CN111234361A - 一种热塑性无卤低烟阻燃聚烯烃电缆护套料及其制备方法 - Google Patents

一种热塑性无卤低烟阻燃聚烯烃电缆护套料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种热塑性无卤低烟阻燃聚烯烃电缆护套料及其制备方法，属于热塑性电线电缆护套料技术领域；所述护套料包括以下重量份的组分：线性低密度聚乙烯30‑50份、乙烯‑辛烯共聚物10‑20份、乙烯‑醋酸乙烯酯共聚物20‑30份、相容剂10‑20份、氢氧化铝/活性氢氧化镁130份、自制阻燃剂20‑30份、活性剂1‑3份、加工助剂2‑10份、纳米碳酸钙10‑15份、纳米级蒙脱土3‑5份、沉淀法白炭黑3‑6份、抗氧剂1‑3份。本发明制备的热塑性无卤低烟阻燃聚烯烃电缆护套料具有优异的阻燃性能、机械性能和抗开裂性，不熔融滴落可成炭，无卤低烟，环保无毒，安全可靠，加工性好，挤出表面光滑，易于循环利用。同时，本发明的制备方法简单、操作方便，易于实现大规模生产，生产的热塑性无卤低烟阻燃聚烯烃电缆护套料质量稳定。适用于电力电缆、通讯光缆、控制电缆等。

Description

一种热塑性无卤低烟阻燃聚烯烃电缆护套料及其制备方法
技术领域
本发明主要涉及电线电缆高分子材料领域，尤其涉及一种热塑性无卤低烟阻燃聚烯烃电缆护套料及其制备方法。
背景技术
高分子材料是现代电缆发展的核心和支柱，高分子材料在电缆领域具有许多其他材料不可比拟的性能优势。然而大多数高分子材料属于易燃、可燃材料，一旦着火，燃烧速度快，不易熄灭，有些甚至还会产生浓烟和有毒气体，污染环境，危及人民的生命安全，造成财产损失。为了提高电线电缆料的阻燃性能，需要加入适量的阻燃剂，但大量的阻燃剂会对电缆料的力学性能产生不利影响。如何使电线电缆料同时具有优异的阻燃性能和机械性能是一个很重要的课题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种热塑性无卤低烟阻燃聚烯烃电缆护套料及其制备方法，其具有优异的阻燃性能、机械性能和抗开裂性，不熔融滴落可成炭，无卤低烟，环保无毒，安全可靠，加工性好，挤出表面光滑，易于循环利用。同时，本发明的制备方法简单、操作方便，易于实现大规模生产，且质量稳定。
本申请的技术方案为：
一种热塑性无卤低烟阻燃聚烯烃电缆护套料，其特征在于，由下列重量份的原料制成：线性低密度聚乙烯30-50份、乙烯-辛烯共聚物10-20份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物20-30份、相容剂10-20份、氢氧化铝及活性氢氧化镁130份、自制阻燃剂20-30份、活性剂1-3份、加工助剂2-10份、纳米碳酸钙10-15份、纳米级蒙脱土3-5份、沉淀法白炭黑3-6份、抗氧剂1-3份。
优选的，所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的乙烯乙酸含量为26％-40％。
优选的，所述相容剂为线性低密度聚乙烯接枝马来酸酐、乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物接枝马来酸酐中的一种或多种，所述线性低密度聚乙烯接枝马来酸酐、乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物接枝马来酸酐的接枝率为0.7％-1.2％。
优选的，所述自制阻燃剂为次磷酸铝、聚磷酸铵、MCA、成炭剂按4:1:2:2的比例经共混表面改性而成，所述成炭剂为含三嗪环结构的多元醇聚合物。
优选的，所述活性剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯中的一种或几种。
优选的，所述加工助剂为硅胶、硅酮母粒中的一种或两种。
优选的，所述硅酮母粒为线性低密度聚乙烯载体或乙烯-辛烯共聚物载体，硅酮含量为50％。
优选的，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂168、抗氧剂300、抗氧剂412s中的一种或几种。
本发明的一种热塑性无卤低烟阻燃聚烯烃电缆护套料，包括如下步骤：
(1)将称量好的线性低密度聚乙烯、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、相容剂、氢氧化铝及活性氢氧化镁、自制阻燃剂、活性剂、加工助剂、纳米碳酸钙、纳米级蒙脱土、沉淀法白炭黑、抗氧剂投入到高速搅拌器中，在50℃的温度下搅拌混合4分钟；
(2)将搅拌均匀的原材料排入到密炼机中，待其混炼均匀并达到排胶温度135℃，排胶至料斗；
(3)将料斗中的胶料倒入双锥喂料机，然后经双螺杆挤出机混炼输送以及单螺杆挤出机挤出至造粒机造粒，经旋风冷却，即可得到所述的热塑性无卤低烟阻燃聚烯烃电缆护套料。
优选地，所述自制阻燃剂制备方法为：将按4:1:2:2的比例称量好的次磷酸铝、聚磷酸铵、MCA、成炭剂在120℃的环境中干燥2小时，冷却至室温后将其投入到高速搅拌器中，加热到110℃，通过雾化器加入0.8％重量份的硅烷偶联剂，高速高温搅拌改性处理20分钟，然后冷却至室温。
本申请的有益效果为：
所制备的热塑性无卤低烟阻燃聚烯烃电缆护套料具有优异的阻燃性能、机械性能和抗开裂性，不熔融滴落可成炭，无卤低烟，环保无毒，安全可靠，加工性好，挤出表面光滑，易于循环利用。同时，本发明的制备方法简单、操作方便，易于实现大规模生产，且质量稳定。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如背景技术所介绍的，大多数高分子材料属于易燃、可燃材料，一旦着火，燃烧速度快，不易熄灭，有些甚至还会产生浓烟和有毒气体，污染环境，危及人民的生命安全，造成财产损失。阻燃剂的加入会对电线电缆料的力学性能产生不利影响。为了解决该问题，本发明提出了一种热塑性无卤低烟阻燃聚烯烃电缆护套料及其制备方法，下面结合具体实施方式对本发明做进一步的说明。
实施例1
1、线性低密度聚乙烯30份、乙烯-辛烯共聚物20份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物20份、线性低密度聚乙烯接枝马来酸酐20份、氢氧化铝90份、活性氢氧化镁40份、自制阻燃剂20份、乙烯基三乙氧基硅烷1份、硅胶2份、纳米碳酸钙10份、纳米级蒙脱土3份、沉淀法白炭黑3份、抗氧剂412s 2份。
本实施例中，所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的乙烯乙酸含量为40％，线性低密度聚乙烯接枝马来酸酐的接枝率为0.7％。
2、一种热塑性无卤低烟阻燃聚烯烃电缆护套料的制备方法，具体包括以下步骤：
首先，将称量好的线性低密度聚乙烯、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、相容剂、氢氧化铝及活性氢氧化镁、自制阻燃剂、活性剂、加工助剂、纳米碳酸钙、纳米级蒙脱土、沉淀法白炭黑、抗氧剂投入到高速搅拌器中，在50℃的温度下搅拌混合4分钟；
其次，将搅拌均匀的原材料排入到密炼机中，待其混炼均匀并达到排胶温度135℃，排胶至料斗；
最后，将料斗中的胶料倒入双锥喂料机，然后经双螺杆挤出机混炼输送以及单螺杆挤出机挤出至造粒机造粒，经旋风冷却，即可得到所述的热塑性无卤低烟阻燃聚烯烃电缆护套料。
实施例2
1、线性低密度聚乙烯50份、乙烯-辛烯共聚物10份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物30份、乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐10份、氢氧化铝80份、活性氢氧化镁50份、自制阻燃剂30份、乙烯基三甲氧基硅烷3份、硅酮母粒10份、纳米碳酸钙15份、纳米级蒙脱土5份、沉淀法白炭黑6份、抗氧剂1010 1份、抗氧剂168 2份。
本实施例中，所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的乙烯乙酸含量为26％，线性低密度聚乙烯接枝马来酸酐的接枝率为1.2％，硅酮母粒的载体为线性低密度聚乙烯。
2、制备方法同实施例1。
实施例3
1、线性低密度聚乙烯40份、乙烯-辛烯共聚物15份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物25份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物接枝马来酸酐15份、氢氧化铝100份、活性氢氧化镁30份、自制阻燃剂25份、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷2份、硅酮母粒6份、纳米碳酸钙12份、纳米级蒙脱土4份、沉淀法白炭黑4份、抗氧剂1076 1份、抗氧剂168 1份。
本实施例中，所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的乙烯乙酸含量为30％，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物接枝马来酸酐的接枝率为0.9％，硅酮母粒的载体为乙烯-辛烯共聚物。
2、制备方法同实施例1。
实施例4
1、线性低密度聚乙烯50份、乙烯-辛烯共聚物10份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物30份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物接枝马来酸酐10份、线性低密度聚乙烯接枝马来酸酐10份、氢氧化铝90份、活性氢氧化镁40份、自制阻燃剂23份、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯3份、硅酮母粒1 2份、硅酮母粒2 6份、纳米碳酸钙15份、纳米级蒙脱土4份、沉淀法白炭黑6份、抗氧剂300 3份。
本实施例中，所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的乙烯乙酸含量为28％，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物接枝马来酸酐的接枝率为0.9％，线性低密度聚乙烯接枝马来酸酐的接枝率为1.0％，硅酮母粒1的载体为乙烯-辛烯共聚物，硅酮母粒2的载体为线性低密度聚乙烯。
2、制备方法同实施例1。
实施例5
1、线性低密度聚乙烯45份、乙烯-辛烯共聚物15份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物30份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物接枝马来酸酐16份、氢氧化铝90份、活性氢氧化镁40份、自制阻燃剂26份、乙烯基三乙氧基硅烷2份、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯1份、硅酮母粒8份、纳米碳酸钙15份、纳米级蒙脱土4份、沉淀法白炭黑6份、抗氧剂300 3份。
本实施例中，所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的乙烯乙酸含量为26％，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物接枝马来酸酐的接枝率为0.9％，硅酮母粒的载体为线性低密度聚乙烯。
2、制备方法同实施例1。
实施例6
线性低密度聚乙烯50份、乙烯-辛烯共聚物15份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物30份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物接枝马来酸酐20份、氢氧化铝90份、活性氢氧化镁40份、自制阻燃剂28份、乙烯基三乙氧基硅烷2.5份、硅酮母粒1 4份、硅酮母粒2 4份、纳米碳酸钙15份、纳米级蒙脱土4份、沉淀法白炭黑6份、抗氧剂300 3份。
本实施例中，所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的乙烯乙酸含量为28％，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物接枝马来酸酐的接枝率为0.9％，硅酮母粒1的载体为乙烯-辛烯共聚物，硅酮母粒2的载体为线性低密度聚乙烯。
2、制备方法同实施例1。
实施例(1-6)制得的热塑性无卤低烟阻燃聚烯烃电缆护套料的技术参数如表1所示：
表1热塑性无卤低烟阻燃聚烯烃电缆护套料的性能表
Figure BDA0002412698380000051
从表1中可以看出，本发明所制备的热塑性无卤低烟阻燃聚烯烃电缆护套料具有优异的力学性能、电性能、阻燃性能、抗开裂性能、耐老化性能、耐低温性能。
以上所述仅为本申请的优选实施例，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种热塑性无卤低烟阻燃聚烯烃电缆护套料，其特征在于，由下列重量份的原料制成：线性低密度聚乙烯30-50份、乙烯-辛烯共聚物10-20份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物20-30份、相容剂 10-20份、氢氧化铝及活性氢氧化镁130份、自制阻燃剂 20-30份、活性剂1-3份、加工助剂2-10份、纳米碳酸钙10-15份、纳米级蒙脱土3-5份、沉淀法白炭黑3-6份、抗氧剂1-3份。
2.如权利要求1所述的一种热塑性无卤低烟阻燃聚烯烃电缆护套料，其特征在于，所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的乙烯乙酸含量为26%-40%。
3.如权利要求1所述的一种热塑性无卤低烟阻燃聚烯烃电缆护套料，其特征在于，所述相容剂为线性低密度聚乙烯接枝马来酸酐、乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物接枝马来酸酐中的一种或多种，所述线性低密度聚乙烯接枝马来酸酐、乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物接枝马来酸酐的接枝率为0.7%-1.2%。
4.如权利要求1所述的一种热塑性无卤低烟阻燃聚烯烃电缆护套料，其特征在于，所述自制阻燃剂为次磷酸铝、聚磷酸铵、MCA、成炭剂按4:1:2:2的比例经共混表面改性而成，所述成炭剂为含三嗪环结构的多元醇聚合物。
5.如权利要求1所述的一种热塑性无卤低烟阻燃聚烯烃电缆护套料，其特征在于，所述活性剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷、异丙基三（二辛基焦磷酸酰氧基）钛酸酯中的一种或几种。
6.如权利要求1所述的一种热塑性无卤低烟阻燃聚烯烃电缆护套料，其特征在于，所述加工助剂为硅胶、硅酮母粒中的一种或两种了。
7.如权利要求1所述的一种热塑性无卤低烟阻燃聚烯烃电缆护套料，其特征在于，所述硅酮母粒为线性低密度聚乙烯载体或乙烯-辛烯共聚物载体，硅酮含量为50%。
8.如权利要求1所述的一种热塑性无卤低烟阻燃聚烯烃电缆护套料，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂168、抗氧剂300、抗氧剂412s中的一种或几种。
9.如权利要求1-8中任一种热塑性无卤低烟阻燃聚烯烃电缆护套料的制备方法，包括如下步骤：
S1:将称量好的线性低密度聚乙烯、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、相容剂、氢氧化铝及活性氢氧化镁、自制阻燃剂、活性剂、加工助剂、纳米碳酸钙、纳米级蒙脱土、沉淀法白炭黑、抗氧剂投入到高速搅拌器中，在50℃的温度下搅拌混合4分钟；
S2:将搅拌均匀的原材料排入到密炼机中，待其混炼均匀并达到排胶温度135℃，排胶至料斗；
S3:将料斗中的胶料倒入双锥喂料机，然后经双螺杆挤出机混炼输送以及单螺杆挤出机挤出至造粒机造粒，经旋风冷却，即可得到所述的热塑性无卤低烟阻燃聚烯烃电缆护套料。
10.根据如权利要求9所述的一种热塑性无卤低烟阻燃聚烯烃电缆护套料的制备方法，所述自制阻燃剂制备方法为：将按4:1:2:2的比例称量好的次磷酸铝、聚磷酸铵、MCA、成炭剂在120℃的环境中干燥2小时，冷却至室温后将其投入到高速搅拌器中，加热到110℃，通过雾化器加入0.8%重量份的硅烷偶联剂，高速高温搅拌改性处理20分钟，然后冷却至室温。
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