CN115322465A - 一种陶瓷化高阻燃电缆料的制备方法 - Google Patents
一种陶瓷化高阻燃电缆料的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115322465A CN115322465A CN202210997882.8A CN202210997882A CN115322465A CN 115322465 A CN115322465 A CN 115322465A CN 202210997882 A CN202210997882 A CN 202210997882A CN 115322465 A CN115322465 A CN 115322465A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- flame
- molecular weight
- cable material
- parts
- polyethylene
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 62
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 title claims abstract description 40
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 35
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- -1 polyethylene Polymers 0.000 claims abstract description 100
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims abstract description 56
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims abstract description 54
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 claims abstract description 45
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L Magnesium sulfate Chemical compound [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 28
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 22
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 229920002050 silicone resin Polymers 0.000 claims abstract description 16
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 15
- 229910052943 magnesium sulfate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 235000019341 magnesium sulphate Nutrition 0.000 claims abstract description 14
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000007822 coupling agent Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000003999 initiator Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000002687 intercalation Effects 0.000 claims abstract description 9
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052615 phyllosilicate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000012796 inorganic flame retardant Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000004898 kneading Methods 0.000 claims abstract description 6
- GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N dialuminum;dioxosilane;oxygen(2-);hydrate Chemical compound O.[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3].O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 34
- 229910052901 montmorillonite Inorganic materials 0.000 claims description 28
- 239000005038 ethylene vinyl acetate Substances 0.000 claims description 18
- 229920001200 poly(ethylene-vinyl acetate) Polymers 0.000 claims description 18
- DQXBYHZEEUGOBF-UHFFFAOYSA-N but-3-enoic acid;ethene Chemical compound C=C.OC(=O)CC=C DQXBYHZEEUGOBF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 11
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 claims description 10
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 claims description 10
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 claims description 9
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 9
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 7
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 7
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 7
- VGIBGUSAECPPNB-UHFFFAOYSA-L nonaaluminum;magnesium;tripotassium;1,3-dioxido-2,4,5-trioxa-1,3-disilabicyclo[1.1.1]pentane;iron(2+);oxygen(2-);fluoride;hydroxide Chemical compound [OH-].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[F-].[Mg+2].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[K+].[K+].[K+].[Fe+2].O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2.O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2.O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2.O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2.O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2.O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2.O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2 VGIBGUSAECPPNB-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- 229910052902 vermiculite Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010455 vermiculite Substances 0.000 claims description 6
- 235000019354 vermiculite Nutrition 0.000 claims description 6
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 claims description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052900 illite Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 4
- VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L magnesium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Mg+2] VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 239000000347 magnesium hydroxide Substances 0.000 claims description 3
- 229910001862 magnesium hydroxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010456 wollastonite Substances 0.000 claims description 3
- 229910052882 wollastonite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 claims description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- YKTSYUJCYHOUJP-UHFFFAOYSA-N [O--].[Al+3].[Al+3].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] Chemical compound [O--].[Al+3].[Al+3].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] YKTSYUJCYHOUJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 2
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims description 2
- 230000003179 granulation Effects 0.000 claims description 2
- 238000005469 granulation Methods 0.000 claims description 2
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052622 kaolinite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229920000092 linear low density polyethylene Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004707 linear low-density polyethylene Substances 0.000 claims description 2
- 239000010445 mica Substances 0.000 claims description 2
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000012802 nanoclay Substances 0.000 claims description 2
- 125000000725 trifluoropropyl group Chemical group [H]C([H])(*)C([H])([H])C(F)(F)F 0.000 claims description 2
- GBXQPDCOMJJCMJ-UHFFFAOYSA-M trimethyl-[6-(trimethylazaniumyl)hexyl]azanium;bromide Chemical group [Br-].C[N+](C)(C)CCCCCC[N+](C)(C)C GBXQPDCOMJJCMJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- BIKXLKXABVUSMH-UHFFFAOYSA-N trizinc;diborate Chemical compound [Zn+2].[Zn+2].[Zn+2].[O-]B([O-])[O-].[O-]B([O-])[O-] BIKXLKXABVUSMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 claims 6
- 125000002081 peroxide group Chemical group 0.000 claims 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 13
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 10
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 10
- DMWVYCCGCQPJEA-UHFFFAOYSA-N 2,5-bis(tert-butylperoxy)-2,5-dimethylhexane Chemical compound CC(C)(C)OOC(C)(C)CCC(C)(C)OOC(C)(C)C DMWVYCCGCQPJEA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 description 7
- 239000004945 silicone rubber Substances 0.000 description 7
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 6
- HIHIPCDUFKZOSL-UHFFFAOYSA-N ethenyl(methyl)silicon Chemical compound C[Si]C=C HIHIPCDUFKZOSL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- NKSJNEHGWDZZQF-UHFFFAOYSA-N ethenyl(trimethoxy)silane Chemical compound CO[Si](OC)(OC)C=C NKSJNEHGWDZZQF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000009775 high-speed stirring Methods 0.000 description 5
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 4
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 3
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000446313 Lamella Species 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- BTKXSYWWRGMQHR-UHFFFAOYSA-N [amino(diethoxy)silyl]oxyethane Chemical compound CCO[Si](N)(OCC)OCC BTKXSYWWRGMQHR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000005034 decoration Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- FWDBOZPQNFPOLF-UHFFFAOYSA-N ethenyl(triethoxy)silane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)C=C FWDBOZPQNFPOLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 150000002978 peroxides Chemical group 0.000 description 1
- XJWOWXZSFTXJEX-UHFFFAOYSA-N phenylsilicon Chemical compound [Si]C1=CC=CC=C1 XJWOWXZSFTXJEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 238000013001 point bending Methods 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L23/00—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L23/02—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
- C08L23/04—Homopolymers or copolymers of ethene
- C08L23/06—Polyethene
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
- C08K3/20—Oxides; Hydroxides
- C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
- C08K2003/2217—Oxides; Hydroxides of metals of magnesium
- C08K2003/2224—Magnesium hydroxide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
- C08K3/20—Oxides; Hydroxides
- C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
- C08K2003/2227—Oxides; Hydroxides of metals of aluminium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L2201/00—Properties
- C08L2201/02—Flame or fire retardant/resistant
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L2203/00—Applications
- C08L2203/20—Applications use in electrical or conductive gadgets
- C08L2203/202—Applications use in electrical or conductive gadgets use in electrical wires or wirecoating
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
- Y02A30/14—Extreme weather resilient electric power supply systems, e.g. strengthening power lines or underground power cables
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
Abstract
本发明公开了一种陶瓷化高阻燃电缆料的制备方法，具体为：将聚乙烯、超高分子量聚硅氧烷、引发剂加入到捏合机中分散，经过三螺杆挤出造粒机挤出得超高分子量聚硅氧烷接枝聚乙烯；将层状硅酸盐预烘烤后和偶联剂加入到高速搅拌机中进行处理得到改性层状硅酸盐，将超高分子量聚硅氧烷接枝聚乙烯、硅树脂加入到捏合机中混合，之后经三螺杆挤出造粒机中挤出，挤出时侧喂料投入改性层状硅酸盐，制得聚合物插层硅酸盐；将聚乙烯、聚合物插层硅酸盐、玻璃纤维、硫酸镁晶须、EVA、无机阻燃填料、铂金交联剂加入到密炼机中进行分散，之后由双螺杆挤出机挤出造粒，最后进行风冷，制得陶瓷化高阻燃电缆料。本发明制得的电缆料不仅力学性能好，且阻燃性能佳。
Description
技术领域
本发明涉及电缆料技术领域，具体涉及一种陶瓷化高阻燃电缆料的制备方法。
背景技术
随着国内经济的快速发展，电力、建筑和通讯等行业对电线电缆的需求越来越高，聚烯烃电缆产量呈空前的指数增长趋势，预计到2024年，我国对电线电缆的需求规模有望超过1.9万亿元，年复合增长率均约为4％，无卤阻燃电线电缆材料的市场需求约为200kt，预计未来3～5年内，该种电缆的需求将以10％左右的速度递增，到2025年，无卤阻燃电线电缆材料需求将达350kt左右。电缆中常用的聚烯烃材料具有相对较高的可燃性，在高温下易分解和燃烧，并且在燃烧时产生大量的熔滴，引燃其他可燃物，使火灾范围扩大，带来严重的人员伤亡和巨大的经济损失。因此，聚烯烃电缆阻燃研究一直是关注的热点
聚乙烯具有优异的加工性能、机械性能及电气绝缘性能，广泛应用于电缆行业。但PE的阻燃性能极差，容易燃烧从而引起火灾，所以作为电缆料，必需对PE塑料进行阻燃改性。目前传统阻燃电缆料燃烧后为蓬松的碳化层，遇震动、爆炸后，表层脱落，电路会暴露，导致短路，不能很好的保护电路。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术存在的不足，提供一种陶瓷化高阻燃电缆料的制备方法，本发明采用超高分子量聚硅氧烷接枝聚乙烯、硅树脂插层改性层状硅酸盐，然后将其加入到电缆料中进行改性，制得的电缆料不仅力学性能好，且阻燃性能佳。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种陶瓷化高阻燃电缆料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚乙烯、超高分子量聚硅氧烷、引发剂加入到捏合机中进行预分散，然后经过三螺杆挤出造粒机挤出造粒，制得超高分子量聚硅氧烷接枝聚乙烯；
(2)将层状硅酸盐预烘烤，之后和偶联剂加入到高速搅拌机中进行搅拌处理，得到改性层状硅酸盐，将超高分子量聚硅氧烷接枝聚乙烯、硅树脂加入到捏合机中混合均匀，之后经三螺杆挤出造粒机中挤出，挤出时侧喂料投入改性层状硅酸盐，制得聚合物插层硅酸盐材料；
(3)将聚乙烯、聚合物插层硅酸盐材料、玻璃纤维、硫酸镁晶须、EVA、无机阻燃填料、铂金交联剂加入到密炼机中进行分散，之后由双螺杆挤出机挤出造粒，最后进行风冷，制得陶瓷化高阻燃电缆料。
作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述超高分子量聚硅氧烷为羟基封端的超高分子量聚硅氧烷，其分子量为80～200万，优选为120～200万，进一步优选为150～200万，其结构式如下：
其中，x＝100～100000，优选为1000～50000；y＝10～1000，优选为100～600；m＝10000-30000，优选为20000～30000；n＝20～300，优选为100～300；R为甲基、三氟丙基、苯基、C6～C20的芳香基、C2～C30烷基中的一种。
作为上述技术方案的优选，步骤(1)和步骤(3)中所述的聚乙烯均为LLDPE，密度0.918～0.940g/cm3，MI值3.5～10g/10min；所述引发剂为过氧化物引发剂，其添加量为超高分子量聚硅氧烷质量的50～500ppm。
作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，挤出造粒时的挤出速度＜500rpm。
作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述超高分子量聚硅氧烷接枝聚乙烯中超高分子量聚硅氧烷、聚乙烯的质量比为(0.01～0.1)：1，优选为(0.03～0.06)：1。
作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，各组分用量以重量份计，分别为层状硅酸盐5～10份、偶联剂1～2份、超高分子量聚硅氧烷接枝聚乙烯5～10份、硅树脂1～5份。
作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述层状硅酸盐为蛭石、云母、蒙脱土、高岭石、伊利石中的一种或多种，进一步优选为蒙脱土；所述偶联剂为硅烷类偶联剂，钛酸酯偶联剂中的一种或多种；所述硅树脂为甲基硅树脂，乙烯基硅树脂、苯基硅树脂中的一种或多种。
作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述预烘烤的温度为100～150℃，时间为1～5h；所述搅拌处理的时间为1～10min；经三螺杆挤出造粒机挤出造粒时的温度为130～160℃。
作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，所述无机阻燃填料为氢氧化镁、硼酸锌、氢氧化铝、纳米黏土、硅灰石、硅酸铝中的一种或多种；所述硫酸镁晶须的长径比为5～100，优选为10～70，进一步优选为30～50；所述铂金交联剂为溶剂型Speier催化剂、卡斯特催化剂中的一种；所述乙烯醋酸乙烯共聚合树脂的VA含量为12～24％。
作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，各组分的用量以重量份计分别为：聚乙烯15～30份、聚合物插层硅酸盐材料12～27份、玻璃纤维1～10份、硫酸镁晶须10～20份、EVA5～10份、无机阻燃填料20～40份、铂金交联剂0.05～1份。
本发明中聚合物插层硅酸盐的插层机理如下：
超高分子量聚硅氧烷接枝聚乙烯的羟基端可以与层状硅酸盐形成很强的相互作用，而另一段的刚性聚乙烯分子链，可以与极性片层形成排斥力，在强剪切力的作用下，有利于层状硅酸盐的膨胀或剥离片层，从而获得聚合物插层硅酸盐。
由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明提供了一种陶瓷化高阻燃电缆料的制备方法，本发明首先将超高分子量聚硅氧烷采用聚乙烯进行接枝改性，有效避免了超高分子量聚硅氧烷分子链的自缠绕，使得电缆料中各组分混合的更加均匀，从而制得的电缆料燃烧后成瓷更均匀，阻燃性能和力学性能更为优异。而且本发明还将超高分子量聚硅氧烷接枝聚乙烯、硅树脂对层状硅酸盐材料进行预先插层处理，有效提高了层状硅酸盐材料在电缆料中的分散均匀性，燃烧时，超高分子量聚硅氧烷接枝聚乙烯以及硅树脂的侧甲基通过铂金交联剂进行化学交联形成壳层，且燃烧后产生大量的二氧化硅，与其他纤维状物质物理交联，通过硅酸盐的层状阻隔作用，形成坚硬而致密的外壳，从而有效保护电路。本发明制得的电缆料适用于防火电力和控制缆、矿用电缆、舰船用电缆、油田及海上平台防火电缆、防火仪表缆、防火信号和数据缆、防火光纤光缆，家装电线等。
此外，本发明还有效控制超高分子量聚硅氧烷的分子量，使得其在电缆料中分散均匀的前提下，且保证电缆料燃烧后可形成致密的保护层，成瓷性好。综上所述，本发明提供的电缆料不仅力学性能好，且阻燃性能优异。
附图说明
图1为实施例1中聚合物插层蒙脱土的XRD图谱；
图2为未插层蒙脱土的XRD图谱。
具体实施方式
下面结合实施例进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
(1)以重量份计，将100份聚乙烯、50ppm 2,5二甲基2,5二(叔丁基过氧基)己烷、5份200万分子量的羟基封端甲基乙烯基硅橡胶(乙烯基含量0.16％)加至捏合机中预分散，过三螺杆挤出机造粒机，得到超高分子量聚硅氧烷接枝聚乙烯；
(2)以重量份计，将10份蒙脱土在120℃下烘烤1h后，和2份乙烯基三甲氧基硅烷，投入高速搅拌设备中，高速搅拌1min，得到改性蒙脱土；将制得的改性蒙脱土、5份步骤(1)制得的超高分子量聚硅氧烷接枝聚乙烯、2份苯基硅树脂混合均匀，在130-135℃下，经三螺杆挤出、造粒，制得聚合物插层蒙脱土；
(3)将12份步骤(2)所得的聚合物插层蒙脱土，15份聚乙烯，10份EVA，10份玻璃纤维，20份硫酸镁晶须，20份氢氧化铝、0.05份卡斯特催化剂于密炼机中混炼，然后双螺杆造粒，最后风冷，即得陶瓷化高阻燃电缆料。
本实施例中聚合物插层蒙脱土的XRD图谱如图1所示，未插层蒙脱土的XRD图谱如图2所示，用Bragg方程2dsinθ＝λ进行计算，d为晶面间距，θ为角度，λ为波长，经计算图1中层间距为2.51nm，图2中层间距为1.25nm，证明已经成功插层。
实施例2
(2)以重量份计，将100份聚乙烯、200ppm2,5二甲基2,5二(叔丁基过氧基)己烷、5份150万分子量的羟基封端三氟丙基乙烯基硅橡胶(乙烯基含量0.30％)加至捏合机中预分散，过三螺杆挤出机造粒机，得到超高分子量聚硅氧烷接枝聚乙烯；
(2)将7份伊利石粉在100℃下烘烤5h后，和1.5份乙烯基三乙氧基硅烷，投入高速搅拌设备中，高速搅拌3min，得到改性伊利石粉；再将所得的8.5份改性伊利石粉、8.5份步骤(1)所得的超高分子量聚硅氧烷接枝聚乙烯、1份乙烯基硅树脂粉混合均匀，在150-160℃下，经三螺杆挤出，造粒，制得聚合物插层蒙脱土；
(3)将20份步骤(2)所得的聚合物插层蒙脱土，5份EVA，30份聚乙烯，1份玻璃纤维，15份硫酸镁晶须，40份氢氧化镁、0.5份卡斯特催化剂于密炼机中混炼，然后双螺杆造粒，最后风冷，即得陶瓷化高阻燃电缆料。
实施例3
(1)以重量份计，将100份聚乙烯、500ppm2,5二甲基2,5二(叔丁基过氧基)己烷、5份80万分子量的羟基封端苯基乙烯基硅橡胶(乙烯基含量0.25％)加至捏合机中预分散，过三螺杆挤出机造粒机，得到超高分子量聚硅氧烷接枝聚乙烯粒子；
(2)将6份蛭石粉在150℃下烘烤5h后，和1份氨基三乙氧基硅烷，投入高速搅拌设备中，高速搅拌3min，得到改性蛭石粉；再将所得的7份改性蛭石粉、6份步骤(1)所得超高分子量聚硅氧烷接枝聚乙烯、苯基硅树脂粉3份混合均匀，在130-135℃下，经三螺杆挤出，造粒，制得聚合物插层蒙脱土；
(3)将27份步骤(2)所得的聚合物插层蒙脱土，8份EVA，20份聚乙烯，5份玻璃纤维，10份硫酸镁晶须，30份硅灰石、1份卡斯特催化剂于密炼机中混炼，然后双螺杆造粒，最后风冷，即得陶瓷化高阻燃电缆料。
对比例1
(1)以重量份计，将100份聚乙烯、50ppm2,5二甲基2,5二(叔丁基过氧基)己烷、5份60万分子量的羟基封端甲基乙烯基硅橡胶(乙烯基含量0.16％)加至捏合机中预分散，过三螺杆挤出机造粒机，得到超高分子量聚硅氧烷接枝聚乙烯粒子；
(2)将10份蒙脱土在120℃下烘烤1h后，和2份乙烯基三甲氧基硅烷，投入高速搅拌设备中，高速搅拌1min，得到改性蒙脱土；再将得到的12份改性蒙脱土、5份步骤(1)所得超高分子量聚硅氧烷接枝聚乙烯、2份苯基硅树脂粉混合均匀，在130-135℃下，经三螺杆挤出，造粒，制得聚合物插层蒙脱土；
(3)将12份步骤(2)所得的聚合物插层蒙脱土，10份EVA，15份聚乙烯，10份玻璃纤维，20份硫酸镁晶须，20份氢氧化铝、0.05份卡斯特催化剂于密炼机中混炼，然后双螺杆造粒，最后风冷，即得陶瓷化高阻燃电缆料。
对比例2
(1)将10份蒙脱土在120℃下烘烤1h后，和2份乙烯基三甲氧基硅烷，投入高速搅拌设备中，高速搅拌1min，得到改性蒙脱土；再将12份所得的改性蒙脱土、4.8份聚乙烯、0.2份200万分子量的羟基封端甲基乙烯基硅橡胶(乙烯基含量0.16％)、1.5ppm2,5二甲基2,5二(叔丁基过氧基)己烷、2份苯基硅树脂粉混合均匀，在130-135℃下，经三螺杆挤出，造粒，制得聚合物插层蒙脱土；
(2)将12份步骤(1)所得的聚合物插层蒙脱土，10份EVA，15份聚乙烯，10份玻璃纤维，20份硫酸镁晶须，20份氢氧化铝、0.05份卡斯特催化剂于密炼机中混炼，然后双螺杆造粒，最后风冷，即得陶瓷化高阻燃电缆料。
对比例3
(1)以重量份计，将100份聚乙烯、50ppm2,5二甲基2,5二(叔丁基过氧基)己烷、5份200万分子量的羟基封端甲基乙烯基硅橡胶(乙烯基含量0.16％)加至捏合机中预分散，过三螺杆挤出机造粒机，得到超高分子量聚硅氧烷接枝聚乙烯；
(2)将15份聚乙烯、5份步骤(1)所得超高分子量聚硅氧烷接枝聚乙烯、6.3份蒙脱土、1.3份乙烯基三甲氧基硅烷、1.3份苯基硅树脂、10份EVA，10份玻璃纤维，20份硫酸镁晶须，20份氢氧化铝、0.05份卡斯特催化剂于密炼机中混炼，然后双螺杆造粒，最后风冷，即得陶瓷化高阻燃电缆料。
对比例4
将18份聚乙烯、0.2份200万分子量的羟基封端甲基乙烯基硅橡胶(乙烯基含量0.16％)、1.5ppm2,5二甲基2,5二(叔丁基过氧基)己烷、6.3份蒙脱土、1.3份乙烯基三甲氧基硅烷、1.3份苯基硅树脂粉、10份EVA，10份玻璃纤维，20份硫酸镁晶须，20份氢氧化铝、0.05份卡斯特催化剂于密炼机中混炼，然后双螺杆造粒，最后风冷，即得陶瓷化高阻燃电缆料。
对上述实施例以及对比例制得的陶瓷化高阻燃电缆料进行性能测试，测试结果如表1所示。
具体测试方法：拉伸强度、断裂伸长率采用GB/T 1040-2006标准进行测试；熔指采用GB/T 3682-2000进行测试；垂直燃烧试验采用ANST/UL94-1985进行测试；高温残余量的测试条件为：氮气气氛，室温-800℃；三点弯曲强度测试采用GB/T 9341-2000标准进行测试；成瓷情况的条件：马弗炉1000℃、空气气氛、烧15min。
表1
从表1测试结果可以看出，本发明制得的电缆料不仅力学性能好，且阻燃性能优异。
由实施例1和对比例1的测试结果可以看出：采用的超高分子量聚硅氧烷的分子量不够大时，虽然最终的陶瓷化聚烯烃可以成瓷，但是因为聚硅氧烷覆盖的不够紧密，导致最终成瓷的外层蓬松，不能有效保护电线电缆内芯。
由实施例1与对比例2的测试结果可以看出：超高分子量聚硅氧烷不采用聚乙烯预先进行接枝改性，会导致电缆料中各组分分散不均匀，超高分子量聚硅氧烷分子链会发生缠绕，从而导致成瓷不均匀，导致电缆料的阻燃性能下降。
由实施例1与对比例3的测试结果可以看出：如果蒙脱土不采用超高分子量聚硅氧烷接枝聚乙烯进行预先插层改性，直接共混造粒，制得的材料表面成瓷差，这主要是因为蒙脱土在电缆料中分散性较差，不能起到很好的阻隔作用，从而导致电缆料在燃烧后材料表面只是分散了燃烧后剩余的碳、二氧化硅等无机物，部分地方成瓷，且机械性能差。
由实施例1和对比例4的测试结果可以看出：对比例4中超高分子量聚硅氧烷没有采用聚乙烯进行接枝改性，蒙脱土也没有采用超高分子量聚硅氧烷进行预先插层改性，各组分直接共混造粒，制得的电缆料在燃烧后材料表面只是分散了燃烧后剩余的碳、二氧化硅等无机物，不成瓷，机械性能极差。
此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
Claims (10)
1.一种陶瓷化高阻燃电缆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将聚乙烯、超高分子量聚硅氧烷、引发剂加入到捏合机中进行预分散，然后经过三螺杆挤出造粒机挤出造粒，制得超高分子量聚硅氧烷接枝聚乙烯；
(2)将层状硅酸盐预烘烤，之后和偶联剂加入到高速搅拌机中进行搅拌处理，得到改性层状硅酸盐，将超高分子量聚硅氧烷接枝聚乙烯、硅树脂加入到捏合机中混合均匀，之后经三螺杆挤出造粒机中挤出，挤出时侧喂料投入改性层状硅酸盐，制得聚合物插层硅酸盐材料；
(3)将聚乙烯、聚合物插层硅酸盐材料、玻璃纤维、硫酸镁晶须、EVA、无机阻燃填料、铂金交联剂加入到密炼机中进行分散，之后由双螺杆挤出机挤出造粒，最后进行风冷，制得陶瓷化高阻燃电缆料。
2.根据权利要求1所述的一种陶瓷化高阻燃电缆料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述超高分子量聚硅氧烷为羟基封端的超高分子量聚硅氧烷，其分子量为80～200万，结构式如下：
其中，x＝100～100000；y＝10～1000；m＝10000～30000；n＝20～300；R为甲基、三氟丙基、苯基、C6～C20的芳香基、C2～C30烷基中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种陶瓷化高阻燃电缆料的制备方法，其特征在于，步骤(1)和步骤(3)中所述的聚乙烯均为LLDPE，密度0.918～0.940g/cm3，MI值3.5～10g/10min；所述引发剂为过氧化物引发剂，其添加量为超高分子量聚硅氧烷质量的50～500ppm。
4.根据权利要求1所述的一种陶瓷化高阻燃电缆料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，挤出造粒时的挤出速度＜500rpm。
5.根据权利要求1所述的一种陶瓷化高阻燃电缆料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述超高分子量聚硅氧烷接枝聚乙烯中超高分子量聚硅氧烷、聚乙烯的质量比为(0.01～0.1)：1。
6.根据权利要求1所述的一种陶瓷化高阻燃电缆料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，各组分用量以重量份计，分别为层状硅酸盐5～10份、偶联剂1～2份、超高分子量聚硅氧烷接枝聚乙烯5～10份、硅树脂1～5份。
7.根据权利要求1所述的一种陶瓷化高阻燃电缆料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述层状硅酸盐为蛭石、云母、蒙脱土、高岭石、伊利石中的一种或多种；所述偶联剂为硅烷类偶联剂，钛酸酯偶联剂中的一种或多种；所述硅树脂为甲基硅树脂，乙烯基硅树脂、苯基硅树脂中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的一种陶瓷化高阻燃电缆料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述预烘烤的温度为100～150℃，时间为1～5h；所述搅拌处理的时间为1～10min；经三螺杆挤出造粒机挤出造粒时的温度为130～160℃。
9.根据权利要求1所述的一种陶瓷化高阻燃电缆料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述无机阻燃填料为氢氧化镁、硼酸锌、氢氧化铝、纳米黏土、硅灰石、硅酸铝中的一种或多种；所述硫酸镁晶须的长径比为5～100；所述铂金交联剂为溶剂型Speier催化剂、卡斯特催化剂中的一种；所述乙烯醋酸乙烯共聚合树脂的VA含量为12～24％。
10.根据权利要求1所述的一种陶瓷化高阻燃电缆料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，各组分的用量以重量份计分别为：聚乙烯15～30份、聚合物插层硅酸盐材料12～27份、玻璃纤维1～10份、硫酸镁晶须10～20份、EVA5～10份、无机阻燃填料20～40份、铂金交联剂0.05～1份。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210997882.8A CN115322465B (zh) | 2022-08-19 | 2022-08-19 | 一种陶瓷化高阻燃电缆料的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210997882.8A CN115322465B (zh) | 2022-08-19 | 2022-08-19 | 一种陶瓷化高阻燃电缆料的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115322465A true CN115322465A (zh) | 2022-11-11 |
| CN115322465B CN115322465B (zh) | 2023-06-23 |
Family
ID=83926882
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210997882.8A Active CN115322465B (zh) | 2022-08-19 | 2022-08-19 | 一种陶瓷化高阻燃电缆料的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115322465B (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1587308A (zh) * | 2004-08-06 | 2005-03-02 | 华南理工大学 | 聚烯烃/蒙脱土纳米非卤阻燃材料的制备方法 |
| CN101565525A (zh) * | 2009-06-04 | 2009-10-28 | 上海凯波特种电缆料厂有限公司 | 一种用硅烷改性阻燃聚乙烯电缆料的方法 |
| CN103013020A (zh) * | 2012-12-25 | 2013-04-03 | 上海新上化高分子材料有限公司 | 硅烷自然交联低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料及其制备方法 |
| US20180362744A1 (en) * | 2015-12-14 | 2018-12-20 | Fujikura Ltd. | Flame-retardant resin composition and metal cable, optical fiber cable, and molded article using the same |
-
2022
- 2022-08-19 CN CN202210997882.8A patent/CN115322465B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1587308A (zh) * | 2004-08-06 | 2005-03-02 | 华南理工大学 | 聚烯烃/蒙脱土纳米非卤阻燃材料的制备方法 |
| CN101565525A (zh) * | 2009-06-04 | 2009-10-28 | 上海凯波特种电缆料厂有限公司 | 一种用硅烷改性阻燃聚乙烯电缆料的方法 |
| CN103013020A (zh) * | 2012-12-25 | 2013-04-03 | 上海新上化高分子材料有限公司 | 硅烷自然交联低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料及其制备方法 |
| US20180362744A1 (en) * | 2015-12-14 | 2018-12-20 | Fujikura Ltd. | Flame-retardant resin composition and metal cable, optical fiber cable, and molded article using the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115322465B (zh) | 2023-06-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101688046B (zh) | 阻燃性、硅烷交联烯烃树脂组合物，绝缘电线，及阻燃性、硅烷交联烯烃树脂的制造方法 | |
| CA2704902C (en) | Compositions, additives, and compounds for melt processable, foamable, and cellular fluoropolymers | |
| CN111234361A (zh) | 一种热塑性无卤低烟阻燃聚烯烃电缆护套料及其制备方法 | |
| DK2821442T3 (en) | CERAMIC SILICONE RUBBER SUMMARY AND METHOD OF PRODUCING THEREOF | |
| CN113480795A (zh) | 一种低烟无卤阻燃聚乙烯护套料及其制备方法 | |
| CN111621085A (zh) | 一种b1级专用高阻燃低烟无卤电缆料及其制备方法 | |
| CN110335711B (zh) | 一种舰船用防鼠防蚁低烟无卤阻燃控制电缆 | |
| CN111253672A (zh) | 一种辐照交联无卤低烟阻燃聚烯烃电缆护套料及其制备方法 | |
| CN105885188A (zh) | 化学交联低烟无卤阻燃聚烯烃复合材料制备及使用方法 | |
| WO2019005439A1 (en) | CABLE CONSTRUCTIONS AND WIRES HARDENED | |
| CN108164781B (zh) | 一种布电线用无卤低烟阻燃聚乙烯电缆料及其制备方法 | |
| CN112053808A (zh) | 一种紫外线交联电缆制造工艺 | |
| CN113372644A (zh) | 一种高阻燃交联低烟无卤聚烯烃绝缘材料及其制备方法 | |
| CN113527891B (zh) | 阻燃b1级柔性控制线缆及其制备方法 | |
| CN113652091B (zh) | 抗张阻燃硅橡胶组合物、阻燃b1级硅橡胶绝缘聚烯烃护套控制线缆及其制备方法 | |
| CN115322465B (zh) | 一种陶瓷化高阻燃电缆料的制备方法 | |
| CN110396297B (zh) | 一种防火耐高温有机硅橡胶料及其制备方法 | |
| CN103554636A (zh) | 一种性能优异的电缆绝缘用材料的制备工艺 | |
| CN103524853A (zh) | 一种性能优异的电缆绝缘用材料的配方 | |
| CN103554634A (zh) | 一种具有性能优异的绝缘层的高压电缆结构 | |
| CN113527800B (zh) | 阻燃聚烯烃复合材料及其制备方法与应用 | |
| CN108752714A (zh) | 一种抗开裂低烟无卤光缆阻燃护套料的制备方法 | |
| CN108727671A (zh) | 一种抗开裂低烟无卤光缆阻燃护套料的制备方法 | |
| CN112266528A (zh) | 一种燃烧结壳无卤低烟高阻燃电缆料及其制备方法 | |
| CN113912930A (zh) | 一种无卤阻燃的聚烯烃电缆护套料及其制备方法和应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A preparation method of ceramic high flame retardant cable material Effective date of registration: 20231009 Granted publication date: 20230623 Pledgee: Bank of China Limited Shangyu sub branch Pledgor: ZHEJIANG JAVA SPECIALTY CHEMICALS Co.,Ltd. Registration number: Y2023980060206 |