CN114085423B - 一种阻燃剂及其在阻燃型电缆护套材料中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种阻燃剂，按重量份数计，所述的阻燃剂包括：硼类化合物50‑70份，空心玻璃微珠10‑30份，金属氢氧化物0‑15份，磷酸盐类化合物0‑5份，膨胀石墨5‑20份。一种阻燃型电缆护套材料，包括＝所述的阻燃剂、PVC树脂、增塑剂、填料、润滑剂和稳定剂，所述阻燃型电缆护套材料的制备方法为：将阻燃剂、PVC树脂、填料投入到高速混拌机中，混拌，然后加入增塑剂、润滑剂、稳定剂，继续混拌，混拌结束后，将所有物料转入双螺杆挤出机的料仓中，经双螺杆挤出机混炼均匀，挤出后直接转入单螺杆挤出机内，挤出并造粒，得到所述的阻燃型电缆护套材料。所述阻燃剂的阻燃效率高，在基材中的用量少，且生烟量低。
Description
技术领域
本发明涉及一种阻燃剂及其在阻燃型电缆护套材料中的应用，属于阻燃材料技术领域。
背景技术
随着现在电力工程的大力建设，各种工程用电缆、民用电缆的用量大大增加，随之，工业或民用工程上对电缆的安全性要求也在逐渐提高。聚氯乙烯(PVC)塑料的机械性能优越，耐化学腐蚀、耐气候、老化性能好，并且不延燃，有一定的电绝缘性能及良好的加工性能，且成本低，所以被广泛地用作电线电缆的绝缘和护套材料。作为固定敷设的电力电缆、矿用电缆、安装用电线的绝缘材料要求具有电绝缘性能较好，有较高的耐火焰燃烧性，柔软性较好；作为安全性要求高的电线电缆护层要求抗燃性要好。
目前PVC电缆中应用较多、效果较好的阻燃剂仍然以三氧化二锑为主，但随着锑矿的减少，三氧化二锑的价格急速飙升，且三氧化二锑的应用也会使材料燃烧时产生较多的烟，目前行业内的研究人员都在研究寻找一种环保高效的阻燃剂，可应用于PVC电缆护套料中，同时可部分或全部替代三氧化二锑。
发明内容
本发明针对现有电缆料用阻燃剂阻燃效果差、成本高的问题，提供一种阻燃剂及其在阻燃型电缆护套材料中的应用。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种阻燃剂，按重量份数计，所述的阻燃剂包括如下组分：硼类化合物50-70份，空心玻璃微珠10-30份，金属氢氧化物0-15份，磷酸盐类化合物0-5份，膨胀石墨5-20份。
进一步的，所述硼类化合物为氮化硼、磷酸硼、硼酸锌、偏硼酸钡中的一种或多种。
进一步的，所述金属氢氧化物为氢氧化镁、氢氧化铝、水滑石中的一种或多种。
进一步的，所述磷酸盐类化合物为次磷酸铝、二乙基次膦酸铝中的一种或两种。
本发明还公开了一种阻燃型电缆护套材料：
所述的阻燃型电缆护套材料包括所述的阻燃剂、PVC树脂、增塑剂、填料、润滑剂和稳定剂，所述阻燃型电缆护套材料的制备方法为：
将阻燃剂、PVC树脂、填料投入到高速混拌机中，混拌3-5min，然后加入增塑剂、润滑剂、稳定剂，继续混拌5min，混拌结束后，将所有物料转入双螺杆挤出机的料仓中，经双螺杆挤出机混炼均匀，挤出后直接转入大口径的单螺杆挤出机内，挤出并造粒，得到所述的阻燃型电缆护套材料。
进一步的，按照重量份数计，所述的阻燃型电缆护套材料包括：阻燃剂6-10份、PVC树脂100-120份、增塑剂50-65份、填料40-50份、润滑剂1-2份、稳定剂1-2份。
进一步的，所述的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯(DOP)，所述的填料为碳酸钙，所述的润滑剂为外润滑剂，所述的稳定剂为钙锌稳定剂。
进一步的，所述高速混合搅拌机的搅拌速度为1000r/min，温度为90-100℃；所述双螺杆挤出机的各区温度范围为120-160℃，单螺杆挤出机的挤出温度为110-120℃。
本发明的有益效果是：
本发明阻燃剂中空心玻璃微珠与硼类化合物、磷酸酯类化合物形成气相、凝聚相协同阻燃作用，同时膨胀石墨可增加成炭量，从而提高阻燃效率，所述阻燃剂在基材中的用量少，约占树脂的6％-10％，可部分替代或全部替代三氧化二锑，对基材的加工性能和力学性能影响较小；另外，经本发明所述阻燃剂制备的阻燃型电缆护套材料经极限氧指数测试，氧指数可达36％以上，且生烟量低，而且本发明所述技术方案的原材料易得，成本较低。
附图说明
图1为实施例1-4和对比例1-4制得的阻燃型PVC电缆护套材料的氧指数测试数据对比；
图2为实施例1-4和对比例1-4制得的阻燃型PVC电缆护套材料的拉伸强度测试数据对比；
图3为实施例1-4和对比例1-4制得的阻燃型PVC电缆护套材料的延伸率测试数据对比。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。
实施例1
一种阻燃剂，由表1所示的组分构成：
表1.实施例1阻燃剂配比(kg)
| 硼酸锌 | 70 |
| 空心玻璃微珠 | 10 |
| 水滑石 | 2 |
| 二乙基次膦酸铝 | 3 |
| 膨胀石墨 | 15 |
采用本实施例阻燃剂制备阻燃型PVC电缆护套材料的方法为：
将阻燃剂10份、PVC树脂120份、填料碳酸钙40份投入到高速混拌机中，混拌3-5min，高速混合搅拌机的搅拌速度为1000r/min，温度为90-100℃；然后加入增塑剂邻苯二甲酸二辛酯(DOP)65份、外润滑剂2份、钙锌稳定剂1份，继续混拌5min。混拌结束后，将所有物料转入各区温度范围为120-160℃的双螺杆挤出机中，经双螺杆挤出机混炼均匀，挤出后直接转入大口径的单螺杆挤出机内，其挤出温度为110-120℃，挤出并造粒。
实施例2
一种阻燃剂，由表2所示的组分构成：
表2.实施例2阻燃剂配比(kg)
| 氮化硼 | 50 |
| 空心玻璃微珠 | 30 |
| 氢氧化镁 | 15 |
| 膨胀石墨 | 5 |
采用本实施例阻燃剂制备阻燃型PVC电缆护套材料的方法为：
将阻燃剂10份、PVC树脂120份、填料碳酸钙40份投入到高速混拌机中，混拌3-5min，高速混合搅拌机的搅拌速度为1000r/min，温度为90-100℃；然后加入增塑剂邻苯二甲酸二辛酯(DOP)65份、外润滑剂2份、钙锌稳定剂1份，继续混拌5min。混拌结束后，将所有物料转入各区温度范围为120-160℃的双螺杆挤出机中，经双螺杆挤出机混炼均匀，挤出后直接转入大口径的单螺杆挤出机内，其挤出温度为110-120℃，挤出并造粒。
实施例3
一种阻燃剂，由表3所示的组分构成：
表3.实施例3阻燃剂配比(kg)
| 磷酸硼 | 10 |
| 硼酸锌 | 45 |
| 空心玻璃微珠 | 16 |
| 氢氧化铝 | 5 |
| 次磷酸铝 | 1 |
| 膨胀石墨 | 20 |
采用本实施例阻燃剂制备阻燃型PVC电缆护套材料的方法为：
将阻燃剂8份、PVC树脂120份、填料碳酸钙40份投入到高速混拌机中，混拌3-5min，高速混合搅拌机的搅拌速度为1000r/min，温度为90-100℃；然后加入增塑剂邻苯二甲酸二辛酯(DOP)55份、外润滑剂2份、钙锌稳定剂1份，继续混拌5min。混拌结束后，将所有物料转入各区温度范围为120-160℃的双螺杆挤出机中，经双螺杆挤出机混炼均匀，挤出后直接转入大口径的单螺杆挤出机内，其挤出温度为110-120℃，挤出并造粒。
实施例4
一种阻燃剂，由表4所示的组分构成：
表4.实施例4阻燃剂配比(kg)
采用本实施例阻燃剂制备阻燃型PVC电缆护套材料的方法为：
将阻燃剂6份、PVC树脂100份、填料碳酸钙40份投入到高速混拌机中，混拌3-5min，高速混合搅拌机的搅拌速度为1000r/min，温度为90-100℃；然后加入增塑剂邻苯二甲酸二辛酯(DOP)55份、外润滑剂2份、钙锌稳定剂1份，继续混拌5min。混拌结束后，将所有物料转入各区温度范围为120-160℃的双螺杆挤出机中，经双螺杆挤出机混炼均匀，挤出后直接转入大口径的单螺杆挤出机内，其挤出温度为110-120℃，挤出并造粒。
对比例1
一种阻燃剂，相较实施例1去掉空心玻璃微珠和膨胀石墨，用矿土类化合物代替，由表5所示的组分构成：
表5.实施例5阻燃剂配比(kg)
| 硼酸锌 | 70 |
| 针状硅灰石 | 25 |
| 水滑石 | 2 |
| 二乙基次膦酸铝 | 3 |
将阻燃剂10份、PVC树脂120份、填料碳酸钙40份投入到高速混拌机中，混拌3-5min，高速混合搅拌机的搅拌速度为1000r/min，温度为90-100℃；然后加入增塑剂邻苯二甲酸二辛酯(DOP)65份、外润滑剂2份、钙锌稳定剂1份，继续混拌5min。混拌结束后，将所有物料转入各区温度范围为120-160℃的双螺杆挤出机中，经双螺杆挤出机混炼均匀，挤出后直接转入大口径的单螺杆挤出机内，其挤出温度为110-120℃，挤出并造粒。
对比例2
将市售产品(HT-103)10份、PVC树脂120份、填料碳酸钙40份投入到高速混拌机中，混拌3-5min，高速混合搅拌机的搅拌速度为1000r/min，温度为90-100℃；然后加入增塑剂邻苯二甲酸二辛酯(DOP)65份、外润滑剂2份、钙锌稳定剂1份，继续混拌5min。混拌结束后，将所有物料转入各区温度范围为120-160℃的双螺杆挤出机中，经双螺杆挤出机混炼均匀，挤出后直接转入大口径的单螺杆挤出机内，其挤出温度为110-120℃，挤出并造粒。
对比例3
将市售产品(LM-NPP8083)8份、PVC树脂120份、填料碳酸钙40份投入到高速混拌机中，混拌3-5min，高速混合搅拌机的搅拌速度为1000r/min，温度为90-100℃；然后加入增塑剂邻苯二甲酸二辛酯(DOP)55份、外润滑剂2份、钙锌稳定剂1份，继续混拌5min。混拌结束后，将所有物料转入各区温度范围为120-160℃的双螺杆挤出机中，经双螺杆挤出机混炼均匀，挤出后直接转入大口径的单螺杆挤出机内，其挤出温度为110-120℃，挤出并造粒。
对比例4
将市售产品(LM-NPP8083)6份、PVC树脂100份、填料碳酸钙40份投入到高速混拌机中，混拌3-5min，高速混合搅拌机的搅拌速度为1000r/min，温度为90-100℃；然后加入增塑剂邻苯二甲酸二辛酯(DOP)55份、外润滑剂2份、钙锌稳定剂1份，继续混拌5min。混拌结束后，将所有物料转入各区温度范围为120-160℃的双螺杆挤出机中，经双螺杆挤出机混炼均匀，挤出后直接转入大口径的单螺杆挤出机内，其挤出温度为110-120℃，挤出并造粒。
将实施例1-4和对比例1-4制得的阻燃型PVC电缆护套材料分别制成标准样条后进行测试，结果如表6所示。
表6.实施例1-4与对比例1-4所得阻燃型PVC电缆护套材料测试结果
由表6的测试数据对比分析可以看出，本发明的阻燃剂用于电线电缆用用PVC护套材料中后可使材料的极限氧指数达到36％以上，较目前市售产品高出3-4个单位，配方中的空心玻璃微珠与膨胀石墨的复合使用，为氧指数的提高做出了重要贡献。本发明的阻燃剂在等量增塑剂的配方中，还同时提高了抗拉强度和延伸率，使得阻燃PVC护套材料可用于具有高强度高延伸率要求的特殊环境中。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (3)
1.一种阻燃型电缆护套材料，其特征在于，所述的阻燃型电缆护套材料包括阻燃剂、PVC树脂、增塑剂、填料、润滑剂和稳定剂，所述阻燃型电缆护套材料的制备方法为：
将阻燃剂、PVC树脂、填料投入到高速混合搅拌机中，混拌3-5min，然后加入增塑剂、润滑剂、稳定剂，继续混拌5min，混拌结束后，将所有物料转入双螺杆挤出机的料仓中，经双螺杆挤出机混炼均匀，挤出后直接转入大口径的单螺杆挤出机内，挤出并造粒，得到所述的阻燃型电缆护套材料；
按照重量份数计，所述阻燃剂的配方组成为：硼酸锌70份、空心玻璃微珠10份、水滑石2份、二乙基次膦酸铝3份、膨胀石墨15份；
或者，所述阻燃剂的配方组成为：磷酸硼10份、硼酸锌45份、空心玻璃微珠16份、氢氧化铝5份、次磷酸铝1份、膨胀石墨20份；
或者，所述阻燃剂的配方组成为：偏硼酸钡5份、硼酸锌65份、空心玻璃微珠15份、二乙基次膦酸铝5份、膨胀石墨10份；
按照重量份数计，所述的阻燃型电缆护套材料包括：阻燃剂6-10份、PVC树脂100-120份、增塑剂50-65份、填料40-50份、润滑剂1-2份、稳定剂1-2份。
2.根据权利要求1所述的一种阻燃型电缆护套材料，其特征在于，所述的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯，所述的填料为碳酸钙，所述的润滑剂为外润滑剂，所述的稳定剂为钙锌稳定剂。
3.根据权利要求1所述的一种阻燃型电缆护套材料，其特征在于，所述高速混合搅拌机的搅拌速度为1000r/min，温度为90-100℃；所述双螺杆挤出机的各区温度范围为120-160℃，单螺杆挤出机的挤出温度为110-120℃。
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