CN112662038A

CN112662038A - 一种b1级阻燃耐超低温低烟无卤聚烯烃电缆料

Info

Publication number: CN112662038A
Application number: CN202011390707.XA
Authority: CN
Inventors: 张露; 费楚然
Original assignee: Cgn High Tech Nuclear Materials Technology Suzhou Co ltd
Current assignee: Cgn High Tech Nuclear Materials Technology Suzhou Co ltd
Priority date: 2020-12-02
Filing date: 2020-12-02
Publication date: 2021-04-16

Abstract

本发明公开了一种B1级阻燃耐超低温低烟无卤聚烯烃电缆料，包括按重量份计的如下组分：聚乙烯丙烯酸丁酯20‑45份，茂金属聚乙烯10‑20份，乙烯与辛烯共聚物10‑20份，马来酸酐接枝乙烯与辛烯共聚物8‑15份，抗氧剂1‑3份，阻燃剂160‑200份，硅酮母粒2‑5份，硅烷偶联剂2‑5份，硅橡胶5‑10份，过氧化二异丙苯0.3‑0.6份，镁铝改性纳米水滑石5‑15份，9,10‑二氢‑9‑氧杂‑10‑磷杂菲‑10‑氧化物5‑8份，三元乙丙橡胶8‑15份。本发明的低烟无卤聚烯烃电缆料，具有高阻燃特性，满足GB 31247‑2014电缆B1级阻燃要求、耐超低温性，在‑45℃环境下使用时具有很好的拉伸性能和柔软特性。

Description

一种B1级阻燃耐超低温低烟无卤聚烯烃电缆料

技术领域

本发明涉及电缆料技术领域，具体涉及一种B1级阻燃耐超低温低烟无卤聚烯烃电缆料。

背景技术

近些年我国发生的特大型火灾中，还是有很大一部分是由于电气所引起的，而在这些电气火灾中，大多数是由电线电缆的老化或过载使用所引发的，特别是火灾时引燃的电线电缆中含有较多的可燃性绝缘和护套材料，进一步致使火灾事故进一步扩大。大型商场、酒店、地铁站等重要的公共场所对火灾情况下都有一定的供电要求，在一定时间内保证电缆能正常供电、各种控制信号及报警信号不断电，为逃生、自动报警、消防设施的启动、救援及应急设备的使用提供宝贵的时间。人们对公共建筑消防配电系统的重视与日俱增。因此推广使用阻燃电缆及光缆对建筑防火安全具有重要意义。

基于上述背景，现在各大电缆厂都对线缆阻燃耐火性能提高了要求，然而对于高阻燃性的低烟无卤电缆料必定会加入较高组分的阻燃剂，导致材料的机械性能和加工性都会造成比较大的损失，同时会将材料的硬度提高到非常大的一个等级，导致生产的电缆在敷设时存在一定的困难，特别是在北方寒冷地区，建筑及地铁使用的阻燃电缆料对材料的挤出特性和低温下的拉伸、弯曲性能也都有比较高的要求。因此，如何改善高阻燃电缆料的加工困难、机械性能以及自身的硬度和低温性能是需要提出一种新的方案来解决高阻燃低烟无卤聚烯烃电缆料的这些性能要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种低烟无卤聚烯烃电缆料，该低烟无卤聚烯烃电缆料具有高阻燃特性，满足GB 31247-2014电缆B1级阻燃要求、耐超低温性，在-45℃环境下使用时具有很好的拉伸性能和柔软特性。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明提供了一种B1级阻燃耐超低温低烟无卤聚烯烃电缆料，包括按重量份计的如下组分：

进一步地，在温度190℃，载荷重量2.16kg的测试条件下，所述聚乙烯丙烯酸丁酯的熔融指数为6-10g/10min，所述茂金属聚乙烯的熔融指数为2-6g/10min，所述乙烯与辛烯共聚物的熔融指数为1-4g/10min。

进一步地，所述马来酸酐接枝乙烯与辛烯共聚物的接枝率为0.6％-1.0％，所述乙烯与辛烯共聚物在温度190℃，载荷重量2.16kg的测试条件下为5-8g/10min。

进一步地，所述镁铝改性纳米水滑石平均粒径D₅₀在0.8μm，堆密度在0.2-0.3g/ml。

进一步地，所述9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物的磷含量≥14％。

进一步地，所述阻燃剂为氢氧化铝和氢氧化镁构成的阻燃剂，所述氢氧化铝和氢氧化镁的重量比为1:4，粒径D₅₀为1.2μm。

进一步地，所述硅橡胶的相对分子质量为60-150万道尔顿。

进一步地，所述硅酮母粒为以LLDPE为载体的硅氧烷聚合物，硅氧烷含量为50％-60％。

进一步地，所述乙丙橡胶的乙烯含量为68wt％-75wt％。

进一步地，所述硅烷偶联剂为乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷，所述抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明选用的镁铝改性纳米水滑石具有协效和抑制烟气释放的作用，并且配合硅橡胶的阻燃，可以有效促进炭层的生成，具有更好的阻燃效果；而且其纳米结构会使炭层更加完整，成品电缆具有燃烧时不滴落的特点，降低了材料的燃烧热、发烟量等。

2、本发明通过加入硅烷偶联剂、9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物具有较强的极性基团，可与阻燃剂生成具有磷系基团的单位，并且通过POE接枝马来酸酐的作用，增加了树脂和阻燃剂粉体的相容性，从而大幅度提高了体系的机械性能。

3、本发明通过加入三元乙丙橡胶和过氧化二异丙苯(DCP)，通过硫化交联的方式引入柔性组分，有利于提高材料的韧性；同时由于聚乙烯丙烯酸丁酯(EBA)和POE接枝马来酸酐的强极性，可以包覆更多的阻燃剂，使材料的本身硬度降低和增韧；此外，POE中有较多的长链，会使材料更软；因此，本发明的电缆料具有更好的低温特性。

4、相比普通低烟无卤聚烯烃电缆料，本发明的低烟无卤聚烯烃电缆料具有更低的热释放速率和总量、燃烧发烟量小、成品电缆满足B1等级燃烧要求，柔软耐低温的特点。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如背景技术所述，现在各大电缆厂都对线缆阻燃耐火性能提高了要求，然而对于高阻燃性的低烟无卤电缆料必定会加入较高组分的阻燃剂，导致材料的机械性能和加工性都会造成比较大的损失，同时会将材料的硬度提高到非常大的一个等级，导致生产的电缆在敷设时存在一定的困难，特别是在北方寒冷地区，建筑及地铁使用的阻燃电缆料对材料的挤出特性和低温下的拉伸、弯曲性能也都有比较高的要求。

为了解决这一技术问题，本发明提供了一种B1级阻燃耐超低温低烟无卤聚烯烃电缆料，包括按重量份计的如下组分：

本发明中，在温度190℃，载荷重量2.16kg的测试条件下，所述聚乙烯丙烯酸丁酯的熔融指数优选为6-10g/10min。在优选的实施例中，所述聚乙烯丙烯酸丁酯的熔融指数优选为8g/10min。

本发明中，在温度190℃，载荷重量2.16kg的测试条件下，所述茂金属聚乙烯的熔融指数优选为2-6g/10min。在优选的实施例中，所述茂金属聚乙烯的熔融指数优选为5g/10min。

本发明中，在温度190℃，载荷重量2.16kg的测试条件下，所述乙烯与辛烯共聚物的熔融指数为1-4g/10min。在优选的实施例中，所述乙烯与辛烯共聚物的熔融指数为1.3g/10min。

本发明中，所述马来酸酐接枝乙烯与辛烯共聚物的接枝率优选为0.6％-1.0％，进一步优选为0.8％。所述乙烯与辛烯共聚物在温度190℃，载荷重量2.16kg的测试条件下优选为5-8g/10min，进一步优选为5g/10min。

本发明中，所述镁铝改性纳米水滑石平均粒径D₅₀优选为0.8μm，堆密度优选为0.2-0.3g/ml。镁铝改性纳米水滑石的纳米结构会使炭层更加完整，能够提高阻燃效果。

本发明中，所述9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物的磷含量优选地≥14％。

本发明中，所述阻燃剂为氢氧化铝和氢氧化镁构成的阻燃剂，所述氢氧化铝和氢氧化镁的重量比优选为1:4，粒径D₅₀优选为1.2μm。

本发明中，所述硅橡胶的相对分子质量优选为60-150万道尔顿。

本发明中，所述硅酮母粒为以LLDPE为载体的硅氧烷聚合物，硅氧烷含量优选为50％-60％，进一步优选为55％。

本发明中，所述乙丙橡胶的乙烯含量优选为68wt-75wt％。当乙烯含量为68wt-75wt％，既能够保证乙丙橡胶的柔韧性，同时也保证了乙丙橡胶与其他树脂料的相容性，增韧的效果会更佳。进一步优选地，乙烯含量为69wt％。

本发明中，所述硅烷偶联剂为乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷，所述抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。

本发明中，所述过氧化二异丙苯的纯度优选地≥98％。

本发明中，所述低烟无卤聚烯烃电缆料的粒径优选为3-5mm。

本发明还提供了一种低烟无卤聚烯烃电缆料的制备方法，其包括如下步骤：将本发明任一项所述的配方组分混匀、密炼、挤出造粒，干燥后得到低烟无卤聚烯烃电缆料。

在其中一个实施例中，将上述配方重量计量的所有组份混匀后密炼至155℃，然后利用双螺杆挤出造粒，熔融挤出温度为120-155℃，干燥后得到所述一种B1级阻燃耐超低温低烟无卤聚烯烃电缆料。

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

实施例1-4

本发明实施例1-4中的低烟无卤聚烯烃电缆料的配方组成参见表1，表格中各组分用量以重量份计。

表1 不同低烟无卤聚烯烃电缆料的配方组成

上述各原材料性能如下：

聚乙烯丙烯酸丁酯的熔融指数为8g/10min；

茂金属聚乙烯的熔融指数为5g/10min；

乙烯与辛烯共聚物熔融指数1.3g/10min；

马来酸酐接枝乙烯与辛烯共聚物的接枝率为0.8％；

镁铝改性纳米水滑石平均粒径D50在0.8μm，堆密度在0.2-0.3g/ml；

9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物的磷含量≥14％；

乙丙橡胶的乙烯含量在69wt％；

阻燃剂由氢氧化铝和氢氧化镁组成，两者的重量比为1:4，粒径D₅₀为1.2μm；

硅橡胶为相对分子质量为60-150万道尔顿的甲基乙烯基硅橡胶；

硅烷偶联剂为乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷；

硅酮母粒为以LLDPE为载体的硅氧烷聚合物，硅氧烷含量为55％；

抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯；

硅烷偶联剂为乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷；

过氧化二异丙苯的纯度≥98％。

以上低烟无卤聚烯烃电缆料的制备方法如下：

所有组份混匀后密炼至150℃，然后利用双螺杆挤出造粒，熔融挤出温度为150℃，干燥后得到粒径为3-5mm低烟无卤聚烯烃电缆料。

将各实施例中的低烟无卤聚烯烃电缆料用平板硫化机压片，在温度175℃，预热10min上压5min，得到厚度为1mm和2mm的片子，之后放冷压机中冷却,得到片状低烟无卤聚烯烃电缆料，对其进行各种测试。对比以上三种电缆料的性能，结果如表2所示。

表2 不同低烟无卤聚烯烃电缆料的性能比较

参见表2，通过对比常规产品1-3可知，镁铝改性纳米水滑石的加入显著地改善了电缆料的热释放速率和总量以及烟密度，有利于提升电缆料的氧指数。而DCP的加入显著地提高了电缆料的伸长率，尤其是低温下的伸长率。对比常规产品与实施例产品可知，通过马来酸酐接枝乙烯辛烯共聚物、三元乙丙橡胶和DCP三种成分的复合使用，大大提高了电缆料的低温性能，使其具备了耐超低温的特性，在-45℃环境下使用时仍具有很好的拉伸性能和柔软特性。

综上，本发明的电缆料具有优异的机械性能，低燃烧热释放，低温性能好的特点，成品电缆可以通过GB 31247的B1燃烧等级。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims

1.一种B1级阻燃耐超低温低烟无卤聚烯烃电缆料，其特征在于，包括按重量份计的如下组分：

2.如权利要求1所述的B1级阻燃耐超低温低烟无卤聚烯烃电缆料，其特征在于，在温度190℃，载荷重量2.16kg的测试条件下，所述聚乙烯丙烯酸丁酯的熔融指数为6-10g/10min，所述茂金属聚乙烯的熔融指数为2-6g/10min，所述乙烯与辛烯共聚物的熔融指数为1-4g/10min。

3.如权利要求1所述的B1级阻燃耐超低温低烟无卤聚烯烃电缆料，其特征在于，所述马来酸酐接枝乙烯与辛烯共聚物的接枝率为0.6％-1.0％，所述乙烯与辛烯共聚物在温度190℃，载荷重量2.16kg的测试条件下为5-8g/10min。

4.如权利要求1所述的B1级阻燃耐超低温低烟无卤聚烯烃电缆料，其特征在于，所述镁铝改性纳米水滑石平均粒径D50在0.8μm，堆密度在0.2-0.3g/ml。

5.如权利要求1所述的B1级阻燃耐超低温低烟无卤聚烯烃电缆料，其特征在于，所述9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物的磷含量≥14％。

6.如权利要求1所述的B1级阻燃耐超低温低烟无卤聚烯烃电缆料，其特征在于，所述阻燃剂为氢氧化铝和氢氧化镁构成的阻燃剂，所述氢氧化铝和氢氧化镁的重量比为1:4，粒径D50为1.2μm。

7.如权利要求1所述的B1级阻燃耐超低温低烟无卤聚烯烃电缆料，其特征在于，所述硅橡胶的相对分子质量为60-150万道尔顿。

8.如权利要求1所述的B1级阻燃耐超低温低烟无卤聚烯烃电缆料，其特征在于，所述硅酮母粒为以LLDPE为载体的硅氧烷聚合物，硅氧烷含量为50％-60％。

9.如权利要求1所述的B1级阻燃耐超低温低烟无卤聚烯烃电缆料，其特征在于，所述乙丙橡胶的乙烯含量为68wt％-75wt％。

10.如权利要求1所述的B1级阻燃耐超低温低烟无卤聚烯烃电缆料，其特征在于，所述硅烷偶联剂为乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷，所述抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。