CN109762240B - 一种耐高温薄壁电缆料及其制备方法和应用 - Google Patents
一种耐高温薄壁电缆料及其制备方法和应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种耐高温薄壁电缆料及其制备方法和应用，所述电缆料按重量份数计包括如下组分：乙烯‑丙烯酸丁酯共聚物A 15‑25份、乙烯‑丙烯酸丁酯共聚物B 5‑15份、乙烯‑辛烯共聚物10‑15份、聚乙烯5‑10份、润滑剂0.1‑0.5份、抗氧剂0.5‑2份、阻燃剂45‑65份；其中，乙烯‑丙烯酸丁酯共聚物A在190℃和21.6Kg下熔融指数为5‑15g/10min；乙烯‑丙烯酸丁酯共聚物B在190℃和21.6Kg下熔融指数为0.1‑3g/10min。本发明所涉及的电缆料通过对具有不同熔融指数的两种乙烯‑丙烯酸丁酯共聚物、乙烯‑辛烯共聚物、聚乙烯、润滑剂、抗氧剂以及阻燃剂的合理配伍和特定的重量份数选择，使电缆料耐高温性能好，并且添加的阻燃剂不影响电缆料的挤出性能，使电缆料快速挤出后表面平整光滑，且厚度很小。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种电缆料及其制备方法和应用，尤其涉及一种耐高温薄壁电缆料及其制备方法和应用。
背景技术
低烟无卤电缆料因其比较绿色环保，在电线电缆行业受到了越来越多的关注。传统的低烟无卤电缆料为了达到较好的阻燃性，往往需要添加大量的阻燃剂，但阻燃性能提高的同时往往使得电缆料的挤出性能变差，挤出速度较快或者电缆护套较薄时，其表面往往粗糙且缆径不稳。与此同时，传统的低烟无卤电缆料不耐高温，使得材料的加工温度不能过高。这些问题大大限制了低烟无卤电缆料在细小线缆上的应用。
CN105801992A公开了一种耐火电缆用低烟无卤隔热防火电缆料及其制备方法和用途，其原料按重量份计包括：聚烯烃树脂55-90份；功能填料A 110-160份；功能填料B 50-95份；阻燃剂0-7份；偶联剂1-4份；相容剂8-25份；润滑剂1-5份；抗氧剂0.2-2份。该电缆料具有良好的加工性能，工艺简单，该电缆料具有良好的柔韧性，便于敷设安装，可用于耐火电缆的耐火填充层、隔热防火层，具有良好的隔热防火效果。该电缆料虽有较好的阻燃性，但其挤出性能较差，而且不耐高温。
CN102702598A公开了一种耐温150℃的无卤阻燃聚烯烃电缆料，原料包括以下组份及重量含量：高密度聚乙烯65-75份、乙烯-辛烯共聚物25-35份、相容剂6-10份、抗氧剂1.5-2.5份、硅橡胶5-15份、阻燃剂70-90份、交联剂1.5-2.1份。该电缆料的制备方法是：将高密度聚乙烯、乙烯-辛烯共聚物和相容剂混合均匀，然后放入密炼机中密炼5-10min，密炼温度150℃-160℃，依次加入硅橡胶、抗氧剂、阻燃剂和交联剂，待配合料混合均匀后出料，经挤出机造粒生产线制备电缆料。该电缆料也不能同时满足优良阻燃性和挤出性能的要求。
CN108641158A公开了一种高韧性的耐高温电缆料，其组分包括：线性高密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚丙烯、硫化硅橡胶、硬脂酸镁、玻璃纤维、热稳定剂、阻燃剂、相容剂、耐高温添加剂、偶联剂和抗氧剂，这种电缆料的耐高温性能突出，可以在高温状态下保持自身的物理化学特性，提高电缆料在高温环境中的使用寿命。该电缆料虽有良好的耐高温性能，但其挤出性能较差。
因此，开发出一种同时具有优异阻燃性能和优异挤出性能且耐高温的电缆料是很有意义的。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种电缆料及其制备方法和应用，尤其提供一种耐高温薄壁电缆料及其制备方法和应用。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
一方面，本发明提供一种耐高温薄壁电缆料，所述电缆料按重量份数计包括如下组分：乙烯-丙烯酸丁酯共聚物A15-25份、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物B5-15份、乙烯-辛烯共聚物10-15份、聚乙烯5-10份、润滑剂0.1-0.5份、抗氧剂0.5-2份、阻燃剂45-65份。
其中，乙烯-丙烯酸丁酯共聚物A在190℃和21.6Kg下熔融指数为5-15g/10min，例如5g/10min、6g/10min、7g/10min、8g/10min、10g/10min、11g/10min、12g/10min、14g/10min或15g/10min等。
乙烯-丙烯酸丁酯共聚物B在190℃和21.6Kg下熔融指数为0.1-3g/10min，例如0.1g/10min、0.2g/10min、0.5g/10min、0.8g/10min、1g/10min、1.2g/10min、1.5g/10min、2g/10min或3g/10min等。
本发明所涉及的电缆料通过对具有不同熔融指数的两种乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、聚乙烯、润滑剂、抗氧剂以及阻燃剂的合理配伍和特定的重量份数选择，使电缆料耐高温性能好，并且添加的阻燃剂不影响电缆料的挤出性能，使其快速挤出后表面平整光滑，且厚度很小。
所述乙烯-丙烯酸丁酯共聚物A和乙烯-丙烯酸丁酯共聚物B分别为具有较高熔融指数和较低熔融指数的乙烯-丙烯酸丁酯共聚物，两者缺一不可，且两者的重量份数特定选择15-25份和5-15份，才能使电缆料达到上述有益效果。
所述乙烯-丙烯酸丁酯共聚物A的重量份数可以为15份、16份、17份、18份、19份、20份、21份、22份、24份或25份等。
所述乙烯-丙烯酸丁酯共聚物B的重量份数可以为5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、14份或15份等。
所述乙烯-辛烯共聚物的重量份数可以为10份、11份、12份、13份、14份或15份等。
所述聚乙烯的重量份数可以为5份、6份、7份、8份、9份或10份等。
所述润滑剂的重量份数可以为0.1份、0.15份、0.2份、0.25份、0.3份、0.35份、0.4份或0.5份等。
所述抗氧剂的重量份数可以为0.5份、0.6份、0.8份、1份、1.2份、1.4份、1.6份或2份等。
所述阻燃剂的重量份数可以为45份、48份、50份、52份、55份、58份、59份、60份、62份或65份等。
优选地，所述乙烯-丙烯酸丁酯共聚物A中丙烯酸丁酯结构单元的质量百分含量为14-33％，例如14％、15％、16％、20％、24％、26％、28％、30％、31％、32％或33％等。
优选地，所述乙烯-丙烯酸丁酯共聚物B中丙烯酸丁酯结构单元的质量百分含量为14-33％，例如14％、15％、16％、20％、24％、26％、28％、30％、31％、32％或33％等。
优选地，所述乙烯-辛烯共聚物在190℃和21.6Kg下熔融指数为0.1-2g/10min，例如0.1g/10min、0.2g/10min、0.4g/10min、0.5g/10min、0.8g/10min、1g/10min、1.2g/10min、1.5g/10min或2g/10min等。
优选地，所述聚乙烯在190℃和21.6Kg下熔融指数为1-10g/10min，例如1g/10min、2g/10min、3g/10min、4g/10min、5g/10min、6g/10min、7g/10min、8g/10min、9g/10min或10g/10min等。
优选地，所述润滑剂包括聚乙烯蜡、硬脂酸、硬脂酸盐或有机硅酮中的任意一种或至少两种的组合，所述至少两种的组合例如聚乙烯蜡和硬脂酸的组合、硬脂酸和硬脂酸盐的组合、硬脂酸和硬脂酸盐以及有机硅酮的组合等。
优选地，所述抗氧剂包括四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和/或三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯。
优选地，所述阻燃剂氢氧化镁、氢氧化铝、碳酸钙或碳酸镁钙中的任意一种或至少两种的组合，所述至少两种的组合例如氢氧化镁和氢氧化铝的组合、碳酸钙和碳酸镁钙的组合、氢氧化铝和碳酸钙以及碳酸镁钙的组合等。
优选地，所述阻燃剂为氢氧化镁和碳酸钙的复合物。
另一方面，本发明提供一种如上所述的耐高温薄壁电缆料的制备方法，所述制备方法为：将电缆料的各组分按质量份数进行混合，再进行挤出造粒，得到所述耐高温薄壁电缆料。
优选地，所述混合为使用混合机进行混合。
优选地，所述混合的温度为20-60℃，例如20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、42℃、45℃、50℃、55℃或60℃等。
优选地，所述混合的时间为3-5min，例如3min、3.5min、3.8min、4min、4.2min、4.5min、4.7min、4.8min或5min等。
优选地，所述挤出造粒为使用双螺杆挤出机进行挤出造粒。
优选地，所述挤出造粒时的温度为145-205℃，例如145℃、150℃、155℃、160℃、170℃、180℃、190℃或205℃等。
优选地，所述双螺杆挤出机的各区温度为：第一区145-155℃(例如145℃、146℃、147℃、148℃、150℃、152℃、154℃或155℃等)，第二区155-165℃(例如155℃、156℃、157℃、158℃、160℃、161℃、162℃或165℃等)，第三区165-175℃(例如165℃、166℃、168℃、170℃、171℃、172℃、174℃或175℃等)，第四区175-185℃(例如175℃、177℃、178℃、180℃、181℃、182℃、184℃或185℃等)，第五区185-195℃(例如185℃、187℃、188℃、190℃、191℃、192℃、194℃或195℃等)，机头和模具195-205℃(例如195℃、197℃、198℃、200℃、201℃、202℃、204℃或205℃等)。
作为本发明的优选技术方案，所述制备方法具体包括如下步骤：
(1)将电缆料的各组分按质量份数放入混合机在20-60℃下进行3-5min的混合；
(2)将混合后的各组分放入双螺杆挤出机在145-205℃下进行挤出造粒，得到所述耐高温薄壁电缆料。
再一方面，本发明提供一种如上所述的耐高温薄壁电缆料在制备电缆中的应用。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明所涉及的电缆料通过对具有不同熔融指数的两种乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、聚乙烯、润滑剂、抗氧剂以及阻燃剂的合理配伍和特定的重量份数选择，使电缆料耐高温性能好，并且添加的阻燃剂不影响电缆料的挤出性能，使电缆料快速挤出后表面平整光滑，且厚度很小，为0.15-0.18mm。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合本发明的优选实施例来进一步说明本发明的技术方案，但本发明并非局限在实施例范围内。
实施例1
本实施例提供一种耐高温薄壁电缆料，其按重量份数计包括如下组分：乙烯-丙烯酸丁酯共聚物A 20份、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物B 10份、乙烯-辛烯共聚物12份、聚乙烯8份、润滑剂0.2份、抗氧剂1份、阻燃剂50份；其中，乙烯-丙烯酸丁酯共聚物A在190℃和21.6Kg下熔融指数为10g/10min；乙烯-丙烯酸丁酯共聚物B在190℃和21.6Kg下熔融指数为2g/10min；润滑剂为硬脂酸镁；抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯；阻燃剂为氢氧化镁和碳酸钙的复合物，氢氧化镁和碳酸钙的重量比为2:1。
其制备方法为：
(1)将以上各组分按质量份数放入混合机在40℃下进行5min的混合；
(2)将混合后的各组分放入双螺杆挤出机在150℃下进行挤出造粒，得到所述耐高温薄壁电缆料。
实施例2
本实施例提供一种耐高温薄壁电缆料，其按重量份数计包括如下组分：乙烯-丙烯酸丁酯共聚物A 25份、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物B 5份、乙烯-辛烯共聚物10份、聚乙烯5份、润滑剂0.5份、抗氧剂2份、阻燃剂45份；其中，乙烯-丙烯酸丁酯共聚物A在190℃和21.6Kg下熔融指数为15g/10min；乙烯-丙烯酸丁酯共聚物B在190℃和21.6Kg下熔融指数为3g/10min；润滑剂为硬脂酸钡；抗氧剂为三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯；阻燃剂为氢氧化镁和碳酸钙的复合物，氢氧化镁和碳酸钙的重量比为2:1。
其制备方法为：
(1)将以上各组分按质量份数放入混合机在60℃下进行5min的混合；
(2)将混合后的各组分放入双螺杆挤出机在160℃下进行挤出造粒，得到所述耐高温薄壁电缆料。
实施例3
本实施例提供一种耐高温薄壁电缆料，其按重量份数计包括如下组分：乙烯-丙烯酸丁酯共聚物A 15份、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物B 15份、乙烯-辛烯共聚物15份、聚乙烯10份、润滑剂0.1份、抗氧剂0.5份、阻燃剂65份；其中，乙烯-丙烯酸丁酯共聚物A在190℃和21.6Kg下熔融指数为5g/10min；乙烯-丙烯酸丁酯共聚物B在190℃和21.6Kg下熔融指数为0.5g/10min；润滑剂为硬脂酸镁和聚乙烯蜡的复合物，两者重量比为1:1；抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯；阻燃剂为氢氧化铝。
其制备方法为：
(1)将以上各组分按质量份数放入混合机在20℃下进行5min的混合；
(2)将混合后的各组分放入双螺杆挤出机在200℃下进行挤出造粒，得到所述耐高温薄壁电缆料。
对比例1
本实施例提供一种电缆料，其包括的组分与实施例1的差别仅在于乙烯-丙烯酸丁酯共聚物A35份，其他均保持一致。其制备方法与实施例1相同。
对比例2
本实施例提供一种电缆料，其包括的组分与实施例1的差别仅在于乙烯-丙烯酸丁酯共聚物B 2份，其他均保持一致。其制备方法与实施例1相同。
对比例3
本实施例提供一种电缆料，其包括的组分与实施例1的差别仅在于组分中不含有乙烯-丙烯酸丁酯共聚物A，其他均保持一致。其制备方法与实施例1相同。
对比例4
本实施例提供一种电缆料，其包括的组分与实施例1的差别仅在于组分中不含有乙烯-丙烯酸丁酯共聚物B，其他均保持一致。其制备方法与实施例1相同。
对比例5
本实施例提供一种电缆料，其包括的组分与实施例1的差别仅在于将组分中的乙烯-丙烯酸丁酯共聚物A和乙烯-丙烯酸丁酯共聚物B替换为乙烯-醋酸乙烯共聚物，其他均保持一致。其制备方法与实施例1相同。
对比例6
本实施例提供一种电缆料，其包括的组分与实施例1的差别仅在于乙烯-丙烯酸丁酯共聚物A在190℃和21.6Kg下熔融指数为20g/10min，其他均保持一致。其制备方法与实施例1相同。
将实施例1-3和对比例1-6制得的电缆料挤制成电线护套，并按照测试标准UL1581进行VW-1燃烧试验，对护套表面的平整光滑度进行目测观察，测量挤制成护套的厚度，结果如表1所示：
表1
| 产品 | VW-1燃烧试验 | 挤出速度(m/min) | 护套厚度(mm) | 表面光滑度 |
| 实施例1 | 通过 | 69 | 0.15 | 平整光滑 |
| 实施例2 | 通过 | 62 | 0.18 | 平整光滑 |
| 实施例3 | 通过 | 62 | 0.18 | 平整光滑 |
| 对比例1 | 通过 | 60 | 0.22 | 较粗糙 |
| 对比例2 | 通过 | 57 | 0.24 | 较粗糙 |
| 对比例3 | 通过 | 48 | 0.55 | 较粗糙 |
| 对比例4 | 通过 | 58 | 0.25 | 较粗糙 |
| 对比例5 | 通过 | 30 | 0.62 | 很粗糙 |
| 对比例6 | 通过 | 62 | 0.21 | 很粗糙 |
由表1可知，实施例1-3和对比例1-6制得的电缆料中均添加有阻燃剂，因此都具有良好的阻燃性，能通过VW-1燃烧测试；由实施例1-3的测试结果可以看出，本发明所涉及的电缆料耐高温性能好，200℃左右的加工温度不会影响其挤出性能，并且不会因阻燃剂的添加影响其挤出性能，电缆料快速挤出后表面平整光滑，其挤出速度高达62-69m/min，厚度很小，仅为0.15-0.18mm。
由对比例1、对比例2和对比例4数据可知，当乙烯-丙烯酸丁酯共聚物A的重量份数超过25份或者乙烯-丙烯酸丁酯共聚物B的重量份数不及5份或者组分中不含有乙烯-丙烯酸丁酯共聚物B时，电缆料虽然能够快速挤出，但是其表面比较粗糙。
由对比例3数据可知，当组分中不含有乙烯-丙烯酸丁酯共聚物A时，电缆料的挤出速度较慢，厚度较大，且表面较为粗糙。
由对比例5数据可知，当组分中不含有乙烯-丙烯酸丁酯共聚物A和乙烯-丙烯酸丁酯共聚物B时，电缆料的挤出速度明显变慢，厚度很大，且表面很粗糙，推测原因可能是由于电缆料的耐高温性能不好，使其在加工时不稳定，影响其挤出性能。
由对比例6数据可知，乙烯-丙烯酸丁酯共聚物A在190℃和21.6Kg下熔融指数超过15g/10min时，电缆料虽然能够快速挤出，但是其表面很粗糙。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的耐高温薄壁电缆料及其制备方法和应用，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
Claims (17)
1.一种耐高温薄壁电缆护套，其特征在于，所述电缆护套由电缆料挤制得到，所述电缆料按重量份数计包括如下组分：乙烯-丙烯酸丁酯共聚物A 15-25份、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物B 5-15份、乙烯-辛烯共聚物10-15份、聚乙烯5-10份、润滑剂0.1-0.5份、抗氧剂0.5-2份、阻燃剂45-65份；
其中，乙烯-丙烯酸丁酯共聚物A在190℃和21.6Kg下熔融指数为5-15g/10min；乙烯-丙烯酸丁酯共聚物B在190℃和21.6Kg下熔融指数为0.1-3g/10min。
2.一种如权利要求1所述的耐高温薄壁电缆护套，其特征在于，所述乙烯-丙烯酸丁酯共聚物A中丙烯酸丁酯结构单元的质量百分含量为14-33％。
3.一种如权利要求1所述的耐高温薄壁电缆护套，其特征在于，所述乙烯-丙烯酸丁酯共聚物B中丙烯酸丁酯结构单元的质量百分含量为14-33％。
4.一种如权利要求1所述的耐高温薄壁电缆护套，其特征在于，所述乙烯-辛烯共聚物在190℃和21.6Kg下熔融指数为0.1-2g/10min。
5.一种如权利要求1所述的耐高温薄壁电缆护套，其特征在于，所述聚乙烯在190℃和21.6Kg下熔融指数为1-10g/10min。
6.一种如权利要求1所述的耐高温薄壁电缆护套，其特征在于，所述润滑剂包括聚乙烯蜡、硬脂酸、硬脂酸盐或有机硅酮中的任意一种或至少两种的组合。
7.一种如权利要求1所述的耐高温薄壁电缆护套，其特征在于，所述抗氧剂包括四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和/或三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯。
8.一种如权利要求1所述的耐高温薄壁电缆护套，其特征在于，所述阻燃剂为 氢氧化镁、氢氧化铝、碳酸钙或碳酸镁钙中的任意一种或至少两种的组合。
9.一种如权利要求1所述的耐高温薄壁电缆护套，其特征在于，所述阻燃剂为氢氧化镁和碳酸钙的复合物。
10.如权利要求1所述的耐高温薄壁电缆护套，其特征在于，所述电缆料的制备方法为：将电缆料的各组分按质量份数进行混合，再进行挤出造粒，得到所述电缆料。
11.如权利要求10所述的耐高温薄壁电缆护套，其特征在于，所述混合为使用混合机进行混合。
12.如权利要求10所述的耐高温薄壁电缆护套，其特征在于，所述混合的温度为20-60℃。
13.如权利要求10所述的耐高温薄壁电缆护套，其特征在于，所述混合的时间为3-5min。
14.如权利要求10所述的耐高温薄壁电缆护套，其特征在于，所述挤出造粒为使用双螺杆挤出机进行挤出造粒。
15.如权利要求10所述的耐高温薄壁电缆护套，其特征在于，所述挤出造粒时的温度为145-205℃。
16.如权利要求14所述的耐高温薄壁电缆护套，其特征在于，所述双螺杆挤出机的各区温度为：第一区145-155℃，第二区155-165℃，第三区165-175℃，第四区175-185℃，第五区185-195℃，机头和模具195-205℃。
17.如权利要求1所述的耐高温薄壁电缆护套在制备电缆中的应用。
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| WO2009117633A2 (en) * | 2008-03-21 | 2009-09-24 | General Cable Technologies Corporation | Low-smoke, fire-resistant and water-resistant cable coating |
| CN101679672A (zh) * | 2007-03-09 | 2010-03-24 | 陶氏环球技术公司 | 耐应力/热裂化的电缆护套材料 |
| CN101784934A (zh) * | 2007-07-30 | 2010-07-21 | 普睿司曼股份公司 | 配有紧包缓冲光纤的通信电缆 |
-
2019
- 2019-01-30 CN CN201910091932.4A patent/CN109762240B/zh active Active
Patent Citations (4)
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