CN114316578B - 一种尼龙电缆料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种尼龙电缆料及其制备方法，属于电缆料技术领域。尼龙电缆料由以下重量份的原料制成：尼龙6 40‑50份，尼龙12 10‑20份，PEBAX8‑12份，氮化硼18‑20份，聚四氟乙烯超细粉末2‑3份，抗氧化剂0.8‑1.2份；其中，所述聚四氟乙烯超细粉末的粒径为2‑10微米；所述PEBAX和氮化硼进行充分分散、烘干和粉碎后得到母粒，母粒再与其他原料混炼制备尼龙电缆料。本专利制备的尼龙电缆料具有耐高温、耐磨和阻燃的特性，同时该电缆料还具有较好的机械性能和加工性能，且制备方法简单。

Description

一种尼龙电缆料及其制备方法

技术领域

本发明属于电缆料技术领域，特别涉及一种尼龙电缆料及其制备方法，本专利的尼龙电缆料具有较高的阻燃性和耐磨性。

背景技术

尼龙即聚酰胺（PA），是一种高分子化合物，尼龙种类众多，尼龙的拉伸性和延展性都很好，且其熔点高，耐潮湿性好，耐磨性好，流动性好。尼龙用作为电缆料由来已久，但是随着电缆应用场景的多样化和高标准化，传统的尼龙已经不能满足需求，特别是在一些环境温度高，极易引发电力火灾的场所，比如矿井，钻探设备等。

现有技术中，可向尼龙中加入阻燃剂来提升助燃性能，阻燃剂具体可以为氮化硼。

如申请号为CN201810752086.1的专利公开了一种尼龙导热耐磨材料，按照重量份数计算，包括以下原料：尼龙6650-70份、碳化硅10-20份、氮化硼6-13份、相容剂0.4-1.3份、增韧剂4-8份、偶联剂1-3份、阻燃剂4-8份及改性硫酸钙晶须1-3份。

如申请号为CN201810507136.X 的专利公开了一种无卤阻燃导热尼龙材料。所述无卤阻燃导热尼龙材料，其包含如下重量份的原料组分：尼龙70-100份；氧化锌20-30份；氮化硼10-20份；阻燃剂6-12份；偶联剂1-3份；润滑剂1-3份；抗氧剂1-3份。该无卤阻燃导热尼龙材料加入了全新配方的阻燃剂，所述的阻燃剂由交联淀粉或改性交联淀粉、碳酸钙以及氢氧化镁组成；使用的全是环保无毒的阻燃成分，且阻燃效果好。

如申请号为CN201711465249.X的专利公开了一种绝缘阻燃复合尼龙材料，其组分及质量份数配比为：高温尼龙树脂40-50份、尼龙66树脂18-24份、偶联剂3-8份、纤维填料3-5份、矿物质填料3-5份、导热耐磨填料3-8份、绝缘导热填料3-5份、阻燃剂5-8份、阻燃协效剂2-5份和抗氧剂2-3份；所述绝缘阻燃复合尼龙材料浸渍于二氧化硅疏水溶胶内，烘干后在绝缘阻燃复合尼龙材料表面形成疏水薄膜。

如申请号为CN201710038786.X的专利公开了一种基于拉伸流变技术制备的高导热尼龙6复合材料及其制备方法，其原料包括以下重量份材料：尼龙6基体20-45%、导热填料45-70%、复合阻燃剂5-15%、增韧剂2-10%、偶联剂0.2-1.5%、抗氧剂0.2-1.0%，流动助剂0.2-1.0%。

如申请号为CN201910129757.3的专利公开了一种耐磨尼龙复合材料及其制备方法，耐磨尼龙复合材料由59-80份尼龙，10-30份超高分子量聚乙烯，3-10份相容剂,1-5份纳米耐磨导热剂,0.5-3份润滑剂和0.1-1份抗氧剂经高速搅拌，混合至均匀后加入双螺杆挤出机中，经熔融挤出后造粒制备而成。相容剂采用马来酸酐接枝超高分子量聚乙烯，纳米耐磨导热剂可经偶联剂有机化表面处理。

从以上专利可以看出，即使加入了氮化硼，仍然需要加入其他阻燃剂以达到效果；另外，氮化硼与尼龙的相容性不好，通常需要另外加入偶联剂和流动助剂、相容剂或润滑剂等，导致成分复杂，提升成本。另外，氮化硼的引入还会降低产品的物理性能（如拉伸强度）。

发明内容

本发明的目的之一为提供一种尼龙电缆料，该尼龙电缆料具有良好的阻燃性和耐磨性。本发明的目的之二为提供了尼龙电缆料的制备方法，成本较低且易加工。本发明提供的技术方案是：

一方面，本发明实施例提供了一种尼龙电缆料，由以下重量份的原料制成：

尼龙6 40-50份

尼龙12 10-20份

PEBAX 8-12份

氮化硼 18-20份

聚四氟乙烯超细粉末 2-3份

抗氧化剂 0.8-1.2份。

其中，聚四氟乙烯超细粉末的粒径为2-10微米。PEBAX和氮化硼进行充分分散、烘干和粉碎后得到母粒，母粒再与其他原料混炼制备尼龙电缆料。

其中，氮化硼能提升尼龙的耐磨性和阻燃性，其由PEBAX包裹后性能更优且与尼龙具有良好的相容性。

其中，PEBAX为增强剂，包裹后能提升氮化硼的性能和相容性，能使尼龙6和尼龙12能容易混合，让两种尼龙料协同作用以提升物理性能，达到1+1＞2的情况。

其中，聚四氟乙烯超细粉末可作为绝缘和耐磨材料，在本专利中，仅加入少量即可提升产品的阻燃性和耐磨性，且其在本专利的体系中具有良好的相容性。

其中，尼龙6具有较好的拉伸强度、耐磨性能和耐热性能，但成本高；尼龙12的拉伸强度、耐磨性能和耐热性能相对尼龙6均差一些，但是，尼龙12有较好的加工性能和较高的断裂伸长率，且其成本低；本专利将尼龙12和尼龙6配合使用，在PEBAX的作用下，在保证较好的物理性能与加工性能的同时，降低生产成本。

其中，PEBAX的硬度为50D以上。

其中，氮化硼为立方氮化硼。

其中，氮化硼的粒径为10-50微米，母粒的粒径小于100微米。

其中，抗氧化剂为四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯与硫代二丙酸双月桂酯的混合物，四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯于氧化剂中的占比大于50wt%。

其中，母粒的具体制备过程为：按配比将PEBAX和氮化硼分散在有机溶剂中，经超声处理后进行固液分离，再于50-60℃下烘干。

优选地，本发明提供的尼龙电缆料由以下重量份的原料制成：

尼龙6 40-50份

尼龙12 10-20份

PEBAX 8-12份

立方氮化硼 18-20份

聚四氟乙烯超细粉末 2-3份

抗氧化剂 0.8-1.2份。

其中， PEBAX和氮化硼进行充分分散、烘干和粉碎后得到粒径小于100微米的母粒再与其他原料混炼制备尼龙电缆料。聚四氟乙烯超细粉末的粒径为2-10微米，PEBAX的硬度为50D以上，氮化硼的粒径为10-50微米。其中，抗氧化剂为四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯与硫代二丙酸双月桂酯的混合物，四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯于氧化剂中的占比大于50wt%。

更优选地，本发明提供的尼龙电缆料由以下重量份的原料制成：

尼龙6 45份

尼龙12 12份

PEBAX 12份

立方氮化硼 20份

聚四氟乙烯超细粉末 3份

抗氧化剂 12份。

另一方面，本发明实施例还提供了前述尼龙电缆料的制备方法，所述方法包括：

(1)母粒的准备：按配比将PEBAX和氮化硼溶于有机溶剂中并混匀，在超声波下处理3-5h。

(2)母粒的成型：将步骤(1)得到的混合液进行固液分离，滤渣再于50-60℃下烘干18-28小时（优选为24小时），最后粉碎至100微米以下得到母粒。

(3)混炼：按配比在开练机中加入尼龙6和尼龙12，混匀，再加入母粒，混匀，然后加入聚四氟乙烯超细粉末和抗氧化剂，最后于170-185℃下混炼8-12min（优选为10分钟），粉碎后得到尼龙电缆料。

具体地，在步骤(1)中，有机溶剂为氯仿，有机溶剂与母粒原料（PEBAX和氮化硼）的体积质量比为6-13mL/g。

本发明具有以下优点：

(1)成分简单。

(2)具有良好的加工性能。

(3)具有较好的耐磨性，耐磨性能指标大于15mg，优化条件下可达20mg。

(4)具有良好的阻燃性，维卡软化点大于185℃，优化条件下可达210℃，阻燃级别达到FV-1。

(5)相对于对照组，能明显提升物理性能（主要是拉伸强度）。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明作进一步地详细描述。

实施例1

实施例1提供了一种尼龙电缆料的制备方法,包括如下步骤：

(1)母粒准备阶段：首先称8kgPEBAX和18kg氮化硼，将称取好的样品用250L氯仿将两组分充分混合，将混合之后的混合物放到超声波发生器中超声3-5h使得混合中的两组分充分混合均匀。

(2)母粒成型阶段：当超声完成后,使用布氏漏斗进行抽滤，抽滤后的母粒通置于50-60℃的烘箱中24h，然后破碎。

(3)电缆料制备：取40kg尼龙6和20kg尼龙12，在开炼机上混匀，逐步加入取烘干后的母粒，混合均匀后再加入2kg聚四氟乙烯和0.8kg复合抗氧化剂（四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯与硫代二丙酸双月桂酯的混合物，后同），在开炼机中于170-185℃下混炼10min，然后破碎。再将破碎后的样品置于热压机中，于210℃、15MPa下模压5min，将材料压成薄板状，之后采用热切制样制得条状和哑铃状的标准样条。

实施例2

实施例2提供了一种尼龙电缆料的制备方法,包括如下步骤：

(1)母粒准备阶段：首先称12kgPEBAX和20kg氮化硼，将称取好的样品用250L氯仿将两组分充分混合，将混合之后的混合物放到超声波发生器中超声3-5h使得混合中的两组分充分混合均匀。

(2)母粒成型阶段：当超声完成后，使用布氏漏斗进行抽滤，抽滤后的母粒通置于50-60℃的烘箱中24h，然后破碎。

(3)电缆料制备：取45kg尼龙6和15kg尼龙12，在开炼机上混匀，逐步加入取烘干后的母粒，混合均匀后再加入3kg聚四氟乙烯和1.2kg复合抗氧化剂，在开炼机中于170-185℃下混炼10min，然后破碎。再将破碎后的样品置于热压机中，于210℃、15MPa下模压5min，将材料压成薄板状，之后采用热切制样制得条状和哑铃状的标准样条。

实施例3

实施例3提供了一种尼龙电缆料的制备方法,包括如下步骤：

(1)母粒准备阶段：首先称12kgPEBAX和20kg氮化硼，将称取好的样品用250L氯仿将两组分充分混合，将混合之后的混合物放到超声波发生器中超声3-5h使得混合中的两组分充分混合均匀。

(2)母粒成型阶段：当超声完成后，使用布氏漏斗进行抽滤，抽滤后的母粒通置于50-60℃的烘箱中24h，然后破碎。

(3)电缆料制备：取50kg尼龙6和10kg尼龙12，在开炼机上混匀，逐步加入取烘干后的母粒，混合均匀后再加入3kg聚四氟乙烯和1.2kg复合抗氧化剂，在开炼机机中于170-185℃下混炼10min，然后破碎。再将破碎后的样品置于热压机中，于210℃、15MPa下模压5min，将材料压成薄板状，之后采用热切制样制得条状和哑铃状的标准样条。

在实施例1-3中，制备过程均非常顺利，未出现开炼机堵死或运行异常的情况。

验证例

将实施例1-3和对照1-5制得的试样进行性能测试。

维卡软化点的测试条件：参考标准GB1633-2000，热变形维卡软化点温度测定仪QT-300B，升温速度：120℃/h，上限250℃，式样规格10mm*10mm，厚度不低于5mm，加载负荷10N，变形量1mm。

拉伸强度和断裂伸长率的测试条件：参考GBT 1040.3-2006，微机控制万能试验机DLD-2500，总长115mm、厚1.0mm±0.1mm，5型试样，端部宽度25mm±1mm,标距25mm+±0.25mm的哑铃试样，试样无扭曲，拉力机线速度为50mm/min。

阻燃级别：参考GB/T2408-2008，水平垂直燃烧试验机ZY6017，样条规格长125mm*宽13mm*厚3mm，样条5根。

耐磨性能：参考GB/T 3960—2016，磨擦磨损试验机M-200，3个长方体样板30mm*7mm*6mm，200r/min，时间2h，负荷196N。

表1性能测试表

其中，尼龙6为以实施例1的配比仅加入尼龙6和氧化剂，无步骤(1)和(2)，步骤(3)差不多（根据需要可稍微调整以保证加工性）。

尼龙12为以实施例1的配比仅加入尼龙12和氧化剂，无步骤(1)和(2)，步骤(3)差不多（根据需要可稍微调整以保证加工性）。

对照1为以实施例1的配比仅加入尼龙6、尼龙12和氧化剂，无步骤(1)和(2)，步骤(3)相同。

对照2加入的原料配方与实施例1相同，但是无步骤(1)和(2)，PEBAX和氮化硼直接在步骤(3)中加入。

对照3为以实施例1的配比加入尼龙6、尼龙12、氧化剂、氮化硼和聚四氟乙烯，无步骤(1)和(2)，步骤(3)相同，在步骤(3)中直接加入氮化硼。

对照4为以实施例1的配比加入尼龙6、尼龙12、氧化剂、PEBAX和聚四氟乙烯，无步骤(1)和(2)，步骤(3)相同，在步骤(3)中直接加入PEBAX。

对照5为以实施例1的配比加入尼龙6、尼龙12、氧化剂、PEBAX和氮化硼；制备方法与实施例1相同。

由上表可知，从对照1和实施例1的对比可以看出，对照1仅为尼龙6和12的混炼，拉伸强度、断裂伸长率、耐磨性和维卡软化点均在尼龙6和尼龙12 各个性能的平均值附近，不能超过尼龙6和12本身性能的较高值。因此引入其他助剂是必要的。

从对照2和实施例1的对比可以看出，如果没有步骤(1)和(2)，对照2中配方物料虽一样但性能远劣于实施例1，说明预处理的步骤(1)和(2)是十分必要的，让实施例1的各项性能均显著增大，且除伸长率外其他指标均优于尼龙6和尼龙12本身的性能。

从对照3和实施例1的对比，对照3配方仅无PEBAX,从表上可以看出，实施例1的综合性能较对照3的综合性能增加十分明显，说明PEBAX对增强尼龙材料的各项性能都有较大作用。从对照3和对照1的对比，加入氮化硼和聚四氟乙烯会让拉伸强度稍微降低，即物理性能会稍微降低。

从对照4和实施例1的对比，对照4配方中仅无氮化硼,从表上可以看出，两者材料断裂伸长率持平，实施例1较对照4，其拉伸强度、耐磨、维卡软化点和阻燃级别增加十分明显，说明氮化硼对增强尼龙材料的各项性能都有显著作用。

从对照5和实施例1的对比，对照4无聚四氟乙烯,从表上可以看出，实施例1的材料拉伸强度、断裂伸长率、维卡软化点和阻燃级别变化不大，实施例1的耐磨性能较对照5的相对下降明显，说明聚四氟乙烯对增强尼龙材料的耐磨性能有较大作用。

由上表可以看出，实施例1-3制成的电缆均有较高的阻燃级别，远优于尼龙本身，有较高的耐磨性能和维卡软化点，即材料更加耐磨、更耐高温，拉伸强度也高于尼龙本身，且断裂伸长率逼近尼龙12，即材料的拉伸优于尼龙本身。

综上所述，本专利制备的尼龙电缆料具有耐高温、耐磨和阻燃的特性，同时该电缆料还具有较好的机械性能和加工性能，且制备方法简单。另外，经测试本专利提供的尼龙电缆料符合电缆用料要求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种尼龙电缆料，其特征在于，由以下重量份的原料制成：

尼龙6 40-50份

尼龙12 10-20份

PEBAX 8-12份

氮化硼18-20份

聚四氟乙烯超细粉末2-3份

抗氧化剂0.8-1.2份；

其中，所述聚四氟乙烯超细粉末的粒径为2-10微米；所述PEBAX和氮化硼制备母粒，母粒再与其他原料混炼制备尼龙电缆料；

所述母粒的制备方法包括：

(1)母粒的准备：按配比将PEBAX和氮化硼溶于有机溶剂中并混匀，在超声波下处理3-5h；

(2)母粒的成型：将步骤(1)得到的混合液进行固液分离，滤渣再于50-60℃下烘干18-28小时，最后粉碎得到母粒。

2.根据权利要求1所述的尼龙电缆料，其特征在于，所述PEBAX的硬度为50D以上。

3.根据权利要求1所述的尼龙电缆料，其特征在于，所述氮化硼为立方氮化硼。

4.根据权利要求1所述的尼龙电缆料，其特征在于，所述氮化硼的粒径为10-50微米，所述母粒的粒径小于100微米。

5.根据权利要求1所述的尼龙电缆料，其特征在于，所述抗氧化剂为四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯与硫代二丙酸双月桂酯的混合物，所述四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯于氧化剂中的占比大于50wt%。

6.根据权利要求1所述的尼龙电缆料，其特征在于，由以下重量份的原料制成：

尼龙6 40-50份

尼龙12 10-20份

PEBAX 8-12份

立方氮化硼18-20份

聚四氟乙烯超细粉末2-3份

抗氧化剂0.8-1.2份；

其中，所述PEBAX和氮化硼进行充分分散、烘干和粉碎后得到粒径小于100微米的母粒再与其他原料混炼制备尼龙电缆料，所述聚四氟乙烯超细粉末的粒径为2-10微米，所述PEBAX的硬度为50D以上，所述氮化硼的粒径为10-50微米，所述抗氧化剂为四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯与硫代二丙酸双月桂酯的混合物，所述四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯于氧化剂中的占比大于50wt%。

7.如权利要求1-6任一项所述的尼龙电缆料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

(1)母粒的准备：按配比将PEBAX和氮化硼溶于有机溶剂中并混匀，在超声波下处理3-5h；

(2)母粒的成型：将步骤(1)得到的混合液进行固液分离，滤渣再于50-60℃下烘干18-28小时，最后粉碎得到母粒；

(3)混炼：按配比在开练机中加入尼龙6和尼龙12，混匀，再加入母粒，混匀，然后加入聚四氟乙烯超细粉末和抗氧化剂，最后于170-185℃下混炼8-12min，粉碎后得到尼龙电缆料。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述有机溶剂为氯仿，所述有机溶剂与母粒原料的体积质量比为6-13mL/g。