CN111073128A - 一种高性能的70℃低烟无卤阻燃热塑性电缆料及其制备方法及其用途 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高性能的70℃低烟无卤阻燃热塑性电缆料，其特征在于，按重量份计，包括：EVA 20～40份；POE 25～40份；POP 15～30份；相容剂10～20份；色母0～8份；阻燃剂150～190份；抗氧剂0.5～2份；润滑剂10～15份；其它助剂1～2份。本发明还公开了其制备方法和用途。本发明采用钙铝镁磷氮系膨胀阻燃剂复合阻燃体系与复合的基体树脂相配合得到的低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料：制得的线缆能够满足可满足GB/T 19666单根垂直燃烧的要求；以及符合YD/T 1113和GB/T 32129对70℃低烟无卤阻燃热塑性电缆料的要求。

Description

一种高性能的70℃低烟无卤阻燃热塑性电缆料及其制备方法 及其用途
技术领域
本发明属于低烟无卤阻燃电缆料领域，具体涉及一种高性能的70℃低烟无卤阻燃热塑性电缆料及其制备方法及其用途。
背景技术
据相关资料统计，电气火灾占全部建筑火灾成因的约30％、重特大火灾事故的约60％。70％以上的电缆火灾造成的损失非常严重，其中的40％的火灾事故造成特大损失。
另据在2018年12月28日，国家市场监管总局发布的《市场监管总局关于2018年阻燃(耐火)电线电缆产品质量国家监督专项抽查情况的通报》(国市监质监函〔2018〕359)中，公布了当年的阻燃(耐火)电缆抽查结果。当中的阻燃电缆、耐火电缆、阻燃耐火电缆，产品抽查合格率分别为84.1％、63.6％和100％。
也就是说，虽然电线电缆的阻燃和耐火性能至关重要，但是在电线电缆市场上任然充斥有大量的、不合格的成品在生产和流通。
然而，在电缆的生产中，人力、材料(特别是铜等线芯材料)等成本不断提升的同时，而电缆价格确有不断下行的趋势。
这就需要一种高性能、高阻燃的，且成本适中的电缆护套材料。可以在较低的成本下，保证护套和绝缘材料的相关性能，并提高其自熄性并降低其烟密度。保证成品线缆的耐火性和阻燃性，并提高其透光率。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的目的之一在于提供一种高性能的70℃低烟无卤阻燃热塑性电缆料。
本发明的目的之二在于所述高性能的70℃低烟无卤阻燃热塑性电缆料的制备方法。
为了实现本发明的目的之一，所采用的技术方案是：
一种高性能的70℃低烟无卤阻燃热塑性电缆料，按重量份计，包括：
Figure BDA0002331921370000021
在本发明一个优选的实施例中，所述EVA或POE的熔融指数(190℃，2.16kg)为0.4～25g/10min，按GB/T 3682-2000规定测定。
在本发明一个优选的实施例中，所述的POP，所述POP的熔融指数(190℃，2.16kg)为0.5～2g/10min，按GB/T 3682-2000规定测定。
在本发明一个优选的实施例中，所述的相容剂为PE接枝马来酸酐；所述相容剂的马来酸酐接枝率为0.5～2.5％。
在本发明一个优选的实施例中，所述阻燃剂为多重复合阻燃剂，为CaCO3、Al(OH)3、Mg(OH)2和磷氮系膨胀阻燃剂的混合物；所述混合比例为(5～9)：(4～7)：(1～3)：(2～4)。
在本发明一个优选的实施例中，所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂(抗氧剂1010)和硫酯类抗氧剂(抗氧剂DLTP)的混合物，所述混合比例为(0～10)：(0～5)。优选混合比例为5：2。
在本发明一个优选的实施例中，所述润滑剂为硅酮母粒。
在本发明一个优选的实施例中，所述色母包括色母粒或色粉中的任意一种或多种。
在本发明一个优选的实施例中，所述的其它助剂，包括交联剂、防老剂、防蚁剂、防鼠剂或抗UV剂中的任意一种或多种。
为了实现本发明的目的之二，所采用的技术方案是：
一种高性能的70℃低烟无卤阻燃热塑性电缆料的制备方法，包括如下步骤：
依次将所述EVA、POE、POP、相容剂及色母进行混合(混合时间约为3～5分钟)；
接着加入所述的阻燃剂、润滑剂、抗氧剂及其它助剂后二次混合(二次混合时间约为15～30分钟)；
将上述混合后的产物在双螺杆挤出机当中挤出造粒，双螺杆挤出机的机头温度为不超过165℃，主机转速为200～400rpm，喂料转速为20～50rpm。
在本发明的一个优选实施例中，所述双螺杆挤出机的机身各段温度依次为：110℃～120℃(输送段)；125℃～135℃(熔融段)；130℃～135℃(混炼段)；145℃～150℃(排气段)；150℃～155℃(计量段)。
在本发明的一个优选实施例中，还包括风冷步骤。
为了实现本发明的目的之三，所采用的技术方案是：
一种高性能的70℃低烟无卤阻燃热塑性电缆料的用途，所述用途为制作高性能的热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃电缆。
本发明的有益效果在于：
本发明采用钙铝镁磷氮系膨胀阻燃剂复合阻燃体系与复合的基体树脂相配合得到的低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料：制得的线缆能够满足可满足GB/T19666单根垂直燃烧的要求；以及符合YD/T 1113和GB/T 32129对70℃低烟无卤阻燃热塑性电缆料的要求。
具体实施方式
本发明的主要原理在于：
碳酸钙成本低廉，以碳酸钙为基础阻燃剂能够有效地降低成品的成本。
氢氧化铝和氢氧化镁阻燃剂的阻燃机理相同，但是其分解温度和对成品性能的影响各有不同。资料表明，氢氧化铝和氢氧化镁的添加比例为3:1时，其综合效果最佳。
磷氮系膨胀阻燃剂具有隔热、抑烟、减毒等阻燃特点。在燃烧时，磷氮系膨胀阻燃剂能使材料表面生成泡沫碳层，藉以隔热、隔氧、抑烟，并能防止合成材料熔滴和终止连锁反应，具有良好的阻燃功能。添加适量的磷氮系膨胀阻燃剂能够提高氧指数、降低烟密度、增加产品的阻燃等级。
且本发明使用的润滑剂硅酮母粒，在润滑作用的同时，还附带有提高阻燃性能和降低烟密度的作用。
本发明经过大量的配方试验，对比研究了不同的材料配比，最终确认了合适的材料和配比。
本发明的配方在保证其它性能的情况下，提高其自熄性并降低其烟密度，保证线缆的耐火性和阻燃性，并降低其烟密度、提高了透光率。现有的高阻燃电缆料的密度基本在1.50～1.55g/cm3之间，本发明在能保证其性能的前提下将电缆料的密度降低至1.470～1.495g/cm3。
相容剂
使用相容剂来提高阻燃剂或其它组分与树脂的相容性。
阻燃剂
本发明的无机阻燃剂包括了CaCO3、Al(OH)3、Mg(OH)2及磷氮系膨胀阻燃剂复合阻燃剂，采用该复合阻燃体系可以达到很好的阻燃效果。
抗氧剂
抗氧剂指能防止或抑制诸如氧、热、光、臭氧、机械应力、重金属离子等因素破坏制品性能、延长制品储存和使用寿命的助剂。对本发明使用的抗氧剂没有具体限制，可以采用各种市售可用的抗氧剂，只要不对本发明的发明目的产生限制即可。
润滑剂
润滑剂是用来提高材料加工性能的助剂。本发明使用的加工助剂为硅酮母粒，其有机硅含量超过70％。除了主要作用(润滑以提高产品的加工性能)之外，其附带作用还有:提高阻燃性能,降低烟密度,提高的材料冲击强度。
色母
色母是用来改变产品外观颜色的功能性材料，包括但不限于黑色、白色和彩色的色母粒和色粉。
其它助剂
其它助剂，是指用来提高产品特殊性能(包括耐热老化、抗紫外线老化、防蚁防鼠等)的特殊助剂，没有具体限制，只要不对本发明的发明目的产生限制即可。
下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照国家标准测定。若没有相应的国家标准，则按照通用的国际标准、行业标准、或按照制造厂商所建议的条件进行。
除非另有说明，否则所有的份数为重量份。
实施例1
实施例1配方的各组分名称及各组分重量份数，如表1所示：
表1
名称 重量/kg 名称 重量/kg
EVA 35 CaCO3 60
POE 30 Al(OH)3 60
POP 20 Mg(OH)2 20
相容剂 15 磷氮系膨胀阻燃剂 25
色母粒 5 1010 0.5
DLTP 0.2
润滑剂 10
其它助剂 1
称取表1称取配方比例的EVA、POE弹性体、POP塑性体、相容剂及色母，置于粒料混料机内，混合3～5分钟。
称取配方比例阻燃剂、润滑剂、抗氧剂及其它助剂，置于粉料混料机内，混合15～30分钟。
将混合好的粉料及粒料通过失重称加入双螺杆挤出机进行挤出并造粒。
所述双螺杆挤出机的机头温度为不超过165℃，主机转速为200～400rpm，喂料转速为20～50rpm。
所述双螺杆挤出机的机身各段温度依次为：110℃～120℃(输送段)；125℃～135℃(熔融段)；130℃～135℃(混炼段)；145℃～150℃(排气段)；150℃～155℃(计量段)。
鉴于无卤材料的吸水特性，上述的造粒成型过程中建议使用风冷工艺。
最后，将得到的电缆料，在电缆挤出机上熔融挤出，使其在电缆线芯上包覆，使该阻燃料成电缆的护套或绝缘。
对实施例1中的产品进行性能检测试验，各性能数值如列表7所示。
实施例2
实施例2配方的各组分名称及各组分重量份数，如表2所示：表2
名称 重量/kg 名称 重量/kg
EVA 35 CaCO3 60
POE 30 Al(OH)3 60
POP 20 Mg(OH)2 20
相容剂 15 磷氮系膨胀阻燃剂 35
色母粒 5 1010 0.5
DLTP 0.2
润滑剂 10
其它助剂 1
上述电缆料的制备方法与实施例1相同。
对实施例2品进行性能检测试验，各性能数值如列表7所示。
实施例3
实施例3配方的各组分名称及各组分重量份数，如表3所示：表3
名称 重量/kg 名称 重量/kg
EVA 30 CaCO3 80
POE 35 Al(OH)3 45
POP 20 Mg(OH)2 15
相容剂 15 磷氮系膨胀阻燃剂 35
色母粒 5 1010 0.5
DLTP 0.2
润滑剂 10
其它助剂 1
上述电缆料的制备方法与实施例1相同。
对实施例3产品进行性能检测试验，各性能数值如列表7所示。
实施例4
实施例4配方的各组分名称及各组分重量份数，如表4所示：
表4
名称 重量/kg 名称 重量/kg
EVA 30 CaCO3 70
POE 30 Al(OH)3 60
POP 25 Mg(OH)2 20
相容剂 15 磷氮系膨胀阻燃剂 35
色母粒 5 1010 0.5
DLTP 0.2
润滑剂 10
其它助剂 1
上述电缆料的制备方法与实施例1相同。
对实施例4的产品进行性能检测试验，各性能数值如列表7所示。
实施例5
实施例5配方的各组分名称及各组分重量份数，如表5所示：
表5
名称 重量/kg 名称 重量/kg
EVA 25 CaCO3 60
POE 35 Al(OH)3 60
POP 25 Mg(OH)2 20
相容剂 15 磷氮系膨胀阻燃剂 35
色母粒 5 1010 0.5
DLTP 0.2
润滑剂 10
其它助剂 1
上述电缆料的制备方法与实施例1相同。
对实施例5中的产品进行性能检测试验，各性能数值如列表7所示。
对比例对比例的产品为客户提供的市售产品。
上述电缆料的制备方法与实施例1相同。
对该对比例产品进行性能检测试验，各性能数值如列表7所示。
性能测试
按以下方式进行产品性能测试：
(1)拉伸性能测试：
根据GB/T1040.3标准测试电缆料的拉伸性能；
(2)密度测试
根据GB/T1033.1标准测试电缆料的密度
(3)氧指数试验
根据GB/T2406.2标准测试电缆料的氧指数；
(4)自熄性试验
该实验目前无标准实验方法，实际测试方法为内部标准。
具体内容如下：
制备氧指数测试的标准Ⅱ型试样；
准备丁烷气体火焰(内焰10mm外焰10mm)；
将试样垂直置于丁烷火焰的内焰上点燃，点火时间为30s；
移开火焰(离火)后，观察火焰的熄灭情况和试样燃烧的滴落情况并进行阻燃性评判。
具体的阻燃性评判标准，如下表6所示。
表6
Figure BDA0002331921370000121
Figure BDA0002331921370000131
测试结果，如表7所示。
表7：实施例产品性能测试结果
Figure BDA0002331921370000141
Figure BDA0002331921370000151
注：上表内的“P”，为“PASS”的简写，表示通过该项测试。
从表7中数据可以看出，与现有的市售产品相比，本发明通过采用钙铝镁磷氮系膨胀阻燃剂的多重复合阻燃体系、基体树脂(包括POP、EVA和POE)得到的低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料：烟密度低、耐高低温性好，制成线缆可广泛应用于室内和室外的护套和绝缘；氧指数高、自熄性好，制成线缆后可满足GB/T 19666的单根垂直燃烧要求；机械性能好、密度低，符合YD/T 1113和GB/T 32129对70℃低烟无卤阻燃热塑性电缆料的要求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，不能限定本发明的实质技术内容范围。本发明的实质技术内容，广义地定义了申请的权利要求范围，任何他人完成的技术或方法，若是与申请的权利要求范围所定义的完全相同，或是等效的变更，均被视为涵盖于该权利要求范围之中。
在阅读了本发明的上述内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，但是这些等价形式，同样在本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种高性能的70℃低烟无卤阻燃热塑性电缆料，其特征在于，按重量份计，包括：
Figure FDA0002331921360000011
2.如权利要求1所述的一种高性能的70℃低烟无卤阻燃热塑性电缆料，其特征在于，所述EVA或POE的熔融指数(190℃，2.16kg)为0.4～25g/10min，按GB/T 3682-2000规定测定。
3.如权利要求1所述的一种高性能的70℃低烟无卤阻燃热塑性电缆料，其特征在于，所述的POP，所述POP的熔融指数(190℃，2.16kg)为0.5～2g/10min，按GB/T 3682-2000规定测定。
4.如权利要求1所述的一种高性能的70℃低烟无卤阻燃热塑性电缆料，其特征在于，所述的相容剂为PE接枝马来酸酐；所述相容剂的马来酸酐接枝率为0.5～2.5％。
5.如权利要求1所述的一种高性能的70℃低烟无卤阻燃热塑性电缆料，其特征在于，所述阻燃剂为多重复合阻燃剂，为CaCO3、Al(OH)3、Mg(OH)2和磷氮系膨胀阻燃剂的混合物；所述混合比例为(5～9)：(4～7)：(1～3)：(2～4)。
6.如权利要求1所述的一种高性能的70℃低烟无卤阻燃热塑性电缆料，其特征在于，所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂(抗氧剂1010)和硫酯类抗氧剂(抗氧剂DLTP)的混合物，所述混合比例为(0～10)：(0～5)。
7.如权利要求1所述的一种高性能的70℃低烟无卤阻燃热塑性电缆料，其特征在于，所述润滑剂为硅酮母粒；
所述色母包括色母粒或色粉中的任意一种或多种；
所述的其它助剂，包括交联剂、防老剂、防蚁剂、防鼠剂或抗UV剂中的任意一种或多种。
8.如权利要求1-7当中任意一项所述的一种高性能的70℃低烟无卤阻燃热塑性电缆料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
依次将所述EVA、POE、POP、相容剂及色母进行混合(混合时间约为3～5分钟)；
接着加入所述的阻燃剂、润滑剂、抗氧剂及其它助剂后二次混合(二次混合时间约为15～30分钟)；
将上述混合后的产物在双螺杆挤出机当中挤出造粒，双螺杆挤出机的机头温度为不超过165℃，主机转速为200～400rpm，喂料转速为20～50rpm。
9.如权利要求8所述的一种高性能的70℃低烟无卤阻燃热塑性电缆料的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机的机身各段温度依次为：110℃～120℃(输送段)；125℃～135℃(熔融段)；130℃～135℃(混炼段)；145℃～150℃(排气段)；150℃～155℃(计量段)。
10.如权利要求1-7当中任意一项所述的一种高性能的70℃低烟无卤阻燃热塑性电缆料的用途，其特征在于，所述用途为制作高性能的热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃电缆。
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