CN114957848A - 一种高效的紫外光交联黑色低烟无卤电缆料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种高效的紫外光交联黑色低烟无卤电缆料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种高效的紫外光交联黑色低烟无卤电缆料及其制备方法和应用。本发明所述的高效的紫外光交联黑色低烟无卤电缆料包括如下重量份的原料：0.1～2份有机红色粉、0.1～2份有机蓝色粉、0.1～2份有机黄色粉。本发明将有机红色粉、有机蓝色粉和有机黄色粉作为制备黑色低烟无卤电缆料的色粉，能够克服传统的炭黑作为色粉时无法吸收紫外光的缺陷，使得形成的黑色低烟无卤电缆料交联效率高。且本发明制得的黑色低烟无卤电缆机械性能好，长期放置其颜色稳定。

Description

一种高效的紫外光交联黑色低烟无卤电缆料及其制备方法和 应用
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种高效的紫外光交联黑色低烟无卤电缆料及其制备方法和应用。
背景技术
紫外光交联技术因其设备投资小、能耗低、加工方便、交联速度快的优点，在最近几年的电线电缆行业里面得到大力的发展和运用。但受紫外光穿透及材料吸收的影响，紫外光交联技术目前只能满足彩色的线缆的生产，但其还不能在黑色线缆的交联制备中得到有效的应用。而黑色交联线缆在线缆里面的占比较高，应用更广，需求更多。
目前黑色线缆中主要添加炭黑作为黑色染色组分。而炭黑为一种无机物，对紫外光有非常强的阻隔作用，使材料本身无法吸收紫外光进行一系列的交联反应。基于目前的技术瓶颈和市场需求，急需一种解决紫外光交联的制备黑色电缆线的解决方案。
发明内容
针对上述现有技术涉及的问题，本发明将提供一种高效的紫外光交联黑色低烟无卤电缆料及其制备方法和应用。
为实现上述目的，具体包括以下技术方案：
一种高效的紫外光交联黑色低烟无卤电缆料，包括如下重量份的原料：0.1～2份有机红色粉、0.1～2份有机蓝色粉、0.1～2份有机黄色粉。
本发明在低烟无卤电缆料的基础上，添加有机红色粉、有机蓝色粉和有机黄色粉，使得低烟无卤电缆料形成一种黑色低烟无卤电缆料。在该黑色低烟无卤电缆料中，有机色粉分子链的断链所需能量较低，分子链间的活性和空间缝隙较大，使紫外光能够穿透材料促进一系列的断链交联反应，克服了传统黑色低烟无卤电缆料中添加炭黑无法吸收紫外光进行一系列的交联反应的缺陷，是一种在紫外光下交联效率高的黑色低烟无卤电缆料。
作为本发明优选的实施方式，包括如下重量份的原料：1份有机红色粉、1份有机蓝色粉、1份有机黄色粉。
作为本发明优选的实施方式，所述有机红色粉为永固红F2RK、永固红F5RK、金光红LC、宝红4BP中的至少一种。
作为本发明优选的实施方式，所述有机蓝色粉为酞菁蓝BGS、酞菁蓝K7090、酞菁蓝GLVO中的至少一种；所述有机黄色粉为永固黄HG。
作为本发明优选的实施方式，还包括如下重量份的原料：6～40份乙烯-醋酸乙烯共聚物、8～18份聚乙烯、1～5份交联剂、40～65份阻燃剂、1～5份光引发剂、0.3～1份抗氧剂、0.5～2份润滑剂。
作为本发明进一步优选的实施方式，包括如下重量份的原料：40份乙烯-醋酸乙烯共聚物、18份聚乙烯、4份交联剂、45份阻燃剂、4份光引发剂、0.6份抗氧剂、1份润滑剂。
在本发明当中，不同组分的添加份数对最终的电缆性能有影响，在本发明上述的组分下，所制得的黑色低烟无卤电缆机械性能如拉伸强度、断裂伸长率等都较好，满足需求，且颜色较稳定，不易褪色，正常放置6个月后，色差值可在0.6以下，符合要求。如果超出本发明上述组分的添加份数，如添加份数过低，会导致制备得到的黑色低烟无卤电缆机械性能差，颜色不均匀，不稳定；若添加份数过高，超出了各组分最大的相容程度，制备得到的黑色低烟无卤电缆机械性能差，不满足现实使用的要求。
乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)中的醋酸乙烯(VA)含量≤40％。
作为本发明优选的实施方式，所述聚乙烯在测试条件为190℃下2.16kg的熔融指数为1g/10min～5g/10min；所述交联剂为三烯丙基异氰脲酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷二烯丙基醚中的至少一种；所述阻燃剂为氢氧化铝。
作为本发明优选的实施方式，所述光引发剂为安息香双甲醚、2-羟基-2-甲基1-苯基丙酮、α-羟烷基苯酮、二苯甲酮至少一种；所述抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)、硫代二丙酸双月桂酯(抗氧剂DLTP)、4,4'-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)(抗氧剂300)、二异丙苯基二苯胺(抗氧剂KY405)中的至少一种；所述润滑剂为硅酮母粒。
作为本发明优选的实施方式，所述四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)、硫代二丙酸双月桂酯(抗氧剂DLTP)的重量比为1：2。
一种高效的紫外光交联黑色低烟无卤电缆料的制备方法，包括如下步骤，
(1)按照所述的高效的紫外光交联黑色低烟无卤电缆料的原料组成称取原料，经混合后得到混合料；
(2)将所述混合料在密炼机中密炼；
(3)将密炼后的混合料经过挤出、造粒后得到高效的紫外光交联黑色低烟无卤电缆料。
作为本发明优选的实施方式，上述步骤(2)中，密炼温度为120℃～140℃。
作为本发明优选的实施方式，上述步骤(3)中，挤出温度为100℃～125℃。
将所述高效的紫外光交联黑色低烟无卤电缆料应用于制备一种黑色低烟无卤电缆，所述黑色低烟无卤电缆包括所述高效的紫外光交联黑色低烟无卤电缆料。
所述黑色低烟无卤电缆的制备方法，包括如下步骤，将所述高效的紫外光交联黑色低烟无卤电缆料加入至押线机中熔融，使溶体包覆在导电线芯上熔融挤出，挤出的熔融线缆经紫外光辐照设备照射交联，得到黑色低烟无卤电缆。
作为本发明优选的实施方式，所述挤出的线速度为100米/分钟。
相比于现有技术，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明将有机红色粉、有机蓝色粉和有机黄色粉作为制备黑色低烟无卤电缆料的色粉，能够克服传统的炭黑作为色粉时无法吸收紫外光的缺陷，使得形成的黑色低烟无卤电缆料紫外光的交联效率高。
(2)本发明制备的黑色低烟无卤电缆机械性能好，且长期放置其颜色稳定，在6个月内，色差值在0.6以下。
具体实施方式
为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将通过具体对比例和实施例对本发明作进一步说明。实施例中所用的原料如无特殊说明，均可从常规商业途径得到。
本发明实施例和对比例中所用的原料包括如下：
EVA树脂(乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)，VA含量为28％，购自台塑工业(宁波)有限公司；
PE树脂(聚乙烯)，在测试条件为190℃下2.16kg的熔融指数为2g/10min，购自中国石油化工股份有限公司茂名分公司；
交联剂：三烯丙基异氰脲酸酯，三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯，购自湖南方锐达科技有限公司；
阻燃剂，氢氧化铝，购自中国铝业集团有限公司；
光引发剂：安息香双甲醚，2-羟基-2-甲基1-苯基丙酮，购自南京瓦力化工科技有限公司；
有机红色粉：永固红F2RK，购自上海凯茵化工有限公司；永固红F5RK，购自科莱恩化工(中国)有限公司；金光红LC，购自科莱恩化工(中国)有限公司；
有机蓝色粉：酞菁蓝BGS，购自衡水美涂邦颜料贸易有限公司；酞菁蓝K7090，购自泊头市悦睿化工科技有限公司；
有机黄色粉：永固黄HG，购自宇虹颜料股份有限公司；
无机炭黑：M717，购自卡博特化工(天津)有限公司；
抗氧剂：抗氧剂1010，购自巴斯夫；抗氧剂DLTP，购自宜兴市天使合成化学有限公司；
润滑剂：硅酮母粒，购自佛山市百亚化工有限公司。
实施例1
黑色低烟无卤电缆料的制备方法包括如下步骤：
(1)按照表1中实施例1的电缆料原料的质量份称取原料，加入至高速搅拌机中混合，混合时间为6min，得到混合料；
(2)将混合料加入至密炼机中密炼，密炼温度为130℃；
(3)将密炼后的混合料加入单螺杆挤出机中经熔融挤出，挤出温度为110℃，造粒后得到实施例1的紫外光交联黑色低烟无卤电缆料(简称黑色低烟无卤电缆料)。
实施例2
黑色低烟无卤电缆料的制备方法包括如下步骤：
(1)按照表1中实施例2的电缆料原料的质量份称取原料，加入至高速搅拌机中混合，混合时间为6min，得到混合料；
(2)将混合料加入至密炼机中密炼，密炼温度为130℃；
(3)将密炼后的混合料加入单螺杆挤出机中经熔融挤出，挤出温度为
110℃，造粒后得到实施例2的黑色低烟无卤电缆料。
实施例3
黑色低烟无卤电缆料的制备方法包括如下步骤：
(1)按照表1中实施例3的电缆料原料的质量份称取原料，加入至高速搅拌机中混合，混合时间为6min，得到混合料；
(2)将混合料加入至密炼机中密炼，密炼温度为130℃；
(3)将密炼后的混合料加入单螺杆挤出机中经熔融挤出，挤出温度为
110℃，造粒后得到实施例3的黑色低烟无卤电缆料。
实施例4
黑色低烟无卤电缆料的制备方法包括如下步骤：
(1)按照表1中实施例4的电缆料原料的质量份称取原料，加入至高速搅拌机中混合，混合时间为6min，得到混合料；
(2)将混合料加入至密炼机中密炼，密炼温度为130℃；
(3)将密炼后的混合料加入单螺杆挤出机中经熔融挤出，挤出温度为
110℃，造粒后得到实施例4的黑色低烟无卤电缆料。
实施例5
将实施例1制备得到的黑色低烟无卤电缆料加入至押线机中熔融，使溶体包覆在导电线芯上熔融挤出，挤出线速度设定为100米/分钟(交联时间的长短可根据挤出线速度控制)，挤出的熔融线缆经紫外光辐照设备照射交联，得到实施例5的黑色低烟无卤电缆。
实施例6
将实施例2制备得到的黑色低烟无卤电缆料加入至押线机中熔融，使溶体包覆在导电线芯上熔融挤出，挤出线速度设定为100米/分钟，挤出的熔融线缆经紫外光辐照设备照射交联，得到实施例6的黑色低烟无卤电缆。
实施例7
将实施例3制备得到的黑色低烟无卤电缆料加入至押线机中熔融，使溶体包覆在导电线芯上熔融挤出，挤出线速度设定为100米/分钟，挤出的熔融线缆经紫外光辐照设备照射交联，得到实施例7的黑色低烟无卤电缆。
实施例8
将实施例4制备得到的黑色低烟无卤电缆料加入至押线机中熔融，使溶体包覆在导电线芯上熔融挤出，挤出线速度设定为100米/分钟，挤出的熔融线缆经紫外光辐照设备照射交联，得到实施例8的黑色低烟无卤电缆。
对比例1
黑色低烟无卤电缆料的制备方法包括如下步骤：
(1)按照表1中对比例1的电缆料原料的质量份称取原料，加入至高速搅拌机中混合，混合时间为6min，得到混合料；
(2)将混合料加入至密炼机中密炼，密炼温度为130℃；
(3)将密炼后的混合料加入单螺杆挤出机中经熔融挤出，挤出温度为110℃，造粒后得到对比例1的黑色低烟无卤电缆料。
黑色低烟无卤电缆的制备方法包括如下步骤：
将上述得到的黑色低烟无卤电缆料加入至押线机中熔融，使溶体包覆在导电线芯上熔融挤出，挤出线速度设定为100米/分钟，挤出的熔融线缆经紫外光辐照设备照射交联，得到对比例1的黑色低烟无卤电缆。
对比例2
黑色低烟无卤电缆料的制备方法包括如下步骤：
(1)按照表1中对比例2的电缆料原料的质量份称取原料，加入至高速搅拌机中混合，混合时间为6min，得到混合料；
(2)将混合料加入至密炼机中密炼，密炼温度为130℃；
(3)将密炼后的混合料加入单螺杆挤出机中经熔融挤出，挤出温度为110℃，造粒后得到对比例2的黑色低烟无卤电缆料。
黑色低烟无卤电缆的制备方法包括如下步骤：
将上述得到的黑色低烟无卤电缆料加入至押线机中熔融，使溶体包覆在导电线芯上熔融挤出，挤出线速度设定为100米/分钟，挤出的熔融线缆经紫外光辐照设备照射交联，得到对比例2的黑色低烟无卤电缆。
实施例1～4和对比例1～2黑色低烟无卤电缆料原料的质量份组成如表1所示：
表1实施例1～4和对比例1～2电缆料原料的质量份组成
Figure BDA0003741085990000071
对实施例5～8和对比例1～2黑色低烟无卤电缆进行性能检测，检测结果如表2所示。
表2实施例5～8和对比例1～2黑色低烟无卤电缆料的测试结果
Figure BDA0003741085990000072
Figure BDA0003741085990000081
结果分析
对比例1和对比例2中，由于使用的是无机炭黑作为染色组分，分子结构非常牢固，本身无法吸收紫外光进行一系列的交联反应导致交联效率非常差，最终的黑色低烟无卤电缆的热延伸性能差，无法通过测试。
虽然对比例和实施例制备得到的都是黑色的电缆，但从表2可看出，相对于对比例1和2，本发明通过添加红、黄、蓝三种有机色粉作为电缆料当中的黑色染色组分，使得低烟无卤电缆料变黑；将紫外光交联黑色低烟无卤电缆料应用于制备黑色低烟无卤电缆时，有机色粉并非如无机炭黑一般无法吸收紫外光，有机色粉分子链的断链所需能量较低，分子链间的活性和空间缝隙较大，使紫外光能够穿透材料促进一系列的断链交联反应，此时的紫外光交联效率高，最终产物黑色低烟无卤电缆的性能好。如本发明黑色低烟无卤电缆热延伸试验不发生断裂，且黑色低烟无卤电缆正常放置6个月后，色差值控制在0.6以下，符合要求。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种高效的紫外光交联黑色低烟无卤电缆料，其特征在于，包括如下重量份的原料：0.1～2份有机红色粉、0.1～2份有机蓝色粉、0.1～2份有机黄色粉。
2.如权利要求1所述的高效的紫外光交联黑色低烟无卤电缆料，其特征在于，包括如下重量份的原料：1份有机红色粉、1份有机蓝色粉、1份有机黄色粉。
3.如权利要求1或2所述的高效的紫外光交联黑色低烟无卤电缆料，其特征在于，所述有机红色粉为永固红F2RK、永固红F5RK、金光红LC、宝红4BP中的至少一种。
4.如权利要求1或2所述的高效的紫外光交联黑色低烟无卤电缆料，其特征在于，所述有机蓝色粉为酞菁蓝BGS、酞菁蓝K7090、酞菁蓝GLVO中的至少一种；所述有机黄色粉为永固黄HG。
5.如权利要求1或2所述的高效的紫外光交联黑色低烟无卤电缆料，其特征在于，还包括如下重量份的原料：6～40份乙烯-醋酸乙烯共聚物、8～18份聚乙烯、1～5份交联剂、40～65份阻燃剂、1～5份光引发剂、0.3～1份抗氧剂、0.5～2份润滑剂。
6.如权利要求5所述的高效的紫外光交联黑色低烟无卤电缆料，其特征在于，包括如下重量份的原料：40份乙烯-醋酸乙烯共聚物、18份聚乙烯、4份交联剂、45份阻燃剂、4份光引发剂、0.6份抗氧剂、1份润滑剂。
7.如权利要求5所述的高效的紫外光交联黑色低烟无卤电缆料，其特征在于，所述聚乙烯在测试条件为190℃下2.16kg的熔融指数为1g/10min～5g/10min；所述交联剂为三烯丙基异氰脲酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷二烯丙基醚中的至少一种；所述阻燃剂为氢氧化铝。
8.如权利要求5所述的高效的紫外光交联黑色低烟无卤电缆料，其特征在于，所述光引发剂为安息香双甲醚、2-羟基-2-甲基1-苯基丙酮、α-羟烷基苯酮、二苯甲酮至少一种；所述抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、硫代二丙酸双月桂酯、4,4'-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)、二异丙苯基二苯胺中的至少一种；所述润滑剂为硅酮母粒。
9.一种高效的紫外光交联黑色低烟无卤电缆料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤，
(1)按照权利要求1～7任一项所述的高效的紫外光交联黑色低烟无卤电缆料的原料组成称取原料，经混合后得到混合料；
(2)将所述混合料在密炼机中密炼；
(3)将密炼后的混合料经过挤出、造粒后得到高效的紫外光交联黑色低烟无卤电缆料。
10.一种黑色低烟无卤电缆，其特征在于，所述黑色低烟无卤电缆包括权利要求1～9任一项所述高效的紫外光交联黑色低烟无卤电缆料。
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