CN113563663A - 一种耐火型低烟无卤软质材料及其制备方法 - Google Patents

一种耐火型低烟无卤软质材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐火型低烟无卤软质材料及其制备方法。本发明的耐火型低烟无卤软质材料包括以下质量百分比计的组份：乙烯‑辛烯类共聚物5％～30％、乙烯‑醋酸乙烯共聚物0％～40％、聚乙烯5％～20％、相容剂1％～5％、阻燃剂25％～40％、成瓷填料10％～30％、助溶剂10％～30％、加工助剂1％～3％。本发明的耐火型低烟无卤软质材料具有柔软、耐高低温、环保、耐候等优点，并满足高氧指数的阻燃要求；适合于用作高层建筑、电梯、人员密集场所和矿场的电线电缆材料；制备工艺简单。

Description

一种耐火型低烟无卤软质材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种耐火型低烟无卤软质材料及其制备方法。
背景技术
随着社会的发展和技术的进步，人们对安全和环保的要求越来越高，尤其在电线电缆领域，阻燃和耐火的重要性愈加显著。在高层建筑、电梯、人员密集场所和矿场等环境中，电缆环保、阻燃和耐火是目前的主流要求。现有技术中，耐火型电缆主要是由云母带、防火泥、氧化镁矿物填充，其吸潮性大，部分原料价格昂贵、生产工艺复杂。耐火型低烟无卤材料应用在电线电缆领域，可以通过普通押线机完成包覆工序，能较大地节约成本。如何改善现有耐火电缆的阻燃和加工性能，成为了本行业工作关注的热点问题。
发明内容
本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种耐火型低烟无卤软质材料。
本发明的另一目的在于提供上述耐火型低烟无卤软质材料的制备方法。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种耐火型低烟无卤软质材料，包括以下质量百分比计的组份：乙烯-辛烯类共聚物(POE)5％～30％、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)0％～40％、聚乙烯5％～20％、相容剂1％～5％、阻燃剂25％～40％、成瓷填料10％～30％、助溶剂10％～30％、加工助剂1％～3％。
优选地，所述乙烯-辛烯类共聚物在190℃/2.16kg测试条件下的熔融指数为30～65g/10min。
优选地，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物中醋酸乙烯酯(VA)的含量为17％～35％；更优选地，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物中醋酸乙烯酯的含量为18％～25％。
优选地，所述聚乙烯为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯中至少一种；更优选地，所述聚乙烯为高密度聚乙烯和/或线型低密度聚乙烯。
优选地，所述线型低密度聚乙烯在190℃/2.16kg测试条件下的熔融指数为0～50g/10min。
优选地，所述高密度聚乙烯的拉伸强度为13～28Mpa。
优选地，所述相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物、马来酸酐接枝POE、马来酸酐接枝SEBS中至少一种。
优选地，所述阻燃剂为磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、磷-氮复合阻燃剂、氢氧化镁、氢氧化铝中至少一种；更优选地，所述阻燃剂为二乙基次膦酸铝、二丁基次膦酸铝、次磷酸铝、次磷酸锌、亚磷酸三苯酯、亚磷酸二苯异辛酯、氰尿酸三聚氰胺、焦磷酸三聚氰胺、三聚氰胺聚磷酸盐、聚磷酸铵、氢氧化镁、氢氧化铝中的至少一种；最优选地，所述阻燃剂为二乙基次膦酸铝、氰尿酸三聚氰胺和氢氧化镁组成的复配阻燃剂。
优选地，所述二乙基次膦酸铝、氰尿酸三聚氰胺和氢氧化镁的质量比为3：1～3：1～3。
优选地，所述成瓷填料为凹凸棒土、滑石粉、云母粉、硅灰石粉、白炭黑、陶土、蒙脱土中至少一种；更优选地，所述成瓷填料为滑石粉、云母粉和硅灰石粉中至少一种。
优选地，所述助溶剂为硼酸铵、硼酸锌、氧化镁、氧化铝、磷酸盐低温玻璃粉、硼酸盐低温玻璃粉、硅酸盐低温玻璃粉中至少一种；更优选地，所述助溶剂为硼酸锌、磷酸盐低温玻璃粉、硼酸盐低温玻璃粉复配物。
优选地，所述磷酸盐低温玻璃粉、硼酸盐低温玻璃粉的熔融温度范围分别为420～700℃、520～800℃。
优选地，所述硼酸锌、磷酸盐低温玻璃粉、硼酸盐低温玻璃粉的质量比为1～2：1～2.5：0.5～2；更优选地，所述硼酸锌、磷酸盐低温玻璃粉、硼酸盐低温玻璃粉的质量比为1：2：1.5。
优选地，所述加工助剂为润滑剂、抗氧剂、抗滴落剂中至少一种。
优选地，所述润滑剂为油酸酰胺、聚二甲基硅氧烷、脂肪酸酰胺、芥酸酰胺、乙撑双硬脂酸酰胺、聚乙烯蜡、石蜡中至少一种。
优选地，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和/或亚磷酸酯类抗氧剂；更优选地，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的复配物。
优选地，所述受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的复配物为B215复配抗氧剂。
本方案中，可以根据产品的实际情况添加着色剂，满足外观要求。
优选地，所述着色剂为钛白粉、炭黑、色粉中至少一种。
本方案中，可以根据产品的实际情况添加着色剂，满足外观要求。
上述耐火型低烟无卤软质材料的制备方法，包括以下步骤：将组份混合，密炼，挤出，造粒，得到耐火型低烟无卤软质材料。
优选地，所述密炼的温度为150～170℃。
优选地，所述挤出采用双螺杆挤出机；更优选地，所述双螺杆挤出机的工艺条件如下：双螺杆挤出机的长径比为38～42：1，工作温度不高于200℃，主机转速为220～300r/min；最优选地，所述双螺杆挤出机的长径比为40：1，工作温度为150～200℃，主机转速为250～280r/min。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的耐火型低烟无卤软质材料制备工艺简单，得到的材料具有柔软、耐高低温、环保、耐候等优点，并满足高氧指数的阻燃要求。材料适合于用作高层建筑、电梯、人员密集场所和矿场的电线电缆材料。
具体实施方式
下面将本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1-4和对比例1-3中采用的原材料如表1所示，配方组分(质量百分比)如下表2。
表1实施例1-4和对比例1-3的原材料
Figure BDA0003175140860000041
表2实施例1-4和对比例1-3的原料组成
Figure BDA0003175140860000042
Figure BDA0003175140860000051
表2中的实施例1-4和对比例1的制备方法如下：
a)按配方组分称取各原材料；
b)将所有原材料进行混合均匀，得到混合料；
c)将混合料加入到密炼机进行密炼；
d)对密炼后的混合料通过双锥喂料加入到双螺杆挤出机；
e)双螺杆挤出机挤出、造粒，得到环保阻燃软质材料。
其中，密炼机的密炼温度为150℃。双螺杆挤出机的长径比是40：1。双螺杆挤出机的各温区设定温度为：150℃，170℃，185℃，185℃，185℃，185℃，180℃，180℃，180℃，170℃。主机转速260r/min。
表2中的对比例2-3的制备方法如下：
a)按配方组分称取各原材料；
b)将所有原材料进行混合均匀，得到混合料；
c)将混合料倒入双螺杆挤出机挤出、造粒。
其中，双螺杆挤出机的长径比是36:1。双螺杆挤出机的各温区设定温度为：140℃，170℃，180℃，180℃，180℃，180℃，170℃，175℃，175℃，165℃。主机转速270r/min。
实施例1
实施例1的耐火型低烟无卤软质材料原料组成如表2所示。聚乙烯为线型低密度聚乙烯7042和高密度聚乙烯8008，线型低密度聚乙烯的熔融指数为2g/10min。PE-g-MAH相容剂为能之光生产的MC218。环保阻燃剂为氰尿酸三聚氰胺、二乙基次膦酸铝和氢氧化镁的配合使用。滑石粉为5％，云母粉为10％。助溶剂为硼酸锌、磷酸盐低温玻璃粉和硼酸盐低温玻璃粉配合使用。加工助剂为润滑剂、着色剂和抗氧剂按照质量比1:1:1复配而成。润滑剂为聚乙烯蜡。着色剂为钛白粉R-103。抗氧剂是由受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂复配而成的B215抗氧剂。
实施例2
实施例2与实施例1区别在于POE为5％，EVA为25％，滑石粉为10％，云母粉为5％。本例通过调整这些组成可增加产品柔韧性，并对比不同成瓷填料的比例对材料性能的影响。本实施例其它成分质量百分比见表2。
实施例3
实施例3与实施例1区别在于POE为10％，EVA为20％，不添加滑石粉，云母粉为15％。本实施例通过调整这些组成可增加产品柔韧性，并对比不同成瓷填料的比例对材料性能的影响。本实施例其它成分质量百分比见表2。
实施例4
实施例4与实施例1区别在于POE为15％，EVA为15％，不添加线型低密度聚乙烯，高密度聚乙烯为10％，硅灰石粉为15％，不添加滑石粉和云母粉。本实施例通过调整这些组成可增加产品柔韧性，并对比不同成瓷填料的比例对材料性能的影响。本实施例其它成分质量百分比见表2。
对比例1
对比例1与实施例1区别在于POE为5％，EVA为25％，不添加二乙基次膦酸铝，氰尿酸三聚氰胺为15％，氢氧化镁为15％。本对比例其它成分质量百分比见表2。
对比例2
对比例2与实施例1区别在于POE为5％，EVA为25％，不添加成瓷填料，氢氧化镁为25％。本对比例其它成分质量百分比见表2。
对比例3
对比例3与实施例1区别在于不添加助溶剂，滑石粉为18.5％。本对比例其它成分质量百分比见表2。
实施例1-4和对比例1-3制备所得的产物的性能测试结果如表3，其中耐火性能参照国家相关标准进行模拟测验。
表3实施例1-4和对比例1-3的性能测试结果
Figure BDA0003175140860000071
通过表3中的测试结果可知，本发明实施例所制得的耐火型低烟无卤软质材料，其阻燃和耐火效果都达到预想。而类似对比例材料在调整材料的比例，其耐火性能与阻燃性能有所欠缺，不能满足材料的使用要求。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种耐火型低烟无卤软质材料，其特征在于，包括以下质量百分比计的组份：乙烯-辛烯类共聚物5％～30％、乙烯-醋酸乙烯共聚物0％～40％、聚乙烯5％～20％、相容剂1％～5％、阻燃剂25％～40％、成瓷填料10％～30％、助溶剂10％～30％、加工助剂1％～3％。
2.根据权利要求1所述耐火型低烟无卤软质材料，其特征在于，
所述乙烯-醋酸乙烯共聚物中醋酸乙烯酯的含量为17％～35％；
所述聚乙烯为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯中至少一种；
所述相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物、马来酸酐接枝POE、马来酸酐接枝SEBS中至少一种；
所述阻燃剂为磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、磷-氮复合阻燃剂、氢氧化镁、氢氧化铝中至少一种；
所述成瓷填料为凹凸棒土、滑石粉、云母粉、硅灰石粉、白炭黑、陶土、蒙脱土中至少一种；
所述助溶剂为硼酸铵、硼酸锌、氧化镁、氧化铝、磷酸盐低温玻璃粉、硼酸盐低温玻璃粉、硅酸盐低温玻璃粉中至少一种；
所述加工助剂为润滑剂、抗氧剂、抗滴落剂中至少一种。
3.根据权利要求2所述耐火型低烟无卤软质材料，其特征在于，
所述乙烯-醋酸乙烯共聚物中醋酸乙烯酯的含量为18％～25％；
所述聚乙烯为高密度聚乙烯和/或线型低密度聚乙烯；
所述阻燃剂为二乙基次膦酸铝、二丁基次膦酸铝、次磷酸铝、次磷酸锌、亚磷酸三苯酯、亚磷酸二苯异辛酯、氰尿酸三聚氰胺、焦磷酸三聚氰胺、三聚氰胺聚磷酸盐、聚磷酸铵、氢氧化镁、氢氧化铝中的至少一种；
所述成瓷填料为滑石粉、云母粉和硅灰石粉中至少一种；
所述助溶剂为硼酸锌、磷酸盐低温玻璃粉、硼酸盐低温玻璃粉复配物；
所述润滑剂为油酸酰胺、聚二甲基硅氧烷、脂肪酸酰胺、芥酸酰胺、乙撑双硬脂酸酰胺、聚乙烯蜡、石蜡中至少一种；
所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和/或亚磷酸酯类抗氧剂。
4.根据权利要求3所述耐火型低烟无卤软质材料，其特征在于，
所述阻燃剂为二乙基次膦酸铝、氰尿酸三聚氰胺和氢氧化镁组成的复配阻燃剂；
所述二乙基次膦酸铝、氰尿酸三聚氰胺和氢氧化镁的质量比为3：1～3：1～3；
所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的复配物。
5.根据权利要求2所述耐火型低烟无卤软质材料，其特征在于，
所述硼酸锌、磷酸盐低温玻璃粉、硼酸盐低温玻璃粉的质量比为1～2：1～2.5：0.5～2；
所述磷酸盐低温玻璃粉、硼酸盐低温玻璃粉的熔融温度范围分别为420～700℃、520～800℃。
6.根据权利要求5所述耐火型低烟无卤软质材料，其特征在于，所述硼酸锌、磷酸盐低温玻璃粉、硼酸盐低温玻璃粉的质量比为1：2：1.5。
7.根据权利要求1所述耐火型低烟无卤软质材料，其特征在于，
所述乙烯-辛烯类共聚物在190℃/2.16kg测试条件下的熔融指数为30～65g/10min；
所述线型低密度聚乙烯在190℃/2.16kg测试条件下的熔融指数为0～50g/10min；
所述高密度聚乙烯的拉伸强度为13～28Mpa。
8.根据权利要求1所述耐火型低烟无卤软质材料，其特征在于，
所述耐火型低烟无卤软质材料根据产品的实际情况添加着色剂，满足外观要求；所述着色剂为钛白粉、炭黑、色粉中至少一种。
9.权利要求1-8任一项所述耐火型低烟无卤软质材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将组份混合，密炼，挤出，造粒，得到耐火型低烟无卤软质材料；所述挤出采用双螺杆挤出机。
10.权利要求9所述耐火型低烟无卤软质材料的制备方法，其特征在于，
所述密炼的温度为150～170℃；
所述双螺杆挤出机的工艺条件如下：双螺杆挤出机的长径比为38～42：1，工作温度不高于200℃，主机转速为220～300r/min；进一步，所述双螺杆挤出机的长径比为40：1，工作温度为150～200℃，主机转速为250～280r/min。
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