CN112625331A - 一种阻燃pe电缆料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种阻燃pe电缆料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种阻燃PE电缆料及其制备方法和应用。所述阻燃PE电缆料包括如下重量份数的原料组分：聚乙烯10～30份、马来酸酐接枝EVA 5～10份、三元乙丙橡胶0.5～10份、TPU改性阻燃剂20～30份、二乙基次膦酸铝2～6份、气相二氧化硅1～8份和硅酮母粒1～3份；TPU改性阻燃剂中阻燃剂为三聚氰胺焦磷酸盐和季戊四醇。所述制备方法包括如下步骤：(1)将各组分密炼熔融后，经挤出机挤出造粒，得到颗粒；(2)将步骤(1)得到的颗粒经线材挤出机挤出，得到线材；(3)将步骤(2)得到的线材辐照交联，得到所述阻燃PE电缆料。本发明提供的阻燃PE电缆料具有较好的阻燃性和力学性能，符合建筑电缆的使用要求。

Description

一种阻燃PE电缆料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于绝缘材料技术领域，具体涉及一种阻燃PE电缆料及其制备方法和应用。
背景技术
随着社会的发展和人民生活水平的提高，人们对环境的保护意识也越来越强，利用新能源代替化石燃料已成为全球每个国家越来越重视的技术，例如风力发电和光伏发电等逐渐上升为重要的战略替代能源，这使得电缆的需求量也越来越大。PVC电线电缆具有重量轻、价格低、原材料充足、且具有较好的电绝缘性和一定的阻燃性，因此该电线电缆在国内得到大量应用，但是PVC电线电缆在电流过载时，容易引发火灾事故，且电线电缆在燃烧过程中释放的大量浓烟和有毒烟雾(主要成分为氯化氢)，不仅严重影响消防人员的救火行动而且危害消防人员的生命安全，产生“二次灾害”；PE材料具有耐化学腐蚀、易加工成型、绝缘性能优异等性能，且不含卤素原子，燃烧时不会产生有毒烟雾，因此，也常被用于制备电缆材料，但其易燃烧，阻燃性较差，因此研究如何得到具有优异的阻燃性PE电缆具有重要意义。
CN106336562A公开了一种阻燃聚乙烯电缆料及其制备方法。所述阻燃聚乙烯电缆料包括如下质量份数的组分：线性低密度聚乙烯40～80份、改性线性低密度聚乙烯20～60份、相容剂5～15份、硅酮母粒3～10份、炭黑3～5份、氢氧化铝50～60份、氢氧化镁10～30份、复合阻燃协效剂2～4份、抗氧剂0.6～1份和润滑剂1～3份；其中，所述复合阻燃协效剂为沸石粉、凹凸棒土、硼酸锌、红磷和偶联剂的混合物；所述氢氧化铝为双层包覆氢氧化铝，内层为硅烷包覆，外层为有机树脂包覆；所述氢氧化镁为双层包覆氢氧化镁，内层为硅烷包覆，外层为有机树脂包覆。该技术方案制备得到的电缆材料虽然具有较好的阻燃性，但是其力学性能较差。
CN105153529A公开了一种防撕裂阻燃电缆材料及其制备方法。所述防撕裂阻燃电缆料包括如下重量份数的组分：乙烯-醋酸乙烯共聚物70-80份，高密度聚乙烯20-30份，气相白炭黑30-50份，纳米结晶纤维素10-15份，γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷3-4份，氢氧化镁40-50份，三聚氰胺氰尿酸盐1-3份，气相二氧化硅3.5-4.5份，对苯二甲酸二辛酯15-30份，环氧大豆油15-30份，过氧化二异丙苯0.4-1份，氧化锌0.5-1.5份，二乙胺基丙胺0.5-1.5份，马来酸酐接枝相容剂5-10份，Ca/Zn复合稳定剂2-4份，硬脂酸镁1-2份，抗氧剂10100.1-0.3份，亚磷酸三辛酯0.1-0.2份，聚乙烯蜡1-3份。该技术方案中使用的乙烯-醋酸乙烯共聚物虽然具有较好的韧性及防撕裂性能，但是热分解温度较低，因此制备得到的电缆材料的阻燃性较差。
CN106750708A公开了一种氮磷复配高阻燃辐照交联无卤低烟电缆料。所述电缆料包括如下重量份数的组分：聚烯烃85～95份、相容剂5～15份、无机阻燃剂80～100份、有机磷氮阻燃剂20～50份；所述聚烯烃选自热塑性弹性体、茂金属线性低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物的一种或多种；所述相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯。该技术方案制备得到的电缆料虽然具有较好阻燃性，但是其力学性能较差。
因此，如何制备得到既具有较好的阻燃性，又具有较好的力学性能的阻燃PE电缆材料，已成为目前亟待解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种阻燃PE电缆料及其制备方法和应用。本发明通过TPU改性阻燃剂和二乙基次膦酸铝的协同复配，制备得到了既具有较好的阻燃性，又具有较好的力学性能，同时无卤环保的阻燃PE电缆料。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种阻燃PE电缆料，所述电缆料包括如下重量份数的原料组分：
Figure BDA0002824345470000031
所述TPU改性阻燃剂中阻燃剂为三聚氰胺焦磷酸盐和季戊四醇。
本发明中，TPU改性阻燃剂中阻燃剂为三聚氰胺焦磷酸盐和季戊四醇，三聚氰胺焦磷酸盐和季戊四醇作为小分子阻燃剂，在电缆料的制备过程中，易发生迁移，使电缆料的阻燃性降低，而TPU具有较好的相容性、拉伸强度、断裂伸长率及抗撕裂强度等，但其阻燃性较差。本发明中，通过采用TPU对三聚氰胺焦磷酸盐和季戊四醇进行改性，既解决了在电缆料的制备过程中，因小分子阻燃剂的迁移导致其阻燃性降低的问题，又提高了电缆料的力学性能；同时，本发明通过TPU改性阻燃剂和二乙基次膦酸铝的配合使用，在发生燃烧时，TPU改性阻燃剂和二乙基次膦酸铝在塑料表面生成的泡沫碳层起到隔热、抑烟等效果，从而达到较好的阻燃效果。
本发明中，所述聚乙烯的重量份数可以是10份、12份、14份、16份、18份、20份、22份、24份、26份、28份或30份等。
所述马来酸酐接枝EVA的重量份数可以是5份、5.5份、6份、6.5份、7份、7.5份、8份、8.5份、9份、9.5份或10份等。
所述三元乙丙橡胶的重量份数可以是0.5份、1份、2份、3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份或10份等。
所述TPU改性阻燃剂的重量份数可以是20份、21份、22份、23份、24份、25份、26份、27份、28份、29份或30份等。
所述二乙基次膦酸铝的重量份数可以是2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份、5份、5.5份或6份等。
所述气相二氧化硅的重量份数可以是1份、2份、3份、4份、5份、6份、7份或8份等。
所述硅酮母粒的重量份数可以是1份、1.2份、1.4份、1.6份、1.8份、2份、2.2份、2.4份、2.6份、2.8份或3份等。
以下作为本发明的优选技术方案，但不作为对本发明提供的技术方案的限制，通过以下优选的技术方案，可以更好的达到和实现本发明的目的和有益效果。
作为本发明的优选技术方案，所述聚乙烯为线性低密度聚乙烯。
优选地，所述线性低密度聚乙烯的数均分子量为10万～15万(例如可以是10万、11万、12万、13万、14万或15万等)，熔融指数为1～5g/10min(例如可以是1g/10min、1.5g/10min、2g/10min、2.5g/10min、3g/10min、3.5g/10min、4g/10min、4.5g/10min或5g/10min等)。
优选地，所述马来酸酐接枝EVA的接枝率为1～3％，例如可以是1％、1.2％、1.3％、1.5％、1.8％、2％、2.2％、2.4％、2.6％或3％等。
优选地，所述马来酸酐接枝EVA中醋酸乙烯酯的质量百分含量为30～35％，例如可以是30％、30.5％、32％、31.5％、32％、32.5％、33％、33.5％、34％、34.5％或35％等。
作为本发明的优选技术方案，所述三元乙丙橡胶的合成单体为乙烯、丙烯和乙叉降冰片烯。
优选地，所述三元乙丙橡胶的合成单体中乙叉降冰片烯的质量百分含量为1～3％，例如可以是1％、1.2％、1.3％、1.5％、1.8％、2％、2.2％、2.4％、2.6％或3％等。
作为本发明的优选技术方案，所述TPU改性阻燃剂中包括如下重量份数的组分：TPU 2～5份(例如可以是2份、2.2份、2.5份、2.8份、3份、3.3份、3.6份、4份、4.2份、4.6份或5份等)、三聚氰胺焦磷酸盐12～20份(例如可以是12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份或20份等)和季戊四醇5～8份(例如可以是5份、5.2份、5.5份、5.8份、6份、6.2份、6.5份、6.7份、7份、7.2份、7.5份、7.8份或8份等)。
优选地，所述TPU改性主阻燃剂的制备方法包括如下步骤：
将TPU、三聚氰胺焦磷酸盐和季戊四醇共混，得到所述TPU改性阻燃剂。
优选地，所述共混的温度为170～190℃，例如可以是172℃、174℃、176℃、178℃、180℃、182℃、184℃、186℃、188℃或190℃等。
优选地，所述共混的时间为20～30min，例如可以是20min、21min、22min、23min、24min、25min、26min、27min、28min、29min或30min等。
作为本发明的优选技术方案，所述TPU改性阻燃剂与二乙基次膦酸铝的质量比为(5～12):1，例如可以是5:1、6:1、7:1、8:1、9:1、10:1、11:1或12:1等。
本发明中，通过控制TPU改性阻燃剂与二乙基次膦酸铝的质量比在(5～12):1的特定范围内，制备得到的阻燃PE电缆料具有较好的阻燃性。若TPU改性阻燃剂的含量较多，制备得到的阻燃PE电缆料虽然具有较好的力学性能，但其阻燃性较差；若TPU改性阻燃剂的含量较少，制备得到的阻燃PE电缆料阻燃性较差，不符合建筑电缆的使用要求。
优选地，所述气相二氧化硅的比表面积为150～300m2/g，例如可以是150m2/g、160m2/g、170m2/g、180m2/g、190m2/g、200m2/g、210m2/g、220m2/g、230m2/g、240m2/g、250m2/g、260m2/g、270m2/g、280m2/g、290m2/g或300m2/g等。
优选地，所述电缆料还包括2～5份抗氧剂，例如可以是2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份或5份等。
优选地，所述抗氧剂选自2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、双(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)硫醚或四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯中的任意一种或至少两种的组合。
第二方面，本发明提供一种如第一方面所述的阻燃PE电缆料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将各组分密炼熔融后，经挤出机挤出造粒，得到颗粒；
(2)将步骤(1)得到的颗粒经线材挤出机挤出，得到线材；
(3)将步骤(2)得到的线材辐照交联，得到所述阻燃PE电缆料。
作为本发明的优选技术方案，步骤(1)所述密炼熔融的温度为160～175℃，例如可以是160℃、162℃、165℃、168℃、170℃、172℃或175℃等。
优选地，步骤(1)所述密炼熔融的时间为15～25min例如可以是15min、16min、17min、18min、19min、20min、21min、22min、23min、24min或25min等。
优选地，步骤(1)所述挤出机为单螺杆挤出机。
优选地，所述单螺杆挤出机包括依次连接的第一区、第二区、第三区、第四区、第五区、第六区和第七区。
优选地，所述第一区的工作温度为110～115℃(例如可以是110℃、111℃、112℃、113℃、114℃或115℃等)，第二区的工作温度为115～120℃(例如可以是115℃、116℃、117℃、118℃、119℃或120℃等)，第三区的工作温度为115～120℃(例如可以是115℃、116℃、117℃、118℃、119℃或120℃等)，第四区的工作温度为120～125℃(例如可以是120℃、121℃、122℃、123℃、124℃或125℃等)，第五区的工作温度为120～125℃(例如可以是120℃、121℃、122℃、123℃、124℃或125℃等)，第六区的工作温度为120～130℃(例如可以是120℃、122℃、124℃、126℃、128℃或130℃等)，第七区的工作温度为125～130℃(例如可以是120℃、122℃、124℃、126℃、128℃或130℃等)。
作为本发明的优选技术方案，步骤(2)所述线材挤出机包括依次连接的A区、B区、C区和D区。
优选地，所述A区的工作温度为110～120℃(例如可以是110℃、112℃、114℃、116℃、118℃或120℃等)，B区的工作温度为135～145℃(例如可以是135℃、137℃、139℃、140℃、142℃或145℃等)，C区的工作温度为145～155℃(例如可以是145℃、147℃、150℃、151℃、152℃或155℃等)，D区的工作温度为150～160℃(例如可以是150℃、152℃、154℃、156℃、158℃或160℃等)。
优选地，步骤(3)所述辐照通过电子加速器进行。
优选地，所述辐照的剂量为8～15Mrad，例如可以是8Mrad、9Mrad、10Mrad、11Mrad、12Mrad、13Mrad、14Mrad或15Mrad等。
作为本发明的优选技术方案，所述制备方法具体包括如下步骤：
(1)将各组分加入密炼机中，在160～175℃的条件下，进行密炼熔融15～25min后，经单螺杆挤出机挤出造粒，得到颗粒；所述单螺杆挤出机包括依次连接的第一区、第二区、第三区、第四区、第五区、第六区和第七区，第一区的工作温度为110～115℃，第二区的工作温度为115～120℃，第三区的工作温度为115～120℃，第四区的工作温度为120～125℃，第五区的工作温度为120～125℃，第六区的工作温度为120～130℃，第七区的工作温度为125～130℃；
(2)将步骤(1)得到的颗粒加入线材挤出机中挤出，得到线材；所述线材挤出机包括依次连接的A区、B区、C区和D区，A区的工作温度为110～120℃，B区的工作温度为135～145℃，C区的工作温度为145～155℃，D区的工作温度为150～160℃；
(3)将步骤(2)得到的线材通过电子加速器辐照交联，辐照的剂量为8～15Mrad，得到所述阻燃PE电缆料。
第三方面，本发明提供一种如第一方面所述的阻燃PE电缆料在建筑线缆中的应用。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
本发明中，采用TPU对三聚氰胺焦磷酸盐和季戊四醇进行改性，得到TPU改性阻燃剂，并进一步通过TPU改性阻燃剂和二乙基次膦酸铝的配合使用，使阻燃PE电缆料可以通过单根垂直燃烧测试，具有较好阻燃性，同时具有较好的力学性能，其抗张强度为12.4～13.6MPa，断裂伸长率为218～245％，抗撕裂强度为24.7～25.9N/mm，符合建筑电缆线的使用要求。
具体实施方式
下面通过具体实施例来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例和对比例中部分组分来源如下所示：
线性低密度聚乙烯：埃克森美孚化工，3518CB；
马来酸酐接枝EVA：上海久聚化工科技有限公司，TM169；
三元乙丙橡胶：陶氏化学，EPDM855；
气相二氧化硅：广州拓易化工有限公司；
硅酮母粒：浙江佳华精华股份有限公司，GT500；
TPU：德国巴斯夫化工有限公司，1085A。
实施例1
本实施例提供一种阻燃PE电缆料及其制备方法，所述电缆料包括如下重量份数的原料组分：
Figure BDA0002824345470000091
所述TPU改性阻燃剂中包括如下重量份数的组分：TPU 4份、三聚氰胺焦磷酸盐16份和季戊四醇7份；
上述TPU改性阻燃剂的制备方法包括如下步骤：
在180℃的条件下，将TPU、三聚氰胺焦磷酸盐和季戊四醇共混25min，得到所述TPU改性阻燃剂。
上述阻燃PE电缆料的制备方法如下：
(1)将各组分加入密炼机中，在175℃的条件下，进行密炼熔融15min后，经单螺杆挤出机挤出造粒，得到颗粒；所述单螺杆挤出机包括依次连接的第一区、第二区、第三区、第四区、第五区、第六区和第七区，第一区的工作温度为110℃，第二区的工作温度为120℃，第三区的工作温度为120℃，第四区的工作温度为125℃，第五区的工作温度为125℃，第六区的工作温度为126℃，第七区的工作温度为126℃；
(2)将步骤(1)得到的颗粒加入线材挤出机中挤出，得到线材；所述线材挤出机包括依次连接的A区、B区、C区和D区，A区的工作温度为120℃，B区的工作温度为135℃，C区的工作温度为145℃，D区的工作温度为150℃；
(3)将步骤(2)得到的线材通过电子加速器辐照交联，辐照的剂量为10Mrad，得到所述阻燃PE电缆料。
实施例2
本实施例提供一种阻燃PE电缆料及其制备方法，所述电缆料包括如下重量份数的原料组分：
Figure BDA0002824345470000101
Figure BDA0002824345470000111
所述TPU改性阻燃剂中包括如下重量份数的组分：TPU 2份、三聚氰胺焦磷酸盐17份和季戊四醇5份；
上述TPU改性阻燃剂的制备方法包括如下步骤：
在170℃的条件下，将TPU、三聚氰胺焦磷酸盐和季戊四醇共混30min，得到所述TPU改性阻燃剂。
上述阻燃PE电缆料的制备方法如下：
(1)将各组分加入密炼机中，在170℃的条件下，进行密炼熔融20min后，经单螺杆挤出机挤出造粒，得到颗粒；所述单螺杆挤出机包括依次连接的第一区、第二区、第三区、第四区、第五区、第六区和第七区，第一区的工作温度为115℃，第二区的工作温度为118℃，第三区的工作温度为120℃，第四区的工作温度为120℃，第五区的工作温度为125℃，第六区的工作温度为130℃，第七区的工作温度为130℃；
(2)将步骤(1)得到的颗粒加入线材挤出机中挤出，得到线材；所述线材挤出机包括依次连接的A区、B区、C区和D区，A区的工作温度为115℃，B区的工作温度为140℃，C区的工作温度为150℃，D区的工作温度为155℃；
(3)将步骤(2)得到的线材通过电子加速器辐照交联，辐照的剂量为8Mrad，得到所述阻燃PE电缆料。
实施例3
本实施例提供一种阻燃PE电缆料及其制备方法，所述电缆料包括如下重量份数的原料组分：
Figure BDA0002824345470000112
Figure BDA0002824345470000121
所述TPU改性阻燃剂中包括如下重量份数的组分：TPU 3份、三聚氰胺焦磷酸盐12份和季戊四醇5份；
上述TPU改性阻燃剂的制备方法包括如下步骤：
在190℃的条件下，将TPU、三聚氰胺焦磷酸盐和季戊四醇共混20min，得到所述TPU改性阻燃剂。
上述阻燃PE电缆料的制备方法如下：
(1)将各组分加入密炼机中，在170℃的条件下，进行密炼熔融18min后，经单螺杆挤出机挤出造粒，得到颗粒；所述单螺杆挤出机包括依次连接的第一区、第二区、第三区、第四区、第五区、第六区和第七区，第一区的工作温度为110℃，第二区的工作温度为117℃，第三区的工作温度为118℃，第四区的工作温度为125℃，第五区的工作温度为125℃，第六区的工作温度为125℃，第七区的工作温度为128℃；
(2)将步骤(1)得到的颗粒加入线材挤出机中挤出，得到线材；所述线材挤出机包括依次连接的A区、B区、C区和D区，A区的工作温度为116℃，B区的工作温度为139℃，C区的工作温度为155℃，D区的工作温度为158℃；
(3)将步骤(2)得到的线材通过电子加速器辐照交联，辐照的剂量为15Mrad，得到所述阻燃PE电缆料。
实施例4
本实施例提供一种阻燃PE电缆料及其制备方法，所述电缆料包括如下重量份数的原料组分：
Figure BDA0002824345470000131
所述TPU改性阻燃剂中包括如下重量份数的组分：TPU 2份、三聚氰胺焦磷酸盐20份和季戊四醇8份；
上述TPU改性阻燃剂的制备方法包括如下步骤：
在175℃的条件下，将TPU、三聚氰胺焦磷酸盐和季戊四醇共混28min，得到所述TPU改性阻燃剂。
上述阻燃PE电缆料的制备方法如下：
(1)将各组分加入密炼机中，在160℃的条件下，进行密炼熔融22min后，经单螺杆挤出机挤出造粒，得到颗粒；所述单螺杆挤出机包括依次连接的第一区、第二区、第三区、第四区、第五区、第六区和第七区，第一区的工作温度为115℃，第二区的工作温度为116℃，第三区的工作温度为117℃，第四区的工作温度为124℃，第五区的工作温度为124℃，第六区的工作温度为127℃，第七区的工作温度为128℃；
(2)将步骤(1)得到的颗粒加入线材挤出机中挤出，得到线材；所述线材挤出机包括依次连接的A区、B区、C区和D区，A区的工作温度为118℃，B区的工作温度为138℃，C区的工作温度为145℃，D区的工作温度为150℃；
(3)将步骤(2)得到的线材通过电子加速器辐照交联，辐照的剂量为12Mrad，得到所述阻燃PE电缆料。
实施例5
本实施例提供一种阻燃PE电缆料及其制备方法，所述电缆料包括如下重量份数的原料组分：
Figure BDA0002824345470000141
所述TPU改性阻燃剂中包括如下重量份数的组分：TPU 5份、三聚氰胺焦磷酸盐12份和季戊四醇5份；
上述TPU改性阻燃剂的制备方法包括如下步骤：
在185℃的条件下，将TPU、三聚氰胺焦磷酸盐和季戊四醇共混22min，得到所述TPU改性阻燃剂。
上述阻燃PE电缆料的制备方法如下：
(1)将各组分加入密炼机中，在160℃的条件下，进行密炼熔融25min后，经单螺杆挤出机挤出造粒，得到颗粒；所述单螺杆挤出机包括依次连接的第一区、第二区、第三区、第四区、第五区、第六区和第七区，第一区的工作温度为112℃，第二区的工作温度为115℃，第三区的工作温度为115℃，第四区的工作温度为120℃，第五区的工作温度为120℃，第六区的工作温度为120℃，第七区的工作温度为125℃；
(2)将步骤(1)得到的颗粒加入线材挤出机中挤出，得到线材；所述线材挤出机包括依次连接的A区、B区、C区和D区，A区的工作温度为115℃，B区的工作温度为140℃，C区的工作温度为150℃，D区的工作温度为160℃；
(3)将步骤(2)得到的线材通过电子加速器辐照交联，辐照的剂量为9Mrad，得到所述阻燃PE电缆料。
实施例6
本实施例提供一种阻燃PE电缆料及其制备方法，与实施例1的区别仅在于，所述阻燃PE电缆料中，TPU改性阻燃剂的重量份数为25份，二乙基次膦酸铝的重量份数为5份，其他条件与实施例1相同。
实施例7
本实施例提供一种阻燃PE电缆料及其制备方法，与实施例1的区别仅在于，所述阻燃PE电缆料中，TPU改性阻燃剂的重量份数为27.7份，二乙基次膦酸铝的重量份数为2.3份，其他条件与实施例1相同。
实施例8
本实施例提供一种阻燃PE电缆料及其制备方法，与实施例1的区别仅在于，所述阻燃PE电缆料中，TPU改性阻燃剂的重量份数为24份，二乙基次膦酸铝的重量份数为6份，其他条件与实施例1相同。
实施例9
本实施例提供一种阻燃PE电缆料及其制备方法，与实施例1的区别仅在于，所述阻燃PE电缆料中，TPU改性阻燃剂的重量份数为28份，二乙基次膦酸铝的重量份数为2份，其他条件与实施例1相同。
对比例1
本对比例提供一种阻燃PE电缆料及其制备方法，与实施例1的区别仅在于，所述阻燃PE电缆料中，不含TPU改性阻燃剂，二乙基次膦酸铝的重量份数为30份，其他条件与实施例1相同。
对比例2
本对比例提供一种阻燃PE电缆料及其制备方法，与实施例1的区别仅在于，所述阻燃PE电缆料中，TPU改性阻燃剂的重量份数为30份，不含二乙基次膦酸铝，其他条件与实施例1相同。
对比例3
本对比例提供一种阻燃PE电缆料及其制备方法，与实施例1的区别仅在于，所述阻燃PE电缆料中，将重量份数为27份的TPU改性阻燃剂替换为三聚氰胺焦磷酸盐18.8份和季戊四醇8.2份，其他条件与实施例1相同。
对上述实施例和对比例提供的阻燃PE电缆料的性能进行测试，测试标准如下：
抗张强度、断裂伸长率：GB/T 2951；
氧指数：ISO 4586；
单根垂直燃烧：GB/T 18380-2008；
抗撕裂强度：GB/T 33594。
上述实施例和对比例提供的阻燃PE电缆料的性能测试结果如下表1所示：
表1
Figure BDA0002824345470000171
由表1可知，本发明采用TPU对三聚氰胺焦磷酸盐和季戊四醇进行改性，得到TPU改性阻燃剂，并进一步通过TPU改性阻燃剂和二乙基次膦酸铝的配合使用，使阻燃PE电缆料可以通过单根垂直燃烧测试，具有较好阻燃性，同时具有较好的力学性能，其抗张强度为12.4～13.6MPa，断裂伸长率为218～245％，抗撕裂强度为24.7～25.9N/mm，符合建筑电缆线的使用要求。
与实施例1相比，若TPU改性阻燃剂和二乙基次膦酸铝的质量比较小(实施例8)，制备得到的阻燃PE电缆料虽然可以通过单根垂直燃烧测试，但其氧指数为30％，阻燃效果较差，且其断裂伸长率较低为218％，力学性能较差；若TPU改性阻燃剂和二乙基次膦酸铝的质量比较大(实施例9)，制备得到的阻燃PE电缆料虽然可以通过单根垂直燃烧测试，但其氧指数为31％，阻燃效果较差。由此可见，当TPU改性阻燃剂和二乙基次膦酸铝的质量比不在(5～12):1的特定范围内时，制备得到的阻燃PE电缆料的氧指数较低，阻燃效果较差。
与实施例1相比，若阻燃PE电缆料中不含TPU改性阻燃剂(对比例1)，则制备得到的阻燃PE电缆料阻燃性较差，无法通过单根垂直燃烧测试，且其抗张强度为11.2MPa，断裂伸长率为208％，抗撕裂强度为21.2N/mm，力学性能较差；若阻燃PE电缆料中不含二乙基次膦酸铝(对比例2)，则制备得到的阻燃PE电缆料无法通过单根垂直燃烧测试，阻燃性较差；若阻燃电缆料中阻燃剂未经TPU改性(对比例3)，则小分子阻燃剂三聚氰胺焦磷酸盐和季戊四醇在电缆料的制备过程中，易发生迁移，导致电缆料的阻燃性变差，无法通过单根垂直燃烧测试，且其力学性能较差，抗张强度为11.3MPa，断裂伸长率为210％，抗撕裂强度为20.8N/mm。由此可见，TPU改性阻燃剂和二乙基次膦酸铝之间存在协同配合作用，通过二者的协同作用，制备得到的阻燃PE电缆料既具有较好的阻燃性，又具有较好的力学性能，符合建筑电缆的使用要求。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种阻燃PE电缆料，其特征在于，所述阻燃PE电缆料包括如下重量份数的原料组分：
Figure FDA0002824345460000011
所述TPU改性阻燃剂中阻燃剂为三聚氰胺焦磷酸盐和季戊四醇。
2.根据权利要求1所述的阻燃PE电缆料，其特征在于，所述聚乙烯为线性低密度聚乙烯；
优选地，所述线性低密度聚乙烯的数均分子量为10万～15万，熔融指数为1～5g/10min；
优选地，所述马来酸酐接枝EVA的接枝率为1～3％；
优选地，所述马来酸酐接枝EVA中醋酸乙烯酯的质量百分含量为30～35％。
3.根据权利要求1或2所述的阻燃PE电缆料，其特征在于，所述三元乙丙橡胶的合成单体为乙烯、丙烯和乙叉降冰片烯；
优选地，所述三元乙丙橡胶的合成单体中乙叉降冰片烯的质量百分含量为1～3％。
4.根据权利要求1-3任一项所述的阻燃PE电缆料，其特征在于，所述TPU改性阻燃剂中包括如下重量份数的组分：TPU 2～5份、三聚氰胺焦磷酸盐12～20份和季戊四醇5～8份；
优选地，所述TPU改性阻燃剂的制备方法包括如下步骤：
将TPU、三聚氰胺焦磷酸盐和季戊四醇共混，得到所述TPU改性阻燃剂；
优选地，所述共混的温度为170～190℃；
优选地，所述共混的时间为20～30min。
5.根据权利要求1-4任一项所述的阻燃PE电缆料，其特征在于，所述TPU改性阻燃剂与二乙基次膦酸铝的质量比为(5～12):1；
优选地，所述气相二氧化硅的比表面积为150～300m2/g；
优选地，所述电缆料还包括2～5份抗氧剂；
优选地，所述抗氧剂选自2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、双(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)硫醚或四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯中的任意一种或至少两种的组合。
6.一种如权利要求1-5任一项所述的阻燃PE电缆料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将各组分密炼熔融后，经挤出机挤出造粒，得到颗粒；
(2)将步骤(1)得到的颗粒经线材挤出机挤出，得到线材；
(3)将步骤(2)得到的线材辐照交联，得到所述阻燃PE电缆料。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述密炼熔融的温度为160～175℃；
优选地，步骤(1)所述密炼熔融的时间为15～25min；
优选地，步骤(1)所述挤出机为单螺杆挤出机；
优选地，所述单螺杆挤出机包括依次连接的第一区、第二区、第三区、第四区、第五区、第六区和第七区；
优选地，所述第一区的工作温度为110～115℃，第二区的工作温度为115～120℃，第三区的工作温度为115～120℃，第四区的工作温度为120～125℃，第五区的工作温度为120～125℃，第六区的工作温度为120～130℃，第七区的工作温度为125～130℃。
8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述线材挤出机包括依次连接的A区、B区、C区和D区；
优选地，所述A区的工作温度为110～120℃，B区的工作温度为135～145℃，C区的工作温度为145～155℃，D区的工作温度为150～160℃；
优选地，步骤(3)所述辐照通过电子加速器进行；
优选地，所述辐照的剂量为8～15Mrad。
9.根据权利要求6-8任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体包括如下步骤：
(1)将各组分加入密炼机中，在160～175℃的条件下，进行密炼熔融15～25min后，经单螺杆挤出机挤出造粒，得到颗粒；所述单螺杆挤出机包括依次连接的第一区、第二区、第三区、第四区、第五区、第六区和第七区，第一区的工作温度为110～115℃，第二区的工作温度为115～120℃，第三区的工作温度为115～120℃，第四区的工作温度为120～125℃，第五区的工作温度为120～125℃，第六区的工作温度为120～130℃，第七区的工作温度为125～130℃；
(2)将步骤(1)得到的颗粒加入线材挤出机中挤出，得到线材；所述线材挤出机包括依次连接的A区、B区、C区和D区，A区的工作温度为110～120℃，B区的工作温度为135～145℃，C区的工作温度为145～155℃，D区的工作温度为150～160℃；
(3)将步骤(2)得到的线材通过电子加速器辐照交联，辐照的剂量为8～15Mrad，得到所述阻燃PE电缆料。
10.一种如权利要求1-5任一项所述的阻燃PE电缆料在建筑线缆中的应用。
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