CN115558280A - 布电线用b1级硅烷交联阻燃聚烯烃电缆料及制备方法 - Google Patents

布电线用b1级硅烷交联阻燃聚烯烃电缆料及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种布电线用B1级硅烷交联阻燃聚烯烃电缆料及其制备方法；该聚烯烃电缆料的制备原料包括A料和B料；A料按重量份数包括以下组分：聚氨酯弹性体10～90重量份；聚烯烃树脂10～90重量份；硅烷偶联剂0.1～2重量份；引发剂0.01～1重量份；B料按重量份数包括以下组分：聚氨酯弹性体10～90重量份；聚烯烃树脂10～90重量份；相容剂5～10重量份；成炭剂0.5～3重量份；阻燃剂50～80重量份；抗滴落剂0.1～1重量份；抗氧剂0.1～1重量份；催化剂0.01～1重量份；除水剂0.1～2重量份。该聚烯烃电缆料能够实现自交联，并具有优异的机械性能、老化性能和阻燃性能，适用于布电线。

Description

布电线用B1级硅烷交联阻燃聚烯烃电缆料及制备方法
技术领域
本发明属于电缆材料技术领域，特别涉及一种布电线用B1级硅烷交联阻燃聚烯烃电缆料及制备方法。
背景技术
随着国内电线电缆行业及房地产行业的快速发展，对125℃布电线电缆绝缘料的需求也越来越大，然而目前125℃布电线电缆料主要以辐照交联为主，辐照交联对电缆企业的设备要求比较高且投资较大，同时目前的辐照交联技术对环境破坏较大。硅烷交联技术对电缆企业的设备要求低且投资小，同时符合环保要求。
CN101540219A公开了一种交联电力电缆及其制造方法；该交联电力电缆可以在125℃环境下工作，其结构包括导体、绝缘层及外护层，所述的绝缘层为125℃辐照交联聚乙烯绝缘层。制造该种125℃辐照交联电力电缆的方法，是将聚乙烯树脂、14/2EVA、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、N,N-双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼、1,3,5-三烯丙基-均三嗪-2,4,6-三酮，按一定重量配比成绝缘层原料，经密炼、开炼，挤出在导体的表面上，用辐照交联工艺对绝缘层加工。本发明具有耐温等级高、载流量大、绝缘电性能好、机械性能优良、绝缘抗老化能力强及电缆允许短路电流大的优点，可以满足重要工程的电力系统的需要；例如：电视台，轨道交通，医院及高档楼宇等。
CN107868324A公开了一种125℃辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料，属于电缆料配方领域，包括EVA 60-90份、HDPE 40-60份、氢氧化铝45-60份、氢氧化镁45-60份、钙锌复合稳定剂5-10份、柔强剂10-15份、阻燃剂5-10份、相容剂10-18份、抗氧剂OSP-11-1.5份、润滑剂0.5-1份、交联剂4-6份。
CN109135001A公开了一种高分子125℃辐照交联低烟无卤电缆料，是利用下列重量份的原料配比制成：高密度聚乙烯15～30份，茂金属聚乙烯15～20份，聚苯乙烯5～13份，乙烯-醋酸乙烯共聚物12～23份，抗氧剂3～7份，阻燃剂2～9份，无机填料30～45份。所制备出的特殊的复合阻燃剂配合自制的高效抗氧剂，综合性能良好，材料热寿命长，阻燃可达到VW1，无需添加额外的抗辐照剂，使本发明的电缆料能够在核电工业使用的电线电缆，空间技术使用的通讯电缆和护套、医疗器械中的辐照消毒制品等领域中使用。
但是，目前现阶段的现有技术提供的125℃布电线用绝缘料中使用的交联方式为辐照交联，对电缆厂设备要求高，需购买电子束辐照交联设备，费用较高，同时电子束辐照交联设备产生的辐射对环境的危害较大。
因此，开发一种无需购买电子束辐照交联设备，符合158℃，7天老化要求，且能够通过B1级燃烧实验的硅烷交联低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料，是本领域急需解决的技术问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种布电线用B1级硅烷交联阻燃聚烯烃电缆料及制备方法。该聚烯烃电缆料能够在不使用电子束辐照交联设备的前提下实现交联，其长期使用温度达到125℃，并且还具有优异的机械性能、老化性能和阻燃性能，适用于布电线。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种布电线用B1级硅烷交联阻燃聚烯烃电缆料，其制备原料包括A料和B料，且A料和B料的重量比为1:(0.1～1)；
其中的A料按重量份数包括以下组分：
Figure BDA0003936727330000031
其中的B料按重量份数包括以下组分：
Figure BDA0003936727330000032
进一步的，所述聚氨酯弹性体为TPU和SEBS的组合。
进一步的，A料中的硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷中的至少一种；A料中的引发剂为过氧化二异丙苯、过氧化二叔丁烷、过氧化二苯甲烷中的至少一种。
进一步的，A料中的聚烯烃树脂为线性低密度聚乙烯树脂、高密度聚乙烯树脂和POE弹性体的组合。
进一步的于，B料中的聚烯烃树脂为线性低密度聚乙烯树脂、高密度聚乙烯树脂和POE弹性体的组合。
进一步的，B料中的抗氧剂为抗氧剂300、抗氧剂1076、抗氧剂AT-10、抗氧剂DLTP中的至少一种。
进一步的，B料中的阻燃剂为二乙基次磷酸铝、氢氧化铝和三聚氰胺氰尿酸盐的混合物。
进一步的，B料中的催化剂为二月桂酸二丁基锡。
进一步的，所述成炭剂为硼酸锌、三氧化二锑、高岭土中的至少一种。
本发明进一步提供了一种布电线用B1级硅烷交联阻燃聚烯烃电缆料的制备方法，包括如下步骤：
(1)A料的制备：按照配方比例将聚氨酯弹性体、聚烯烃树脂、硅烷偶联剂和引发剂混合均匀，然后加入密炼机中，经密炼造粒，干燥得到聚烯烃电缆料A料；
(2)B料的制备：按照配方比例将聚氨酯弹性体、聚烯烃树脂、相容剂、成炭剂、阻燃剂、抗滴落剂、抗氧剂、催化剂和除水剂混合均匀，然后加入密炼机中，经密炼造粒，干燥制得聚烯烃电缆料B料；
(3)将步骤(1)所得的A料和B料按照重量比分别包装即得该B1级硅烷交联阻燃聚烯烃电缆料。
本发明的有益效果是：
本发明通过引发剂将硅烷偶联剂接枝到聚氨酯弹性体和聚烯烃树脂上，再通过催化剂可以实现聚氨酯弹性体和聚烯烃树脂的交联；聚氨酯弹性体和聚烯烃树脂的交联提高了电缆料的机械性能。本发明通过加入的除水剂降低电缆料提前交联的可能性。
本发明中的聚烯烃树脂为线性低密度聚乙烯树脂、高密度聚乙烯树脂和POE弹性体的组合，可以使其具有优异的机械性能。
本发明的阻燃剂为二乙基次磷酸铝、氢氧化铝和三聚氰胺氰尿酸盐的混合物，其形成阻燃性好、发烟量低的阻燃体系，并具有极好的成炭作用。
本发明中的阻燃剂与成炭剂以及抗滴落剂复配可以进一步提高电缆料的阻燃性能，使得电缆料燃烧时无滴落物，且燃烧过程中烟密度较低。
此外，本发明利用硅烷偶联剂可提高催化效应，催化促进阻燃剂燃烧结壳效果；本发明加入的引发剂可促进树脂基材微交联效果，在微交联状态下使得硅烷交联阻燃聚烯烃电缆料的阻燃性能及抗热冲击性能进一步大幅提升。具体而言，本发明提供的硅烷交联阻燃聚烯烃电缆料的热延伸为50％，均小于175％，满足要求；拉伸强度为11.8～12.8MPa；且老化性能158℃×168h均能通过，非常适用于作为125℃布电线用低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘电缆料。
本发明在不使用电子束辐照的情况下实现聚氨酯弹性体和聚烯烃树脂的交联，同时本发明的电缆料具备较高的长期使用温度以及优异的阻燃性能和机械性能。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明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做出创造性劳动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。
本发明提供了一种布电线用B1级硅烷交联阻燃聚烯烃电缆料，其制备原料包括A料和B料，且A料和B料的重量比为1:(0.1～1)；
其中的A料按重量份数包括以下组分：
Figure BDA0003936727330000061
其中的B料按重量份数包括以下组分：
Figure BDA0003936727330000062
Figure BDA0003936727330000071
所述聚氨酯弹性体为TPU和SEBS的组合。
A料中的硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷中的至少一种；A料中的引发剂为过氧化二异丙苯、过氧化二叔丁烷、过氧化二苯甲烷中的至少一种。
A料中的聚烯烃树脂为线性低密度聚乙烯树脂、高密度聚乙烯树脂和POE弹性体的组合。
B料中的聚烯烃树脂为线性低密度聚乙烯树脂、高密度聚乙烯树脂和POE弹性体的组合。
B料中的抗氧剂为抗氧剂300、抗氧剂1076、抗氧剂AT-10、抗氧剂DLTP中的至少一种。
B料中的阻燃剂为二乙基次磷酸铝、氢氧化铝和三聚氰胺氰尿酸盐的混合物。二乙基次磷酸铝、氢氧化铝和三聚氰胺氰尿酸盐的质量比为1:(12～80):(0.2～5)。
B料中的催化剂为二月桂酸二丁基锡。
所述成炭剂为硼酸锌、三氧化二锑、高岭土中的至少一种。
本发明进一步提供了一种布电线用B1级硅烷交联阻燃聚烯烃电缆料的制备方法，包括如下步骤：
(1)A料的制备：按照配方比例将聚氨酯弹性体、聚烯烃树脂、硅烷偶联剂和引发剂混合均匀，然后加入密炼机中，经密炼造粒，干燥得到聚烯烃电缆料A料；密炼温度为100～200℃，密炼时间为10～30min；
(2)B料的制备：按照配方比例将聚氨酯弹性体、聚烯烃树脂、相容剂、成炭剂、阻燃剂、抗滴落剂、抗氧剂、催化剂和除水剂混合均匀，然后加入密炼机中，经密炼造粒，干燥制得聚烯烃电缆料B料；密炼温度为100～200℃，密炼时间为10～30min；
(3)将步骤(1)所得的A料和B料按照重量比分别包装即得该B1级硅烷交联阻燃聚烯烃电缆料。
本发明进一步提供了一种布电线，其是由上述B1级硅烷交联阻燃聚烯烃电缆料经线缆挤出机挤出所得。该电缆料形成布电线的绝缘部分；该绝缘部分的厚度为1～3mm。该布电线的使用温度为125℃。
以下通过具体实施例对本发明进行进一步说明。
实施例1
一种布电线用B1级硅烷交联阻燃聚烯烃电缆料，其制备原料包括A料和B料，且A料和B料的重量比为25:5；
其中的A料按重量份数包括以下组分：
Figure BDA0003936727330000081
其中的B料按重量份数包括以下组分：
Figure BDA0003936727330000091
其中，硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷(A-171)，抗氧剂型号为AT10，引发剂为过氧化二异丙苯；相容剂为聚乙烯接枝马来酸酐。催化剂为二月桂酸二丁基锡；成炭剂为硼酸锌。
该布电线用B1级硅烷交联阻燃聚烯烃电缆料的制备方法，包括如下步骤：
(1)A料的制备：按照配方比例将聚氨酯弹性体、聚烯烃树脂、硅烷偶联剂和引发剂混合均匀，然后加入密炼机中，经密炼造粒，干燥得到聚烯烃电缆料A料；密炼温度为175℃，密炼时间为15min；
(2)B料的制备：按照配方比例将聚氨酯弹性体、聚烯烃树脂、相容剂、成炭剂、阻燃剂、抗滴落剂、抗氧剂、催化剂和除水剂混合均匀，然后加入密炼机中，经密炼造粒，干燥制得聚烯烃电缆料B料；密炼温度为175℃，密炼时间为10min；
(3)将步骤(1)所得的A料和B料按照25:5的重量比分别包装即得该B1级硅烷交联阻燃聚烯烃电缆料。
实施例2
一种布电线用B1级硅烷交联阻燃聚烯烃电缆料，其制备原料包括A料和B料，且A料和B料的重量比为25:5；
其中的A料按重量份数包括以下组分：
Figure BDA0003936727330000101
其中的B料按重量份数包括以下组分：
Figure BDA0003936727330000102
Figure BDA0003936727330000111
其中，硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷(A-171)，抗氧剂型号为AT10，引发剂为过氧化二异丙苯；相容剂为聚乙烯接枝马来酸酐。催化剂为二月桂酸二丁基锡；成炭剂为硼酸锌。
该实施例2的制备方法同实施例1。
实施例3
一种布电线用B1级硅烷交联阻燃聚烯烃电缆料，其制备原料包括A料和B料，且A料和B料的重量比为25:5；
其中的A料按重量份数包括以下组分：
Figure BDA0003936727330000112
Figure BDA0003936727330000121
其中的B料按重量份数包括以下组分：
Figure BDA0003936727330000122
其中，硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷(A-171)，抗氧剂型号为AT10，引发剂为过氧化二异丙苯；相容剂为聚乙烯接枝马来酸酐。催化剂为二月桂酸二丁基锡；成炭剂为三氧化二锑。
实施例3的制备方法同实施例1。
实施例4
一种布电线用B1级硅烷交联阻燃聚烯烃电缆料，其与实施例1的区别在于：二乙基次磷酸铝的添加量为5重量份，氢氧化铝的添加量为70重量份，三聚氰胺氰尿酸盐的添加量为5重量份，其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。
对比例1
一种布电线用B1级硅烷交联阻燃聚烯烃电缆料，其与实施例1的区别在于：没有添加硅烷偶联剂，其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。
对比例2
一种布电线用B1级硅烷交联阻燃聚烯烃电缆料，其与实施例1的区别在于：没有添加催化剂，其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。
对比例3
一种布电线用B1级硅烷交联阻燃聚烯烃电缆料，其与实施例1的区别在于：没有添加引发剂，其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。
对比例4
一种布电线用B1级硅烷交联阻燃聚烯烃电缆料，其与实施例1的区别在于：二乙基次磷酸铝的添加量为0重量份，氢氧化铝的添加量为80重量份，三聚氰胺氰尿酸盐的添加量为0重量份，其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。
性能测试：
(1)125℃老化：按照《GB/T 2951-2008》提供的测试方法进行测试；
(2)热延伸：按照《JBT 1047-2004》提供的测试方法进行测试；
(3)B1级燃烧：按照《GB/T 18380-2008》提供的测试方法进行测试。
按照上述测试方法对实施例1～4和对比例1～4提供的聚烯烃电缆料进行测试，测试结果如表1所示：
表1
Figure BDA0003936727330000141
根据表1数据可以看出，本发明提供的布电线用B1级硅烷交联阻燃聚烯烃电缆料具有优异的阻燃性能和抗老化性能。
具体而言，实施例1～4提供的布电线用B1级硅烷交联阻燃聚烯烃电缆料的125℃老化后断裂伸长变化率为15～20，均小于30，满足要求；热延伸负载下伸长率为40～60％；且B1级燃烧均能通过。
比较实施例1和对比例1可以发现，没有添加硅烷偶联剂得到的布电线用聚烯烃电缆料的热延伸高达135％，老化后变化率达到50％，说明没有添加硅烷偶联剂，不能促进交联反应发生，无法形成体型结构，进而热延伸和老化后变化率较大。
比较实施例1和对比例2可以发现，没有添加催化剂得到的布电线用聚烯烃电缆料的热延伸高达110％，老化后变化率达到45％，说明没有添加催化剂会大大降低交联反应发生速度，短时间内无法形成体型结构，进而热延伸和老化后变化率较大。
比较实施例1和对比例3可以发现，没有添加引发剂得到的布电线用聚烯烃电缆料的热延伸高达120％，老化后变化率达到50％，说明没有添加引发剂不能促进交联反应发生，无法形成体型结构，进而热延伸和老化后变化率较大。
比较实施例1和对比例4可以发现，仅采用氢氧化铝作为阻燃剂的聚烯烃电缆料的阻燃性能有所下降。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的修改或等效变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种布电线用B1级硅烷交联阻燃聚烯烃电缆料，其特征在于，其制备原料包括A料和B料，且A料和B料的重量比为1:(0.1～1)；
其中的A料按重量份数包括以下组分：
Figure FDA0003936727320000011
其中的B料按重量份数包括以下组分：
Figure FDA0003936727320000012
2.根据权利要求1所述的一种布电线用B1级硅烷交联阻燃聚烯烃电缆料，其特征在于，所述聚氨酯弹性体为TPU和SEBS的组合。
3.根据权利要求1所述的一种布电线用B1级硅烷交联阻燃聚烯烃电缆料，其特征在于，A料中的硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷中的至少一种；A料中的引发剂为过氧化二异丙苯、过氧化二叔丁烷、过氧化二苯甲烷中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种布电线用B1级硅烷交联阻燃聚烯烃电缆料，其特征在于，A料中的聚烯烃树脂为线性低密度聚乙烯树脂、高密度聚乙烯树脂和POE弹性体的组合。
5.根据权利要求1所述的一种布电线用B1级硅烷交联阻燃聚烯烃电缆料，其特征在于，B料中的聚烯烃树脂为线性低密度聚乙烯树脂、高密度聚乙烯树脂和POE弹性体的组合。
6.根据权利要求1所述的一种布电线用B1级硅烷交联阻燃聚烯烃电缆料，其特征在于，B料中的抗氧剂为抗氧剂300、抗氧剂1076、抗氧剂AT-10、抗氧剂DLTP中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的一种布电线用B1级硅烷交联阻燃聚烯烃电缆料，其特征在于，B料中的阻燃剂为二乙基次磷酸铝、氢氧化铝和三聚氰胺氰尿酸盐的混合物。
8.根据权利要求1所述的一种布电线用B1级硅烷交联阻燃聚烯烃电缆料，其特征在于，B料中的催化剂为二月桂酸二丁基锡。
9.根据权利要求1所述的一种布电线用B1级硅烷交联阻燃聚烯烃电缆料，其特征在于，所述成炭剂为硼酸锌、三氧化二锑、高岭土中的至少一种。
10.一种权利要求1至9任一项所述的布电线用B1级硅烷交联阻燃聚烯烃电缆料，其特征在于，包括如下步骤：
(1)A料的制备：按照配方比例将聚氨酯弹性体、聚烯烃树脂、硅烷偶联剂和引发剂混合均匀，然后加入密炼机中，经密炼造粒，干燥得到聚烯烃电缆料A料；
(2)B料的制备：按照配方比例将聚氨酯弹性体、聚烯烃树脂、相容剂、成炭剂、阻燃剂、抗滴落剂、抗氧剂、催化剂和除水剂混合均匀，然后加入密炼机中，经密炼造粒，干燥制得聚烯烃电缆料B料；
(3)将步骤(1)所得的A料和B料按照重量比分别包装即得该B1级硅烷交联阻燃聚烯烃电缆料。
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