CN113004638B - 一种阻燃型电缆料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种阻燃型电缆料及其制备方法，该电缆料包括以下重量份的组分：聚烯烃树脂100份、三元乙丙胶20‑30份、乙烯‑醋酸乙烯共聚物10‑20份、磷酸三苯酯5‑10份、聚磷酸铵5‑10份、三聚氰胺氰尿酸盐5‑10份、交联剂1‑3份和润滑剂1‑2份。该电缆料可有效解决现有的电缆料存在的阻燃性能差、拉伸强度差的问题。

Description

一种阻燃型电缆料及其制备方法
技术领域
本发明涉及电缆料技术领域，具体涉及一种阻燃型电缆料及其制备方法。
背景技术
电缆通常是由几根或几组导线(每组至少两根)围绕一根中心绞合而成，其形状类似绳索，同时外层覆盖高度绝缘层。电缆有电力电缆、控制电缆、补偿电缆、屏蔽电缆、高温电缆、计算机电缆、信号电缆、同轴电缆、耐火电缆、船用电缆、矿用电缆、铝合金电缆等等。它们都是由单股或多股导线和绝缘层组成，用来连接电路、电器等。
电缆绝缘外层主要用于保护内层导线，目前大多采用聚氯乙烯电缆料，它是以PVC树脂为基础，加入各种配合剂的多组份混合材料。由于它具有机械性能优越、耐气候性好、电气绝缘性能优良、容易加工和成本低廉的优点，因此被广泛用于电线电缆的绝缘和护层材料。但是目前市场上的电缆绝缘料的阻燃性能较差。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种阻燃型电缆料及其制备方法，该电缆料可有效解决现有的电缆料存在的阻燃性能差、拉伸强度差的问题。
为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种阻燃型电缆料，包括以下重量份的组分：聚烯烃树脂100份、三元乙丙胶20-30份、乙烯-醋酸乙烯共聚物10-20份、磷酸三苯酯5-10份、聚磷酸铵5-10份、三聚氰胺氰尿酸盐5-10份、交联剂1-3份和润滑剂1-2份。
进一步地，聚烯烃树脂100份、三元乙丙胶25份、乙烯-醋酸乙烯共聚物15份、磷酸三苯酯5份、聚磷酸铵10份、三聚氰胺氰尿酸盐10份、交联剂3份和润滑剂2份。
上述方案中，三元乙丙胶的耐老化性能、耐候性和耐臭氧性能良好，电绝缘性能良好，且弹性较好；乙烯-醋酸乙烯共聚物柔韧性、光泽性和透气性良好，在聚烯烃树脂中加入三元乙丙胶和乙烯-醋酸乙烯共聚物，可大大提高聚烯烃树脂的弹性、柔韧性、电绝缘性和光泽性等性能；磷酸三苯酯和聚磷酸铵遇热后膨胀碳化，非挥发性磷的氧化物及聚磷酸对基材表面进行覆盖，隔绝空气从而达到阻燃的目的，同时，由于其中含有氮元素，预热分解释放出氮气、氨气等不易燃烧的气体，稀释空气中的氧气，从而阻断氧气来源，也可提高阻燃效果。三聚氰胺氰尿酸盐预热后释放出不燃性气体阻断氧气通路，达到阻燃的作用；上述三种均为优良的阻燃剂，其具有阻燃性能的同时，还具有一定的柔软性和韧性，将其加入聚烯烃树脂中，其还可以发挥一定的增塑作用，三种阻燃剂协同作用，进一步提高电缆料的阻燃性能。
进一步地，聚烯烃树脂包括聚丙烯和聚氯乙烯，聚丙烯和聚氯乙烯的质量比为3-5:4-6。
进一步地，聚烯烃树脂包括聚丙烯和聚氯乙烯，聚丙烯和聚氯乙烯的质量比为3:5。
上述方案中，聚丙烯具有较高的耐冲击性、抗多种有机溶剂和酸碱的腐蚀，聚氯乙烯具有一定机械强度，耐冲击性能和介电性能优良，将聚丙烯和聚氯乙烯按照一定比例混合使用，可提高电缆料的综合性能，而且，聚丙烯和聚氯乙烯可分别与三元乙丙胶和乙烯-醋酸乙烯共聚物搭配，分别形成不同的交联系统，可充分提高电缆料的弹性和柔韧性。
进一步地，交联剂为过氧化二异丙苯和双叔丁过氧异丙基苯，过氧化二异丙苯和双叔丁过氧异丙基苯的质量比为1-3:1-3。
进一步地，交联剂为过氧化二异丙苯和双叔丁过氧异丙基苯，过氧化二异丙苯和双叔丁过氧异丙基苯的质量比为2:1。
上述方案中，过氧化二异丙苯和双叔丁过氧异丙基苯联合使用过程中，两者分别与三元乙丙胶和乙烯-醋酸乙烯共聚物进行交联，形成网络状结构，以增强电缆料的可拉伸性能；三元乙丙胶与交联剂交联反应过程中，可降低溶胶含量，提高电缆料交联密度，进而提高电缆料拉伸永久变形性能。
进一步地，润滑剂为硅酮或PE石蜡。
上述阻燃型电缆料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将上述原料按配比加入高速混合机中搅拌5-30min，得到预混物；
(2)将预混物加入双螺杆挤出机，螺杆机的转速为150～500转/分，加工温度为150～200℃，挤出、水冷、切粒、干燥，制得。
本发明所产生的有益效果为：聚丙烯和聚氯乙烯可分别与三元乙丙胶和乙烯-醋酸乙烯共聚物搭配，分别形成不同的交联系统，可充分提高电缆料的弹性和柔韧性。
添加磷酸三苯酯、聚磷酸铵和三聚氰胺氰尿酸盐作为阻燃剂，三种阻燃剂在发挥阻燃作用的同时，还可作为增塑剂提高电缆料的可塑性和拉伸强度。
具体实施方式
实施例1
一种阻燃型电缆料，包括以下重量份的组分：聚烯烃树脂100份、三元乙丙胶25份、乙烯-醋酸乙烯共聚物15份、磷酸三苯酯6份、聚磷酸铵7份、三聚氰胺氰尿酸盐5份、交联剂2份和润滑剂2份，其中，聚烯烃树脂包括聚丙烯和聚氯乙烯，聚丙烯和聚氯乙烯的质量比为3:4；交联剂为过氧化二异丙苯和双叔丁过氧异丙基苯，过氧化二异丙苯和双叔丁过氧异丙基苯的质量比为1:1；润滑剂为PE石蜡。
上述阻燃型电缆料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将上述原料按配比加入高速混合机中搅拌20min，得到预混物；
(2)将预混物加入双螺杆挤出机，螺杆机的转速为400转/分，加工温度为180℃，挤出、水冷、切粒、干燥，制得。
实施例2
一种阻燃型电缆料，包括以下重量份的组分：聚烯烃树脂100份、三元乙丙胶30份、乙烯-醋酸乙烯共聚物20份、磷酸三苯酯10份、聚磷酸铵5份、三聚氰胺氰尿酸盐10份、交联剂1份和润滑剂2份，其中，聚烯烃树脂包括聚丙烯和聚氯乙烯，聚丙烯和聚氯乙烯的质量比为4:5；交联剂为过氧化二异丙苯和双叔丁过氧异丙基苯，过氧化二异丙苯和双叔丁过氧异丙基苯的质量比为2:1；润滑剂为PE石蜡。
上述阻燃型电缆料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将上述原料按配比加入高速混合机中搅拌30min，得到预混物；
(2)将预混物加入双螺杆挤出机，螺杆机的转速为300转/分，加工温度为180，挤出、水冷、切粒、干燥，制得。
实施例3
一种阻燃型电缆料，包括以下重量份的组分：聚烯烃树脂100份、三元乙丙胶25份、乙烯-醋酸乙烯共聚物15份、磷酸三苯酯5份、聚磷酸铵10份、三聚氰胺氰尿酸盐10份、交联剂3份和润滑剂2份，其中，聚烯烃树脂包括聚丙烯和聚氯乙烯，聚丙烯和聚氯乙烯的质量比为3:5；交联剂为过氧化二异丙苯和双叔丁过氧异丙基苯，过氧化二异丙苯和双叔丁过氧异丙基苯的质量比为2:1；润滑剂为硅酮。
上述阻燃型电缆料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将上述原料按配比加入高速混合机中搅拌5-30min，得到预混物；
(2)将预混物加入双螺杆挤出机，螺杆机的转速为150～500转/分，加工温度为150～200℃，挤出、水冷、切粒、干燥，制得。
对比例1
一种阻燃型电缆料，包括以下重量份的组分：聚烯烃树脂100份、乙烯-醋酸乙烯共聚物15份、聚磷酸铵10份、三聚氰胺氰尿酸盐10份、交联剂3份和润滑剂2份，其中，聚烯烃树脂包括聚丙烯和聚氯乙烯，聚丙烯和聚氯乙烯的质量比为3:5；交联剂为过氧化二异丙苯和双叔丁过氧异丙基苯，两者的质量比为2:1；润滑剂为硅酮。
上述阻燃型电缆料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将上述原料按配比加入高速混合机中搅拌5-30min，得到预混物；
(2)将预混物加入双螺杆挤出机，螺杆机的转速为150～500转/分，加工温度为150～200℃，挤出、水冷、切粒、干燥，制得。
对比例2
一种阻燃型电缆料，包括以下重量份的组分：聚烯烃树脂100份、三元乙丙胶40份、乙烯-醋酸乙烯共聚物5份、磷酸三苯酯5份、聚磷酸铵10份、三聚氰胺氰尿酸盐10份、交联剂3份和润滑剂2份，其中，聚烯烃树脂包括聚丙烯和聚氯乙烯，聚丙烯和聚氯乙烯的质量比为3:5；交联剂为过氧化二异丙苯和双叔丁过氧异丙基苯，过氧化二异丙苯和双叔丁过氧异丙基苯的质量比为2:1；润滑剂为硅酮。
上述阻燃型电缆料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将上述原料按配比加入高速混合机中搅拌5-30min，得到预混物；
(2)将预混物加入双螺杆挤出机，螺杆机的转速为150～500转/分，加工温度为150～200℃，挤出、水冷、切粒、干燥，制得。
对比例3
一种阻燃型电缆料，包括以下重量份的组分：聚烯烃树脂100份、三元乙丙胶25份、乙烯-醋酸乙烯共聚物15份、氢氧化镁5份、氢氧化钙10份、三聚氰胺氰尿酸盐10份、交联剂3份和润滑剂2份，其中，聚烯烃树脂包括聚丙烯和聚氯乙烯，聚丙烯和聚氯乙烯的质量比为3:5；交联剂为过氧化二异丙苯和双叔丁过氧异丙基苯，过氧化二异丙苯和双叔丁过氧异丙基苯的质量比为2:1；润滑剂为硅酮。
上述阻燃型电缆料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将上述原料按配比加入高速混合机中搅拌5-30min，得到预混物；
(2)将预混物加入双螺杆挤出机，螺杆机的转速为150～500转/分，加工温度为150～200℃，挤出、水冷、切粒、干燥，制得。
试验例
分别按照实施例1-3和对比例1-3中的方法制备电缆样品，然后对电缆样品的性能进行测试，具体测试结果见表1。
表1：电缆性能测试结果
拉伸强度(MPa) 断裂伸长率(％) 20℃体积电阻率(Ω·m) 氧指数(％)
实施例1 13.2 312 6.5×10<sup>12</sup> 34
实施例2 13.1 321 7.6×10<sup>12</sup> 33
实施例3 13.4 325 9.5×10<sup>12</sup> 35
对比例1 11.1 210 3.5×10<sup>12</sup> 31
对比例2 10.5 198 3.9×10<sup>12</sup> 30
对比例3 10.2 201 2.9×10<sup>12</sup> 30
通过上表中的数据可知，实施例1-3中的电缆料的性能优于对比例1-3中电缆料的性能，尤其是实施例3中电缆料的性能更优。
将对比例1与实施例3中的电缆料进行对比，取消三元乙丙胶和磷酸三苯酯的加入后，电缆料的弹性下降，导致其拉伸强度和断裂伸长率下降，取消磷酸三苯酯后，导致电缆料的氧指数降低。
将对比例2与实施例3中的电缆料进行对比，改变三元乙丙胶和乙烯-醋酸乙烯共聚物的配比后，电缆料的性能也下降，证明本发明组方各成分之间配比关系会影响电缆料的性能。
将对比例3与实施例3中的电缆料进行对比，将阻燃剂成分替换成氢氧化镁和氢氧化钙后，电缆料的断裂伸长率、拉伸强度和氧指数均下降，导致电缆料的性能变差，证明本申请中的电缆料组方是一个整体，各成分之间存在相互关系。

Claims (4)

1.一种阻燃型电缆料，其特征在于，包括以下重量份的组分：聚烯烃树脂100份、三元乙丙胶20-30份、乙烯-醋酸乙烯共聚物10-20份、磷酸三苯酯5-10份、聚磷酸铵5-10份、三聚氰胺氰尿酸盐5-10份、交联剂1-3份和润滑剂1-2份；所述聚烯烃树脂包括聚丙烯和聚氯乙烯，聚丙烯和聚氯乙烯的质量比为3-5:4-6；所述交联剂包括过氧化二异丙苯和双叔丁过氧异丙基苯，过氧化二异丙苯和双叔丁过氧异丙基苯的质量比为1-3:1-3。
2.如权利要求1所述的阻燃型电缆料，其特征在于，包括以下重量份的组分：聚烯烃树脂100份、三元乙丙胶25份、乙烯-醋酸乙烯共聚物15份、磷酸三苯酯5份、聚磷酸铵10份、三聚氰胺氰尿酸盐10份、交联剂3份和润滑剂2份。
3.如权利要求1或2所述的阻燃型电缆料，其特征在于，所述润滑剂为硅酮或PE石蜡。
4.权利要求1-3任一项所述阻燃型电缆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将上述原料按配比加入高速混合机中搅拌5-30min，得到预混物；
(2)将预混物加入双螺杆挤出机，螺杆机的转速为150～500转/分，加工温度为150～200℃，挤出、水冷、切粒、干燥，制得。
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