CN113717456A - 一种低烟无卤电梯电缆料的制备方法 - Google Patents

一种低烟无卤电梯电缆料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种低烟无卤电梯电缆料的制备方法，所述低烟无卤电梯电缆料由以下重量份的组分组成：乙烯－醋酸乙烯共聚物树脂100份，三元乙丙橡胶50‑100份，相容剂20‑30份，无卤阻燃剂200‑250份，成炭剂5‑10份，加工助剂1‑1.2份，硅烷偶联剂0.5‑1份，交联剂0.2‑0.4份；所述制备方法为高速搅拌、密炼、双螺杆挤出机挤出造粒、然后经过风冷冷却，均化、打包。本发明能够制备出既满足阻燃性能，又满足柔软回弹性能的低烟无卤电梯电缆料。

Description

一种低烟无卤电梯电缆料的制备方法
技术领域
本发明涉及材料成型与加工领域技术领域，特别涉及一种低烟无卤电梯电缆料的制备方法。
背景技术
目前常规电梯电缆绝缘和护套材料均采用PVC，PVC在柔软度、阻燃和耐油方面相比无卤材料有优势，但是发生火灾时，发烟量大，且释放出卤化氢等有毒气体，研究数据表面火灾中人员伤亡中80％以上是因为烟雾和毒气引起的，而非火焰直接烧伤，所以无卤材料推广大势所趋。
现在地铁、高层建筑、商场、剧院、发电站、化学工厂、城市广场及其他公共场合对发生火灾时的人员安全性能要求越来越高，低烟无卤材料在保障阻燃性能的前提下，具有低烟、低毒的优势，既可以保障发生火灾时的人员安全撤离，也可以让设备和环境避免有毒气体腐蚀的情况发生，真正实现人与自然和谐发展。
电梯电缆适用于安装在电梯设备中，作为设备连接线，也可用于电梯或其他升降机类似的升降系统的电源线。电梯电缆因为需要反复弯曲和移动，所以要求较为严格。
发明内容
本发明的目的是提供一种低烟无卤电梯电缆料的制备方法，制备出既满足阻燃性能，又满足柔软回弹性能的低烟无卤电梯电缆料。
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种低烟无卤电梯电缆料的制备方法，所述低烟无卤电梯电缆料由以下重量份的组分组成：乙烯－醋酸乙烯共聚物树脂100份，三元乙丙橡胶50-100份，相容剂20-30份，无卤阻燃剂200-250份，成炭剂5-10份，加工助剂1-1.2份，硅烷偶联剂0.5-1份，交联剂0.2-0.4份；所述制备方法包括以下步骤：
S1：称取配方量的乙烯－醋酸乙烯共聚物树脂、三元乙丙橡胶、相容剂、无卤阻燃剂、成炭剂、加工助剂、硅烷偶联剂，先将全部的无卤阻燃剂加入高速搅拌机中搅拌半分钟，缓慢均匀加入1％的硅烷偶联剂和1％的加工助剂，加料时间不超过3分钟，然后搅拌并逐渐升温，搅拌到130℃后停止搅拌；
S2：将全部的乙烯－醋酸乙烯共聚物树脂、三元乙丙橡胶、相容剂、成炭剂、交联剂、无卤阻燃剂以及剩余的加工助剂、硅烷偶联剂加入密炼机进行高温熔融共混得到原料，温度不大于110℃；
S3：将S2得到的原料通过长径比44的双螺杆挤出机塑化；
S4：将S3得到的原料再经过150mm直径单螺杆挤出机挤出热切造粒，切粒后经过风冷冷却，均化、打包。
作为优选的技术方案，所述乙烯－醋酸乙烯共聚物树脂中醋酸乙烯的含量为26-28％，熔指为3-6g/10min。
作为优选的技术方案，所述相容剂采用三元乙丙橡胶、聚烯烃弹性体为基材的马来酸钙熔融接枝产物。
作为优选的技术方案，所述无卤阻燃剂采用氢氧化镁和氢氧化铝的混合物，所述氢氧化镁和氢氧化铝的质量比为1:11。
作为优选的技术方案，所述加工助剂采用聚乙烯蜡。
作为优选的技术方案，所述成炭剂为纳米成炭剂。
作为优选的技术方案，所述交联剂为双叔丁基过氧异丙基苯。
作为优选的技术方案，所述双螺杆挤出机的挤出温度100-150℃，所述高速单螺杆挤出机的挤出温度110-140℃。
作为优选的技术方案，所述风冷采用三级以上的鼓风机管道输送。
本发明与现有的技术相比，有益效果是：
(1)采用无卤的乙烯－醋酸乙烯共聚物树脂和无卤阻燃剂，并添加适量的成炭剂使得电梯电缆料具有低卤无烟、阻燃等性能，添加三元乙丙橡胶可以大幅度提升电梯电缆料的拉伸强度和伸长率，并且有很好的柔韧性，相容剂能够进一步提升电梯电缆料得弹性，降低硬度。
(2)一般来说电缆料的乙烯－醋酸乙烯共聚物树脂中的醋酸乙烯的含量在24以下，但是本发明中的电梯电缆料对弹性要求很高，因此26-28％是较好的范围，而且乙烯－醋酸乙烯共聚物树脂和三元乙丙橡胶的共混物体系的复数黏度与乙烯－醋酸乙烯共聚物树脂的熔指密切相关，进而影响电梯电缆料的整体性能，3-6g/10min为最佳范围。
(3)相容剂采用三元乙丙橡胶、聚烯烃弹性体为基材的马来酸钙熔融接枝产物，能够更好地形成乙烯－醋酸乙烯共聚物树脂和三元乙丙橡胶的共混物体系，同时能够进一步提升电梯电缆料的力学性能。
(4)整个制备过程简单易操作，可控性高，并且对无卤阻燃剂进行预处理，并用硅烷偶联剂进行改性处理，进一步提升无卤阻燃剂的性能，从而提升电梯电缆料的力学性能。
具体实施方式
参选以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本发明的内容。
本发明提供了一种低烟无卤电梯电缆料的制备方法，所述低烟无卤电梯电缆料由以下重量份的组分组成：乙烯－醋酸乙烯共聚物树脂100份，三元乙丙橡胶50-100份，相容剂20-30份，无卤阻燃剂200-250份，成炭剂5-10份，加工助剂1-1.2份，硅烷偶联剂0.5-1份，交联剂0.2-0.4份；乙烯－醋酸乙烯共聚物树脂属于无卤树脂，三元乙丙橡胶提供动态交联单元的关键物质，并且具有很好的回弹性，使得能够应用于电梯电缆，无卤阻燃剂和成碳剂能够使得电梯电缆料具有很好的阻燃性，并起到抑烟的作用，交联剂能够提升电梯电缆料的拉伸强度；
所述制备方法包括以下步骤：
S1：称取配方量的乙烯－醋酸乙烯共聚物树脂、三元乙丙橡胶、相容剂、无卤阻燃剂、成炭剂、加工助剂、硅烷偶联剂，先将全部的无卤阻燃剂加入高速搅拌机中搅拌半分钟，缓慢均匀加入1％的硅烷偶联剂和1％的加工助剂，加料时间不超过3分钟，然后搅拌并逐渐升温，搅拌到130℃后停止搅拌；对无卤阻燃剂进行预处理，能够提升反应的可控性，并且反映效果更好，并通过一定量的硅烷偶联剂进行改性，提升阻燃性；
S2：将全部的乙烯－醋酸乙烯共聚物树脂、三元乙丙橡胶、相容剂、成炭剂、交联剂、无卤阻燃剂以及剩余的加工助剂、硅烷偶联剂加入密炼机进行高温熔融共混得到原料，温度不大于110℃；
S3：将S2得到的原料通过长径比44的双螺杆挤出机塑化；
S4：将S3得到的原料再经过150mm直径单螺杆挤出机挤出热切造粒，切粒后经过风冷冷却，均化、打包。
在一种实施方式中，所述乙烯－醋酸乙烯共聚物树脂中醋酸乙烯的含量为26-28％，熔指为3-6g/10min，醋酸乙烯的含量越高弹性越好，电梯电缆料需要较好的弹性，但是含量太高会导致电梯电缆料的硬度过低，因此，醋酸乙烯的含量为26-28％是最佳范围，本发明制备的电梯电缆料是乙烯－醋酸乙烯共聚物树脂和三元乙丙橡胶的共混物体系，醋酸乙烯的熔指关系到所述共混物体系的复数黏度，从而影响电梯电缆料的拉伸强度和拉伸率，随着熔指的增大，共混物体系的复数黏度会降低，拉伸强度就会降低，因此熔指不宜过大，而醋酸乙烯的含量与熔指的大小也有关系，本发明人发现，在醋酸乙烯的含量为28％时，熔指最小，此时电梯电缆料的拉伸强度最大，具体的，乙烯－醋酸乙烯共聚物树脂，通常为台塑7470K,LG的EC28005，三元乙丙橡胶通常为三井3092M，陶氏4725P。
在一种实施方式中，所述相容剂采用三元乙丙橡胶或聚烯烃弹性体为基材的马来酸钙熔融接枝产物，三元乙丙橡胶和聚烯烃弹性体均有较好的回弹性，以三元乙丙橡胶、聚烯烃弹性体为基材的马来酸钙熔融接枝产物能够大幅提升电梯电缆料的拉伸强度和力学性能，并且具有很好的回弹性，满足电梯电缆弯折、移动和拉伸的要求。
在一种实施方式中，所述无卤阻燃剂采用氢氧化镁和氢氧化铝的混合物，由于乙烯－醋酸乙烯共聚物树脂本身不具有阻燃性，因此采用氢氧化镁和氢氧化铝的混合物作为阻燃剂，无毒无污染，阻燃效果好，通过相容剂能够很好地融于乙烯－醋酸乙烯共聚物树脂和三元乙丙橡胶的共混物体系，并且还能一定程度地提升拉神强度，进一步的，所述氢氧化镁和氢氧化铝比例为1:11，当氢氧化镁是无限小数时，采用四舍五入保留一位有效数字。
在一种实施方式中，所述加工助剂采用聚乙烯蜡，相较于石蜡、硬脂酸，聚乙烯蜡的综合性最好，能够起到很好的外润滑作用，达到一定的温度还有内润滑的作用，能够提升电梯电缆料的耐老化性能和力学性能。
在一种实施方式中，所述成炭剂为纳米成炭剂，在足够的热量下，成碳剂中的羟基从碳链上断裂，失去羟基的碳链形成活性炭，活性炭形成绝缘层以阻止热传递，进一步提升电梯电缆料的阻燃性，并且使用纳米成炭剂，能够更好地分散于乙烯－醋酸乙烯共聚物树脂和三元乙丙橡胶的共混物体系中。
在一种实施方式中，所述交联剂为双叔丁基过氧异丙基苯。
在一种实施方式中，所述双螺杆挤出机的挤出温度100-150℃，所述高速单螺杆挤出机的挤出温度110-140℃，合适的挤出温度能够提升电梯电缆料的力学性能，使得电梯电缆料有很好的表面质量。
在一种实施方式中，所述风冷采用三级以上的鼓风机管道输送。
实施例1
实施例1提供了一种低烟无卤电梯电缆料的制备方法，所述低烟无卤电梯电缆料由以下重量份的组分组成：乙烯－醋酸乙烯共聚物树脂100份，三元乙丙橡胶50份，相容剂20份，无卤阻燃剂200份，纳米成炭剂5份，加工助剂1份，硅烷偶联剂0.5份，交联剂0.2份；所述制备方法包括以下步骤：
S1：称取配方量的乙烯－醋酸乙烯共聚物树脂、三元乙丙橡胶、相容剂、无卤阻燃剂、成炭剂、加工助剂、硅烷偶联剂，先将全部的无卤阻燃剂加入高速搅拌机中搅拌半分钟，缓慢均匀加入1％的硅烷偶联剂和1％的加工助剂，加料时间不超过3分钟，然后搅拌并逐渐升温，搅拌到130℃后停止搅拌；
S2：将全部的乙烯－醋酸乙烯共聚物树脂、三元乙丙橡胶、相容剂、成炭剂、交联剂、无卤阻燃剂以及剩余的加工助剂、硅烷偶联剂加入密炼机进行高温熔融共混得到原料，温度不大于110℃；
S3：将S2得到的原料通过长径比44的双螺杆挤出机塑化，挤出温度100℃；
S4：将S3得到的原料再经过150mm直径单螺杆挤出机挤出热切造粒，所述挤出温度110℃，切粒后经过风冷冷却，均化、打包。
所述乙烯－醋酸乙烯共聚物树脂为台塑7470K，所述三元乙丙橡胶通常为三井3092M。
所述相容剂采用三元乙丙橡胶为基材的马来酸钙熔融接枝产物。
所述无卤阻燃剂采用氢氧化镁和氢氧化铝的混合物，氢氧化镁17份，氢氧化铝183份。
所述加工助剂采用聚乙烯蜡。
所述交联剂为双叔丁基过氧异丙基苯。
实施例2
实施例2提供了一种低烟无卤电梯电缆料的制备方法，所述低烟无卤电梯电缆料由以下重量份的组分组成：乙烯－醋酸乙烯共聚物树脂100份，三元乙丙橡胶100份，相容剂30份，无卤阻燃剂250份，纳米成炭剂10份，加工助剂1.2份，硅烷偶联剂1份，交联剂0.4份；所述制备方法包括以下步骤：
S1：称取配方量的乙烯－醋酸乙烯共聚物树脂、三元乙丙橡胶、相容剂、无卤阻燃剂、成炭剂、加工助剂、硅烷偶联剂，先将全部的无卤阻燃剂加入高速搅拌机中搅拌半分钟，缓慢均匀加入1％的硅烷偶联剂和1％的加工助剂，加料时间不超过3分钟，然后搅拌并逐渐升温，搅拌到130℃后停止搅拌；
S2：将全部的乙烯－醋酸乙烯共聚物树脂、三元乙丙橡胶、相容剂、成炭剂、交联剂、无卤阻燃剂以及剩余的加工助剂、硅烷偶联剂加入密炼机进行高温熔融共混得到原料，温度为100℃；
S3：将S2得到的原料通过长径比44的双螺杆挤出机塑化，挤出温度1150℃；
S4：将S3得到的原料再经过150mm直径单螺杆挤出机挤出热切造粒，挤出温度140℃，切粒后经过风冷冷却，均化、打包。
所述乙烯－醋酸乙烯共聚物树脂为LG的EC28005，所述三元乙丙橡胶通常为陶氏4725P。
所述相容剂采用聚烯烃弹性体为基材的马来酸钙熔融接枝产物。
所述无卤阻燃剂采用氢氧化镁和氢氧化铝的混合物，氢氧化镁20.8份，氢氧化铝229.2份。
所述加工助剂采用聚乙烯蜡。
所述交联剂为双叔丁基过氧异丙基苯。
实施例3
实施例3提供了一种低烟无卤电梯电缆料的制备方法，所述低烟无卤电梯电缆料由以下重量份的组分组成：乙烯－醋酸乙烯共聚物树脂100份，三元乙丙橡胶70份，相容剂25份，无卤阻燃剂240份，成炭剂8份，加工助剂1.1份，硅烷偶联剂0.7份，交联剂0.3份；所述制备方法包括以下步骤：
S1：称取配方量的乙烯－醋酸乙烯共聚物树脂、三元乙丙橡胶、相容剂、无卤阻燃剂、成炭剂、加工助剂、硅烷偶联剂，先将全部的无卤阻燃剂加入高速搅拌机中搅拌半分钟，缓慢均匀加入1％的硅烷偶联剂和1％的加工助剂，加料时间3分钟，然后搅拌并逐渐升温，搅拌到130℃后停止搅拌；
S2：将全部的乙烯－醋酸乙烯共聚物树脂、三元乙丙橡胶、相容剂、成炭剂、交联剂、无卤阻燃剂以及剩余的加工助剂、硅烷偶联剂加入密炼机进行高温熔融共混得到原料，温度100℃；
S3：将S2得到的原料通过长径比44的双螺杆挤出机塑化，挤出温度140℃；
S4：将S3得到的原料再经过150mm直径单螺杆挤出机挤出热切造粒，挤出温度120℃，切粒后经过风冷冷却，均化、打包。
所述乙烯－醋酸乙烯共聚物树脂为台塑7470K，所述三元乙丙橡胶通常为陶氏4725P。
所述相容剂采用聚烯烃弹性体为基材的马来酸钙熔融接枝产物。
所述无卤阻燃剂采用氢氧化镁和氢氧化铝的混合物，氢氧化镁20份，氢氧化铝220份。
所述加工助剂采用聚乙烯蜡。
所述交联剂为双叔丁基过氧异丙基苯。
性能测试：
1)抗拉强度和断裂伸长率是按照GBT 10401-2006要求方法进行测试，测试结果见表1。
2)烟密度试验按ISO5659-2，测试结果见表1。
3)绝缘性按照GBT31838.3-2019要求方法进行测试，防火阻燃性按照GBT2406.2-2009要求方法进行测试，测试结果见表1。
表1性能测试
Figure BDA0003226570210000081
上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的描述，而并非对实施方式的限定，对于所属领域的技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种低烟无卤电梯电缆料的制备方法，其特征在于：所述低烟无卤电梯电缆料由以下重量份的组分组成：乙烯－醋酸乙烯共聚物树脂100份，三元乙丙橡胶50-100份，相容剂20-30份，无卤阻燃剂200-250份，成炭剂5-10份，加工助剂1-1.2份，硅烷偶联剂0.5-1份，交联剂0.2-0.4份；所述制备方法包括以下步骤：
S1：称取配方量的乙烯－醋酸乙烯共聚物树脂、三元乙丙橡胶、相容剂、无卤阻燃剂、成炭剂、加工助剂、硅烷偶联剂，先将全部的无卤阻燃剂加入高速搅拌机中搅拌半分钟，缓慢均匀加入1％的硅烷偶联剂和1％的加工助剂，加料时间不超过3分钟，然后搅拌并逐渐升温，搅拌到130℃后停止搅拌；
S2：将全部的乙烯－醋酸乙烯共聚物树脂、三元乙丙橡胶、相容剂、成炭剂、交联剂、无卤阻燃剂以及剩余的加工助剂、硅烷偶联剂加入密炼机进行高温熔融共混得到原料，温度不大于110℃；
S3：将S2得到的原料通过长径比44的双螺杆挤出机塑化；
S4：将S3得到的原料再经过150mm直径单螺杆挤出机挤出热切造粒，切粒后经过风冷冷却，均化、打包。
2.根据权利要求1所述的一种低烟无卤电梯电缆料的制备方法，其特征在于：所述乙烯－醋酸乙烯共聚物树脂中醋酸乙烯的含量为26-28％，熔指为3-6g/10min。
3.根据权利要求1所述的一种低烟无卤电梯电缆料的制备方法，其特征在于：所述相容剂采用三元乙丙橡胶、聚烯烃弹性体为基材的马来酸钙熔融接枝产物。
4.根据权利要求1所述的一种低烟无卤电梯电缆料的制备方法，其特征在于：所述无卤阻燃剂采用氢氧化镁和氢氧化铝的混合物，所述氢氧化镁和氢氧化铝的质量比为1:11。
5.根据权利要求1所述的一种低烟无卤电梯电缆料的制备方法，其特征在于：所述加工助剂采用聚乙烯蜡。
6.根据权利要求1所述的一种低烟无卤电梯电缆料的制备方法，其特征在于：所述成炭剂为纳米成炭剂。
7.根据权利要求1所述的一种低烟无卤电梯电缆料的制备方法，其特征在于：所述交联剂为双叔丁基过氧异丙基苯。
8.根据权利要求1所述的一种低烟无卤电梯电缆料的制备方法，其特征在于：所述双螺杆挤出机的挤出温度100-150℃，所述高速单螺杆挤出机的挤出温度110-140℃。
9.根据权利要求1所述的一种低烟无卤电梯电缆料的制备方法，其特征在于：所述风冷采用三级以上的鼓风机管道输送。
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