CN115746443A - 一种耐低温低烟无卤阻燃电缆料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于高分子复合材料技术领域,公开了一种耐低温低烟无卤阻燃电缆料及其制备方法,包括如下重量分数组分:聚烯烃弹性体8~25份,SEBS 10~30份,乙烯醋酸乙烯酯10~20份,聚乙烯15~25份,相容剂3~6份,无机阻燃剂50~70份,协效阻燃剂0~10份,P‑N系列阻燃剂0~15份,聚偏氟乙烯1~3份,抗氧剂0.8~2份,己二酸二异葵酯2~5份,磷酸三苯酯5~8份,润滑剂2~5份;所述聚烯烃弹性体为乙烯‑辛烯共聚物,其中辛烯的含量重量百分数为30%~60%;所述SEBS为聚乙烯、聚丁烯和聚苯乙烯三元共聚物,聚苯乙烯为末端。本发明通过聚烯烃材料、增塑剂、阻燃剂和抗氧剂等复配,得到耐低温性能优良、硬度低、具有良好阻燃性能的电缆料,电缆料具有优异的加工性能,能够满足不同电线电缆加工设备的基础性能需求。
Description
技术领域
本发明主要涉及高分子复合材料技术领域,特别是涉及一种耐低温低烟无卤阻燃电缆料及其制备方法。
背景技术
目前现有低烟无卤阻燃电缆料主要以EVA为基体树脂,配合聚烯烃树脂及其衍生物,添加Mg(OH)2和Al(OH)3等无机阻燃剂混合制备。通过长期发展EVA基体无卤阻燃电缆料已基本形成较为完善的体系和技术方法。如专利CN 110511471A的一种耐寒阻燃低烟无卤阻燃料及其制备方法,成分包括EVA树脂、聚烯烃塑化体树脂、马来酸酐接枝POE、EPPE树脂、阻燃体系采用有机磷阻燃剂、碳酸镁钙和有机硅阻燃剂,其他助剂包括抗氧剂和交联剂,其中主体树脂为VA含量40%的EVA树脂,产品阻燃性能优异、耐低温。但近年来新能源产业的快速发展,对EVA需求大增,价格快速增长,为控制成本,国内电缆生产企业寻找新的配方体系成为现实需求,聚乙烯价格低廉、产量大,依托聚乙烯及聚烯烃共聚物开发低烟无卤电缆料成为新的研究方向。
目前,以聚烯烃及POE为主体通过添加充油三元乙丙胶,与无机填料共混得到的阻燃产品,其硬度较EVA大,且存在开裂风险和耐低温性能差,常规无卤阻燃聚乙烯电缆料阻燃等级不达标,常规聚乙烯阻燃电缆料材料粘度大,挤出电缆表面光洁性较差。
因此寻找新的聚烯烃及其共聚物材料为主体的电缆料,优化其功能、简化加工工艺具有重要意义。
发明内容
针对上述现有技术中的缺点,本发明旨在提出一种耐低温低烟无卤阻燃电缆料,该电缆料耐低温性能优良、硬度低、具有良好阻燃性能,能够达到B1级标准,且具有优异的加工性能和机械性能,能够满足不同电线电缆加工设备的基础性能需求。
为实现上述目的,本发明的实施采用如下技术方案:
一种耐低温低烟无卤阻燃电缆料,包括如下重量分数组分:
所述聚烯烃弹性体为乙烯-辛烯共聚物,其中辛烯的含量重量百分数为30%~60%;所述SEBS为聚乙烯、聚丁烯和聚苯乙烯三元共聚物,聚苯乙烯为末端。
进一步的,所述乙烯醋酸乙烯酯中醋酸乙烯酯的重量百分数为20%~50%,可进一步提高成碳效率。
进一步的,所述聚乙烯为茂金属线性低密度聚乙烯,茂金属线性低密度聚乙烯具有结晶度高、强度高、韧性好、刚性好、抗冲击性能好、抗刺穿能力高、抗撕裂能力强等优点。。
进一步的,所述相容剂为PE-g-MAH或POE-g-MAH,可提高树脂与无机分体的相容性、提高无机分体的均匀性。
进一步的,所述无机阻燃剂为活性氢氧化镁、氢氧化铝粉体的混合物;所述协效阻燃剂为二氧化硅、蒙脱土、云母粉、抑烟剂或成碳剂的至少一种;所述P-N系列阻燃剂为三聚氰胺尿酸盐和磷系阻燃剂的混合物,所述磷系阻燃剂为有机次磷酸铝、或聚磷酸铵。
进一步的,所述抗氧剂为1010、168、1076中的一种或几种。
进一步的,所述润滑剂为聚乙烯蜡或硅酮母粒。
本发明还提出了一种耐低温低烟无卤阻燃电缆料的制备方法,该制备方法简单易行,适合大批量生产。该制备方法,包括如下步骤:
步骤一、将各原料按设计比例重量称料,将聚烯烃弹性体、乙烯醋酸乙烯酯、聚乙烯、相容剂、抗氧剂、己二酸二异葵酯、磷酸三苯酯按比例混匀,加入高速混炼机混炼,得到混合料A;将其余粉体混匀,得到混合料B。
步骤二、将混合料A加入密炼机,在150℃~180℃,40~60r/min条件下混合3~5min,树脂基体和抗氧剂、增塑剂混合均匀后,加入混合料B,在150℃~180℃条件下,密炼20~30min,温度不得超过165℃,倒出混合物料。
步骤三、将步骤2获得的混合物加入双锥喂料机,通过喂料机加入双螺杆挤出机中进行进一步混合,双螺杆直径小于200mm,长径比40,主机转速650rpm,机筒温度100℃~180℃,进料区温度为110℃,逐步升温至170℃,机头温度180℃,采用水冷切粒,过旋风分离器和振动筛后存入料仓,获得耐低温低烟无卤阻燃电缆料。
与现有技术相比,本发明的有益效果在于:
1、采用本发明制成的耐低温低烟无卤阻燃电缆料,以聚乙烯、聚烯烃弹性体为主要树脂基体,配合EVA、SEBS弹性体,通过增加TPE弹性体和增塑剂的使用,使电缆料具有优异的柔韧性,同时添加的弹性体材料和相容剂优化了阻燃剂与基体的相容性,保证高填充量的同时具有优异的物理机械性能,采用无机氢氧化物作为主阻燃剂,配合P-N系列阻燃剂和协效阻燃剂使电缆料能够满足GB/T 32129-2015阻燃电缆产品,增塑剂和润滑剂的加入提高了电缆料的耐低温性能和加工性能,该电缆料的硬度和弯曲半径小,柔软性和耐寒性能更佳,且显著降低工艺成本,对各种塑化能力的螺杆的适应性好,满足不同基础设备的加工要求,有利于大面积推广使用。
2、活性氢氧化镁和氢氧化铝组合:氢氧化镁和氢氧化铝在受热过程中能够释放结合水,吸收表面热量和降低氧气含量,生成的氧化物是耐火材料;活性氢氧化镁与基体的相容性好,在基体中能更好的分散,使基体材料保持良好的机械性能。
3、协效阻燃剂和P-N阻燃剂:P-N阻燃剂能够快速使树脂脱水、使树脂基体碳化,与协效阻燃剂共同使用,可以在电缆料表面形成疏松多孔的层状结构,电缆燃烧形成的碳层完整性和强度大幅提高,碳层能够隔离树脂基体与空气接触,减弱燃烧热向基体树脂的传导,减弱树脂降解气化,显著降低热释放速率。
4、己二酸二异葵酯、磷酸三苯酯、SEBS、偏氟乙烯和润滑剂的使用,保障了材料的加工性和耐低温性能,使电缆料更柔软,适合在低温下使用。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步的说明。本实施例仅为解释本发明,并不是本发明的限定。对本发明方法和步骤的修改替换等内容均属于本发明的内容。
本申请的实施例1~5的具体配方如下:
表1实施例1~5
本实施例提供一种耐低温低烟无卤聚烯烃电缆料,其原料配比如表1所示,电缆料的制备方法包括以下步骤:
1)将各原料按设计比例重量称料,将聚烯烃弹性体、乙烯醋酸乙烯酯、聚乙烯、相容剂、抗氧剂、己二酸二异葵酯、磷酸三苯酯按比例混匀,加入高速混炼,得到混合料A;将其余粉体混匀,得到混合料B。
2)将混合料A加入密炼机,在150℃~180℃,40~60r/min条件下混合3~5min,树脂基体和抗氧剂、增塑剂混合均匀后,加入混合料B,在150℃~180℃条件下,密炼20~30min,温度不得超过165℃,倒出混合物料。
3)将步骤2获得的混合物加入双锥喂料机,通过喂料机加入双螺杆挤出机中进行进一步混合,双螺杆直径小于200mm,长径比40,主机转速650rpm,机筒温度100℃~180℃,进料区温度为110℃,逐步升温至170℃,机头温度180℃,采用水冷切粒,过旋风分离器和振动筛后存入料仓。
为了更好地说明本发明实施例提供的耐低温无卤阻燃电缆料的特性,下面将实施例1~5制备的电缆料进行性能测试,检测结果如表2所示。
表2检测结果
从表中可以看出,实施例1~5所制备的电缆料具有优异的机械性能、阻燃性、耐低温性能,综合性能优异,能够满足GB/T32129-2015电线电缆用无卤低烟阻燃电缆料的标准,适用于90℃电线电缆产品的需求,与现有EVA低烟无卤电缆料无明显差别。
从表中所给的配方设计可以看出,体系的协效阻燃剂和P-N系阻燃剂分别引入到基本的配方体系,实施例1制备的电线由于只有无机阻燃剂,延燃时间在15秒左右,氧指数仅为31.2,阻燃性能一般;通过协效阻燃剂和P-N系阻燃剂复配后,阻燃效果大幅提升,燃烧碳层完整性大幅提高,氧指数达到了36.6,单根燃烧实验离火即灭,烟密度明显降低。
从表2可以看出,实施例5因调整了阻燃剂比例和提高了EVA含量,电缆料的阻燃性更高,形成的碳壳完整均匀,适用于对阻燃性要求高的电缆使用。
只要所选用的聚烯烃、聚乙烯、相容剂、EVA、P-N系阻燃剂、增塑剂、抗氧剂在本发明范围内,均可以实现较好的阻燃效果,达到或超过所举实施例的技术效果。
最后应说明的是:以上仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换,但是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 (9)
1.一种耐低温低烟无卤阻燃电缆料,其特征在于,包括如下重量分数组分:聚烯烃弹性体8~25份,SEBS 10~30份,乙烯醋酸乙烯酯10~20份,聚乙烯15~25份,相容剂3~6份,无机阻燃剂50~70份,协效阻燃剂0~10份,P-N系列阻燃剂0~15份,聚偏氟乙烯1~3份,抗氧剂0.8~2份,己二酸二异葵酯2~5份,磷酸三苯酯5~8份,润滑剂2~5份;所述聚烯烃弹性体为乙烯-辛烯共聚物,其中辛烯的含量重量百分数为30%~60%;所述SEBS为聚乙烯、聚丁烯和聚苯乙烯三元共聚物,聚苯乙烯为末端。
2.根据权利要求1所述的一种耐低温低烟无卤阻燃电缆料,其特征在于,所述乙烯醋酸乙烯酯中醋酸乙烯酯的重量百分数为20%~50%。
3.根据权利要求1所述的一种耐低温低烟无卤阻燃电缆料,其特征在于,所述聚乙烯为茂金属线性低密度聚乙烯。
4.根据权利要求1所述的一种耐低温低烟无卤阻燃电缆料,其特征在于,所述相容剂为PE-g-MAH或POE-g-MAH。
5.根据权利要求1所述的一种耐低温低烟无卤阻燃电缆料,其特征在于,所述无机阻燃剂为活性氢氧化镁、氢氧化铝粉体的混合物;所述协效阻燃剂为二氧化硅、蒙脱土、云母粉、抑烟剂或成碳剂的至少一种;所述P-N系列阻燃剂为三聚氰胺尿酸盐和磷系阻燃剂的混合物,所述磷系阻燃剂为有机次磷酸铝、或聚磷酸铵。
6.根据权利要求1所述的,其特征在于,所述抗氧剂为1010、168、1076中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的,其特征在于,所述润滑剂为聚乙烯蜡或硅酮母粒。
8.一种如权利要求1-7中任意一项所述的耐低温低烟无卤阻燃电缆料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤一、将各原料按表中重量称料,将聚烯烃弹性体、乙烯醋酸乙烯酯、聚乙烯、相容剂、抗氧剂、己二酸二异葵酯、磷酸三苯酯按比例混匀,加入高速混炼机混炼,得到混合料A;将其余粉体混匀,得到混合料B;
步骤二、将混合料A和B加入密炼机,进行混合密炼,得到密炼体;
步骤三、将密炼体进行造粒、水冷切粒、干燥、筛分后获得耐低温低烟无卤阻燃电缆料。
9.根据权利要求3所述的耐低温低烟无卤阻燃电缆料的制备方法,其特征在于,步骤二中的密炼条件为155℃~165℃,时间20min~30min,造粒挤出温度为100℃~180℃。
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