CN109593257A - 一种低收缩热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料及其制备方法及其用途 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低收缩热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料，其特征在于，按重量份计，包括如下组分：低收缩树脂60～120；相容剂5～15；阻燃剂120～180；成核剂0.1～0.5；抗氧剂0.5～2；润滑剂0.5～2；其它助剂0.5～5。本发明采用铝镁阻燃体系、低收缩树脂(包括低收缩的PE、EVA和POE)得到的低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料：收缩率低、耐高温性能及耐低温性能好，制成线缆可广泛应用于室内和室外；氧指数高，制成线缆后可满足GB/T 19666成束A类阻燃要求；机械性能、硬度及电性能较高，符合YD/TD 1113及GB/T 32129对70℃绝缘及护套料的要求。

Description

一种低收缩热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料及其制备方法 及其用途
技术领域
本发明涉及低烟无卤阻燃电缆料领域，具体涉及一种低收缩热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料及其制备方法及其用途。
背景技术
在电缆的生产(共挤)过程中，由于线芯的材质的成型收缩率普遍低于护套和绝缘材料的收缩率，会导致成缆后线芯露出、护套/绝缘层内应力大、电缆变形、光缆光衰减不合格等问题。
正是由于这种收缩率的差异，会造成成缆后各种产品不良，降低了产品的使用寿命。因而为了提高产品质量，必须对现有配方进行改良。
在成缆后，产品会继续发生收缩(即后收缩)，且如同成型收缩一样，电缆的线芯与电缆料的收缩率不同，从而影响其使用效果。而且由于电缆使用时温度变化范围比较大，会扩大热胀冷缩导致的产品变化。因而需要对相应的对策。
经实验测试，常规电缆的护套和绝缘层成型收缩率(23℃)、后收缩(23℃)、低温收缩(-30℃)分别可达1％、2％、1.5％以上。
对此，传统的解决方案为辐照交联或扩大设计冗余。
辐照交联由于工艺的原因(人工操作差异，导致产品受到的辐照剂量不稳定)，会存在颜色、性能不稳定、不可回收利用等问题；而且多数电缆生产商不具备自行辐照的条件，无法控制辐照过程；当前电缆行业处于供大于求阶段，竞争非常激烈，取消辐照这一工序，有助于降低制造商的生产成本提高其的行业竞争力。扩大设计冗余会增加产品使用的使用成本，所以，对目前的基材进行改良是十分必要。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的目的之一在于提供一种低收缩热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料。
本发明的目的之二在于提供一种低收缩热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料的制备方法。
本发明的目的之三在于提供一种低收缩热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料的用途。
为了实现本发明的目的之一，所采用的技术方案是：一种低收缩热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料，按重量份计，包括如下组分：
其中，所述低收缩树脂包括EVA、POE、及PE的组合，所述树脂的成型收缩率在0.1～3.5％，所述EVA、POE和PE的重量比为(0～3)：(0～1)：(3～8)。
在本发明的一个优选实施例中，所述低收缩树脂为内部实验室测试筛选的树脂其成型收缩率皆不超过1％(多数树脂成型收缩率＜0.5％，按GB/T15585-1995测试)。
在本发明的一个优选实施例中，所述EVA、POE成型收缩率为0.8～1％(根据GB/T15585-1995测试)，熔融指数为0.4～25g/10min(以GB/T 3682-2000法测定)。
在本发明的一个优选实施例中，所述PE的成型收缩率为小于0.5％(根据GB/T15585-1995测试)，熔融指数为0.4～10g/10min(以GB/T 3682-2000法测定)。
在本发明的一个优选实施例中，所述PE包括EPPE、MLLDPE、HDPE、LLDPE中的任意一种或多种的混合。
在本发明的一个优选实施例中，所述相容剂包括PE接枝马来酸酐；所述相容剂的马来酸酐接枝率为0.5～2.5％。
在本发明的一个优选实施例中，所述阻燃剂包括无机阻燃剂，包括氢氧化镁、氢氧化铝中的任意一种或两种的混合。
在本发明的一个优选实施例中，所述成核剂包括促进聚烯烃结晶进而减少其收缩率的的化合物，包括DBS、MDBS、山梨醇、MPAPAB及硬脂酸盐类化合物中的任意一种或多种的混合。
在本发明的一个优选实施例中，所述抗氧剂包括受阻酚类抗氧剂(抗氧剂1010)、硫酯类抗氧剂(抗氧剂DLTP)、亚磷酸酯类抗氧剂(抗氧剂168)中的任意一种或多种的混合，重量比为(0～30)：(0～15)：(0～2)，优选重量比为25：10：1。
在本发明的一个优选实施例中，所述润滑剂包括聚乙烯蜡、微晶石蜡、硅酮母粒中的任意一种或多种的混合。
在本发明的一个优选实施例中，所述的其它助剂，包括着色剂、抗UV剂、防蚁剂、防鼠剂等特殊用途助剂中的任意一种或多种的混合。
为了实现本发明的目的之二，所采用的技术方案是：一种低收缩热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料的制备方法，包括如下步骤：
(a)称取配方比例的EVA、POE弹性体、PE及相容剂，置于粒料混料机内，混合3～5分钟；
(b)称取配方比例阻燃剂、成核剂、抗氧剂及其它助剂，置于粉料混料机内，混合10～20分钟；
(c)将混合好的粉料及粒料通过失重称加入双螺杆挤出机进行挤出并造粒，其中，所述双螺杆挤出机的机身各段温度依次为：110℃～120℃(输送段)、120℃～130℃(熔融段)、130℃～140℃(混炼段)、140℃～150℃(排气段)、145℃～160℃(计量段)。双螺杆挤出机的机头温度为不超过170℃，主机转速为200～400rpm，喂料转速为20～50rpm。
为了实现本发明的目的之三，所采用的技术方案是，一种低收缩热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料的用途，在于用于制备低收缩热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃电缆。
本发明的有益效果在于：
本发明采用铝镁阻燃体系、低收缩树脂(包括低收缩的PE、EVA和POE)得到的低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料：收缩率低、耐高温性能及耐低温性能好，制成线缆可广泛应用于室内和室外；氧指数高，制成线缆后可满足GB/T 19666成束A类阻燃要求；机械性能、硬度及电性能较高，符合YD/TD 1113及GB/T 32129对70℃绝缘及护套料的要求。
具体实施方式
本发明人经过广泛而深入的研究，通过改进配方，获得了一种热塑性低收缩，耐70度温度等级，阻燃性能好，耐高低温性好，机械性能优越的低烟无卤电缆料。本发明人的低收缩热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料，克服了传统低烟无卤缆料的不足，使该材料具有优异的低收缩性能、电性能、耐热性能、耐低温性能、阻燃性能和机械性能，在此基础上完成了本发明。
以下对本发明的低收缩热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料的各组分进行详细描述：
低收缩树脂
在本发明中，低收缩树脂为EVA、POE和PE的组合。由于树脂的成型收缩率在0.1～3.5％，所述低收缩树脂为内部实验室测试筛选的树脂。且EVA、POE和PE的重量比为(1～3)：(1～3)：(3～8)；优选(1～2)：(1～2)：(5～6)。
EVA、POE成型收缩率为0.8～1％(根据GB/T 15585-1995测试)，熔融指数为0.4～25g/10min(以GB/T 3682-2000法测定)。
PE成型收缩率为小于0.5％(根据GB/T 15585-1995测试)，熔融指数为0.4～10g/10min(以GB/T 3682-2000法测定)。
相容剂
使用相容剂来提高阻燃剂或其他组分与树脂的相容性。本发明的相容剂为PE接枝马来酸酐；材料的马来酸酐接枝率为0.5～2.5％，成型收缩率不超过1％(根据GB/T 15585-1995测试)。优选地，马来酸酐接枝率为1～2％(以马来酸酐接枝的材料的总重量为基准计)，添加份数为10。
阻燃剂
本发明的无机铝镁系阻燃剂具有铝-镁协效阻燃作用，可以达到很好的阻燃效果。阻燃剂采用铝镁系阻燃剂中的氢氧化铝、氢氧化镁的组合；且氢氧化铝、氢氧化镁的重量配比为(0～160)：(0～160)，优选地为3：1。
成核剂
本发明的成核剂是已知的用于提高结晶度的助剂。在本发明的成核剂没有具体限制，可以采用各种可用的成核剂，只要不对本发明的发明目的产生限制即可。成核剂为DBS、MDBS、山梨醇、MPAPAB及硬脂酸盐类化合物中的至少一种。
抗氧剂
抗氧剂指能防止或抑制诸如氧、热、光、臭氧、机械应力、重金属离子等因素破坏制品性能、延长制品储存和使用寿命的助剂。对本发明使用的抗氧剂没有具体限制，可以采用各种市售可用的抗氧剂，只要不对本发明的发明目的产生限制即可。本发明的抗氧剂由受阻酚类抗氧剂、硫酯类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂组成。其中，受阻酚类抗氧剂(抗氧剂1010)、硫酯类抗氧剂(抗氧剂DLTP)与亚磷酸酯抗氧剂(抗氧剂168)的重量比为(0～30)：(0～15)：(0～2)，优选重量比为25：10：1。
润滑剂
润滑剂是用来提高材料加工性能的助剂。本发明使用的加工助剂没有具体限制，只要不对本发明的发明目的产生限制即可。
本发明的润滑剂为加工助剂为聚乙烯蜡、微晶石蜡、硅酮母粒的一种或多种混合物。
其它助剂
其它助剂，是指用来提高产品特殊性能(包括颜色、抗紫外线老化、防蚁防鼠等)的特殊助剂，没有具体限制，只要不对本发明的发明目的产生限制即可。本发明的其它助剂包括但不限于着色剂、抗UV剂、防蚁剂、防鼠剂等特殊用途助剂的一种或多种的组合。
电缆制品
一种采用本发明的低收缩热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃电缆制品。电缆制品能够满足70度耐温等级、满足并远超GB/T19666-2005中对收缩性能(≤4％)的规定，具有优异的阻燃性能、拉伸性能、耐高低温性能、抗开裂性能和良好电绝缘性能。
制备方法
一种制备本发明的低收缩热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料的制备方法，制备方法包括如下步骤：
(a)称取配方比例的EVA、POE弹性体、PE及相容剂，置于粒料混料机内，混合3～5分钟。
(b)称取配方比例阻燃剂、成核剂、抗氧剂及其它助剂，置于粉料混料机内，混合10～20分钟。
(c)将混合好的粉料及粒料通过失重称，加入双螺杆挤出机进行挤出并造粒。双螺杆挤出机的机身各段温度依次为：110℃～120℃(输送段)、120℃～130℃(熔融段)、130℃～140℃(混炼段)、140℃～150℃(排气段)、145℃～160℃(计量段)。双螺杆挤出机的机头温度为不超过170℃，主机转速为200～400rpm，喂料转速为20～50rpm。
此部分的低收缩树脂相容剂、阻燃剂、成核剂、抗氧剂、交联助剂和润滑剂等的成分和用量如本文其它部分所述。
本发明的一种低收缩热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料电缆料及制备方法具有如下优点：
1、采用现有的低收缩树脂，并添加适当的成核剂进行改性，制备的电缆料加工工艺简单，设备投资较低，综合性价比优越。
2、本发明的电缆料，具有优异的低收缩性、拉伸性能、阻燃性、耐高低温性能、抗开裂性能和电性能。
3、本发明的电缆料，制成电缆后，低收缩；线缆经过线缆无须辐照交联，各项性能优越，能够满足用于室内外低压护套和绝缘线的相关性能要求。
如无具体说明，本发明的各种原料均可以通过市售得到；或根据本领域的常规方法制备得到。
除非另有定义或说明，本文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术人员所熟悉的意义相同。
此外任何与所记载内容相似或均等的方法及材料，皆可应用于本发明方法中。
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
这些实施例仅用于说明本发明，非用于限定本发明的范围。
下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照国家标准测定。若没有相应的国家标准，则按照通用的国际标准、行业标准、或按照制造厂商所建议的条件进行。
除非另有说明，否则所有的份数为重量份，所有的百分比为重量百分比。
实施例1
实施例1配方的各组分名称及各组分重量份数如表1所示：
表1
称取表1称取配方比例的EVA、POE弹性体、PE及相容剂，置于粒料混料机内，混合3-5分钟。
称取配方比例阻燃剂、成核剂、抗氧剂及其它助剂，置于粉料混料机内，混合15～20分钟。
将混合好的粉料及粒料通过失重称加入双螺杆挤出机进行挤出并造粒。双螺杆挤出机的机身各段温度依次为：110℃～120℃(输送段)、120℃～130℃(熔融段)、130℃～140℃(混炼段)、140℃～150℃(排气段)、145℃～160℃(计量段)，双螺杆挤出机的机头温度为不超过170℃，主机转速为200～400rpm，喂料转速为20～50rpm。
鉴于无卤材料的吸水特性，的造粒成型过程建议使用风冷工艺。
最后，将得到的电缆料，在电缆挤出机熔融挤出将电缆线芯上包覆，使该阻燃料成电缆的绝缘或护套。
对实施例1中的产品进行性能检测试验，各性能数值如列表6示。
实施例2
实施例2配方的各组分名称及各组分重量份数如表2：
表2
名称 重量/kg 名称 重量/kg
POE 10 1010 0.5
EVA 20 DLTP 0.2
EPPE 0 168 0.02
MLLDPE 30 成核剂 0.1
LLDPE 20 石蜡 1
HDPE 10 硅酮母粒 5
相容剂 10 着色剂 2
氢氧化铝 120
氢氧化镁 40
上述电缆料的制备方法与实施例1相同。
对实施例2品进行性能检测试验，各性能数值如列表6示。
实施例3
实施例3配方的各组分名称及各组分重量份数如表3示：
表3
名称 重量/kg 名称 重量/kg
POE 10 1010 0.5
EVA 20 DLTP 0.2
EPPE 0 168 0.02
MLLDPE 30 成核剂 0.1
LLDPE 20 石蜡 1
HDPE 10 硅酮母粒 5
相容剂 10 着色剂 2
氢氧化铝 0
氢氧化镁 160
上述电缆料的制备方法与实施例1相同。
对实施例3产品进行性能检测试验，各性能数值如列表6示。
实施例4
实施例4配方的各组分名称及各组分重量份数如表4所示：
表4
名称 重量/kg 名称 重量/kg
POE 10 1010 0.5
EVA 20 DLTP 0.2
EPPE 20 168 0.02
MLLDPE 10 成核剂 0.1
LLDPE 20 石蜡 1
HDPE 10 硅酮母粒 5
相容剂 10 着色剂 2
氢氧化铝 160
氢氧化镁 0
上述电缆料的制备方法与实施例1相同。
对实施例4的产品进行性能检测试验，各性能数值如列表6示。
实施例5
实施例5配方的各组分名称及各组分重量份数如表5，所示：
表5
上述电缆料的制备方法与实施例1相同。
对实施例5中的产品进行性能检测试验，各性能数值如列表6示。
性能测试
按以下方式进行产品性能测试：
(1)拉伸性能测试：
根据GB/T1040.3标准测试电缆料的拉伸性能；
(2)密度测试
根据GB/T1033.1标准测试电缆料的密度
(3)氧指数试验
根据GB/T2406.2标准测试电缆料的氧指数；
(4)成型收缩试验
根据GB/T 15585标准测试电缆料的成型收缩性能；
(5)后收缩试验
根据DIN16901标准测试电缆料的后收缩性能；
(6)低温收缩试验
参照DIN16901，将试验温度改为-30±2℃，在高低温箱内进行试验；
(7)硬度
根据GB/T2411标准测试辐照交联弹性体电缆料的硬度。
测试结果如表6所示。
表6：实施例产品性能测试结果
注：上表内的“P”，为“PASS”的简写，表示通过该项测试。
从表6中数据可以看出，采用铝镁阻燃体系、低收缩树脂(包括低收缩的PE、EVA和POE)得到的低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料：收缩率低、耐高温性能及耐低温性能好，制成线缆可广泛应用于室内和室外；氧指数高，制成线缆后可满足GB/T 19666成束A类阻燃要求；机械性能、硬度及电性能较高，符合YD/TD 1113及GB/T 32129对70℃绝缘及护套料的要求。
本发明的电缆料，其制成的电缆，可广泛的应用于室内及室外的信号及低压电力传输。
本发明具有如下优点：
1、采用现有的低收缩树脂，并添加适当的成核剂进行改性，制备的电缆料加工工艺简单，设备投资较低，综合性价比优越。
2、本发明的电缆料，具有优异的低收缩性、拉伸性能、阻燃性、耐高低温性能、抗开裂性能和电性能。
3、本发明的电缆料，制成电缆后，低收缩；线缆经过线缆无须辐照交联，各项性能优越，能够满足用于室内外低压护套和绝缘线的相关性能要求。
以上仅为本发明的较佳实施例，不能限定本发明的实质技术内容范围。本发明的实质技术内容，广义地定义了申请的权利要求范围，任何他人完成的技术或方法，若是与申请的权利要求范围所定义的完全相同，或是等效的变更，均被视为涵盖于该权利要求范围之中。
在阅读了本发明的上述内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式，同样在本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (13)

1.一种低收缩热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料，其特征在于，按重量份计，包括如下组分：
其中，所述低收缩树脂包括EVA、POE、及PE的组合，所述树脂的成型收缩率在0.1～3.5％，所述EVA、POE和PE的重量比为0～3：0～1：3～8。
2.如权利要求1所述的一种低收缩热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料，其特征在于，所述低收缩树脂的成型收缩率不超过1％。
3.如权利要求2所述的一种低收缩热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料，其特征在于，所述EVA、POE成型收缩率为0.8～1％。
4.如权利要求3所述的一种低收缩热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料，其特征在于，所述PE的成型收缩率为小于0.5％，熔融指数为0.4～10g/10min。
5.如权利要求4所述的一种低收缩热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料，其特征在于，所述PE包括EPPE、MLLDPE、HDPE、LLDPE中的任意一种或多种的混合。
6.如权利要求1所述的一种低收缩热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料，其特征在于，所述相容剂为PE接枝马来酸酐，所述相容剂的马来酸酐接枝率为0.5～2.5％。
7.如权利要求1所述的一种低收缩热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料，其特征在于，所述阻燃剂为无机阻燃剂，包括氢氧化镁、氢氧化铝中的任意一种或多种的混合。
8.如权利要求1所述的一种低收缩热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料，其特征在于，所述成核剂为促进聚烯烃结晶进而减少其收缩率的的化合物，包括DBS、MDBS、山梨醇、MPAPAB及硬脂酸盐类化合物中的任意一种或多种的混合。
9.如权利要求1所述的一种低收缩热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料，其特征在于，所述抗氧剂包括受阻酚类抗氧剂(抗氧剂1010)、硫酯类抗氧剂(抗氧剂DLTP)、亚磷酸酯类抗氧剂(抗氧剂168)中的任意一种或多种的混合，重量比为0～30：0～15：0～2。
10.如权利要求1所述的一种低收缩热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料，其特征在于，所述润滑剂包括聚乙烯蜡、微晶石蜡、硅酮母粒中的任意一种或多种的混合。
11.如权利要求1所述的一种低收缩热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料，其特征在于，所述的其它助剂，包括着色剂、抗UV剂、防蚁剂、防鼠剂等特殊用途助剂中的任意一种或多种的混合。
12.如权利要求1-11任意一项所述的一种低收缩热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(a)称取配方比例的EVA、POE弹性体、PE及相容剂，置于粒料混料机内，混合3～5分钟；
(b)称取配方比例阻燃剂、成核剂、抗氧剂及其它助剂，置于粉料混料机内，混合10～20分钟；
(c)将混合好的粉料及粒料通过失重称加入双螺杆挤出机进行挤出并造粒；其中，所述双螺杆挤出机的机身各段温度依次为：输送段110℃～120℃、熔融段120℃～130℃、混炼段130℃～140℃、排气段140℃～150℃、计量段145℃～160℃。双螺杆挤出机的机头温度为不超过170℃，主机转速为200～400rpm，喂料转速为20～50rpm。
13.如权利要求1-11任意一项所述的一种低收缩热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料的用途，其特征在于，用于制备低收缩热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃电缆。
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