CN114228101A - 高速挤出无流延无卤低烟阻燃聚烯烃电缆料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高速挤出无流延无卤低烟阻燃聚烯烃电缆料及其制备方法，属于电缆材料技术领域。其包括以下步骤：称取电缆料原料，所述电缆料原料包括聚烯烃树脂、无卤阻燃剂、抗氧剂、内润滑剂和外润滑剂，所述聚烯烃树脂包括聚烯烃弹性体。将聚烯烃弹性体分为第一部分和第二部分，将外润滑剂分为第一份和第二份。将所述电缆料原料中的其他成分与第一部分部分聚烯烃弹性体和第一份外润滑剂混合进行第一次密炼，第一次挤出得到半成品；将半成品和第二部分聚烯烃弹性体、第二份外润滑剂混合进行第二次密炼和挤出造粒，得到成品。本发明具有提高挤出速度、减少电缆料在制备过程中流延现象的效果，有利于提高生产的电缆料质量稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及一种高速挤出无流延无卤低烟阻燃聚烯烃电缆料及其制备方法，属于电缆材料技术领域。
背景技术
随着电力和电子信息化产业的快速发展和对电缆安全性能要求的提高，电缆的阻燃性成为电缆材料性能的重要性能。目前，电缆的阻燃性能往往通过在电缆材料中添加阻燃剂实现，阻燃剂的种类包括有机阻燃剂和无机阻燃剂，无机阻燃剂在环保方面具有更大的优势，但无机阻燃剂的添加量大，容易在加工过程中引起流延。无卤低烟阻燃聚烯烃是采用无机阻燃剂的典型代表，其电缆料在电线电缆厂加工时，存在以下问题：一、采用挤压式模具生产，模口会产生流延，且流延量与挤出速度成正比，挤出速度越快，流延越多；二、采用半挤压式模具生产，模口内外均会产生流延，且模口内的流延无法脱落，最后会形成电缆鼓包。因此，如何改善无卤低烟阻燃聚烯烃电缆料在生产加工过程中的流延问题、如何在提高生产加工效率的同时避免流延更加严重的情况，是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高速挤出无流延无卤低烟阻燃聚烯烃电缆料及其制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：高速挤出无流延无卤低烟阻燃聚烯烃电缆料的制备方法，包括以下步骤：称取电缆料原料，所述电缆料原料包括聚烯烃树脂、无卤阻燃剂、抗氧剂、内润滑剂和外润滑剂，所述聚烯烃树脂包括聚烯烃弹性体；将所称取的聚烯烃弹性体分为第一部分和第二部分，所述第一部分占所称取的聚烯烃弹性体质量的40～60％；将所称取的外润滑剂分为第一份和第二份，所述第一份占所称取的外润滑剂质量的40～60％；将所述电缆料原料中的其他成分与第一部分部分聚烯烃弹性体和第一份外润滑剂混合进行第一次密炼，第一次挤出得到半成品；将半成品和第二部分聚烯烃弹性体、第二份外润滑剂混合进行第二次密炼，第二次挤出造粒，得到成品。
进一步的，按照质量份数计，所述电缆料原料包括80～100份的聚烯烃树脂、150～190份的无卤阻燃剂、1～2份的抗氧剂、1～2份的内润滑剂和3～5份的外润滑剂。
进一步的，按照质量份数计，所述聚烯烃树脂包括40～60份的乙烯-醋酸乙烯共聚物、10～30份的茂金属聚乙烯、10～15份的马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物和5～10份的聚烯烃弹性体。
进一步的，所述外润滑剂为PE蜡、硅酮母粒中的一种或两种。
进一步的，所述内润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸或硬脂酸锌中的一种或多种。
进一步的，所述无卤阻燃剂为高分散纳米氢氧化铝阻燃剂。
进一步的，所述第一次密炼的温度为140～150℃；所述第一次挤出的下料口料温为170～195℃。
进一步的，所述第二次密炼的温度为150～160℃；所述第二次挤出的下料口料温为170～195℃。
本发明还提供一种高速挤出无流延无卤低烟阻燃聚烯烃电缆料，由上述的制备方法制备得到。
进一步的，按照质量份数计，电缆料的原料包括40～60份的乙烯-醋酸乙烯共聚物、10～30份的茂金属聚乙烯、10～15份的马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物、5～10份的聚烯烃弹性体、150～190份的无卤阻燃剂、1～2份的抗氧剂、1～2份的内润滑剂和3～5份的外润滑剂。
本发明的有益效果是：
1)通过将无卤低烟阻燃聚烯烃电缆料中的聚烯烃弹性体和外润滑剂分批次加入，同时对电缆料进行分两次密炼挤出，以促进聚烯烃弹性体和外润滑剂在电缆料颗粒中的均匀分布，将聚烯烃弹性体分两次加入并与聚烯烃树脂中其他成分配合有利于改善聚烯烃弹性体对小分子阻燃剂的包覆效果，减少挤出时位于表面的阻燃剂析出。同时，利用第二次加入聚烯烃弹性体和外润滑剂，有利于降低电缆颗粒表面的阻燃剂分布，保证电缆料能够高速挤出，改善阻燃剂在挤出过程中的析出现象，进而实现对无卤低烟阻燃聚烯烃电缆料在制备过程中流延现象的减少，能够解决现有技术中挤出速度越快、流延越严重的问题，保持挤出过程中电流和线径稳定。
2)本发明制备的无卤低烟阻燃聚烯烃电缆料生产效率高、质量均衡稳定，电缆料的阻燃性能优异，且不会在生产中出现流延现象或形成鼓包等瑕疵。
具体实施方式
下面将结合实施例，对本发明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，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的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。
本发明提供一种技术方案：高速挤出无流延无卤低烟阻燃聚烯烃电缆料及其制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：高速挤出无流延无卤低烟阻燃聚烯烃电缆料的制备方法，包括以下步骤：按照如下重量份数称取电缆料原料：80～100份的聚烯烃树脂、150～190份的无卤阻燃剂、1～2份的抗氧剂、1～2份的内润滑剂和3～5份的外润滑剂。其中，聚烯烃树脂包括40～60份的乙烯-醋酸乙烯共聚物、10～30份的茂金属聚乙烯、10～15份的马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物和5～10份的聚烯烃弹性体。本发明下述实施例中采用的乙烯-醋酸乙烯共聚物为醋酸乙烯含量28％的原料材料，外润滑剂采用PE蜡、硅酮母粒中的一种或两种，内润滑剂采用硬脂酸钙、硬脂酸或硬脂酸锌中的一种或多种，无卤阻燃剂采用高分散纳米氢氧化铝阻燃剂，抗氧剂采用抗氧剂1010或硫化二丙酸双月桂酯中的一种或两种。
将所称取的聚烯烃弹性体分为第一部分和第二部分，第一部分占所称取的聚烯烃弹性体质量的40～60％，第二部分为剩余部分。将所称取的外润滑剂分为第一份和第二份，第一份占所称取的外润滑剂质量的40～60％，第二份为剩余部分。将电缆料原料中的乙烯-醋酸乙烯共聚物、茂金属聚乙烯、马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物、无卤阻燃剂、抗氧剂、外润滑剂与第一部分部分聚烯烃弹性体和第一份外润滑剂混合进行第一次密炼，第一次密炼的温度为140～150℃，在温度为90～100℃和110～120℃时分别扫粉，并在温度为130～140℃时进行翻料。第一次挤出工艺为：双螺杆温度为100～145℃，单螺杆温度为110～125℃，机头温度为120～150℃，双螺杆频率为20～35Hz，单螺杆频率为20～40Hz，喂料频率为24～29Hz，双螺杆电流为180～220A，单螺杆电流为50～80A，喂料电流为7～12A，双螺杆下料口保持料温为170～195℃，第一次挤出后得到半成品。
将上述制备的半成品和第二部分聚烯烃弹性体、第二份外润滑剂混合进行第二次密炼，第二次密炼的温度为150～160℃，在温度为100～110℃和120～130℃时分别扫粉，并在温度为140～150℃时进行翻料。然后第二次挤出造粒，第二次挤出工艺与第一次挤出工艺相同，得到成品。
本发明还提供一种高速挤出无流延无卤低烟阻燃聚烯烃电缆料，由上述的制备方法制备得到。经由本发明的制备方法制备的电缆料，塑化良好，色泽均匀，没有明显的杂质，其物理性能良好：密度≤1.50g/cm3，拉伸强度≥10MPa，断裂伸长率≥160％，20℃体积电阻率≥1ⅹ1010Ω·m，热冲击试验在130℃温度下，1h内表面无裂纹，老化后拉伸强度变化率为±25％,老化后断裂伸长率变化率为±25％。
实施例一
按重量比例份数称取各原料，将50份醋酸乙烯含量28％的乙烯-醋酸乙烯、30份茂金属线性低密度聚乙烯树脂、15份马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物、2.5份聚烯烃弹性体8200与190份高分散纳米氢氧化铝阻燃剂、0.8份抗氧剂1010、0.7份硫化二丙酸双月桂酯、1.5份硬脂酸和2份PE蜡投入密炼机中进行密炼，在140℃下密炼10min后，使用双阶挤出机挤出造粒，得到半成品。
将半成品和2.5份聚烯烃弹性体8200与2.5份PE蜡投入到密炼机中进行密炼，在150℃下密炼13min后，使用双阶挤出机挤出造粒即得成品。
实施例二
本实施例与实施例一的区别主要在于：本实施例第一次密炼的原料为：50份醋酸乙烯含量28％的乙烯-醋酸乙烯、30份茂金属线性低密度聚乙烯树脂、14份马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物、3份聚烯烃弹性体8200与180份高分散纳米氢氧化铝阻燃剂、0.8份抗氧剂1010、0.7份硫化二丙酸双月桂酯、1.5份硬脂酸和2份PE蜡，在150℃下密炼10min后挤出得到半成品。将半成品与3份聚烯烃弹性体8200、3份PE蜡再次混合在160℃下密炼13min，挤出造粒得到成品。
实施例三
本实施例与实施例一的区别主要在于：本实施例第一次密炼的原料为：60份醋酸乙烯含量28％的乙烯-醋酸乙烯、15份茂金属线性低密度聚乙烯树脂、15份马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物、6份聚烯烃弹性体8200与170份高分散纳米氢氧化铝阻燃剂、0.8份抗氧剂1010、0.7份硫化二丙酸双月桂酯、1份硬脂酸钙和2份PE蜡，在145℃下密炼10min后挤出得到半成品。将半成品与4份聚烯烃弹性体8200、2份PE蜡再次混合在155℃下密炼13min，挤出造粒得到成品。
实施例四
本实施例与实施例一的区别主要在于：本实施例第一次密炼的原料为：55份醋酸乙烯含量28％的乙烯-醋酸乙烯、10份茂金属线性低密度聚乙烯树脂、12份马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物、3.2份聚烯烃弹性体8200与150份高分散纳米氢氧化铝阻燃剂、0.8份抗氧剂1010、0.7份硫化二丙酸双月桂酯、1份硬脂酸锌和1.8份硅酮母粒，在145℃下密炼10min后挤出得到半成品。将半成品与4.8份聚烯烃弹性体8200、1.2份硅酮母粒再次混合在155℃下密炼13min，挤出造粒得到成品。
对比例
本对比例与实施例一的区别主要在于：本对比例称取50份醋酸乙烯含量28％的乙烯-醋酸乙烯、30份茂金属线性低密度聚乙烯树脂、15份马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物、5份聚烯烃弹性体8200与190份高分散纳米氢氧化铝阻燃剂、0.8份抗氧剂1010、0.7份硫化二丙酸双月桂酯、1.5份硬脂酸和4.5份PE蜡，将所有原料混合密炼，在150℃下密炼10min后挤出造粒得到。本对比例的挤出工艺也与实施例一相同。
产品性能检测
将各实施例和对比例制备的电缆料成品制成4mm×4mm×3mm的方形粒状物或相当大小的圆柱形粒状物作为待检测样品。根据国家标准中电缆和光缆绝缘和护套材料通用试验方法中的记载，对各实施例和对比例的待检测样品进行相关性能的检测，检测结果如表1所示。
表1各实施例和对比例性能检测数据
由表1可见，本发明的高速挤出无流延无卤低烟阻燃聚烯烃电缆料的制备方法所制备出的电缆料外观光滑有亮泽，具备良好的力学机械性能和电学性能，阻燃性能优于普通的聚烯烃电缆料，且其制备过程中可以保证高速挤出而无流延现象，对于6mm及以下的线径，挤出速度可达300～400m/min，对于6mm以上的线径，挤出速度为200～300m/min。故本发明的无卤低烟阻燃聚烯烃电缆料的制备方法具有生产效率高、无流延现象，生产出的产品质量稳定、性能优异的优点。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.高速挤出无流延无卤低烟阻燃聚烯烃电缆料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：称取电缆料原料，所述电缆料原料包括聚烯烃树脂、无卤阻燃剂、抗氧剂、内润滑剂和外润滑剂，所述聚烯烃树脂包括聚烯烃弹性体；将所称取的聚烯烃弹性体分为第一部分和第二部分，所述第一部分占所称取的聚烯烃弹性体质量的40～60%；将所称取的外润滑剂分为第一份和第二份，所述第一份占所称取的外润滑剂质量的40～60%；将所述电缆料原料中的其他成分与第一部分部分聚烯烃弹性体和第一份外润滑剂混合进行第一次密炼，第一次挤出得到半成品；将半成品和第二部分聚烯烃弹性体、第二份外润滑剂混合进行第二次密炼，第二次挤出造粒，得到成品。
2.根据权利要求1所述的高速挤出无流延无卤低烟阻燃聚烯烃电缆料的制备方法，其特征在于：按照质量份数计，所述电缆料原料包括80～100份的聚烯烃树脂、150～190份的无卤阻燃剂、1～2份的抗氧剂、1～2份的内润滑剂和3～5份的外润滑剂。
3.根据权利要求2所述的高速挤出无流延无卤低烟阻燃聚烯烃电缆料的制备方法，其特征在于：按照质量份数计，所述聚烯烃树脂包括40～60份的乙烯-醋酸乙烯共聚物、10～30份的茂金属聚乙烯、10～15份的马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物和5～10份的聚烯烃弹性体。
4.根据权利要求1所述的高速挤出无流延无卤低烟阻燃聚烯烃电缆料的制备方法，其特征在于：所述外润滑剂为PE蜡、硅酮母粒中的一种或两种。
5.根据权利要求1所述的高速挤出无流延无卤低烟阻燃聚烯烃电缆料的制备方法，其特征在于：所述内润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸或硬脂酸锌中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的高速挤出无流延无卤低烟阻燃聚烯烃电缆料的制备方法，其特征在于：所述无卤阻燃剂为高分散纳米氢氧化铝阻燃剂。
7.根据权利要求1所述的高速挤出无流延无卤低烟阻燃聚烯烃电缆料的制备方法，其特征在于：所述第一次密炼的温度为140～150℃；所述第一次挤出的下料口料温为170～195℃。
8.根据权利要求1所述的高速挤出无流延无卤低烟阻燃聚烯烃电缆料的制备方法，其特征在于：所述第二次密炼的温度为150～160℃；所述第二次挤出的下料口料温为170～195℃。
9.高速挤出无流延无卤低烟阻燃聚烯烃电缆料，其特征在于：由权利要求1至8中任意一项所述的制备方法制备得到。
10.根据权利要求9所述的高速挤出无流延无卤低烟阻燃聚烯烃电缆料，其特征在于：按照质量份数计，原料包括40～60份的乙烯-醋酸乙烯共聚物、10～30份的茂金属聚乙烯、10～15份的马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物、5～10份的聚烯烃弹性体、150～190份的无卤阻燃剂、1～2份的抗氧剂、1～2份的内润滑剂和3～5份的外润滑剂。
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