CN110408145A - 一种高效绝缘阻燃电缆材料及其制备方法 - Google Patents

一种高效绝缘阻燃电缆材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种高效绝缘阻燃电缆材料及其制备方法，涉及电缆加工技术领域。所述高效绝缘阻燃电缆材料由以下重量份的原料制成：聚氯乙烯树脂42‑45份、乙烯‑乙酸乙烯酯共聚物16‑20份、丁晴橡胶22‑25份、聚酰亚胺树脂12‑14份、γ‑(2,3‑环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷2‑4份、聚醚醚酮1‑3份、1,4‑二氧六环3‑5份、聚磷酸铵1‑2份、十溴联苯醚2‑3份、磷酸三苯酯1‑3份、二氧化硅1‑2份、硅藻土2‑3份、膨胀珍珠岩2‑3份、硫化剂1‑1.6份、增塑剂1‑2份、抗紫外线剂1‑1.6份。本发明克服了现有技术的不足，采用多种物质混合，在保证电缆材料的绝缘性能的同时提升其阻燃防火能力，增强产品的安全性，提升经济效益，适宜推广使用。

Description

一种高效绝缘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，具体涉及一种高效绝缘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，所以电缆材料的绝缘性是其基本性质，而针对国家用电安全的要求，电缆的材料应起到防火阻燃的作用，所以对电缆材料的配方和工艺进行优化，制备出更加优良的绝缘阻燃的电缆材料为现阶段一大重要研究方向。
经检索申请号为CN201510247164.9的“一种阻燃电缆料”也为电缆材料的阻燃性能提供一种改进的配比成分，其成分中添加了三氧化二锑、氢氧化镁、氢氧化铝等物质，虽然提升产品的阻燃性能，但是降低了电缆材料的绝缘性，综合效果并不优越。
发明内容
针对现有技术不足，本发明提供一种高效绝缘阻燃电缆材料及其制备方法，采用多种物质混合，在保证电缆材料的绝缘性能的同时提升其阻燃防火能力，增强产品的安全性，提升经济效益，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：
一种高效绝缘阻燃电缆材料，所述高效绝缘阻燃电缆材料由以下重量份的原料制成：聚氯乙烯树脂42-45份、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物16-20份、丁晴橡胶22-25份、聚酰亚胺树脂12-14份、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷2-4份、聚醚醚酮1-3份、1,4-二氧六环3-5份、聚磷酸铵1-2份、十溴联苯醚2-3份、磷酸三苯酯1-3份、二氧化硅1-2份、硅藻土2-3份、膨胀珍珠岩2-3份、硫化剂1-1.6份、增塑剂1-2份、抗紫外线剂1-1.6份。
优选的，所述硫化剂为硫磺、氨基甲酸乙酯、异氰酸酯质量比3∶1∶2的混合物。
优选的，所述增塑剂为邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二正辛酯中的任意一种。
优选的，所述抗紫外线剂为2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、4-苯甲酰氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶质量比3∶1的混合物。
所述高效绝缘阻燃电缆材料的制备方法包括以下步骤：
(1)将聚氯乙烯树脂、丁晴橡胶混合粉碎后加入γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷和去离子水，高速搅拌均匀，后80-90℃高温密封静置1-1.5h，得混合树脂A备用；
(2)将乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚酰亚胺树脂混合加入1,4-二氧六环、聚磷酸铵、十溴联苯醚，升温搅拌均匀，得混合树脂B备用；
(3)将硅藻土、二氧化硅、膨胀珍珠岩混合煅烧后粉碎研磨过60-80目筛，再加入磷酸三苯酯和混合树脂A，与超声震荡仪中均质震荡，得均质液备用；
(4)将上述均质液加入混合树脂B于180-190℃高温下以120-150r/min缓慢搅拌，后加入聚醚醚酮、增塑剂和抗紫外线剂，搅拌均匀，再加入硫化剂加速至600-800r/min搅拌均匀，得混合料备用；
(5)将上述混合料加入反应釜中，高温高压静置2-3h后，缓慢泄压，再将其置于挤出机中挤出成型，得本发明高效绝缘阻燃电缆材料。
优选的，所述步骤(2)中升温搅拌的温度为200-210℃，搅拌的转速为600-700r/min，搅拌时间为25-30min。
优选的，所述步骤(3)中混合煅烧的温度为360-380℃，煅烧时间为120-150min，超声震荡的功率为220-250W，频率为20-25KHz，时间为15-18min。
优选的，所述步骤(5)中高温高压静置的温度为90-100℃，压强为18-20MPa，缓慢泄压的速度为0.2-0.3MPa/min。
本发明提供一种高效绝缘阻燃电缆材料及其制备方法，与现有技术相比优点在于：
(1)本发明采用聚氯乙烯树脂、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、丁晴橡胶、聚酰亚胺树脂为主要树脂基料，并且将聚氯乙烯树脂、丁晴橡胶混合γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷高温静置，有效提升树脂材料的耐热性能，并且将乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚酰亚胺树脂与1,4-二氧六环、聚磷酸铵、十溴联苯醚高温搅拌，提升原料的阻燃效果，增强产品的稳定性。
(2)本发明添加有硅藻土、二氧化硅、膨胀珍珠岩、聚磷酸铵、十溴联苯醚等物质为辅料，在有效提升产品的阻燃耐火性能的同时不影响其绝缘性能，并且将有硅藻土、二氧化硅、膨胀珍珠岩煅烧粉碎后混合震荡，有效提升填料的分散性，使产品性能稳定。
(3)本发明添加成分安全环保，能有效使原料收到明火点燃的情况下易熄灭，无大量污染物产生，适宜推广使用。
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：
一种高效绝缘阻燃电缆材料，所述高效绝缘阻燃电缆材料由以下重量份的原料制成：聚氯乙烯树脂42份、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物16份、丁晴橡胶22份、聚酰亚胺树脂12份、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷2份、聚醚醚酮1份、1,4-二氧六环3份、聚磷酸铵1份、十溴联苯醚2份、磷酸三苯酯1份、二氧化硅1份、硅藻土2份、膨胀珍珠岩2份、硫化剂1份、增塑剂1份、抗紫外线剂1份。
所述硫化剂为硫磺、氨基甲酸乙酯、异氰酸酯质量比3∶1∶2的混合物；所述增塑剂为邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯；所述抗紫外线剂为2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、4-苯甲酰氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶质量比3∶1的混合物。
所述高效绝缘阻燃电缆材料的制备方法包括以下步骤：
(1)将聚氯乙烯树脂、丁晴橡胶混合粉碎后加入γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷和去离子水，高速搅拌均匀，后80-90℃高温密封静置1-1.5h，得混合树脂A备用；
(2)将乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚酰亚胺树脂混合加入1,4-二氧六环、聚磷酸铵、十溴联苯醚，升温搅拌均匀，得混合树脂B备用；
(3)将硅藻土、二氧化硅、膨胀珍珠岩混合煅烧后粉碎研磨过60-80目筛，再加入磷酸三苯酯和混合树脂A，与超声震荡仪中均质震荡，得均质液备用；
(4)将上述均质液加入混合树脂B于180-190℃高温下以120-150r/min缓慢搅拌，后加入聚醚醚酮、增塑剂和抗紫外线剂，搅拌均匀，再加入硫化剂加速至600-800r/min搅拌均匀，得混合料备用；
(5)将上述混合料加入反应釜中，高温高压静置2-3h后，缓慢泄压，再将其置于挤出机中挤出成型，得本发明高效绝缘阻燃电缆材料。
其中，所述步骤(2)中升温搅拌的温度为200-210℃，搅拌的转速为600-700r/min，搅拌时间为25-30min；所述步骤(3)中混合煅烧的温度为360-380℃，煅烧时间为120-150min，超声震荡的功率为220-250W，频率为20-25KHz，时间为15-18min；所述步骤(5)中高温高压静置的温度为90-100℃，压强为18-20MPa，缓慢泄压的速度为0.2-0.3MPa/min。
实施例2：
一种高效绝缘阻燃电缆材料，所述高效绝缘阻燃电缆材料由以下重量份的原料制成：聚氯乙烯树脂45份、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物20份、丁晴橡胶25份、聚酰亚胺树脂14份、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷4份、聚醚醚酮3份、1,4-二氧六环5份、聚磷酸铵2份、十溴联苯醚3份、磷酸三苯酯3份、二氧化硅2份、硅藻土3份、膨胀珍珠岩3份、硫化剂1.6份、增塑剂2份、抗紫外线剂1.6份。
所述硫化剂为硫磺、氨基甲酸乙酯、异氰酸酯质量比3∶1∶2的混合物；所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯；所述抗紫外线剂为2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、4-苯甲酰氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶质量比3∶1的混合物。
所述高效绝缘阻燃电缆材料的制备方法包括以下步骤：
(1)将聚氯乙烯树脂、丁晴橡胶混合粉碎后加入γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷和去离子水，高速搅拌均匀，后80-90℃高温密封静置1-1.5h，得混合树脂A备用；
(2)将乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚酰亚胺树脂混合加入1,4-二氧六环、聚磷酸铵、十溴联苯醚，升温搅拌均匀，得混合树脂B备用；
(3)将硅藻土、二氧化硅、膨胀珍珠岩混合煅烧后粉碎研磨过60-80目筛，再加入磷酸三苯酯和混合树脂A，与超声震荡仪中均质震荡，得均质液备用；
(4)将上述均质液加入混合树脂B于180-190℃高温下以120-150r/min缓慢搅拌，后加入聚醚醚酮、增塑剂和抗紫外线剂，搅拌均匀，再加入硫化剂加速至600-800r/min搅拌均匀，得混合料备用；
(5)将上述混合料加入反应釜中，高温高压静置2-3h后，缓慢泄压，再将其置于挤出机中挤出成型，得本发明高效绝缘阻燃电缆材料。
其中，所述步骤(2)中升温搅拌的温度为200-210℃，搅拌的转速为600-700r/min，搅拌时间为25-30min；所述步骤(3)中混合煅烧的温度为360-380℃，煅烧时间为120-150min，超声震荡的功率为220-250W，频率为20-25KHz，时间为15-18min；所述步骤(5)中高温高压静置的温度为90-100℃，压强为18-20MPa，缓慢泄压的速度为0.2-0.3MPa/min。
实施例3：
一种高效绝缘阻燃电缆材料，所述高效绝缘阻燃电缆材料由以下重量份的原料制成：聚氯乙烯树脂44份、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物18份、丁晴橡胶24份、聚酰亚胺树脂13份、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷3份、聚醚醚酮2份、1,4-二氧六环4份、聚磷酸铵1.5份、十溴联苯醚2.5份、磷酸三苯酯2份、二氧化硅1.5份、硅藻土2.5份、膨胀珍珠岩2.5份、硫化剂1.3份、增塑剂1.5份、抗紫外线剂1.3份。
所述硫化剂为硫磺、氨基甲酸乙酯、异氰酸酯质量比3∶1∶2的混合物；所述增塑剂为邻苯二甲酸二正辛酯中；所述抗紫外线剂为2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、4-苯甲酰氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶质量比3∶1的混合物。
所述高效绝缘阻燃电缆材料的制备方法包括以下步骤：
(1)将聚氯乙烯树脂、丁晴橡胶混合粉碎后加入γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷和去离子水，高速搅拌均匀，后80-90℃高温密封静置1-1.5h，得混合树脂A备用；
(2)将乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚酰亚胺树脂混合加入1,4-二氧六环、聚磷酸铵、十溴联苯醚，升温搅拌均匀，得混合树脂B备用；
(3)将硅藻土、二氧化硅、膨胀珍珠岩混合煅烧后粉碎研磨过60-80目筛，再加入磷酸三苯酯和混合树脂A，与超声震荡仪中均质震荡，得均质液备用；
(4)将上述均质液加入混合树脂B于180-190℃高温下以120-150r/min缓慢搅拌，后加入聚醚醚酮、增塑剂和抗紫外线剂，搅拌均匀，再加入硫化剂加速至600-800r/min搅拌均匀，得混合料备用；
(5)将上述混合料加入反应釜中，高温高压静置2-3h后，缓慢泄压，再将其置于挤出机中挤出成型，得本发明高效绝缘阻燃电缆材料。
其中，所述步骤(2)中升温搅拌的温度为200-210℃，搅拌的转速为600-700r/min，搅拌时间为25-30min；所述步骤(3)中混合煅烧的温度为360-380℃，煅烧时间为120-150min，超声震荡的功率为220-250W，频率为20-25KHz，时间为15-18min；所述步骤(5)中高温高压静置的温度为90-100℃，压强为18-20MPa，缓慢泄压的速度为0.2-0.3MPa/min。
实施例4：
检测上述实施例1-3所得电缆材料的各项性能，采用氧指数(LOI)法的国家标准GB2406—80，其检测步骤如下：
(1)选取市面上聚氯乙烯电缆料为对照组，本分明实施例1-3所得产品为实验组1-3，将对照组和实验组材料均制备成厚度均为3mm，长度均为5cm，宽度均为2cm的样品；
(2)将氧指数样条置于真空燃烧室内，通入氧氮混合气体，待样条燃烧后检测氧氮混合气体的浓度，即测得的氧指数数据；
(3)将普通燃烧样条置于空气中进行燃烧，点燃后对样条的有焰燃烧时间进行计时。检测结果如下表所示：
由上表可知本发明所得产品相较于普通的聚氯乙烯电缆料，在对其绝缘性能影响低的同时，具有极佳的阻燃效果，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 (8)

1.一种高效绝缘阻燃电缆材料，其特征在于，所述高效绝缘阻燃电缆材料由以下重量份的原料制成：聚氯乙烯树脂42-45份、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物16-20份、丁晴橡胶22-25份、聚酰亚胺树脂12-14份、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷2-4份、聚醚醚酮1-3份、1,4-二氧六环3-5份、聚磷酸铵1-2份、十溴联苯醚2-3份、磷酸三苯酯1-3份、二氧化硅1-2份、硅藻土2-3份、膨胀珍珠岩2-3份、硫化剂1-1.6份、增塑剂1-2份、抗紫外线剂1-1.6份。
2.根据权利要求1所述的一种高效绝缘阻燃电缆材料，其特征在于：所述硫化剂为硫磺、氨基甲酸乙酯、异氰酸酯质量比3∶1∶2的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种高效绝缘阻燃电缆材料，其特征在于：所述增塑剂为邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二正辛酯中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的一种高效绝缘阻燃电缆材料，其特征在于：所述抗紫外线剂为2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、4-苯甲酰氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶质量比3∶1的混合物。
5.一种高效绝缘阻燃电缆材料的制备方法，其特征在于：所述高效绝缘阻燃电缆材料的制备方法包括以下步骤：
(1)将聚氯乙烯树脂、丁晴橡胶混合粉碎后加入γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷和去离子水，高速搅拌均匀，后80-90℃高温密封静置1-1.5h，得混合树脂A备用；
(2)将乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚酰亚胺树脂混合加入1,4-二氧六环、聚磷酸铵、十溴联苯醚，升温搅拌均匀，得混合树脂B备用；
(3)将硅藻土、二氧化硅、膨胀珍珠岩混合煅烧后粉碎研磨过60-80目筛，再加入磷酸三苯酯和混合树脂A，与超声震荡仪中均质震荡，得均质液备用；
(4)将上述均质液加入混合树脂B于180-190℃高温下以120-150r/min缓慢搅拌，后加入聚醚醚酮、增塑剂和抗紫外线剂，搅拌均匀，再加入硫化剂加速至600-800r/min搅拌均匀，得混合料备用；
(5)将上述混合料加入反应釜中，高温高压静置2-3h后，缓慢泄压，再将其置于挤出机中挤出成型，得本发明高效绝缘阻燃电缆材料。
6.根据权利要求5所述的一种高效绝缘阻燃电缆材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中升温搅拌的温度为200-210℃，搅拌的转速为600-700r/min，搅拌时间为25-30min。
7.根据权利要求5所述的一种高效绝缘阻燃电缆材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中混合煅烧的温度为360-380℃，煅烧时间为120-150min，超声震荡的功率为220-250W，频率为20-25KHz，时间为15-18min。
8.根据权利要求5所述的一种高效绝缘阻燃电缆材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(5)中高温高压静置的温度为90-100℃，压强为18-20MPa，缓慢泄压的速度为0.2-0.3MPa/min。
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