CN113930187A - 一种高效阻燃、绝缘eva热熔胶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种高效阻燃、绝缘EVA热熔胶，包括以下原料组成：乙烯‑醋酸乙烯酯共聚物（EVA）20~35wt%；增粘剂15~30wt%；石蜡3~10wt%；增塑剂1~5wt%；抗氧剂0.5~2wt%；增韧剂0.5~2wt%；抗滴落剂0.5~2wt%；阻燃剂25~40wt%。本发明选取耐水解、多阻燃元素、对热熔胶具有多相协同阻燃作用的高效阻燃体系，提高了热熔胶的阻燃效率，制备的阻燃EVA热熔胶具有良好的流动性、绝缘性和阻燃剂耐析出性能。本发明提供的EVA热熔胶对聚合物材料具有良好的粘接强度和优异的电绝缘性能，可用于机车、电子器件等领域的老化线缆的修复，延长线缆的使用寿命，实现提质降本增效的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种高效阻燃、绝缘的EVA热熔胶及其制备方法，以及以其为原料用于老化线缆的修复，属于新材料领域。
背景技术
我国的交通运输水平已处于世界前列，特别是高铁的发展为我国人员流通、物资运输和经济的发展作出重大贡献。列车运行中，运行信号及电力的输送保障至关重要。在列车上使用的通信及电力电缆的外层护套绝缘材料主要为乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)，该材料在酸性、潮湿等条件下易发生黄变、开裂、鼓包，从而影响线缆的使用寿命，使得电线短路发生火灾造成重大事故及人员伤亡。对老化的线缆进行表面修复处理，延长其使用寿命，可以节约机车车辆维修的工时和成本，延长其维修间隔期，不耽误机车的运行，实现提质降本增效的目的。
EVA热熔胶具有无溶剂、粘接能力强、粘接速度快、耐候性佳、耐酸、耐老化等特点，可用于线缆的老化修复。但该材料易燃，用于线缆修复时需要对EVA热熔胶自身进行阻燃改性，同时需要热熔胶具有良好的流动性，因此需要在少量阻燃剂添加时热熔胶实现优异的阻燃性能。机车的运行环境复杂，要求热熔胶中的阻燃剂在潮湿等环境下不能发生水解和析出，同时不能影响材料的电绝缘性性能。因此，制备具有高效阻燃、高绝缘性能的EVA热熔胶材料，在老化线缆的修复领域具有很好的应用前景。
发明内容
本发明的目的是解决现有阻燃EVA热熔胶存在的阻燃效率不高、阻燃剂添加量大导致的EVA胶料的流动性不佳；解决EVA热熔胶中阻燃剂易水解、易析出，从而影响热熔胶的阻燃持久性和电绝缘性能；实现阻燃EVA热熔胶在老化线缆修复中的应用。
上述目的通过以下方案实现：
一种高效阻燃、绝缘EVA热熔胶，通过一下质量百分含量的原料制得：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)20～35wt％；增黏剂15～30wt％；石蜡3～10wt％；增塑剂1～5wt％；抗氧剂0.5～2wt％；增韧剂0.5～2wt％；抗滴落剂0.5～2wt％；阻燃剂25～40wt％。
其中：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中醋酸乙烯酯的含量为26～32wt％，熔融指数为60～85g/10min；增粘剂为氢化萜烯树脂、氢化C5石油树脂、氢化C9石油树脂、氢化松香中的一种或两种以上的混合物；增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯(DBP)；抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(1010)；增韧剂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SBS，792E)、抗滴落剂为聚四氟乙烯微粒(SN3300，200目以上)；阻燃剂为焦磷酸二三聚氰胺、改性氢氧化铝、改性氢氧化镁、二乙基次膦酸铝、三嗪成炭剂、聚苯醚、三聚氰胺氰尿酸盐中的一种或两种以上的混合物，阻燃剂不水解，在热熔胶中不析出，在EVA热熔胶中同时发挥凝聚相和气相阻燃作用，实现热熔胶的高效、持久阻燃和电绝缘。
EVA热熔胶的极限氧指数≥28.0％，在垂直燃烧测试中通过UL-94V-0级，体积电阻率≥3.0×1015Ω·m，剥离强度≥18.0MPa，可用于老化线缆的表面修复。
制备方法包括以下两个步骤：(1)将基体树脂乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、增黏树脂、粘度调节剂石蜡、增塑剂、抗氧剂、增韧剂及抗滴落剂按质量比同时加入到密炼机中，密炼机的筒壁温度控制在170～190℃，转子的转速控制在35～50rpm，将密炼机的压锤落下后物料混炼15～25min后取出，冷却；然后将制备的胶料与阻燃剂按质量比均匀混合后，在温度为170～185℃，螺杆转速为40～50Hz下通过双螺杆挤出机对物料进行熔融共混、挤出、冷却、造粒，获得阻燃EVA热熔胶。
本发明选取耐水解、多阻燃元素、对热熔胶具有多相协同阻燃作用的高效阻燃体系，提高了热熔胶的阻燃效率，制备的阻燃EVA热熔胶具有良好的流动性、绝缘性和阻燃剂耐析出性能。本发明提供的EVA热熔胶对聚合物材料具有良好的粘接强度和优异的电绝缘性能，可用于机车、电子器件等领域的老化线缆的修复，延长线缆的使用寿命，实现提质降本增效的目的。
当进行老化线缆修复时，将阻燃EVA热熔胶颗粒加热到170～180℃，形成流动性良好的热熔胶，通过表面喷涂或者涂覆的方式，将其均匀附着在老化线缆的表面，实现线缆的老化修复，延长老化线缆的有效使用寿命，从而延长机车的维修周期，实现提质降本增效的目的。
附图说明
图1是实施例1阻燃EVA热熔胶在垂直燃烧(UL-94)测试过程中的截图。
图2是未修复(a,c)及阻燃EVA热熔胶在线缆表面的修复(b,d)状态图。
图3线缆修复前后在酒精灯上燃烧的状态图。
具体实施方式
下面对本发明的实施方式做解释说明。
实施例1：将35wt％的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、25wt％的氢化C5石油树脂、4wt％的58号石蜡、1wt％的邻苯二甲酸二丁酯、2wt％的四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、2wt％的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、1wt％的聚四氟乙烯粉末同时加入到密炼机中，密炼机的壁桶温度为180℃，密炼时间为20min，取出后冷却。
将制备的胶料与10wt％的焦磷酸二三聚氰胺、10wt％的二乙基次膦酸铝、5wt％的聚苯醚、5wt％的三聚氰胺氰尿酸盐均匀混合后，在170～185℃下通过双螺杆挤出机进行共混、挤出、冷却、造粒，获得阻燃EVA热熔胶。
将制备的阻燃热熔胶制备成标准样品，对其进行阻燃、电绝缘测试。测试结果表明，实施例1中的阻燃EVA热熔胶，极限氧指数为28.5％，在垂直燃烧测试中通过UL-94V-0级，且在测试过程中无滴落现象(如图1所示)。
同时对实施例1中制备的阻燃EVA热熔胶的主要性能进行了测试，主要的性能指标测试结果及测试标准如表1所示。热熔胶的剥离强度达到了18.1MPa，体积电阻率达到了3.12×1015Ω·m，表明实施例1中制备的阻燃EVA热熔胶材料具有优异的粘接和电绝缘性能，可用于老化线缆的表面修复。
表1阻燃EVA热熔胶(实施例1)的主要性能
将实施例1中制备的阻燃EVA热熔胶加热到180℃，热熔胶具有非常好的流动性，将其涂覆到老化线缆的表面，胶料迅速冷却并在线缆表面形成一层均匀的保护膜，如图2所示。该热熔胶不含任何溶剂，能迅速固化，适用于机车等设备的抢修。
图3为线缆经热熔胶修复前后，在酒精灯上燃烧不同时间的状态。从图中可以看出，修复前的线缆在酒精灯上烧10s后出现熔滴，且金属线表面的保护层完全烧尽，里面的金属导线露出。线缆经阻燃热熔胶修复后，其在火焰上烧10s并离开火焰，材料表面形成一层膨胀的炭层保护层，内层的表皮完好，继续在火焰上烧10s后，线缆离火能自熄，表现了优异的阻燃性能。因此通过阻燃EVA热熔胶修复，能有效提高线缆的火安全性能。
实施例2：将35wt％的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、25wt％的氢化C5石油树脂、4wt％的58号石蜡、1wt％的邻苯二甲酸二丁酯、2wt％的四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、2wt％的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、1wt％的聚四氟乙烯粉末同时加入到密炼机中，密炼机的桶壁温度为180℃，密炼时间为20min，取出后冷却。
将制备的胶料与20wt％的二乙基次膦酸铝、5wt％的改性氢氧化铝、5wt％的三嗪成炭剂均匀混合后，在170～185℃下通过双螺杆挤出机进行共混、挤出、冷却、造粒，获得阻燃EVA热熔胶。
将制备的阻燃热熔胶制备成标准样品，对其进行阻燃、电绝缘测试。测试结果表明，实施例2中的阻燃EVA热熔胶，极限氧指数为30.2％，在垂直燃烧测试中通过UL-94V-0级，且在测试过程中无滴落现象。
同时对实施例2中制备的阻燃EVA热熔胶的主要性能进行了测试，主要的性能指标测试结果及测试标准如表2所示。热熔胶的剥离强度达到了18.6MPa，体积电阻率达到了4.27×1015Ω·m，表明实施例2中制备的阻燃EVA热熔胶材料具有优异的粘接和电绝缘性能，可用于老化线缆的表面修复。
表2阻燃EVA热熔胶(实施例2)的主要性能
实施例3：将30wt％的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、30wt％的氢化C5石油树脂、10wt％的58号石蜡、1wt％的邻苯二甲酸二丁酯、1wt％的四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、2wt％的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、1wt％的聚四氟乙烯粉末同时加入到密炼机中，密炼机的壁桶温度为180℃，密炼时间为20min，取出后冷却。
将制备的胶料与10wt％的二乙基次膦酸铝、6wt％的改性氢氧化铝、5wt％的三嗪成炭剂、4wt％的聚苯醚均匀混合后，在170～185℃下通过双螺杆挤出机进行共混、挤出、冷却、造粒，获得阻燃EVA热熔胶。
将制备的阻燃热熔胶制备成标准样品，对其进行阻燃、电绝缘测试。测试结果表明，实施例3中的阻燃EVA热熔胶，极限氧指数为28.1％，在垂直燃烧测试中通过UL-94V-0级，且在测试过程中无滴落现象。
同时对实施例3中制备的阻燃EVA热熔胶的主要性能进行了测试，主要的性能指标测试结果及测试标准如表3所示。热熔胶的剥离强度达到了19.7MPa，体积电阻率达到了5.03×1015Ω·m，表明实施例3中制备的阻燃EVA热熔胶材料具有优异的粘接和电绝缘性能，可用于老化线缆的表面修复。
表3阻燃EVA热熔胶(实施例3)的主要性能
实施例4：将35wt％的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、25wt％的氢化C5石油树脂、5wt％的58号石蜡、1wt％的邻苯二甲酸二丁酯、1wt％的四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、2wt％的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、1wt％的聚四氟乙烯粉末同时加入到密炼机中，密炼机的壁桶温度为180℃，密炼时间为20min，取出后冷却。
将制备的胶料与15wt％的二乙基次膦酸铝、10wt％的改性氢氧化铝、5wt％的聚苯醚均匀混合后，在170～185℃下通过双螺杆挤出机进行共混、挤出、冷却、造粒，获得阻燃EVA热熔胶。
将制备的阻燃热熔胶制备成标准样品，对其进行阻燃、电绝缘测试。测试结果表明，实施例3中的阻燃EVA热熔胶，极限氧指数为28.6％，在垂直燃烧测试中通过UL-94V-0级，且在测试过程中无滴落现象。
同时对实施例4中制备的阻燃EVA热熔胶的主要性能进行了测试，主要的性能指标测试结果及测试标准如表4所示。热熔胶的剥离强度达到了18.1MPa，体积电阻率达到了2.03×1015Ω·m，表明实施例4中制备的阻燃EVA热熔胶材料具有优异的粘接和电绝缘性能，可用于老化线缆的表面修复。
表4阻燃EVA热熔胶(实施例3)的主要性能
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (9)
1.一种高效阻燃、绝缘EVA热熔胶，其特征在于：按质量百分含量计算，包括以下原料组成：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）20~35wt%；增黏剂15~30wt%；石蜡3~10wt%；增塑剂1~5wt%；抗氧剂0.5~2wt%；增韧剂0.5~2wt%；抗滴落剂0.5~2wt%；阻燃剂25~40wt%。
2.根据权利要求1所述高效阻燃、绝缘EVA热熔胶，其特征在于：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中醋酸乙烯酯的含量为26~32wt%，熔融指数为60~85g/10min。
3.根据权利要求1所述高效阻燃、绝缘EVA热熔胶，其特征在于：所述的增粘剂为氢化萜烯树脂、氢化C5石油树脂、氢化C9石油树脂、氢化松香中的一种或两种以上的混合物。
4. 根据权利要求1所述高效阻燃、绝缘EVA热熔胶，其特征在于：所述的增塑剂、抗氧剂、增韧剂、抗滴落剂分别为邻苯二甲酸二丁酯（DBP）、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯（1010）、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物（792E）、聚四氟乙烯微粒（SN3300，200目以上）。
5.根据权利要求1所述高效阻燃、绝缘EVA热熔胶，其特征在于：所述的阻燃剂为焦磷酸二三聚氰胺、改性氢氧化铝、改性氢氧化镁、二乙基次膦酸铝、三嗪成炭剂、聚苯醚、三聚氰胺氰尿酸盐中的一种或两种以上的混合物。
6. 根据权利要求1所述高效阻燃、绝缘EVA热熔胶，其特征在于：制备的热熔胶的极限氧指数≥28.0%，垂直燃烧测试通过UL-94 V-0级。
7. 根据权利要求1所述高效阻燃、绝缘EVA热熔胶，其特征在于：制备的热熔胶的体积电阻率≥3.0 × 1015 Ω·m，剥离强度≥18.0 MPa，可用于老化线缆的表面修复。
8.权利要求1-7任一项所述的高效阻燃、绝缘EVA热熔胶的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1) 将乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、增黏剂、石蜡、增塑剂、抗氧剂、增韧剂及抗滴落剂按质量比加入到密炼机中，在温度为170~190oC下混炼15~25 min后取出，冷却；
(2) 将步骤(1)中的胶料与阻燃剂按质量比均匀混合后，在170~185oC下通过双螺杆挤出机进行共混、挤出、冷却、造粒，获得阻燃EVA热熔胶。
9. 权利要求1-7任一项所述的高效阻燃、绝缘EVA热熔胶, 其特征在于：用于老化线缆修复。
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