CN110317387A - 一种耐高温阻燃电缆材料及其制备方法 - Google Patents

一种耐高温阻燃电缆材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种耐高温阻燃电缆材料及其制备方法，涉及电缆加工技术领域。所述耐高温阻燃电缆材料由以下重量份的原料制成：低密度聚乙烯树脂35‑45份、硼酚醛树脂22‑25份、聚芳基乙炔树脂22‑24份、三元乙丙橡胶10‑12份、白炭黑3‑4份、十溴二苯乙烷2‑3份、焦亚硫酸钠2‑3份、聚磷酸铵1‑2份、间苯二酚双二苯磷酸酯2‑4份、γ‑氯‑4‑甲氧基苯丁酮1‑2份、甲基丙烯酸甲酯2‑4份、二氧化硅3‑4份、丙二醇二醋酸酯4‑5份、硫化剂08‑1.2份、抗氧化剂1‑2份、增塑剂2‑3份。本发明克服了现有技术的不足，提高了传统电缆材料的耐热性能，使其有效防止高温老化，延长产品的使用寿命，同时本发明产品具有良好的阻燃性能，提高产品的使用安全性，适宜推广使用。

Description

一种耐高温阻燃电缆材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及电缆加工技术领域，具体涉及一种耐高温阻燃电缆材料及其制备方法。
背景技术
电缆electric cable；power cable，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的电缆，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。电线电缆行业作为国民经济支柱行业之一的电力行业的配套行业，在国民经济中具有极其重要的作用和地位。
由于电缆主要起着运输电力的作用，而大多数电缆运输电力的场所在户外，而由于电缆基本为深色，在夏季高温的情况下电缆表面材料吸热加速电缆老化，影响电缆的使用寿命，同时近几年由于电力老化造成的火灾极大地影响居民的生命和财产安全，所以电缆材料的阻燃性也至关重要，所以研究耐热阻燃的电缆材料是现阶段的一大重要方向。
发明内容
针对现有技术不足，本发明提供一种耐高温阻燃电缆材料及其制备方法，提高了传统电缆材料的耐热性能，使其有效防止高温老化，延长产品的使用寿命，同时本发明产品具有良好的阻燃性能，提高产品的使用安全性，适宜推广使用。
为实现以上目的，本发明的技术方案通过以下技术方案予以实现：
一种耐高温阻燃电缆材料，所述耐高温阻燃电缆材料由以下重量份的原料制成：低密度聚乙烯树脂35-45份、硼酚醛树脂22-25份、聚芳基乙炔树脂22-24份、三元乙丙橡胶10-12份、白炭黑3-4份、十溴二苯乙烷2-3份、焦亚硫酸钠2-3份、聚磷酸铵1-2份、间苯二酚双二苯磷酸酯2-4份、γ-氯-4-甲氧基苯丁酮1-2份、甲基丙烯酸甲酯2-4份、二氧化硅3-4份、丙二醇二醋酸酯4-5份、硫化剂08-1.2份、抗氧化剂1-2份、增塑剂2-3份。
优选的，所述硫化剂为硫磺、季戊四醇、氧化镁、氨基甲酸乙酯质量比3∶1∶1∶2的混合物。
优选的，所述抗氧化剂为2，4-二甲基-6-叔丁基苯酚、N,N'-二仲丁基对苯二胺、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮质量比3∶2∶1的混合物。
优选的，所述增塑剂为邻苯二甲酸丁苄酯、邻苯二甲酸二仲辛酯、邻苯二甲酸二环己酯中任意一种。
所述耐高温阻燃电缆材料的制备方法包括以下步骤：
(1)将低密度聚乙烯树脂、硼酚醛树脂混合γ-氯-4-甲氧基苯丁酮进行高温高压改性接枝处理，得混合树脂A备用；
(2)将聚芳基乙炔树脂、三元乙丙橡胶混合加入十溴二苯乙烷、焦亚硫酸钠、二氧化硅和白炭黑混合高温搅拌均匀，得混合树脂B备用；
(3)将上述混合树脂B于低温环境下进行粉碎，过80目筛后加入甲基丙烯酸甲酯、丙二醇二醋酸酯混合高速搅拌，得混合料备用；
(4)将上述混合树脂A加入聚磷酸铵、间苯二酚双二苯磷酸酯和硫化剂于高温混炼机中混炼2-3h，后取出加入上述混合料、抗氧化剂和增塑剂于反应釜中高温搅拌均匀，后保温密封静置1-1.2h，再于挤出机挤出成型，得本发明耐高温阻燃电缆材料的制备方法。
优选的，所述步骤(1)中高温高压改性的温度为120-140℃，压强为25-28MPa，改性时间为60-80min。
优选的，所述步骤(2)中混合高温搅拌的温度为160-180℃，搅拌的转速为500-600r/min，搅拌时间为40-50min。
优选的，所述步骤(3)中低温粉碎的温度为零下5℃-零下3℃，后混合高速搅拌的转速为800-850r/min，搅拌时间为25-30min。
优选的，所述步骤(4)中混炼机混炼的温度为220-230℃，反应釜高温搅拌的温度为200-210℃，搅拌转速为400-600r/min，搅拌时间为20-30min。
本发明提供一种耐高温阻燃电缆材料及其制备方法，与现有技术相比优点在于：
(1)本发明采用低密度聚乙烯树脂、硼酚醛树脂、聚芳基乙炔树脂、三元乙丙橡胶为主要基料，有效保证电缆的力学性能，防止使用过程中损坏并且将低密度聚乙烯树脂、硼酚醛树脂混合γ-氯-4-甲氧基苯丁酮进行高温高压改性接枝处理，有效提升产品的耐热性能，防止树脂受热老化，延长其使用寿命。
(2)本发明添加有十溴二苯乙烷、焦亚硫酸钠、二氧化硅和白炭黑等物质有效使树脂材料具有良好的阻燃耐火性，并且白炭黑和二氧化碳配合添加使产品在点燃后能快速熄灭，防止毒害物质产生，安全环保。
(3)本发买那个还添加有甲基丙烯酸甲酯、丙二醇二醋酸酯、聚磷酸铵、间苯二酚双二苯磷酸酯等物质，在进一步提升产品的阻燃性能的同时保证产品的抗氧化性能，延长产品使用寿命，适宜推广使用，并且将原料经过低温粉碎、高速搅拌、混炼、静置等加工方式有效提升产品的稳定性。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种耐高温阻燃电缆材料，所述耐高温阻燃电缆材料由以下重量份的原料制成：低密度聚乙烯树脂35份、硼酚醛树脂22份、聚芳基乙炔树脂22份、三元乙丙橡胶10份、白炭黑3份、十溴二苯乙烷2份、焦亚硫酸钠2份、聚磷酸铵1份、间苯二酚双二苯磷酸酯2份、γ-氯-4-甲氧基苯丁酮1份、甲基丙烯酸甲酯2份、二氧化硅3份、丙二醇二醋酸酯4份、硫化剂08份、抗氧化剂1份、增塑剂2份。
所述硫化剂为硫磺、季戊四醇、氧化镁、氨基甲酸乙酯质量比3∶1∶1∶2的混合物；所述抗氧化剂为2，4-二甲基-6-叔丁基苯酚、N,N'-二仲丁基对苯二胺、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮质量比3∶2∶1的混合物；所述增塑剂为邻苯二甲酸丁苄酯。
所述耐高温阻燃电缆材料的制备方法包括以下步骤：
(1)将低密度聚乙烯树脂、硼酚醛树脂混合γ-氯-4-甲氧基苯丁酮进行高温高压改性接枝处理，得混合树脂A备用；
(2)将聚芳基乙炔树脂、三元乙丙橡胶混合加入十溴二苯乙烷、焦亚硫酸钠、二氧化硅和白炭黑混合高温搅拌均匀，得混合树脂B备用；
(3)将上述混合树脂B于低温环境下进行粉碎，过80目筛后加入甲基丙烯酸甲酯、丙二醇二醋酸酯混合高速搅拌，得混合料备用；
(4)将上述混合树脂A加入聚磷酸铵、间苯二酚双二苯磷酸酯和硫化剂于高温混炼机中混炼2-3h，后取出加入上述混合料、抗氧化剂和增塑剂于反应釜中高温搅拌均匀，后保温密封静置1-1.2h，再于挤出机挤出成型，得本发明耐高温阻燃电缆材料的制备方法。
其中，所述步骤(1)中高温高压改性的温度为120-140℃，压强为25-28MPa，改性时间为60-80min；所述步骤(2)中混合高温搅拌的温度为160-180℃，搅拌的转速为500-600r/min，搅拌时间为40-50min；所述步骤(3)中低温粉碎的温度为零下5℃-零下3℃，后混合高速搅拌的转速为800-850r/min，搅拌时间为25-30min；所述步骤(4)中混炼机混炼的温度为220-230℃，反应釜高温搅拌的温度为200-210℃，搅拌转速为400-600r/min，搅拌时间为20-30min。
实施例2：
一种耐高温阻燃电缆材料，所述耐高温阻燃电缆材料由以下重量份的原料制成：低密度聚乙烯树脂45份、硼酚醛树脂25份、聚芳基乙炔树脂24份、三元乙丙橡胶12份、白炭黑4份、十溴二苯乙烷3份、焦亚硫酸钠3份、聚磷酸铵2份、间苯二酚双二苯磷酸酯4份、γ-氯-4-甲氧基苯丁酮2份、甲基丙烯酸甲酯4份、二氧化硅4份、丙二醇二醋酸酯5份、硫化剂1.2份、抗氧化剂2份、增塑剂3份。
所述硫化剂为硫磺、季戊四醇、氧化镁、氨基甲酸乙酯质量比3∶1∶1∶2的混合物；所述抗氧化剂为2，4-二甲基-6-叔丁基苯酚、N,N'-二仲丁基对苯二胺、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮质量比3∶2∶1的混合物；所述增塑剂为邻苯二甲酸二仲辛酯。
所述耐高温阻燃电缆材料的制备方法包括以下步骤：
(1)将低密度聚乙烯树脂、硼酚醛树脂混合γ-氯-4-甲氧基苯丁酮进行高温高压改性接枝处理，得混合树脂A备用；
(2)将聚芳基乙炔树脂、三元乙丙橡胶混合加入十溴二苯乙烷、焦亚硫酸钠、二氧化硅和白炭黑混合高温搅拌均匀，得混合树脂B备用；
(3)将上述混合树脂B于低温环境下进行粉碎，过80目筛后加入甲基丙烯酸甲酯、丙二醇二醋酸酯混合高速搅拌，得混合料备用；
(4)将上述混合树脂A加入聚磷酸铵、间苯二酚双二苯磷酸酯和硫化剂于高温混炼机中混炼2-3h，后取出加入上述混合料、抗氧化剂和增塑剂于反应釜中高温搅拌均匀，后保温密封静置1-1.2h，再于挤出机挤出成型，得本发明耐高温阻燃电缆材料的制备方法。
其中，所述步骤(1)中高温高压改性的温度为120-140℃，压强为25-28MPa，改性时间为60-80min；所述步骤(2)中混合高温搅拌的温度为160-180℃，搅拌的转速为500-600r/min，搅拌时间为40-50min；所述步骤(3)中低温粉碎的温度为零下5℃-零下3℃，后混合高速搅拌的转速为800-850r/min，搅拌时间为25-30min；所述步骤(4)中混炼机混炼的温度为220-230℃，反应釜高温搅拌的温度为200-210℃，搅拌转速为400-600r/min，搅拌时间为20-30min。
实施例3：
一种耐高温阻燃电缆材料，所述耐高温阻燃电缆材料由以下重量份的原料制成：低密度聚乙烯树脂40份、硼酚醛树脂24份、聚芳基乙炔树脂23份、三元乙丙橡胶11份、白炭黑3.5份、十溴二苯乙烷2.5份、焦亚硫酸钠2.5份、聚磷酸铵1.5份、间苯二酚双二苯磷酸酯3份、γ-氯-4-甲氧基苯丁酮1.5份、甲基丙烯酸甲酯3份、二氧化硅3.5份、丙二醇二醋酸酯4.5份、硫化剂1份、抗氧化剂1.5份、增塑剂2.5份。
所述硫化剂为硫磺、季戊四醇、氧化镁、氨基甲酸乙酯质量比3∶1∶1∶2的混合物；所述抗氧化剂为2，4-二甲基-6-叔丁基苯酚、N,N'-二仲丁基对苯二胺、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮质量比3∶2∶1的混合物；所述增塑剂为邻苯二甲酸二环己酯。
所述耐高温阻燃电缆材料的制备方法包括以下步骤：
(1)将低密度聚乙烯树脂、硼酚醛树脂混合γ-氯-4-甲氧基苯丁酮进行高温高压改性接枝处理，得混合树脂A备用；
(2)将聚芳基乙炔树脂、三元乙丙橡胶混合加入十溴二苯乙烷、焦亚硫酸钠、二氧化硅和白炭黑混合高温搅拌均匀，得混合树脂B备用；
(3)将上述混合树脂B于低温环境下进行粉碎，过80目筛后加入甲基丙烯酸甲酯、丙二醇二醋酸酯混合高速搅拌，得混合料备用；
(4)将上述混合树脂A加入聚磷酸铵、间苯二酚双二苯磷酸酯和硫化剂于高温混炼机中混炼2-3h，后取出加入上述混合料、抗氧化剂和增塑剂于反应釜中高温搅拌均匀，后保温密封静置1-1.2h，再于挤出机挤出成型，得本发明耐高温阻燃电缆材料的制备方法。
其中，所述步骤(1)中高温高压改性的温度为120-140℃，压强为25-28MPa，改性时间为60-80min；所述步骤(2)中混合高温搅拌的温度为160-180℃，搅拌的转速为500-600r/min，搅拌时间为40-50min；所述步骤(3)中低温粉碎的温度为零下5℃-零下3℃，后混合高速搅拌的转速为800-850r/min，搅拌时间为25-30min；所述步骤(4)中混炼机混炼的温度为220-230℃，反应釜高温搅拌的温度为200-210℃，搅拌转速为400-600r/min，搅拌时间为20-30min。
实施例4：
检测上述实施例1-3所得产品的综合性能：
(1)选取上述实施例1-3所得产品为实验组1-3，普通聚氯乙烯电缆材料为对照组，备用；
(2)将实验组和对照组分别检测其拉伸强度和断裂伸长率，后将其置于150℃人工老化环境下处理100h、500h和1000h后检测各组原料的拉伸强度和断裂伸长率，结果如表1所示；
(3)将实验组和对照组产品进行阻燃性能检测，采用氧指数(LOI)法的国家标准GB2406—80，检测各组材料的燃烧情况，结果如表2所示。
表1
表2
由上表可知本发明所得产品相较于普通的聚氯乙烯电缆材料具有良好的耐热阻燃性能，适宜推广使用。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种耐高温阻燃电缆材料，其特征在于，所述耐高温阻燃电缆材料由以下重量份的原料制成：低密度聚乙烯树脂35-45份、硼酚醛树脂22-25份、聚芳基乙炔树脂22-24份、三元乙丙橡胶10-12份、白炭黑3-4份、十溴二苯乙烷2-3份、焦亚硫酸钠2-3份、聚磷酸铵1-2份、间苯二酚双二苯磷酸酯2-4份、γ-氯-4-甲氧基苯丁酮1-2份、甲基丙烯酸甲酯2-4份、二氧化硅3-4份、丙二醇二醋酸酯4-5份、硫化剂08-1.2份、抗氧化剂1-2份、增塑剂2-3份。
2.根据权利要求1所述的一种耐高温阻燃电缆材料，其特征在于：所述硫化剂为硫磺、季戊四醇、氧化镁、氨基甲酸乙酯质量比3∶1∶1∶2的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种耐高温阻燃电缆材料，其特征在于：所述抗氧化剂为2，4-二甲基-6-叔丁基苯酚、N,N'-二仲丁基对苯二胺、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮质量比3∶2∶1的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种耐高温阻燃电缆材料，其特征在于：所述增塑剂为邻苯二甲酸丁苄酯、邻苯二甲酸二仲辛酯、邻苯二甲酸二环己酯中任意一种。
5.一种耐高温阻燃电缆材料的制备方法，其特征在于：所述耐高温阻燃电缆材料的制备方法包括以下步骤：
(1)将低密度聚乙烯树脂、硼酚醛树脂混合γ-氯-4-甲氧基苯丁酮进行高温高压改性接枝处理，得混合树脂A备用；
(2)将聚芳基乙炔树脂、三元乙丙橡胶混合加入十溴二苯乙烷、焦亚硫酸钠、二氧化硅和白炭黑混合高温搅拌均匀，得混合树脂B备用；
(3)将上述混合树脂B于低温环境下进行粉碎，过80目筛后加入甲基丙烯酸甲酯、丙二醇二醋酸酯混合高速搅拌，得混合料备用；
(4)将上述混合树脂A加入聚磷酸铵、间苯二酚双二苯磷酸酯和硫化剂于高温混炼机中混炼2-3h，后取出加入上述混合料、抗氧化剂和增塑剂于反应釜中高温搅拌均匀，后保温密封静置1-1.2h，再于挤出机挤出成型，得本发明耐高温阻燃电缆材料的制备方法。
6.根据权利要求5所述的一种耐高温阻燃电缆材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中高温高压改性的温度为120-140℃，压强为25-28MPa，改性时间为60-80min。
7.根据权利要求5所述的一种耐高温阻燃电缆材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中混合高温搅拌的温度为160-180℃，搅拌的转速为500-600r/min，搅拌时间为40-50min。
8.根据权利要求5所述的一种耐高温阻燃电缆材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中低温粉碎的温度为零下5℃-零下3℃，后混合高速搅拌的转速为800-850r/min，搅拌时间为25-30min。
9.根据权利要求5所述的一种耐高温阻燃电缆材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中混炼机混炼的温度为220-230℃，反应釜高温搅拌的温度为200-210℃，搅拌转速为400-600r/min，搅拌时间为20-30min。
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