CN110272607A - 一种150℃硅烷交联低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘料及其制备方法 - Google Patents

一种150℃硅烷交联低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种150℃硅烷交联低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘料及其制备方法，150℃硅烷交联低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘料，由重量比为100:5～10的硅烷接枝的阻燃料A料和催化剂阻燃母料B料制备而成；硅烷接枝的阻燃料A料的原料组分包括：硅烷接枝树脂85～95份；第一增容树脂5～15份；第一阻燃剂130～180份；第一润滑剂2～7份；第一抗氧剂1～2份；催化剂阻燃母料B料的原料组分包括：乙烯—醋酸乙烯酯共聚物60～70份；第二线性低密度聚乙烯15～30份；第二增容树脂5～15份；第二阻燃剂130～180份；第二润滑剂2～7份；第三抗氧剂1～3份；催化剂1～5份。本发明力学和阻燃性能优异，耐温性能提高显著。

Description

一种150℃硅烷交联低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘料及其制备 方法
技术领域
本发明涉及一种150℃硅烷交联低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘料及其制备方法，属于绝缘料领域。
背景技术
从目前国内市场情况来看，特别是BYJ打包线，主要还是以辐照交联型低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘料为主，其生产效率较高，综合性能优异，但是经过辐照后的绝缘线芯，其表面或多或少会有一些刮痕，影响外观质量。此外，由于辐照设备价格昂贵、能耗大，无形之中增加了电缆的综合成本，特别对于中小型电缆厂家，由于资金问题，无法购买辐照设备，导致需要以委托加工的方式来完成辐照，一方面是增加成本，另一方面无法保证产品的质量。因此，急需开发一种成本低廉、制备简单、性能优异的产品来替代辐照交联产品。
发明内容
本发明提供一种150℃硅烷交联低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘料及其制备方法，成本低廉、交联工艺简单、性能更优异，特别是耐高温性能提高显著。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种150℃硅烷交联低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘料，由重量比为100:5～10的硅烷接枝的阻燃料A料和催化剂阻燃母料B料制备而成；
硅烷接枝的阻燃料A料的原料组分包括：
硅烷接枝树脂的原料组分包括：
催化剂阻燃母料B料的原料组分包括：
上述份数均为重量份数。
本申请150℃指硅烷交联低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘料的耐受温度，能满足长期工作温度150℃的使用要求。
上述150℃硅烷交联低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘料，原料易得、成本低廉，力学性能和阻燃性能优异，耐高温性能提升显著。
为了增强物料之间的相容性，促进各物料之间的协同促进效应，第一增容树脂和第二增容树脂均分别为马来酸酐接枝聚乙烯、乙烯—醋酸乙烯酯共聚物或乙烯辛烯共聚物中的至少一种。
为了保证产品的阻燃性性，确保物料之间的相容性，同时降低成本，第一阻燃剂和第二阻燃剂均分别为氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌或蒙脱土中的至少一种。
为了兼顾产品的综合性能和成本，第一润滑剂和第二润滑剂均分别为硅酮母粒、聚乙烯蜡、甲基硅油、硬脂酸或硬脂酸锌中的至少一种。
现有技术中抗氧剂的种类的繁多，然而针对不同的用途和场合，不同抗氧剂发挥的作用也不尽相同，为了提高产品的耐候性，提升产品的耐温性和力学性能，同时确保物料之间的相容性，第一抗氧剂、第二抗氧剂和第三抗氧剂均分别为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、硫代二丙酸二月桂至、硫代二丙酸二硬脂醇酯或季戊四醇类十二硫代丙酯的中至少一种。
为了进一步提高产品的耐高温性能和阻燃性能，同时确保产品的力学性能，乙烯—醋酸乙烯酯共聚物中，醋酸乙烯酯的质量占乙烯－醋酸乙烯酯总质量的10～30wt％。
为了兼顾产品的综合性能，第一线性低密度聚乙烯和第二线性低密度聚乙烯的融指均为3.5～7.5g/10min。
为了进一步提高产品的耐高温性能和阻燃性能，，乙烯基硅烷为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷或乙烯基三(2-甲氧乙氧基)硅烷中的至少一种。
为了确保反应的顺利进行，同时提高反应效率，引发剂为过氧化二异丙苯、过氧化二苯甲酰或过氧化醋酸叔丁酯中的至少一种；催化剂为钛化物、锆化物或二月桂酸二丁基锡中的至少一种。
上述150℃硅烷交联低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘料的制备方法，包括以下步骤：
1)将乙烯—醋酸乙烯酯共聚物、第一线性低密度聚乙烯、第二抗氧剂、乙烯基硅烷和引发剂，在双螺杆混炼挤出机中170～200℃进行接枝反应，反应时间为35～40秒，得到硅烷接枝树脂；
2)将硅烷接枝树脂、第一增容树脂、第一阻燃剂、第一润滑剂和第一抗氧剂在双螺杆混炼挤出机中100～150℃进行挤出造粒，得到硅烷接枝的阻燃料A料；
3)将乙烯—醋酸乙烯酯共聚物、第二线性低密度聚乙烯、第二增容树脂、第二阻燃剂、第二润滑剂、第三抗氧剂和催化剂，采用双螺杆混炼挤出机100～150℃进行挤出造粒，得催化剂阻燃母料B料；
4)将硅烷接枝的阻燃料A料和催化剂阻燃母料B料按重量比100:5～10进行混合，得到150℃硅烷交联低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘料。
本发明未提及的技术均参照现有技术。
本发明150℃硅烷交联低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘料，相比于传统的辐照型绝缘线芯，综合成本更低、交联工艺更简单、力学性能和阻燃性能更优异，特别是耐高温性能提高显著。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
阻燃料A料：1)按重量份数称取28wt％醋酸乙烯酯含量的乙烯—醋酸乙烯酯共聚物(EVA埃克森UL02528cc，下同)80份、融指3.8g/10min的线性低密度聚乙烯(LLDPE三井SP0540，下同)20份、抗氧剂硫代二丙酸二硬脂醇酯(天津力生，下同)0.2份和季戊四醇类十二硫代丙酯(天津力生，下同)0.3份、乙烯基三甲氧基硅烷(浙江新安，下同)2份以及过氧化二异丙苯(阿克苏，下同)0.15份在双螺杆混炼挤出机中180～190℃进行接枝反应，反应时间为38秒，得到硅烷接枝树脂。2)按重量份数称取硅烷接枝树脂90份、马来酸酐接枝聚乙烯(美国杜邦，E226，下同)10份、阻燃剂氢氧化铝(安徽壹石通，下同)130份和氢氧化镁(烟台艾佛尔，下同)45份、润滑剂硅酮母粒(凯茵化工，MB50-011，下同)3份、聚乙烯蜡(西班牙泽尔，CWN-205，下同)1.5份、抗氧剂硫代二丙酸二硬脂醇酯(美国科聚亚，下同)0.5份和季戊四醇类十二硫代丙酯(美国科聚亚，下同)1份在双螺杆混炼挤出机130～140℃进行挤出造粒，得到阻燃料A料。阻燃母料B料：按重量份数称取28w％t醋酸乙烯酯含量的乙烯—醋酸乙烯酯共聚物65份、融指3.5g/10min的线性低密度聚乙烯25份、马来酸酐接枝聚乙烯10份、阻燃剂氢氧化铝130份和氢氧化镁45份、润滑剂硅酮母粒3份和聚乙烯蜡(常州可赛，下同)1.5份、抗氧剂硫代二丙酸二硬脂醇酯0.5份和季戊四醇类十二硫代丙酯1份、二月桂酸二丁基锡(上海和铄化工，下同)2.5份在双螺杆混炼挤出机130～140℃进行挤出造粒，得到阻燃母料B料。3)将阻燃A料和阻燃母料B料按重量比100：8进行混合，在单螺杆挤出机120～130℃进行线芯挤出，导体采用2.5mm2一类铜导体，皮层厚度0.8mm，绝缘线芯放入90℃的温水池中，水煮交联1.5小时，得到低烟无卤阻燃交联绝缘线芯。
实施例2
阻燃料A料：1)按重量份数称取28w％t醋酸乙烯酯含量的乙烯—醋酸乙烯酯共聚物70份、融指3.8g/10min的线性低密度聚乙烯30份、抗氧剂硫代二丙酸二硬脂醇酯0.3份和季戊四醇类十二硫代丙酯0.5份、乙烯基三甲氧基硅烷2.5份以及过氧化二异丙苯0.2份在双螺杆混炼挤出机中180～190℃进行接枝反应，反应时间为38秒，得到硅烷接枝的树脂。2)按重量份数称取硅烷接枝树脂90份、马来酸酐接枝聚乙烯10份、阻燃剂氢氧化铝130份、氢氧化镁45份、蒙脱土5份、润滑剂硅酮母粒3份、聚乙烯蜡1.5份、抗氧剂硫代二丙酸二硬脂醇酯0.5份和季戊四醇类十二硫代丙酯1份在双螺杆混炼挤出机130～140℃进行挤出造粒，得到阻燃料A料。阻燃母料B料：按重量份数称取28w％t醋酸乙烯酯含量的乙烯—醋酸乙烯酯共聚物65份、融指3.5g/10min的线性低密度聚乙烯25份、马来酸酐接枝聚乙烯10份、阻燃剂氢氧化铝130份、氢氧化镁45份、5份蒙脱土、润滑剂硅酮母粒3份、聚乙烯蜡1.5份、抗氧剂硫代二丙酸二硬脂醇酯0.5份、季戊四醇类十二硫代丙酯1份、二月桂酸二丁基锡2.5份在双螺杆混炼挤出机130～140℃进行挤出造粒，得到阻燃母料B料。3)将阻燃A料和阻燃母料B料按重量比100：7进行混合，在单螺杆挤出机130～145℃进行线芯挤出，导体采用2.5mm2一类铜导体，皮层厚度0.8mm，绝缘线芯放入90℃的温水池中，水煮交联1.5小时，得到低烟无卤阻燃交联绝缘线芯。
实施例3
阻燃料A料：1)按重量份数称取28w％t醋酸乙烯酯含量的乙烯—醋酸乙烯酯共聚物75份、融指3.8g/10min的线性低密度聚乙烯25份、抗氧剂硫代二丙酸二硬脂醇酯0.5份和季戊四醇类十二硫代丙酯0.5份、乙烯基三甲氧基硅烷3.0份以及过氧化二异丙苯0.25份在双螺杆混炼挤出机中180～190℃进行接枝反应，反应时间为38秒，得到硅烷接枝的树脂。2)按重量份数称取硅烷接枝树脂95份、马来酸酐接枝聚乙烯12份、阻燃剂氢氧化铝130份、氢氧化镁45份和5份蒙脱土、润滑剂硅酮母粒3.5份和聚乙烯蜡1.5份、抗氧剂硫代二丙酸二硬脂醇酯0.5份和季戊四醇类十二硫代丙酯1份在双螺杆混炼挤出机130～140℃进行挤出造粒，得到阻燃料A料。阻燃母料B料：按重量份数称取28w％t醋酸乙烯酯含量的乙烯—醋酸乙烯酯共聚物68份、融指3.5g/10min的线性低密度聚乙烯20份、马来酸酐接枝聚乙烯13份、阻燃剂氢氧化铝120份和氢氧化镁45份、润滑剂硅酮母粒2.5份和聚乙烯蜡1.5份、抗氧剂硫代二丙酸二硬脂醇酯0.5份和季戊四醇类十二硫代丙酯1份、二月桂酸二丁基锡1.5份在双螺杆混炼挤出机130～140℃进行挤出造粒，得到阻燃母料B料。3)将阻燃A料和阻燃母料B料按重量比100：9进行混合，在单螺杆挤出机120～130℃进行线芯挤出，导体采用2.5mm2一类铜导体，皮层厚度0.8mm，绝缘线芯放入90℃的温水池中，水煮交联1.5小时，得到低烟无卤阻燃交联绝缘线芯。
由上述实施例1至实施例3制备的150℃硅烷交联低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘料生产的低烟无卤阻燃交联绝缘线芯，性能参数见表1。
表1
采用本发明中的电缆材料生产的绝缘线芯，相比于传统的辐照型绝缘线芯，其综合成本更低、交联工艺更简单、性能更优异，特别是耐高温性能，显著提高。

Claims (10)

1.一种150℃硅烷交联低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘料，其特征在于，由重量比为100:5～10的硅烷接枝的阻燃料A料和催化剂阻燃母料B料制备而成；
硅烷接枝的阻燃料A料的原料组分包括：
硅烷接枝树脂的原料组分包括：
催化剂阻燃母料B料的原料组分包括：
上述份数均为重量份数。
2.根据权利要求1所述的150℃硅烷交联低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘料，其特征在于：第一增容树脂和第二增容树脂均分别为马来酸酐接枝聚乙烯、乙烯—醋酸乙烯酯共聚物或乙烯辛烯共聚物中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的150℃硅烷交联低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘料，其特征在于：第一阻燃剂和第二阻燃剂均分别为氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌或蒙脱土中的至少一种。
4.根据权利要求1或2所述的150℃硅烷交联低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘料，其特征在于：第一润滑剂和第二润滑剂均分别为硅酮母粒、聚乙烯蜡、甲基硅油、硬脂酸或硬脂酸锌中的至少一种。
5.根据权利要求1或2所述的150℃硅烷交联低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘料，其特征在于：第一抗氧剂、第二抗氧剂和第三抗氧剂均分别为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、硫代二丙酸二月桂至、硫代二丙酸二硬脂醇酯或季戊四醇类十二硫代丙酯的中至少一种。
6.根据权利要求1或2所述的150℃硅烷交联低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘料，其特征在于：乙烯—醋酸乙烯酯共聚物中，醋酸乙烯酯的质量占乙烯－醋酸乙烯酯总质量的10～30wt％。
7.根据权利要求1或2所述的150℃硅烷交联低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘料，其特征在于：第一线性低密度聚乙烯和第二线性低密度聚乙烯的融指均为3.5～7.5g/10min。
8.根据权利要求1或2所述的150℃硅烷交联低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘料，其特征在于：乙烯基硅烷为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷或乙烯基三(2-甲氧乙氧基)硅烷中的至少一种。
9.根据权利要求1或2所述的150℃硅烷交联低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘料，其特征在于：引发剂为过氧化二异丙苯、过氧化二苯甲酰或过氧化醋酸叔丁酯中的至少一种；催化剂为钛化物、锆化物或二月桂酸二丁基锡中的至少一种。
10.权利要求1-9任意一项所述的150℃硅烷交联低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)将乙烯—醋酸乙烯酯共聚物、第一线性低密度聚乙烯、第二抗氧剂、乙烯基硅烷和引发剂，在双螺杆混炼挤出机中170～200℃进行接枝反应，反应时间为35～40秒，得到硅烷接枝树脂；
2)将硅烷接枝树脂、第一增容树脂、第一阻燃剂、第一润滑剂和第一抗氧剂在双螺杆混炼挤出机中100～150℃进行挤出造粒，得到硅烷接枝的阻燃料A料；
3)将乙烯—醋酸乙烯酯共聚物、第二线性低密度聚乙烯、第二增容树脂、第二阻燃剂、第二润滑剂、第三抗氧剂和催化剂，采用双螺杆混炼挤出机100～150℃进行挤出造粒，得催化剂阻燃母料B料；
4)将硅烷接枝的阻燃料A料和催化剂阻燃母料B料按重量比100:5～10进行混合，得到150℃硅烷交联低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘料。
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