CN115260639B - 一种电缆用高阻燃绝缘材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高分子材料技术领域，提出了一种电缆用高阻燃绝缘材料及其制备方法，包括以下重量份组分：聚乙烯70‑90份、乙烯与醋酸乙烯共聚树脂20‑40份、润滑剂2‑7份、阻燃剂110‑140份、抗氧剂1‑3份、纳米碳酸钙30‑40份、2‑氯乙基三乙氧基硅烷4‑7份。通过上述技术方案，解决了现有技术中无机阻燃剂在电缆材料的应用中由于相容性差，导致电缆材料性能下降的问题。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体的，涉及一种电缆用高阻燃绝缘材料及其制备方法。
背景技术
随着国民经济的快速发展，化工、电器、电子、机械、汽车、船舶、航空和航天等领域对产品材质的阻燃要求也愈来愈高。电缆材料的阻燃性是决定电缆安全运行的重要因素，也是电缆工业重点发展的技术领域和迫切需要解决的问题。
电缆材料的阻燃剂按化学成分分为有机阻燃和无机阻燃两大类，无机阻燃剂存在着分解产物毒性大、烟雾大等缺点正逐步被无机阻燃剂所取代。但是无机阻燃剂表面亲水疏油，极性强，与非极性聚合物材料相容性差，界面难以形成良好的结合和粘接，影响无机阻燃剂的在电缆材料中的应用，导致电缆材料性能下降。
发明内容
本发明提出一种电缆用高阻燃绝缘材料及其制备方法，解决了现有技术中无机阻燃剂在电缆材料的应用中由于相容性差，导致电缆材料性能下降的问题。
本发明的技术方案如下：
一种电缆用高阻燃绝缘材料，包括以下重量份组分：聚乙烯70-90份、乙烯与醋酸乙烯共聚树脂20-40份、润滑剂2-7份、阻燃剂110-140份、抗氧剂1-3份、纳米碳酸钙30-40份、2-氯乙基三乙氧基硅烷4-7份。
作为进一步技术方案，所述聚乙烯为高密度聚乙烯。
作为进一步技术方案，所述乙烯与醋酸乙烯共聚树脂为醋酸乙烯含量为20～40％的聚合物。
作为进一步技术方案，所述润滑剂为硬脂酸钡、聚乙烯蜡和硬脂酸的一种或多种。
作为进一步技术方案，所述阻燃剂为氢氧化镁和氧化锑。
作为进一步技术方案，所述氢氧化镁和氧化锑的质量比为3:1。
一种电缆用高阻燃绝缘材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、称取所述的电缆用高阻燃绝缘材料的各组分重量份，备用；
S2、依次将聚乙烯、乙烯与醋酸乙烯共聚树脂、润滑剂、阻燃剂、抗氧剂、纳米碳酸钙、2-氯乙基三乙氧基硅烷进行混炼后，得到混合物；
S3、将混合物进行挤出、造粒，得到绝缘材料。
作为进一步技术方案，所述S3中挤出时，挤出机各段温度依次为：一区105-115℃，二区110-130℃，三区130-150℃，四区150-160℃，五区160-180℃，六区160-180℃，七区150-180℃，八区150-165℃，九区140-160℃，机头温度140-160℃。
本发明的工作原理及有益效果为：
1、本发明中在电缆材料中添加2-氯乙基三乙氧基硅烷，一方面能对无机阻燃材料的表面进行改性，增强有机相和无机相的相容性和整体性，添加后能提高无机阻燃剂的分散性和阻燃效果，同时机械性能和耐老化也较好，另一方面，2-氯乙基三乙氧基硅烷与氧化锑具有协同效用，能提高阻燃效率。
2、本发明以聚乙烯和乙烯与醋酸乙烯共聚树脂为基料，添加了纳米碳酸钙为填充物，纳米碳酸钙具有比一般碳酸钙更多的特殊性能，不仅能增加产品体积降低产品的成本，还具有良好的补强性能。而且纳米碳酸钙具有较好的相容性和耐热稳定性，能提高产品的机械强度。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中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，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本发明保护的范围。
实施例1
一种电缆用高阻燃绝缘材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按表1称取电缆用高阻燃绝缘材料的各组分重量份，备用；
S2、依次添加聚乙烯、乙烯与醋酸乙烯共聚树脂、润滑剂、阻燃剂、抗氧剂、纳米碳酸钙、2-氯乙基三乙氧基硅烷进行混炼后，得到混合物；
S3、将混合物通过双螺杆挤出机进行挤出、造粒，得到绝缘材料；
按照表2设置双螺杆挤出机的参数。
其中润滑剂为硬脂酸钡。
实施例2
与实施例1相比，实施例2按照表1称取电缆用高阻燃绝缘材料的各组分重量份，润滑剂为聚乙烯蜡，并按照表2设置双螺杆挤出机的参数，其他与实施例1相同。
实施例3
与实施例1相比，实施例3按照表1称取电缆用高阻燃绝缘材料的各组分重量份，润滑剂为硬脂酸，并按照表2设置双螺杆挤出机的参数，其他与实施例1相同。
实施例4
与实施例1相比，实施例4按照表1称取电缆用高阻燃绝缘材料的各组分重量份，其他与实施例1相同。
实施例5
与实施例1相比，实施例5不添加氧化锑，其他与实施例1相同。
对比例1
与实施例1相比，对比例1将2-氯乙基三乙氧基硅烷替换为等量的硅烷偶联剂KH570，其他与实施例1相同。
对比例2
与实施例1相比，对比例2按表1称取电缆用高阻燃绝缘材料的各组分重量份，其他与实施例1相同。
对比例3
与实施例5相比，对比例3将2-氯乙基三乙氧基硅烷替换为等量硅烷偶联剂KH570，其他与实施例5相同。
表1电缆用高阻燃绝缘材料的各组分重量份
表2双螺杆挤出机各段温度（℃）
实验例1
对实施例1-5与对比例1-3制得的绝缘材料进行性能测试，分别测定拉伸强度和氧指数，具体测试结果见表3。
根据GB/T 32129-2015《电线电缆用无卤低烟阻燃电缆料》测定拉伸强度；
根据GB/T 2406.2-2009《塑料用氧指数法测定燃烧行为》测定氧指数。
表3性能测试结果
本发明实施例1-5制备得到的绝缘材料，均符合GB/T 32129-2015《电线电缆用无卤低烟阻燃电缆料》中的相关标准。
与实施例1相比，实施例5不添加氧化锑，对比例1将2-氯乙基三乙氧基硅烷替换为等量硅烷偶联剂KH570，与实施例5相比，对比例3将2-氯乙基三乙氧基硅烷替换为等量的硅烷偶联剂KH570，实施例5、对比例1、对比例3得到的绝缘材料氧指数均低于实施例1，说明当绝缘材料的组分中去掉氧化锑或去掉2-氯乙基三乙氧基硅烷会造成氧指数的下降，即氧化锑与2-氯乙基三乙氧基硅烷具有协同作用，能提高阻燃性能，并且2-氯乙基三乙氧基硅烷相比于常规的硅烷偶联剂可以更好的提高相容性，增大绝缘材料的阻燃性能和机械强度。与实施例1相比，对比例2中氢氧化镁和氧化锑的质量比为3:2，得到的绝缘材料综合性能低于实施例1。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，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 (5)
1.一种电缆用高阻燃绝缘材料，其特征在于，包括以下重量份组分：聚乙烯70-90份、乙烯与醋酸乙烯共聚树脂20-40份、润滑剂2-7份、阻燃剂110-140份、抗氧剂1-3份、纳米碳酸钙30-40份、2-氯乙基三乙氧基硅烷4-7份；
所述阻燃剂为氢氧化镁和氧化锑；
所述氢氧化镁和氧化锑的质量比为3:1；
所述电缆用高阻燃绝缘材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、称取所述的电缆用高阻燃绝缘材料的各组分重量份，备用；
S2、依次将聚乙烯、乙烯与醋酸乙烯共聚树脂、润滑剂、阻燃剂、抗氧剂、纳米碳酸钙、2-氯乙基三乙氧基硅烷进行混炼后，得到混合物；
S3、将混合物进行挤出、造粒，得到绝缘材料。
2.根据权利要求1所述的一种电缆用高阻燃绝缘材料，其特征在于，所述聚乙烯为高密度聚乙烯。
3.根据权利要求1所述的一种电缆用高阻燃绝缘材料，其特征在于，所述乙烯与醋酸乙烯共聚树脂为醋酸乙烯含量为20～40％的聚合物。
4.根据权利要求1所述的一种电缆用高阻燃绝缘材料，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸钡、聚乙烯蜡和硬脂酸的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种电缆用高阻燃绝缘材料，其特征在于，所述S3中挤出时，挤出机各段温度依次为：一区105-115℃，二区110-130℃，三区130-150℃，四区150-160℃，五区160-180℃，六区160-180℃，七区150-180℃，八区150-165℃，九区140-160℃，机头温度140-160℃。
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