、碳酸镁、氢氧化镁、纳米氧化锌、纳米氧化镁、锡酸锌、硬脂酸，继续搅拌15～20min；

(4)待密炼机内的温度升温至130～150℃后，再加入相应重量份的过氧化二异丙苯、二甲基硅油、稳定剂、抗氧剂245，并继续搅拌30～40min，得均匀混合物；

(5)将上述混合物投入单螺杆挤出机的进料口，并于70～80℃温度下从出料口挤出，即得环保无卤阻燃电缆材料。

实施例3

一种环保无卤阻燃电缆材料，由以下重量份的组分制成：低密度聚乙烯树脂25份、聚氯乙烯树脂100份、三元乙丙橡胶30份、硅橡胶25份、改性纳米凹凸棒土18份、炭黑4份、碳酸镁6份、氢氧化镁20份、纳米氧化锌8份、纳米氧化镁2份、锡酸锌2份、硬脂酸3份、过氧化二异丙苯3份、硅烷偶联剂KH5503份、稳定剂2份、抗氧剂1098 2份、抗氧剂168 3份。

其制备方法包括以下步骤：

(1)首先对纳米凹凸棒土进行改性处理，将硅烷偶联剂溶在无水乙醇中制成一定浓度的溶液，加入纳米凹凸棒土搅拌并加热，充分反应后冷却至室温，高速离心、洗涤、烘干，粉碎后即得改性纳米凹凸棒土；

(2)将密炼机温度调至80～85℃，预热10～20min，将相应重量份低密度聚乙烯树脂、聚氯乙烯树脂、三元乙丙橡胶、硅橡胶加入到预热完成的密炼机中，并开启搅拌装置，按照顺时针和逆时针交叉搅拌的方式进行搅拌，同时升高温度至100～120℃，使上述物料搅拌10～20min，得到基料；

(3)保持密炼机温度在100～120℃，并向含有上述基料的密炼机中加入相应重量份的改性纳米凹凸棒土、炭黑、碳酸镁、氢氧化镁、纳米氧化锌、纳米氧化镁、锡酸锌、硬脂酸，继续搅拌15～20min；

(4)待密炼机内的温度升温至130～150℃后，再加入相应重量份的过氧化二异丙苯、硅烷偶联剂KH550、稳定剂、抗氧剂1098、抗氧剂168，并继续搅拌30～40min，得均匀混合物；

(5)将上述混合物投入单螺杆挤出机的进料口，并于70～80℃温度下从出料口挤出，即得环保无卤阻燃电缆材料。

Claims (7)

1.一种环保无卤阻燃电缆材料，其特征在于，由以下重量份的组分制成：低密度聚乙烯树脂15～25份、聚氯乙烯树脂80～100份、三元乙丙橡胶20～30份、硅橡胶21～25份、改性纳米凹凸棒土14～18份、炭黑2～4份、碳酸镁4～6份、氢氧化镁15～20份、纳米氧化锌5～8份、纳米氧化镁1～2份、锡酸锌0.5～2份、硬脂酸1～3份、硫化剂1.5～3份、偶联剂1～3份、稳定剂1～1.5份、抗氧剂3～5份。

2.根据权利要求1所述的一种环保无卤阻燃电缆材料，其特征在于，由以下重量份的组分制成：低密度聚乙烯树脂20份、聚氯乙烯树脂90份、三元乙丙橡胶25份、硅橡胶23份、改性纳米凹凸棒土16份、炭黑3份、碳酸镁5份、氢氧化镁16份、纳米氧化锌6份、纳米氧化镁1.5份、锡酸锌1份、硬脂酸1.5份、硫化剂2.5份、偶联剂2份、稳定剂1.5份、抗氧剂4份。

3.根据权利要求1或2所述的一种环保无卤阻燃电缆材料，其特征在于，所述改性纳米凹凸棒土为硅烷偶联剂改性纳米凹凸棒土。

4.根据权利要求3所述的一种环保无卤阻燃电缆材料，其特征在于，所述硅烷偶联剂改性纳米凹凸棒土中的硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷中的一种。

5.根据权利要求1或2所述的一种环保无卤阻燃电缆材料，其特征在于，所述氢氧化镁目数大于3000。

6.根据权利要求1或2所述的一种环保无卤阻燃电缆材料，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1098、抗氧剂168、抗氧剂245和抗氧剂1076中的至少一种。

7.一种根据权利要求1至6任一项所述的环保无卤阻燃电缆材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)首先对纳米凹凸棒土进行改性处理，将硅烷偶联剂溶在无水乙醇中制成一定浓度的溶液，加入纳米凹凸棒土搅拌并加热，充分反应后冷却至室温，高速离心、洗涤、烘干，粉碎后即得改性纳米凹凸棒土；

(2)将密炼机温度调至80～85℃，预热10～20min，将相应重量份低密度聚乙烯树脂、聚氯乙烯树脂、三元乙丙橡胶、硅橡胶加入到预热完成的密炼机中，并开启搅拌装置，按照顺时针和逆时针交叉搅拌的方式进行搅拌，同时升高温度至100～120℃，使上述物料搅拌10～20min，得到基料；

(3)保持密炼机温度在100～120℃，并向含有上述基料的密炼机中加入相应重量份的改性纳米凹凸棒土、炭黑、碳酸镁、氢氧化镁、纳米氧化锌、纳米氧化镁、锡酸锌、硬脂酸，继续搅拌15～20min；

(4)待密炼机内的温度升温至130～150℃后，再加入相应重量份的硫化剂、偶联剂、稳定剂、抗氧剂，并继续搅拌25～30min，得均匀混合物；

(5)将上述混合物投入单螺杆挤出机的进料口，并于70～80℃温度下从出料口挤出，即得环保无卤阻燃电缆材料。