CN115850844B - 一种线缆材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种线缆材料及其制备方法和应用。本发明的线缆材料的组成包括乙烯‑醋酸乙烯共聚物、三元乙丙橡胶、聚乙烯、硅橡胶、相容剂、硅烷、交联剂、无机阻燃剂、抑烟剂、滑爽剂、抗UV剂、抗氧剂和润滑剂，其制备方法包括以下步骤：1)将三元乙丙橡胶、硅橡胶、硅烷和交联剂混匀制成微交联母料；2)将乙烯‑醋酸乙烯共聚物、聚乙烯、相容剂、无机阻燃剂、抑烟剂、滑爽剂、抗UV剂、抗氧剂和润滑剂混匀制成阻燃母料；3)将微交联母料和阻燃母料混匀制成线缆材料。本发明的线缆材料具有摩擦系数小、抗UV性能好、使用寿命长等优点，且制备方法简单、生产成本低，由其制成的线缆完全符合室外环境的使用要求，适合进行大规模生产应用。
Description
技术领域
本发明涉及电线电缆技术领域，具体涉及一种线缆材料及其制备方法和应用。
背景技术
线缆是电传输、通讯的媒介，已经成为人们日常生产和生活中重要的组成部分。随着工业发展和社会进步，人们对线缆的要求也越来越高。目前，常规的线缆一般只适合在室内环境中使用，直接用于室外环境会出现表面易刮花、使用寿命大幅缩短、难收展等众多问题，最终会给人们的生产和生活带来严重的不便和安全隐患。
因此，开发一种适用于在室外环境使用的线缆材料具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种线缆材料及其制备方法和应用。
本发明所采取的技术方案是：
一种线缆材料，其包括以下质量份的组分：
乙烯-醋酸乙烯共聚物：10份～25份；
三元乙丙橡胶：5份～17份；
聚乙烯：5份～15份；
硅橡胶：2份～7份；
相容剂：5份～10份；
硅烷：1份～3份；
交联剂：1份～3份；
无机阻燃剂：40份～65份；
抑烟剂：1份～3份；
滑爽剂：1份～7份；
抗UV剂：2份～7份；
抗氧剂：1份～7份；
润滑剂：0.5份～2份。
优选的，一种线缆材料，其包括以下质量份的组分：
乙烯-醋酸乙烯共聚物：12份～20份；
三元乙丙橡胶：9份～15份；
聚乙烯：8份～13份；
硅橡胶：3份～5份；
相容剂：5份～7份；
硅烷：1份～3份；
交联剂：1份～3份；
无机阻燃剂：50份～60份；
抑烟剂：1份～3份；
滑爽剂：3份～7份；
抗UV剂：4份～5份；
抗氧剂：5份～7份；
润滑剂：0.5份～1.5份。
优选的，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)中醋酸乙烯(VA)单元的质量百分含量为25％～30％。
进一步优选的，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物中醋酸乙烯单元的质量百分含量为28％。
优选的，所述三元乙丙橡胶的门尼粘度ML1+4,100℃为20Pa·s～30Pa·s。
优选的，所述三元乙丙橡胶中乙烯单元的质量百分含量为60％～70％，非共轭二烯单元的质量百分含量为2.0％～4.9％。
优选的，所述聚乙烯的熔融指数为1g/10min～5g/10min，熔融指数测试条件为190℃/2.16kg。
优选的，所述硅橡胶中苯基的质量百分含量为3％～7％。
进一步优选的，所述硅橡胶中苯基的质量百分含量为5％。
优选的，所述相容剂为马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物、马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶中的至少一种。
进一步优选的，所述相容剂为马来酸酐接枝率1.3％的马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物。
优选的，所述马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物中马来酸酐的接枝率为0.8％～2％。
优选的，所述马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物中马来酸酐的接枝率为0.8％～2％。
优选的，所述马来酸酐接枝三元乙丙橡胶中马来酸酐的接枝率为0.8％～2％。
优选的，所述硅烷为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷中的至少一种。
进一步优选的，所述硅烷为乙烯基三乙氧基硅烷。
优选的，所述交联剂为过氧化二异丙苯、过氧化二苯甲酰中的至少一种。
进一步优选的，所述交联剂为过氧化二异丙苯。
优选的，所述无机阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁中的至少一种。
进一步优选的，所述无机阻燃剂为氢氧化铝。
优选的，所述抑烟剂为硼酸锌、三氧化钼、氧化锌中的至少一种。
进一步优选的，所述抑烟剂为氧化锌。
优选的，所述滑爽剂为油酸酰胺、芥酸酰胺、PE蜡、35#白油中的至少两种。
进一步优选的，所述滑爽剂为油酸酰胺、PE蜡、35#白油中的至少两种。
优选的，所述抗UV助剂为2-羟基-4-辛氧基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸正十六酯中的至少一种。
优选的，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)、硫代二丙酸二月桂酯(抗氧剂DLTP)、2,5-二叔丁基对苯二酚(抗氧剂DBH)、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)中的至少两种。
进一步优选的，所述抗氧剂由四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和二异丙苯基二苯胺按照质量比1:2复配而成。
优选的，所述润滑剂为硅酮母粒。
一种如上所述的线缆材料的制备方法包括以下步骤：
1)将三元乙丙橡胶、硅橡胶、硅烷和交联剂混匀后注入双螺杆挤出机进行造粒，得到微交联母料；
2)将乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚乙烯、相容剂、无机阻燃剂、抑烟剂、滑爽剂、抗UV剂、抗氧剂和润滑剂混匀后注入密炼机进行密炼，再注入双螺杆挤出机进行塑化和分散，得到阻燃母料；
3)将步骤1)的微交联母料和步骤2)的阻燃母料混匀后注入单螺杆挤出机进行造粒，
即得线缆材料。
优选的，步骤1)所述双螺杆挤出机的温度为120℃～165℃，转速为200rpm～350rpm。
优选的，步骤2)所述双螺杆挤出机的温度为100℃～135℃，转速为200rpm～350rpm。
优选的，步骤3)所述单螺杆挤出机的温度为120℃～150℃，转速为150rpm～250rpm。
优选的，步骤3)所述微交联母料、阻燃母料的质量比为1:8.5～9.5。
进一步优选的，步骤3)所述微交联母料、阻燃母料的质量比为1:9。
一种线缆，其组成包括上述线缆材料。
本发明的有益效果是：本发明的线缆材料具有摩擦系数小、抗UV性能好、使用寿命长等优点，且制备方法简单、生产成本低，由其制成的线缆完全符合室外环境的使用要求，适合进行大规模生产应用。
具体来说：
1)本发明的线缆材料中添加有硅橡胶(耐刮)和滑爽剂，可以大幅降低线缆与接触面的摩擦系数；
2)本发明的线缆材料中添加有耐候性好的三元乙丙橡胶和抗UV助剂，可以显著提高线缆在室外环境中的使用寿命。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的解释和说明。
实施例1～4和对比例1～4中的各原料的参数指标如下：
乙烯-醋酸乙烯共聚物：VA单元的质量百分含量为28％，台塑集团；
三元乙丙橡胶：门尼粘度ML1+4,100℃为20Pa·s～30Pa·s，乙烯单元的质量百分含量为60％～70％，非共轭二烯单元的质量百分含量为2.0％～4.9％，美国陶氏集团；
聚乙烯：熔融指数为1g/10min～5g/10min，熔融指数测试条件为190℃/2.16kg，美国陶氏集团；
硅橡胶：苯基的质量百分含量为5％，东爵有机硅集团有限公司；
相容剂：马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物，马来酸酐的接枝率为1.3％，上海久聚高分子材料有限公司；
硅烷：乙烯基三乙氧基硅，山东国化化学有限公司；
交联剂：过氧化二异丙苯，德国瓦克国际集团有限公司；
无机阻燃剂：氢氧化铝，中国铝业集团有限公司；
抑烟剂：氧化锌，贝斯特试剂；
滑爽剂：35#白油，台塑集团；PE蜡，南京天诗新材料科技有限公司；油酸酰胺，南通芮意森化工有限公司；
抗UV助剂：2-羟基-4-辛氧基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸正十六酯，天津利安隆新材料股份有限公司；
抗氧剂：抗氧剂1010，巴斯夫；抗氧剂KY405，常州佳通化学有限公司；
润滑剂：硅酮母粒，佛山市百亚化工有限公司。
实施例1～4和对比例1～4：
实施例1～4和对比例1～4的线缆材料的组成如下表所示：
表1实施例1～4和对比例1～4的线缆材料的组成表(质量份)
上述线缆材料的制备方法包括以下步骤：
1)将三元乙丙橡胶、硅橡胶、硅烷和交联剂混匀后注入双螺杆挤出机进行造粒，双螺杆挤出机的温度为120℃～165℃，转速为200rpm～350rpm，得到微交联母料；
2)将乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚乙烯、相容剂、无机阻燃剂、抑烟剂、滑爽剂、抗UV剂、抗氧剂和润滑剂混匀后注入密炼机进行密炼，再注入双螺杆挤出机进行塑化和分散，双螺杆挤出机的温度为100℃～135℃，转速为200rpm～350rpm，得到阻燃母料；
3)将步骤1)的微交联母料和步骤2)的阻燃母料按照质量比1:9混匀后注入单螺杆挤出机进行造粒，单螺杆挤出机的温度为120℃～150℃，转速为150rpm～250rpm，即得线缆材料。
性能测试：
实施例1～4和对比例1～4的线缆材料的性能测试结果如下表所示：
表2实施例1～4的线缆材料的性能测试结果
表3对比例1～4的线缆材料的性能测试结果
注：
拉伸强度：参照“GB/T 1040.1-2018塑料拉伸性能的测定”进行测试；
断裂伸长率：参照“GB/T 1040.1-2018塑料拉伸性能的测定”进行测试；
烟密度：参照“GB/T 17651.1-2021电缆或光缆在特定条件下燃烧的烟密度测定”进行测试；
单根垂直燃烧试验：参照“GB/T 18380.11-2022电缆和光缆在火焰条件下的燃烧试验”进行测试。
由表2和表3可知：
1)实施例1～4和对比例1～4的线缆材料均可以满足拉伸性能的标准要求，且乙烯-醋酸乙烯共聚物的添加量越大线缆材料的断裂伸长率越大，相应的拉伸强度会略有降低，说明乙烯-醋酸乙烯共聚物与体系中的粉末组分有很好的相容性，可以明显改善体系的柔韧性能；
2)实施例1～4和对比例1～4的线缆材料均可以通过热老化试验(120℃，168h)，抗热氧老化性能相当出色，说明线缆材料内部交联形成了三维网状结构，可以延长线缆的使用寿命；
3)对比例1的线缆材料未添加滑爽剂，摩擦系数很大，由其制成的线缆日常拖拽的阻力很大，相比较而言，实施例4和对比例4的线缆材料的摩擦系数最小，说明35#白油和油酸酰胺组合的表面能更低，迁移到线缆表面可以显著降低体系的摩擦系数，具有很好的爽滑效果；
4)实施例1～4、对比例1和对比例4的线缆材料均可以通过抗UV测试，且拉伸性能保有率没有太大差异，说明添加适量的三元乙丙橡胶对于提高线缆材料的抗UV性能至关重要；
5)对比例2和对比例3的线缆材料均没有通过抗UV测试，且完全不添加三元乙丙橡胶的对比例2数据最差，说明三元乙丙橡胶在线缆材料体系里面可以发挥良好的耐候性能；
6)实施例1～4和对比例1～4的线缆材料均通过了烟密度和单根垂直燃烧试验，说明其阻燃性能好。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种线缆材料，其特征在于，由以下质量份的组分组成：
乙烯-醋酸乙烯共聚物：14份～18份；
三元乙丙橡胶：10份～14份；
聚乙烯：5份～13份；
硅橡胶：2份～7份；
相容剂：5份～10份；
硅烷：1份～3份；
交联剂：1份～3份；
无机阻燃剂：40份～65份；
抑烟剂：1份～3份；
滑爽剂：1份～7份；
抗UV剂：2份～7份；
抗氧剂：1份～7份；
润滑剂：0.5份～2份；
所述乙烯-醋酸乙烯共聚物中醋酸乙烯单元的质量百分含量为25%～30%；
所述三元乙丙橡胶的门尼粘度ML1+4,100℃为20Pa·s～30Pa·s；
所述三元乙丙橡胶中乙烯单元的质量百分含量为60%～70%，非共轭二烯单元的质量百分含量为2.0%～4.9%；
所述聚乙烯的熔融指数为1g/10min～5g/10min，熔融指数测试条件为190℃/2.16kg；
所述硅橡胶中苯基的质量百分含量为3%～7%；
所述抑烟剂为硼酸锌、三氧化钼、氧化锌中的至少一种；
所述滑爽剂为油酸酰胺、芥酸酰胺、PE蜡、35#白油中的至少两种。
2.根据权利要求1所述的线缆材料，其特征在于：所述相容剂为马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物、马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶中的至少一种；所述硅烷为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷中的至少一种；所述交联剂为过氧化二异丙苯、过氧化二苯甲酰中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的线缆材料，其特征在于：所述无机阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的线缆材料，其特征在于：所述抗UV剂为2-羟基-4-辛氧基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸正十六酯中的至少一种；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、硫代二丙酸二月桂酯、2,5-二叔丁基对苯二酚、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两种；所述润滑剂为硅酮母粒。
5.一种如权利要求1～4中任意一项所述的线缆材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）将三元乙丙橡胶、硅橡胶、硅烷和交联剂混匀后注入双螺杆挤出机进行造粒，得到微交联母料；
2）将乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚乙烯、相容剂、无机阻燃剂、抑烟剂、滑爽剂、抗UV剂、抗氧剂和润滑剂混匀后注入密炼机进行密炼，再注入双螺杆挤出机进行塑化和分散，得到阻燃母料；
3）将步骤1）的微交联母料和步骤2）的阻燃母料混匀后注入单螺杆挤出机进行造粒，即得线缆材料。
6.一种线缆，其特征在于，组成包括权利要求1～4中任意一项所述的线缆材料。
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