CN110776690A - 一种105℃b1级辐照交联无卤低烟阻燃聚烯烃弹性体绝缘料及其制备方法 - Google Patents

一种105℃b1级辐照交联无卤低烟阻燃聚烯烃弹性体绝缘料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种105℃B1级辐照交联无卤低烟阻燃聚烯烃弹性体绝缘料及其制备方法，绝缘料的原料包括：改性线性低密度聚乙烯10～50份、乙烯‑醋酸乙烯共聚物30～80份、乙烯‑丙烯酸丁酯共聚物10～50份、马来酸酐接枝共聚物弹性体5～20份、硅酮母粒3～15份，氢氧化铝30～80份、氢氧化镁30～80份、成炭促进剂3～15份、三氧化二锑30～80份、抗氧剂1～2份、润滑剂1～2份、交联敏化剂1～2份和复合阻燃协效剂20份，复合阻燃协效剂为二氧化硅、氧化铝、氧化硼、氧化钙和偶联剂的混合物。本发明绝缘料燃烧热释放低、发烟量小、成壳好、无滴落，同时减少了阻燃剂的用量，兼顾了绝缘料的阻燃性能和机械性能，同时具有优异的加工性能和电器性能。

Description

一种105℃B1级辐照交联无卤低烟阻燃聚烯烃弹性体绝缘料 及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种105℃B1级辐照交联无卤低烟阻燃聚烯烃弹性体绝缘料及其制备方法，属于电缆技术领域。
背景技术
“西安奥凯”事件后，建筑工程、地铁项目逐渐关注B1级阻燃系列电缆，该电缆主要遵循的标准为GB 31247《电缆及光缆燃烧性能分级》。相对于普通的阻燃电缆，B1级阻燃系列电缆增加了热释放速率、热释放总量、燃烧增长速率、产烟速率、产烟总量、燃烧滴落物、烟气毒性、腐蚀性等考核指标，然而为了降低热释放速率和烟释放速率、燃烧时材料成壳无滴落，材料中必须添加大量高效阻燃剂，添加大量高效阻燃剂势必会降低材料机械性能和绝缘性能。因此，开发阻燃性能好，同时兼顾机械性能和绝缘性能的绝缘料，具有非常重大的社会意义。
发明内容
本发明提供一种105℃B1级辐照交联无卤低烟阻燃聚烯烃弹性体绝缘料及其制备方法，本发明所得绝缘材料具有燃烧热释放低、发烟量小、成壳好、无滴落等特点,同时机械性能、加工性能、电器性能优异；制备方法简单、易操作，成本低廉。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种105℃B1级辐照交联无卤低烟阻燃聚烯烃弹性体绝缘料，其原料包括如下组分：改性线性低密度聚乙烯10～50份、乙烯-醋酸乙烯共聚物30～80份、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物10～50份、马来酸酐接枝共聚物弹性体5～20份、硅酮母粒3～15份，氢氧化铝30～80份、氢氧化镁30～80份、成炭促进剂3～15份、三氧化二锑30～80份、抗氧剂1～2份、润滑剂1～2份、交联敏化剂1～2份和复合阻燃协效剂20份，其中，复合阻燃协效剂为二氧化硅、氧化铝、氧化硼、氧化钙和偶联剂质量比为(8-12)：(8-12)：(3-6)：(3-6)：1的混合物，所述份数为重量份数。
为了材料燃烧热释放低、发烟量小、成壳好、无滴落，本申请采用复合阻燃协效剂，通过对组分二氧化硅、氧化铝、氧化硼、氧化钙及他们用量的选择，使各组分之间的协同效应发挥到最佳，保证材料燃烧时炭层完整，降低了热释放和烟释放，同时不会造成材料机械性能和绝缘性能的降低。
本申请105℃B1级辐照交联无卤低烟阻燃聚烯烃弹性体绝缘料，通过对各原料组分及其用量的选择，大幅度减少了阻燃剂的使用量，在保证阻燃性能的同时保证了绝缘料的机械性能、电气性能，同时改善了原料的加工性能。
为了进一步促进各组分之间的协同效应，增强阻燃效果，提高燃烧成壳质量，提高机械性能，优选，复合阻燃协效剂中，二氧化硅、氧化铝、氧化硼、氧化钙和偶联剂的质量比为10：10：5：5：1，偶联剂为钛酸酯偶联剂。
为了进一步同时保证绝缘料的阻燃效果及机械性能，优选，复合阻燃协效剂中，二氧化硅的粒径为2000-2400目，氧化铝、氧化硼、氧化钙的粒径均为1200-1500目。
为了进一步同时保证绝缘料的阻燃效果及机械性能，优选，复合阻燃协效剂的制备为：将二氧化硅、氧化铝、氧化硼、氧化钙和偶联剂置于高速混合机中在转速为1000±50r/min下混合30±2min，即得复合阻燃协效剂。
为了进一步同时保证绝缘料的加工性能及机械性能，改性线性低密度聚乙烯为三井化学生产的SP0540；乙烯-醋酸乙烯共聚物为朗盛化学生产的700；乙烯-丙烯酸丁酯共聚物为美国杜邦生产的3717AC。
不同牌号的产品结构不同，化学性质不同，与物料的混合复配效应也不同、甚至是千差万别，申请人经研究实践发现，三井化学生产的SP0540可进一步促进本申请组分之间的协同效应，使所得电缆具有优异的电性能和机械性能，且吃粉料性能优异，解决了配方体系因填料添加过多导致的机械性能差和电性能差的困境。
虽然现有的相容剂都有一定的效果，但是不同的相容剂本申请其他物料复配时的效果差异还是比较明显的，为了进一步促进各组分之间的协同效应，马来酸酐接枝共聚物弹性体为上海久聚的相容剂265B，申请人经研究实践发现，此相容剂的效果尤为显著。
为进一步提高绝缘料的均匀性，提高绝缘料的机械性能，优选，氢氧化铝和氢氧化镁均为有机树脂双层包覆，且粒径均为1～2μm。
为了进一步提高绝缘料的阻燃性能和机械性能，三氧化二锑为硅烷包覆，粒径为1～2μm。这样使所得的绝缘料机械性能有了更进一步的改善，电气性能更加优良。
现有的抗氧剂种类繁多，针对不同的场合，抗氧剂的效果差异显著，为了提高绝缘料的机械性能和耐候性，抗氧剂为抗氧剂445与抗氧剂412S质量比为1：2的混合物。
为了改善物料的加工性能，润滑剂为EVA蜡。
为了使电缆更加均匀、其中的粉体成分能够更好的分散开以发挥其材料自身优势、促进各组分之间的协同效应，本申请105℃B1级辐照交联无卤低烟阻燃聚烯烃弹性体绝缘料采用先进行复合阻燃剂母粒生产，再进行往复机+单螺杆造粒，具体包括如下步骤：
A、将改性线性低密度聚乙烯、复合阻燃协效剂、硅酮母粒、抗氧剂和润滑剂在1000±50r/min下混合4-6min，再经双螺杆挤出造粒机组挤出，得复合阻燃协效剂母粒；
B、将复合阻燃协效剂母粒、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、马来酸酐接枝共聚物弹性体、氢氧化铝、氢氧化镁、三氧化二锑、成炭促进剂和交联敏化剂加入往复机中混炼，然后单螺杆挤出造粒，最后风冷，即得105℃B1级辐照交联无卤低烟阻燃聚烯烃弹性体绝缘料。
为了兼顾物料加工性能和机械性能，步骤A中，双螺杆挤出造粒温度为120～160℃；步骤B中，单螺杆挤出造粒温度为120～160℃。
本发明未提及的技术均参照现有技术。
本发明105℃B1级辐照交联无卤低烟阻燃聚烯烃弹性体绝缘料，通过特定组成的复合阻燃协效剂与其他原料复配，得到了燃烧热释放低、发烟量小、成壳好、无滴落的绝缘料，同时减少了阻燃剂的用量，兼顾了绝缘料的阻燃性能、机械性能和绝缘性能，同时具有优异的加工性能和电器性能；制备方法简单、易操作，成本低廉。
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。
各例中，复合阻燃协效剂为二氧化硅(2000目，山东祥润新材料有限公司)、氧化铝(1250目，彤悦化工)、氧化硼(1250目，天元新材)、氧化钙(1250目，永丰瑞宏新材料有限公司)和偶联剂A172(德固赛)的质量比为10：10：5：5：1的混合物，复合阻燃协效剂的具体制备为：将二氧化硅、氧化铝、氧化硼、氧化钙和偶联剂置于高速混合机中在转速为1000r/min的条件下混合30min，即得复合阻燃协效剂。
抗氧剂为抗氧剂445(科聚亚)与抗氧剂412S(科聚亚)质量比为1：2的混合物；马来酸酐接枝共聚物弹性体为上海久聚的相容剂265B；改性线性低密度聚乙烯为三井化学生产的SP0540；乙烯-醋酸乙烯共聚物为朗盛化学生产的700；乙烯-丙烯酸丁酯共聚物为美国杜邦生产的3717AC；硅酮母粒为AF-15硅酮母粒(上海武江新材料有限公司)，润滑剂为EVA蜡(常州可赛成功润滑剂)；氢氧化铝双层包覆氢氧化铝(江苏艾特克的130PA2)，粒径为1～2μm，氢氧化镁双层包覆氢氧化镁(江苏艾特克的12ZA2)；三氧化二锑为硅烷包覆三氧化二锑(江苏艾特克的190FD)；交联敏化剂为TAIC(杭州科利)。
实施例1
一种105℃B1级辐照交联无卤低烟阻燃聚烯烃弹性体绝缘料，其原料的重量组成为：改性线性低密度聚乙烯SP0540(三井化学)35份、乙烯-醋酸乙烯共聚物700(朗盛化学)40份、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物3717AC(美国杜邦)15份、马来酸酐接枝共聚物弹性体265B(上海久聚)10份、硅酮母粒AF-15(上海武江)5份，双层包覆氢氧化铝50份、双层包覆氢氧化镁50份、硅烷包覆三氧化二锑50份，成炭促进剂10份、抗氧剂2份，EVA蜡(可赛成功)2份、交联敏化剂TAIC(杭州科利)2份和复合阻燃协效剂20份。
上述105℃B1级辐照交联无卤低烟阻燃聚烯烃弹性体绝缘料的制备方法，包括如下步骤：
A、将改性线性低密度聚乙烯、复合阻燃协效剂、硅酮母粒、抗氧剂和润滑剂在1000r/min下混合5min，再经双螺杆挤出造粒机组挤出，得复合阻燃协效剂母粒，双螺杆挤出造粒温度为120～160℃；
B、将复合阻燃协效剂母粒、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、马来酸酐接枝共聚物弹性体、氢氧化铝、氢氧化镁、三氧化二锑、成炭促进剂和交联敏化剂加入往复机中混炼，然后单螺杆挤出造粒，最后风冷，即得105℃B1级辐照交联无卤低烟阻燃聚烯烃弹性体绝缘料，往复机挤出温度110℃～160℃，单螺杆挤出造粒温度为120～160℃。
实施例2
一种105℃B1级辐照交联无卤低烟阻燃聚烯烃弹性体绝缘料的重量组成为：改性线性低密度聚乙烯SP0540(三井化学)20份、乙烯-醋酸乙烯共聚物700(朗盛化学)60份、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物3717AC(美国杜邦)10份、马来酸酐接枝共聚物弹性体265B(上海久聚)10份、硅酮母粒AF-15(上海武江)5份，双层包覆氢氧化铝50份、双层包覆氢氧化镁50份、硅烷包覆三氧化二锑50份，成炭促进剂10份、抗氧剂2份，EVA蜡(可赛成功)2份、交联敏化剂TAIC(杭州科利)2份和复合阻燃协效剂20份。105℃B1级辐照交联无卤低烟阻燃聚烯烃弹性体绝缘料的制备方法参照实施例1，经检测各项指标如表1所示。
实施例3
一种105℃B1级辐照交联无卤低烟阻燃聚烯烃弹性体绝缘料的重量组成为：改性线性低密度聚乙烯SP0540(三井化学)20份、乙烯-醋酸乙烯共聚物700(朗盛化学)60份、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物3717AC(美国杜邦)10份、马来酸酐接枝共聚物弹性体265B(上海久聚)10份、硅酮母粒AF-15(上海武江)5份，双层包覆氢氧化铝60份、双层包覆氢氧化镁60份、硅烷包覆三氧化二锑60份，成炭促进剂10份、抗氧剂2份，EVA蜡(可赛成功)2份、交联敏化剂TAIC(杭州科利)2份和复合阻燃协效剂20份。105℃B1级辐照交联无卤低烟阻燃聚烯烃弹性体绝缘料的制备方法参照实施例1，经检测各项指标如表1所示。
表1各例105℃B1级辐照交联无卤低烟阻燃聚烯烃弹性体绝缘料的性能表
Figure BDA0002302628280000051

Claims (10)

1.一种105℃B1级辐照交联无卤低烟阻燃聚烯烃弹性体绝缘料，其特征在于：其原料包括如下组分：改性线性低密度聚乙烯10～50份、乙烯-醋酸乙烯共聚物30～80份、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物10～50份、马来酸酐接枝共聚物弹性体5～20份、硅酮母粒3～15份，氢氧化铝30～80份、氢氧化镁30～80份、成炭促进剂3～15份、三氧化二锑30～80份、抗氧剂1～2份、润滑剂1～2份、交联敏化剂1～2份和复合阻燃协效剂20份，其中，复合阻燃协效剂为二氧化硅、氧化铝、氧化硼、氧化钙和偶联剂质量比为(8-12)：(8-12)：(3-6)：(3-6)：1的混合物，所述份数为重量份数。
2.如权利要求1所述的105℃B1级辐照交联无卤低烟阻燃聚烯烃弹性体绝缘料，其特征在于：复合阻燃协效剂中，二氧化硅、氧化铝、氧化硼、氧化钙和偶联剂的质量比为10：10：5：5：1；偶联剂为钛酸酯偶联剂。
3.如权利要求1或2所述的105℃B1级辐照交联无卤低烟阻燃聚烯烃弹性体绝缘料，其特征在于：复合阻燃协效剂中，二氧化硅的粒径为2000-2400目，氧化铝、氧化硼、氧化钙的粒径均为1200-1500目；复合阻燃协效剂的制备为：将二氧化硅、氧化铝、氧化硼、氧化钙和偶联剂置于高速混合机中在转速为1000±50r/min下混合30±2min，即得复合阻燃协效剂。
4.如权利要求1或2所述的105℃B1级辐照交联无卤低烟阻燃聚烯烃弹性体绝缘料，其特征在于：改性线性低密度聚乙烯为三井化学生产的SP0540；乙烯-醋酸乙烯共聚物为朗盛化学生产的700；乙烯-丙烯酸丁酯共聚物为美国杜邦生产的3717AC。
5.如权利要求1或2所述的105℃B1级辐照交联无卤低烟阻燃聚烯烃弹性体绝缘料，其特征在于：马来酸酐接枝共聚物弹性体为上海久聚的相容剂265B。
6.如权利要求1或2所述的105℃B1级辐照交联无卤低烟阻燃聚烯烃弹性体绝缘料，其特征在于：氢氧化铝和氢氧化镁均为有机树脂双层包覆，且粒径均为1～2μm。
7.如权利要求1或2所述的105℃B1级辐照交联无卤低烟阻燃聚烯烃弹性体绝缘料，其特征在于：三氧化二锑为硅烷包覆，粒径为1～2μm。
8.如权利要求1或2所述的105℃B1级辐照交联无卤低烟阻燃聚烯烃弹性体绝缘料，其特征在于：抗氧剂为抗氧剂445与抗氧剂412S质量比为1：2的混合物；润滑剂为EVA蜡。
9.权利要求1-8任意一项所述的105℃B1级辐照交联无卤低烟阻燃聚烯烃弹性体绝缘料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
A、将改性线性低密度聚乙烯、复合阻燃协效剂、硅酮母粒、抗氧剂和润滑剂在1000±50r/min下混合4-6min，再经双螺杆挤出造粒机组挤出，得复合阻燃协效剂母粒；
B、将复合阻燃协效剂母粒、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、马来酸酐接枝共聚物弹性体、氢氧化铝、氢氧化镁、三氧化二锑、成炭促进剂和交联敏化剂加入往复机中混炼，然后单螺杆挤出造粒，最后风冷，即得105℃B1级辐照交联无卤低烟阻燃聚烯烃弹性体绝缘料。
10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于：步骤A中，双螺杆挤出造粒温度为120～160℃；步骤B中，单螺杆挤出造粒温度为120～160℃。
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