CN113667208B - 聚烯烃护套组合物和聚烯烃护套材料及其制备方法及应用 - Google Patents

聚烯烃护套组合物和聚烯烃护套材料及其制备方法及应用 Download PDF

Info

Publication number
CN113667208B
CN113667208B CN202010409133.XA CN202010409133A CN113667208B CN 113667208 B CN113667208 B CN 113667208B CN 202010409133 A CN202010409133 A CN 202010409133A CN 113667208 B CN113667208 B CN 113667208B
Authority
CN
China
Prior art keywords
weight
composition
parts
polyolefin sheath
content
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010409133.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN113667208A (zh
Inventor
李亚飞
孙小杰
任冬雪
任月庆
孙苗苗
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Energy Investment Corp Ltd
National Institute of Clean and Low Carbon Energy
Original Assignee
China Energy Investment Corp Ltd
National Institute of Clean and Low Carbon Energy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Energy Investment Corp Ltd, National Institute of Clean and Low Carbon Energy filed Critical China Energy Investment Corp Ltd
Priority to CN202010409133.XA priority Critical patent/CN113667208B/zh
Publication of CN113667208A publication Critical patent/CN113667208A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113667208B publication Critical patent/CN113667208B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/02—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L23/04—Homopolymers or copolymers of ethene
    • C08L23/08—Copolymers of ethene
    • C08L23/0846—Copolymers of ethene with unsaturated hydrocarbons containing other atoms than carbon or hydrogen atoms
    • C08L23/0853—Vinylacetate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/30—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
    • H01B3/44—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes vinyl resins; acrylic resins
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/30—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
    • H01B3/44—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes vinyl resins; acrylic resins
    • H01B3/441—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes vinyl resins; acrylic resins from alkenes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2217—Oxides; Hydroxides of metals of magnesium
    • C08K2003/2224—Magnesium hydroxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2227—Oxides; Hydroxides of metals of aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2201/00—Properties
    • C08L2201/02—Flame or fire retardant/resistant
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2203/00—Applications
    • C08L2203/20—Applications use in electrical or conductive gadgets
    • C08L2203/202—Applications use in electrical or conductive gadgets use in electrical wires or wirecoating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2205/00—Polymer mixtures characterised by other features
    • C08L2205/02—Polymer mixtures characterised by other features containing two or more polymers of the same C08L -group
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2205/00—Polymer mixtures characterised by other features
    • C08L2205/03—Polymer mixtures characterised by other features containing three or more polymers in a blend
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2207/00—Properties characterising the ingredient of the composition
    • C08L2207/06—Properties of polyethylene
    • C08L2207/066—LDPE (radical process)

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

本发明涉及电线电缆材料技术领域，公开了一种聚烯烃护套组合物和聚烯烃护套材料及其制备方法及应用。所述组合物含有基体树脂、粉煤灰、偶联剂、阻燃剂、相容剂、抗氧剂和交联剂；其中，所述阻燃剂为氢氧化铝和/或氢氧化镁，且相对于100重量份的所述基体树脂，所述阻燃剂为120‑200重量份。该聚烯烃护套既具有无卤阻燃，又具有优良的力学性能。

Description

聚烯烃护套组合物和聚烯烃护套材料及其制备方法及应用
技术领域
本发明涉及电线电缆材料技术领域，具体涉及一种聚烯烃护套组合物和聚烯烃护套材料及其制备方法及应用。
背景技术
阻燃电线电缆护套料多为聚氯乙烯和加含卤阻燃剂的聚乙烯,在火灾中燃烧时会放出大量有毒的腐蚀性气体及烟雾。低烟无卤阻燃聚烯烃护套料中用量最大的阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁，存在添加量大、阻燃剂与有机物的相容性差、对材料力学性能影响较大的问题。
CN105504558A公开了一种高强度高韧性电缆护套料，所述护套料由如下重量份的原料制备而得：石英砂1-2份，锂基膨润土1-2份，凸凹棒土1-2份，二硫化钥1-2份，戊二酸二乙酯2-3份，石墨3-4份，氮化硅3-4份，磷酸三苯酯5-7份，碳化硅6-8份，鸡蛋壳7-10份，硼砂7-10份，聚碳酸酯8-12份，聚乙烯蜡8-12份，溴化聚苯乙烯8-12份，氯化丁基橡胶30-50份，三元乙丙橡胶30-50份。将原料进行研磨破碎、浸润、混合等处理后，按比例进行离心分散，双螺杆挤出机熔融共混制得电缆护套料。但是，所述护套料中的溴化聚苯乙烯阻燃剂在燃烧过程中会释放大量有毒气体，当发生火灾时，燃烧的电缆料会让人窒息；另外，制备中原料处理步骤比较复杂。
CN108864549A公开了一种低烟无卤聚烯烃电缆料及其制备方法，由如下重量份的原料组成：聚乙烯50-55份，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物20-25份，偏苯三酸三辛酯10-12份，氢氧化铝15-18份，氢氧化镁4-5份，磷酸三苯酯5-6份，聚磷酸铵6-10份，纳米碳酸钙12-14份，蒙脱土6-8份，云母粉5-8份，氯化石蜡4-5份，增塑剂10-12份，抗氧化剂0.6-0.8份和乙烯基硅烷111.5份；按比例将聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物低速密炼混合，然后依次加入偏苯三酸三辛酯、氢氧化铝、氢氧化镁、磷酸三苯酯、聚磷酸铵、纳米碳酸钙、蒙脱土、云母粉、氯化石蜡、增塑剂、抗氧化剂和乙烯基硅烷，继续密炼得到共混物。通过锥形喂料加入单螺杆挤出机进行熔融造粒，得到相应的电缆护套材料。但是，该电缆料中含有氯化石蜡，燃烧过程会产生有毒气体。
《LLDPE/EVA/Mg(OH)2无卤阻燃电缆料的研制》用线型低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物作为无卤电缆材料主体，Mg(OH)2为主阻燃剂研制无卤阻燃电缆料，探讨了Mg(OH)2用量、粒径大小、表面处理方法及红磷作为阻燃协同剂对体系力学性能、阻燃性能的影响。最终得到的材料，拉伸强度9.8MPa，断裂伸长率490％，极限氧指数26；但是，此时配方内含有较多的红磷，加工时遇水易产生腐蚀性的偏磷酸等，且材料颜色较深。
《纳米氢氧化铝填充LDPE/EVA的力学和阻燃性能》对纳米氢氧化铝(CG-ATH)在低密度聚乙烯/乙烯-醋酸乙烯酯共聚物体系中填充量对力学性质和阻燃性质的影响进行了研究.当CG-ATH的填充量为60％时，材料拉伸强度达12.5MPa，极限氧指数35，断裂伸长率＜50％；但是，所得材料的拉伸断裂伸长率较低，不满足护套使用要求。
特别地，现有技术的材料均未满足配方简单、加工方便，且不能够同时满足无卤阻燃和优良的力学性能的要求。
因此，研究和开发一种同时具有无卤阻燃和优良的力学性能的材料具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的制备的聚烯烃护套材料不能够同时满足无卤阻燃和优良的力学性能的缺陷问题，以及制备配方复杂和加工复杂的缺陷问题，提供了一种聚烯烃护套组合物和聚烯烃护套材料及其制备方法及应用，该聚烯烃护套既具有无卤阻燃，又具有优良的力学性能。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种聚烯烃护套组合物，其中，所述组合物含有基体树脂、粉煤灰、偶联剂、阻燃剂、相容剂、抗氧剂和交联剂；其中，所述阻燃剂为氢氧化铝和/或氢氧化镁，且相对于100重量份的所述基体树脂，所述阻燃剂为120-200重量份。
本发明第二方面提供了一种由前述所述的组合物制备聚烯烃护套材料的方法，其中，该方法包括：
(1)将基体树脂、粉煤灰、偶联剂、阻燃剂、相容剂、抗氧剂和交联剂在搅拌条件下进行密炼混合，得到混合物料；
(2)将所述混合物料进行挤出造粒和干燥处理，得到聚烯烃护套材料。
本发明第三方面提供了一种由前述所述的方法制备的聚烯烃护套材料。
本发明第四方面提供了一种前述所述的聚烯烃护套材料在制备电线电缆护套中的应用。
通过上述技术方案，本发明的技术方案具有如下优势：
(1)本发明中，优选情况下，通过氢氧化铝和氢氧化镁的复配，能够改善聚烯烃护套材料的阻燃性能。
(2)本发明中通过选用球形度高的粉煤灰作填料，能够改善阻燃剂等填料的分散性，进而能够提高聚烯烃护套材料的断裂伸长率。
(3)本发明中引入可控交联体系，能够大幅提高材料力学性能(拉伸强度、伸长率)。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明第一方面提供了一种聚烯烃护套组合物，其中，所述组合物含有基体树脂、粉煤灰、偶联剂、阻燃剂、相容剂、抗氧剂和交联剂；其中，所述阻燃剂为氢氧化铝和/或氢氧化镁，且相对于100重量份的所述基体树脂，所述阻燃剂为120-200重量份。
根据本发明，优选情况下，相对于100重量份的所述基体树脂，所述阻燃剂为130-180重量份。在本发明中，采用该阻燃剂，并且在前述所述范围内重量份的所述阻燃剂，优点是燃烧时脱水、吸热，并生成水蒸气产生稀释可燃气体的作用，分解出的氧化物能促进聚合物碳化，有效保护材料阻燃性能。根据本发明，优选情况下，所述阻燃剂为氢氧化铝和氢氧化镁，且氢氧化铝和氢氧化镁的含量的重量比为(0.5-2.5)：1；更优选为(1-2)：1。在本发明中，将所述阻燃剂限定为氢氧化铝和氢氧化镁的复配，优点在于氢氧化铝分解温度低、氢氧化镁促进成碳作用强但分解温度高，两者复配后的脱水吸热温度范围较单独使用时宽、阻燃效果好，具有协同作用。
根据本发明，所述交联剂为过氧化物；优选地，所述交联剂选自2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧基-3-己炔、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷、过氧化二异丙苯和过氧化叔丁基异丙苯中的一种或多种；更优选地，所述交联剂为过氧化二异丙苯。
根据本发明，相对于100重量份的所述基体树脂，所述交联剂为0.5-2.0重量份，优选为0.8-1.5重量份。
在本发明中，选择的所述交联剂的作用为引发基体树脂形成网状结构，提高材料拉伸强度及热稳定性。
根据本发明，所述粉煤灰作为一种燃煤电厂危废产物，所述粉煤灰含有氧化铝、氧化钙、氧化硅、氧化铁和氧化钠成瓷组分，在本发明中，以所述粉煤灰的总重量为基准，所述氧化铝的含量为26.5-30重量％，所述氧化钙的含量为11-14重量％，所述氧化硅的含量为40-45重量％，所述氧化铁的含量为1-8重量％，所述氧化钠的含量为1-3重量％；以及相对于100重量份的所述基体树脂，所述粉煤灰为20-40重量份。
另外，在本发明中，需要说明的是，所述粉煤灰中主要含有氧化铝、氧化钙、氧化硅、氧化铁和氧化钠成瓷组分外，还含有少量的氧化钛、氧化钡等。所以，氧化铝、氧化钙、氧化硅、氧化铁和氧化钠的总含量小于100％。
根据本发明，优选情况下，以所述粉煤灰的总重量为基准，所述氧化铝的含量为27-29重量％，所述氧化钙的含量为11-13重量％，所述氧化硅的含量为41-43重量％，所述氧化铁的含量为2-6重量％，所述氧化钠的含量为1.5-3重量％；以及相对于100重量份的所述基体树脂，所述粉煤灰为25-30重量份。
根据本发明，需要说明的是，在本发明中，所述氧化铝的含量为26.5-30重量％，具体地，例如可以为26.5重量％、27重量％、27.5重量％、28重量％、28.5重量％、29重量％、29.5重量％、30重量％以及这些点值中的任意两个所构成的范围中的任意值。同理，氧化钙、氧化硅、氧化铁和氧化钠成瓷组分所限定的含量范围也是指以所限定的范围值的两个端点的点值中的任意两个所构成的范围中的任意值。
根据本发明，需要说明的是，相对于100重量份的所述基体树脂，所述粉煤灰为20-40重量份，指的是以所限定的范围值的两个端点的点值中的任意两个所构成的范围中的任意值。
根据本发明，所述粉煤灰的平均粒径为2500-8000目，优选为3500-5000目。
根据本发明，所述粉煤灰的粒径D50满足：1.5μm≤D50≤4μm，更优选为1.5μm≤D50≤3μm，进一步优选为1.5μm≤D50≤2μm；在本发明中，D50采用激光粒度仪进行测试。
根据本发明，所述粉煤灰的粒径D90满足：为3μm≤D90≤8μm，更优选为3μm≤D90≤5μm，进一步优选为3μm≤D90≤4μm；在本发明中，D90采用激光粒度仪进行测试。
在本发明中，限定所述粉煤灰的粒径为前述所述范围之内，目的在于较小粒径的粉煤灰可改善复合材料的韧性，降低对基体树脂拉伸性能的影响。
在本发明中，所述粉煤灰来自北京低碳清洁能源研究院，牌号为NF0004A。
根据本发明，所述偶联剂选自硅烷类偶联剂、钛酸酯类偶联剂和铝酸酯偶联剂中的一种或多种；具体地，所述偶联剂选自硅烷类偶联剂A171、硅烷类偶联剂KH570、钛酸酯类偶联剂201和铝酸酯偶联剂101中的一种或多种；优选地，所述偶联剂选自硅烷类偶联剂KH570。
在本发明中，所述偶联剂能够对所述粉煤灰进行改性处理，具体地，原理是：偶联剂分子中兼有与无机物(如氧化钛)发生化学反应和物理作用的活性基团和与有机物发生了化学反应的活性基团，经表面改性处理后提高其在基体树脂中的分散性和界面相容性。
根据本发明，相对于100重量份的所述基体树脂，所述偶联剂为0.3-1重量份；更优选地，相对于100重量份的所述基体树脂，所述偶联剂为0.5-0.8重量份。在本发明中，将所述偶联剂的含量限定为前述所述范围之内，优点是：可充分对无机填料如粉煤灰、氢氧化物表面改性，改善无机填料在基体树脂中的分散性和相容性。
在本发明中，所述粉煤灰作为一种填料，相对于100重量份的所述基体树脂，所述粉煤灰的含量比较低，而阻燃剂的含量比较高，因此，阻燃剂可充分提高材料的耐燃性能，含量较低、且球形度较好的粉煤灰改善阻燃剂的分散性。
根据本发明，所述低密度聚乙烯在2.16kg载荷下190℃时的熔体流动速率为1.5-2.5g/10min，密度为0.91-0.93g/cm3，熔点为105-120℃；优选地，所述低密度聚乙烯在2.16kg载荷下190℃时的熔体流动速率为1.8-2.2g/10min，密度为0.915-0.925g/cm3，熔点为105-113℃。在本发明中，之所以选择该低密度聚乙烯，理由是材料具有较高的拉伸强度和适宜的断裂伸长率。
根据本发明，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物中乙酸乙烯酯的含量为12-45重量％，更优选为18-28重量％。所述乙烯-醋酸乙烯共聚物在2.16kg载荷下190℃时的熔体流动速率为2.6-2.7g/10min，密度为0.939-0.940g/cm3，熔点为85-86℃。
根据本发明，所述低密度聚乙烯与所述乙烯-醋酸乙烯共聚物的含量的重量比为(0.2-1)：1，更优选为(0.25-0.4)：1。在本发明中，将所述低密度聚乙烯与所述乙烯-醋酸乙烯共聚物的含量的重量比限定为前述所述范围之内，优点是乙烯-醋酸乙烯共聚物具有极性基团，有利于无机阻燃剂的填充料，并且具有较高的断裂伸长率，但拉伸强度较低；而低密度聚乙烯可提供较高的拉伸强度。
根据本发明，所述组合物还含有相容剂和抗氧剂。
根据本发明，所述相容剂选自丙烯酸型相容剂、聚乙烯接枝马来酸酐(化学简写是PE-g-MAH)、乙烯-醋酸乙烯共聚物接枝马来酸酐和聚烯烃弹性体接枝马来酸酐中的一种或多种；优选地，所述相容剂选自选自聚乙烯接枝马来酸酐和/或乙烯-醋酸乙烯共聚物接枝马来酸酐。在本发明中，该相容剂的作用是改善无机阻燃剂与非极性树脂的界面相容性，利于应力在界面的传递，提高材料力学性能。
根据本发明，所述抗氧剂选自四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(Irganox 1010)、1,3,5-三甲基-2,4,6-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲基)苯(1330)、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯(Irgafos 168)和硫代二丙酸二硬脂醇酯(DSTP)中的一种或多种；优选地，所述抗氧剂选自选自Irganox 1010和Irgafos 168中的两种复配。在本发明中，该抗氧剂的作用是延缓或阻止基体树脂在加工和储存时氧化过程，提高热稳定性、延长使用寿命。
根据本发明，相对于100重量份的所述基体树脂，所述相容剂为5-10重量份，所述抗氧剂为0.2-1.0重量份；优选情况下，相对于100重量份的所述基体树脂，所述相容剂为5-8重量份，所述抗氧剂为0.3-0.6重量份。
根据本发明，所述组合物还含有加工助剂，所述加工助剂选自PE蜡、硅油、硅酮、硬脂酸、硬脂酸锌和硬脂酸钙的一种或多种。
根据本发明，相对于100重量份的所述基体树脂，所述加工助剂为0.1-1.0重量份，优选为为0.5-0.8重量份。
本发明第二方面提供了一种由前述所述的组合物制备聚烯烃护套材料的方法，其中，该方法包括：
(1)将基体树脂、粉煤灰、偶联剂、阻燃剂、相容剂、抗氧剂和交联剂在搅拌条件下进行密炼混合，得到混合物料；
(2)将所述混合物料进行挤出造粒和干燥处理，得到聚烯烃护套材料。
根据本发明，在步骤(1)中，所述密炼混合的条件包括：搅拌速率为30-60rpm，温度为115-125℃，时间为8-18min；优选地，搅拌速率为40-50rpm，温度为117-123℃，时间为10-13min。在本发明中，搅拌速度过快或温度过高会导致混合物料粘度低，不利于剪切分散；搅拌速度过慢或温度过低，混合时间较长，影响效率。
根据本发明，在步骤(2)中，所述挤出造粒的条件包括：转速为60-200rpm，温度为115-130℃；优选地，转速为80-180rpm，温度为115-125℃。
根据本发明，在步骤(2)中，所述物料在锥双强制喂料的单螺杆挤出机中进行。在本发明中，之所以限定为锥双强制喂料的单螺杆挤出机是因为可将密炼后的混合物连续稳定喂料给单螺杆挤出机进行造粒，摩擦小，分散效果好。其中，所述单螺杆挤出机的螺杆长径比为16/1-40/1，优选为18/1，螺杆转速为80-180rpm，优选为100rpm，螺杆挤出共混的温度为115-125℃，优选为120℃。
根据本发明，优选情况下，按比例称取各组成原料(基体树脂、阻燃剂、粉煤灰、相容剂、偶联剂、交联剂、抗氧剂、加工助剂)，将原料投入密炼机内混合，得到密炼混合物；将密炼混合物投入到锥双强制喂料的单螺杆挤出机里，挤出后利用水下切造粒，震动脱水后再进入热风干燥机中进行干燥后，即得聚烯烃护套材料。
根据本发明，将上述聚烯烃护套材料加入成型模具中，一定条件下模压成型，即可得到相应的样品。
根据本发明，优选情况下，该方法包括：在步骤(1)中，将基体树脂、粉煤灰、偶联剂、阻燃剂、相容剂、抗氧剂、加工助剂和交联剂在搅拌条件下进行密炼混合，得到混合物料。
在本发明中，所述密炼-单螺杆挤出造粒机组可以购自昆山科信橡塑机械有限公司，型号为KS-52/100。
本发明第三方面提供了一种由前述所述的方法制备的聚烯烃护套材料。
根据本发明，所述聚烯烃护套材料的的拉伸强度≥13MPa，断裂伸长率≥250％，体积电阻率为1×1013至1×1014Ω.cm，氧指数≥29，无焰烟密度≤200，有焰烟密度≤75；
优选地，所述聚烯烃护套材料的拉伸强度为13-15.2MPa，断裂伸长率为250-280％，体积电阻率为7×1013至1×1014Ω.cm，氧指数为29-33，无焰烟密度为150-185，有焰烟密度为50-75。
在本发明中，需要说明的是：无焰烟密度是指材料在无焰模式条件下产烟的比光密度，辐射照度为50kw/㎡。
在本发明中，需要说明的是：有焰烟密度是指材料在有焰模式条件下产烟的比光密度，辐射照度为50kw/㎡。
本发明第四方面提供了一种前述所述的聚烯烃护套材料在制备电线电缆护套中的应用。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
以下实施例和对比例中：
(1)拉伸强度和断裂伸长率测试方法
取称量好的组合物粒料用200mm×200mm×2mm模具压片，依据GB/T1040.2-2006要求裁制哑铃状样品，然后在测试房间放置24h后，使用Instron5965型试验机依据GB/T1040.2-2006方法进行测试，拉伸速率为200mm/min，取断裂时的试样承受的最大拉伸应力为拉伸强度、应变变化值为组合物材料的断裂伸长率。
(2)体积电阻率测试方法
依据GB/T1410-2006测试，每个样品平行测试3次，取平均值。
(3)极限氧指数测试方法
依据GB/T2406.2-2009测试，样品厚度为4.0mm。
(4)烟密度测试方法
依据GB/T8323－2008测试，样品长宽高为75mm×75mm×3mm。
(5)在实施例和对比例中：
所选线性低密度聚乙烯为购自神华煤制油包头公司，牌号为DFDA7042；所选EVA购自中国石化北京燕山分公司，牌号为18J3；二者质量比为1:3；
阻燃剂为氢氧化铝(牌号OL-100)和氢氧化镁(牌号为YR6A)；
粉煤灰牌号为NF0004A；
所选相容剂为乙烯-醋酸乙烯共聚物接枝马来酸酐，牌号为OREVAC9318；
所选偶联剂为硅烷偶联剂KH-570；
所选交联剂为过氧化二异丙苯；
所选加工助剂为PE蜡和硬脂酸锌，质量比为2:1；
所选抗氧剂为Irganox 1010和Irgafos 168，质量比为1：1。
实施例1
本实施例在于说明采用本发明的聚烯烃护套组合物制备的聚烯烃护套材料。
(1)将300g粉煤灰(平均粒径为5000目，D50为1.5-2.0μm，D90为3.0-4.0μm，以所述粉煤灰的总重量为基准，所述氧化铝的含量为28重量％，所述氧化钙的含量为12重量％，所述氧化硅的含量为42重量％，所述氧化铁的含量为1.5重量％，所述氧化钠的含量为2重量％)与5g偶联剂KH-570混合后升温至1150℃恒温搅拌15min，然后同750g乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA，乙酸乙烯酯的含量为18重量％，在2.16kg载荷下190℃时的熔体流动速率为2.6g/10min，密度为0.939g/cm3，熔点为86℃)、250g低密度聚乙烯(2220H，在2.16kg载荷下190℃时的熔体流动速率为2.0g/10min，密度为0.924g/cm3，熔点为108℃)、600g氢氧化铝、600g氢氧化镁、100g乙烯-醋酸乙烯共聚物接枝马来酸酐(牌号OREVAC 9318)、5g交联剂过氧化二异丙苯、50g加工助剂(PE蜡和硬脂酸锌，质量比为2：1)、5g抗氧剂(Irganox 1010和Irgafos 168，且质量比为1：1)，加入到密炼机内，密炼12min至混合均匀，然后通过投入到锥双强制喂料的单螺杆挤出机熔融共混、水下切粒制备成聚烯烃护套材料。其中所述单螺杆挤出机的螺杆长径比为18/1，螺杆转速为100rpm，螺杆挤出共混的温度为120℃。
实施例2
本实施例在于说明采用本发明的聚烯烃护套组合物制备的聚烯烃护套材料。
按照与实施例1相同的条件制备聚烯烃护套材料，所不同之处在于：以所述粉煤灰的总重量为基准，所述氧化铝的含量为27重量％，所述氧化钙的含量为11重量％，所述氧化硅的含量为41重量％，所述氧化铁的含量为1重量％，所述氧化钠的含量为1.5重量％；以及各个组分以及组分的含量如表1所示。
实施例3
本实施例在于说明采用本发明的聚烯烃护套组合物制备的聚烯烃护套材料。
按照与实施例1相同的条件制备聚烯烃护套材料，所不同之处在于：以所述粉煤灰的总重量为基准，所述氧化铝的含量为29重量％，所述氧化钙的含量为13重量％，所述氧化硅的含量为43重量％，所述氧化铁的含量为2重量％，所述氧化钠的含量为3重量％；以及各个组分以及组分的含量如表1所示。
实施例4
本实施例在于说明采用本发明的聚烯烃护套组合物制备的聚烯烃护套材料。
按照与实施例1相同的条件制备聚烯烃护套材料，所不同之处在于：以所述粉煤灰的总重量为基准，氧化铝的含量为26.5重量％，氧化钙的含量为11重量％，氧化硅的含量为40重量％，氧化铁的含量为1重量％，氧化钠的含量为1重量％；以及各个组分以及组分的含量如表1所示。
实施例5
本实施例在于说明采用本发明的聚烯烃护套组合物制备的聚烯烃护套材料。
按照与实施例1相同的条件制备聚烯烃护套材料，所不同之处在于：以所述粉煤灰的总重量为基准，氧化铝的含量为30重量％，氧化钙的含量为14重量％，氧化硅的含量为45重量％，氧化铁的含量为8重量％，氧化钠的含量为3重量％；以及各个组分以及组分的含量如表1所示。
实施例2-6
本实施例在于说明采用本发明的聚烯烃护套组合物制备的聚烯烃护套材料。
按照与实施例1相同的条件制备聚烯烃护套材料，所不同之处在于：各个组分以及组分的含量如表1所示。
对比例1-4
按照与实施例1相同的条件制备聚烯烃护套材料，所不同之处在于：各个组分以及组分的含量如表3所示。
测试例1
称取170g实施例1-6和对比例1-4制备的聚烯烃护套材料，模压成200mm×200mm×2mm的样板，裁制成拉伸样条，测试相应的力学性能，实施例1-6的测试结果如表2所示，对比例1-4的测试结果如表4所示。
测试例2
称取170g实施例1-6和对比例1-4制备的聚烯烃护套材料，模压成80mm×10mm×4mm的样条，测试极限氧指数，实施例1-6的测试结果如表2所示，对比例1-4的测试结果如表4所示。
测试例3
称取200g实施例1-6和对比例1-4制备的聚烯烃护套材料，模压成75mm×75mm×3mm的样片，测试烟密度，实施例1-6的测试结果如表2所示，对比例1-4的测试结果如表4所示。
表1
组分(g) 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6
LDPE 250 250 250 250 250 250
EVA 750 750 750 750 750 750
氢氧化铝 600 1000 800 600 1300 800
氢氧化镁 600 1000 800 600 700 800
粉煤灰(5000目) 300 300 200 400 300 250
偶联剂(KH570) 5 3 10 10 3 8
相容剂(9318) 50 100 50 100 80 50
交联剂 8 8 5 15 8 20
抗氧剂 5 5 5 5 5 5
加工助剂 50 50 50 50 50 50
表2
表3
表4
通过表1和表4的结果可以看出，实施例1-6采用本发明的聚烯烃护套组合物制备的聚烯烃护套材料的拉伸轻度、拉伸断裂伸长率、体积电阻率和极限氧指数都较高，以及烟密度(无焰)和烟密度(有焰)也都较低，具有力学性能优异、低烟阻燃的效果。
而对比例1-4中，由于力学性能较低，且烟密度(无焰)和烟密度(有焰)也都较高，效果不好。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (22)

1.一种用于聚烯烃护套材料的聚烯烃护套组合物，其特征在于，所述组合物含有基体树脂、粉煤灰、偶联剂、阻燃剂和交联剂；
所述基体树脂包括低密度聚乙烯和/或乙烯-醋酸乙烯共聚物；
所述粉煤灰的平均粒径为3500-5000目；
所述阻燃剂为氢氧化铝和氢氧化镁，且氢氧化铝和氢氧化镁的含量的重量比为(0.5-2.5)：1；
所述交联剂选自2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧基-3-己炔、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷、过氧化二异丙苯和过氧化叔丁基异丙苯中的一种或多种；
且相对于100重量份的所述基体树脂，所述粉煤灰的含量为20-40重量份，所述偶联剂为0.3-1重量份，所述阻燃剂的含量为120-160重量份，所述交联剂的含量为0.5-2重量份；
所述粉煤灰含有氧化铝、氧化钙、氧化硅、氧化铁和氧化钠，且以所述粉煤灰的总重量为基准，所述氧化铝的含量为26.5-30重量％，所述氧化钙的含量为11-14重量％，所述氧化硅的含量为40-45重量％，所述氧化铁的含量为1-8重量％，所述氧化钠的含量为1-3重量％。
2.根据权利要求1所述的组合物，其中，氢氧化铝和氢氧化镁的含量的重量比为(1-2)：1。
3.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述粉煤灰的粒径D50满足：1.5μm≤D50≤4μm。
4.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述粉煤灰的粒径D90满足：3μm≤D90≤8μm。
5.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述偶联剂选自硅烷类偶联剂、钛酸酯类偶联剂和铝酸酯偶联剂中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的组合物，其中，相对于100重量份的所述基体树脂，所述粉煤灰为25-30重量份，所述偶联剂为0.5-0.8重量份。
7.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述低密度聚乙烯在2.16kg载荷下190℃时的熔体流动速率为1.5-2.5g/10min，密度为0.91-0.93g/cm3，熔点为105-120℃。
8.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物中乙酸乙烯酯的含量为12-45重量％。
9.根据权利要求8所述的组合物，其中，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物中乙酸乙烯酯的含量为18-28重量％。
10.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述低密度聚乙烯与所述乙烯-醋酸乙烯共聚物的重量比为(0.2-1)：1。
11.根据权利要求10所述的组合物，其中，所述低密度聚乙烯与所述乙烯-醋酸乙烯共聚物的重量比为(0.25-0.4)：1。
12.根据权利要求1-11中任意一项所述的组合物，其中，所述组合物还含有相容剂和抗氧剂。
13.根据权利要求12所述的组合物，其中，所述相容剂选自丙烯酸型相容剂、聚乙烯接枝马来酸酐、乙烯-醋酸乙烯共聚物接枝马来酸酐和聚烯烃弹性体接枝马来酸酐中的一种或多种。
14.根据权利要求12所述的组合物，其中，所述抗氧剂选自四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、1,3,5-三甲基-2,4,6-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲基)苯、三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯和硫代二丙酸二硬脂醇酯的一种或多种。
15.根据权利要求12所述的组合物，其中，相对于100重量份的所述基体树脂，所述相容剂为5-10重量份，所述抗氧剂为0.2-0.5重量份。
16.一种由权利要求1-15中任意一项所述的组合物制备聚烯烃护套材料的方法，其特征在于，该方法包括：
(1)将基体树脂、粉煤灰、偶联剂、阻燃剂、相容剂、抗氧剂和交联剂在搅拌条件下进行密炼混合，得到混合物料；
(2)将所述混合物料进行挤出造粒和干燥处理，得到聚烯烃护套材料。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述密炼混合的条件包括：搅拌速率为30-60rpm，温度为115-125℃，时间为8-18min。
18.根据权利要求16所述的方法，其中，在步骤(2)中，所述挤出造粒的条件包括：转速为80-180rpm，温度为115-125℃。
19.一种由权利要求16-18中任意一项所述的方法制备的聚烯烃护套材料。
20.根据权利要求19所述的聚烯烃护套材料，其中，所述聚烯烃护套材料的拉伸强度≥13MPa，断裂伸长率≥250％，体积电阻率为1×1013至1×1014Ω·cm，氧指数≥29，无焰烟密度≤200，有焰烟密度≤75。
21.根据权利要求20所述的聚烯烃护套材料，其中，所述聚烯烃护套材料的拉伸强度为13-15.2MPa，断裂伸长率为250-280％，体积电阻率为7×1013至1×1014Ω·cm，氧指数为29-33，无焰烟密度为150-185，有焰烟密度为50-75。
22.一种权利要求19-21中任意一项所述的聚烯烃护套材料在制备电线电缆护套中的应用。
CN202010409133.XA 2020-05-14 2020-05-14 聚烯烃护套组合物和聚烯烃护套材料及其制备方法及应用 Active CN113667208B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010409133.XA CN113667208B (zh) 2020-05-14 2020-05-14 聚烯烃护套组合物和聚烯烃护套材料及其制备方法及应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010409133.XA CN113667208B (zh) 2020-05-14 2020-05-14 聚烯烃护套组合物和聚烯烃护套材料及其制备方法及应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113667208A CN113667208A (zh) 2021-11-19
CN113667208B true CN113667208B (zh) 2024-04-09

Family

ID=78537396

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010409133.XA Active CN113667208B (zh) 2020-05-14 2020-05-14 聚烯烃护套组合物和聚烯烃护套材料及其制备方法及应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113667208B (zh)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000144581A (ja) * 1998-11-10 2000-05-26 Hien Electric Industries Ltd 難燃性シ−ト
CN1288020A (zh) * 2000-10-27 2001-03-21 陈伟瑜 一种阻燃抑烟型聚氯乙烯组合物及其制备方法
JP2009073989A (ja) * 2007-09-21 2009-04-09 Oita Univ フライアッシュを含有する樹脂組成物
CN101747551A (zh) * 2009-12-15 2010-06-23 上海新上化高分子材料有限公司 热塑性无卤低烟阻燃聚烯烃护套塑料及其制备方法和应用
CN102020804A (zh) * 2009-09-15 2011-04-20 山东安澜高分子材料有限公司 热塑性抗开裂型低烟无卤阻燃聚烯烃电缆护套料及其制备方法
CN103030917A (zh) * 2012-12-28 2013-04-10 浙江万马高分子材料有限公司 一种抗开裂热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料
CN104164032A (zh) * 2014-08-07 2014-11-26 上海三承高分子材料科技有限公司 高性能阻燃型电缆护套材料及其制备方法
CN106608998A (zh) * 2015-10-23 2017-05-03 神华集团有限责任公司 一种聚乙烯组合物及其制备方法和改性交联聚乙烯
CN110746682A (zh) * 2019-11-14 2020-02-04 苏州铂玛新材料有限公司 一种轨道交通车辆用耐油辐照交联电线电缆料及其制备方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000144581A (ja) * 1998-11-10 2000-05-26 Hien Electric Industries Ltd 難燃性シ−ト
CN1288020A (zh) * 2000-10-27 2001-03-21 陈伟瑜 一种阻燃抑烟型聚氯乙烯组合物及其制备方法
JP2009073989A (ja) * 2007-09-21 2009-04-09 Oita Univ フライアッシュを含有する樹脂組成物
CN102020804A (zh) * 2009-09-15 2011-04-20 山东安澜高分子材料有限公司 热塑性抗开裂型低烟无卤阻燃聚烯烃电缆护套料及其制备方法
CN101747551A (zh) * 2009-12-15 2010-06-23 上海新上化高分子材料有限公司 热塑性无卤低烟阻燃聚烯烃护套塑料及其制备方法和应用
CN103030917A (zh) * 2012-12-28 2013-04-10 浙江万马高分子材料有限公司 一种抗开裂热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料
CN104164032A (zh) * 2014-08-07 2014-11-26 上海三承高分子材料科技有限公司 高性能阻燃型电缆护套材料及其制备方法
CN106608998A (zh) * 2015-10-23 2017-05-03 神华集团有限责任公司 一种聚乙烯组合物及其制备方法和改性交联聚乙烯
CN110746682A (zh) * 2019-11-14 2020-02-04 苏州铂玛新材料有限公司 一种轨道交通车辆用耐油辐照交联电线电缆料及其制备方法

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘银等.无机非金属材料工艺学.《无机非金属材料工艺学》.中国科学技术大学出版社,2015,(第1版),第168-169页. *
桂和荣等.矿井水资源化技术研究.《矿井水资源化技术研究》.中国矿业大学出版社,2011,(第1版),第62-63、75-76页，. *
粉煤灰及其与红磷复配阻燃EVA复合材料的性能;钱翌等;《合成树脂及塑料》;20161231(第04期);第33-37段 *
粉煤灰对交联聚乙烯结构与性能的影响;孙小杰等;《合成树脂及塑料》;20181231(第04期);第61-66段 *
胡敏辉等.水工建筑材料.《水工建筑材料》.华中科技大学出版社,2013,(第1版),第105页. *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113667208A (zh) 2021-11-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2015043122A1 (zh) 一种125℃辐照交联epcv光伏用无卤阻燃护套材料及其制备方法
WO2015043121A1 (zh) 一种125℃辐照交联epcv光伏用无卤绝缘电缆材料及其制备方法
CN111234361A (zh) 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
CN111004433A (zh) 一种光伏电缆用辐照交联低烟无卤护套材料及其制备方法
CN108948476B (zh) 一种无卤阻燃聚乙烯材料及其制备方法
CN106633420A (zh) 一种无卤阻燃热塑性动态硫化三元乙丙橡胶/聚丙烯组合物及其制备方法
CN111253672A (zh) 一种辐照交联无卤低烟阻燃聚烯烃电缆护套料及其制备方法
CN110903535A (zh) 一种耐寒性能好电缆用低烟无卤阻燃护套料及其制备方法
CN113480795A (zh) 一种低烟无卤阻燃聚乙烯护套料及其制备方法
CN105348630B (zh) 一种电线电缆用高氧指数、强自熄性热塑性无卤低烟阻燃材料及其制备方法
CN112759820A (zh) 建筑物阻燃电缆用低烟无卤阻燃聚烯烃护套料及制备方法
CN109734990A (zh) 二维材料纳米改性阻燃乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的方法
CN1817956A (zh) 一种低烟无卤膨胀阻燃热塑性弹性体电线料及其制备方法
CN100363415C (zh) 低烟无卤膨胀阻燃聚烯烃电子线料及其制备方法
CN102898715B (zh) 一种对温度极其敏感的电缆用无卤低烟阻燃塑料合金及其制备方法
WO2021114752A1 (zh) 一种阻燃聚乙烯电缆料及其制备方法
CN105034186B (zh) 光伏线缆护套层材料的制备方法
CN115746443A (zh) 一种耐低温低烟无卤阻燃电缆料及其制备方法
CN111961278A (zh) 布电线用耐大电流辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘料
CN104448524A (zh) 一种无卤阻燃电缆料及其制备方法
CN104017264A (zh) 无卤低烟阻燃型交联聚乙烯复合材料的制备
CN114213741A (zh) 一种耐热水耐油的热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料
CN113667208B (zh) 聚烯烃护套组合物和聚烯烃护套材料及其制备方法及应用
CN102295797B (zh) 一种无卤阻燃聚烯烃材料及其制备方法和应用
CN110229405A (zh) 氢氧化铝表面修饰协同无卤阻燃高韧性电缆护套料的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant