CN115926288A - 一种弹性体增韧交联hdpe无卤抑烟阻燃电缆料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种弹性体增韧交联HDPE无卤抑烟阻燃电缆料，包括第一物料、第二物料、1‑5份过氧化物交联剂以及5‑10份阻燃剂，所述第一物料、第二物料、过氧化物交联剂以及阻燃剂混合均匀即得弹性体增韧交联HDPE无卤阻燃电缆料；所述第一物料为经乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂处理的20‑40份阻燃剂；所述第二物料包括100份高密度聚乙烯基体树脂、20‑30份弹性体增韧剂以及5‑10份相容剂，所述高密度聚乙烯基体树脂、弹性体增韧剂以及相容剂以高速混合机混合10‑20min即得第二物料。本发明具有优异加工性能，采用过氧化物交联和弹性体协同增韧改性，增韧剂和阻燃剂添加量少，力学强度优异。
Description
技术领域
本发明涉及电缆料制备技术领域，尤其涉及一种弹性体增韧交联HDPE无卤抑烟阻燃电缆料及其制备方法。
背景技术
高密度聚乙烯(HDPE)具有优异的介电性能和加工性能,是制备各种电力电缆的优选基体树脂，但HDPE是一种非极性的结晶高聚物,在低温和复杂工况下韧性不足，断裂伸长率偏低，无法满足许多工程应用的性能要求，为扩大其应用范围，需要对其进行增韧改性；另外，HDPE属于碳氢聚合物，极易燃烧，其极限氧指数仅为18，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，因此对HDPE进行阻燃改性也非常必要。
目前，中国专利公开了较多关于阻燃电缆料的制备方法，如CN202210538541.4(高阻燃低烟无卤电缆料及其制备方法和应用)，CN2022104783160.2(无卤低烟电缆料及其制备方法)CN202010228063.8(一种低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料及其制备方法)，关于过氧化物交联和弹性体协同增韧改性HDPE制备电缆料的相关专利鲜有公开，现有技术中的各种电缆料虽然各具优点，但同时仍然存在一定的缺陷，很难兼顾到各方面的性能，特别是阻燃剂和增韧剂添加量过高，一方面降低了电缆料的力学强度，另一方面增加了电缆料的成本。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的缺陷，本发明提出了一种弹性体增韧交联HDPE无卤抑烟阻燃电缆料及其制备方法，具有优异加工性能，采用过氧化物交联和弹性体协同增韧改性，增韧剂和阻燃剂添加量少，力学强度优异。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种弹性体增韧交联HDPE无卤抑烟阻燃电缆料，包括第一物料、第二物料、1-5份过氧化物交联剂以及5-10份阻燃剂，所述第一物料、第二物料、过氧化物交联剂以及阻燃剂混合均匀即得弹性体增韧交联HDPE无卤阻燃电缆料；
所述第一物料为经乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂处理的20-40份阻燃剂；
所述第二物料包括100份高密度聚乙烯基体树脂、20-30份弹性体增韧剂以及5-10份相容剂，所述高密度聚乙烯基体树脂、弹性体增韧剂以及相容剂以高速混合机混合10-20min即得第二物料。
进一步地，所述阻燃剂为镁铝水滑石粉末，将所述阻燃剂与阻燃剂重量0.5-2％的乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂于高速混合机中混合10-15min即得第一物料。
进一步地，所述过氧化物交联剂为过氧化二异丙苯)、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷(双2，5)、双(叔丁过氧异丙基)苯、过氧化苯甲酰的中任意一种。
进一步地，所述弹性体增韧剂为苯乙烯-氢化丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、热塑性聚氨脂、乙烯-辛烯共聚物、废旧橡胶粉的中任意一种或两种的组合。
进一步地，所述的相容剂为乙烯-醋酸乙烯共聚物、马来酸酐接枝乙烯醋酸乙烯共聚物中任意一种。
进一步地，所述的阻燃助剂为含三嗪结构的磷-氮星形化合物。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
1)采用过氧化物交联和弹性体协同增韧改性HDPE，改善电缆料的加工性能和制品的韧性；
2)采用新的阻燃剂和阻燃助剂，减少添加量，提高制品的力学强度。
具体实施方式
容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。
一种弹性体增韧交联HDPE无卤抑烟阻燃电缆料，以质量份数计，包括高密度聚乙烯基体树脂100份、弹性体增韧剂20-30份、相容剂5-10份、过氧化物交联剂1-5份、阻燃剂20-40份、阻燃助剂5-10份；
其制备方法具体包括如下步骤：
1)称取事先干燥好的阻燃剂镁铝水滑石粉末20-40重量份和阻燃剂重量0.5-2％的乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂，在高速混合机中混合10-15分钟；
2)称取高密度聚乙烯基体树脂(HDPE)100重量份、弹性体增韧剂20-30重量份、相容剂5-10重量份，采用高速混合机初步混合10-20分钟，然后通过双螺杆挤出机熔融、混炼并挤出造粒，温度控制在120-190℃之间，螺杆转速100-150转/分；
3)称取过氧化物交联剂1-5重量份、阻燃助剂5-10重量份，与步骤1)和2)制备的混合料一起在高速混合机中混合20-30分钟，得到一种弹性体增韧交联HDPE无卤阻燃电缆料。
本发明于制备弹性体增韧交联HDPE无卤抑烟阻燃电缆料过程之中，取用乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂进行处理，将粉体分散的更均匀，树脂与粉体的相容性更好，形成Si-g-C分子链，分子间作用力更大，体现材料整体的机械性能更好。且于本发明之中实用过氧化物交联剂，于加热时过氧化物分解为化学活性很高的游离基，这些游离基夺取聚乙烯分子中的氢原子，使聚乙烯主链的某些碳原子为活性游离基并相互结合，即产生C-C交联键，形成了网状的大分子结构。交联效率高，凝胶率稳定。
以下结合实施例对于本申请的技术效果作进一步的说明。
实施例1：
一种弹性体增韧交联HDPE无卤阻燃电缆料的制备方法，包括如下步骤：1)称取事先干燥好的阻燃剂镁铝水滑石粉末30重量份和阻燃剂重量0.5-2％的乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂，在高速混合机中混合10-15分钟；2)称取高密度聚乙烯基体树脂(HDPE)100重量份、弹性体增韧剂苯乙烯-氢化丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)25重量份、相容剂乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)5重量份，采用高速混合机初步混合10-20分钟，然后通过双螺杆挤出机熔融、混炼并挤出造粒，温度控制在120-190℃之间，螺杆转速100-150转/分；3)称取过氧化物交联剂过氧化二异丙苯(DCP)3重量份、阻燃助剂含三嗪结构的磷-氮星形化合物(中国发明专利202110811393.4)5重量份，与步骤1)和2)制备的混合料一起在高速混合机中混合20-30分钟，得到一种弹性体增韧交联HDPE无卤阻燃电缆料。将实施例制备的电缆料按照国家标准进行检测，得到的实验数据如表1所示。
实施例2：
一种弹性体增韧交联HDPE无卤阻燃电缆料的制备方法，包括如下步骤：1)称取事先干燥好的阻燃剂镁铝水滑石粉末20重量份和阻燃剂重量0.5-2％的乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂，在高速混合机中混合10-15分钟；2)称取高密度聚乙烯基体树脂(HDPE)100重量份、弹性体增韧剂热塑性聚氨脂(TPU)20重量份、相容剂马来酸酐接枝乙烯醋酸乙烯共聚物(EVA-g-MAH)10重量份，采用高速混合机初步混合10-20分钟，然后通过双螺杆挤出机熔融、混炼并挤出造粒，温度控制在120-190℃之间，螺杆转速100-150转/分；3)称取过氧化物交联剂过氧化苯甲酰(BPO)5重量份、阻燃助剂含三嗪结构的磷-氮星形化合物(中国发明专利202110811393.4)10重量份，与步骤1)和2)制备的混合料一起在高速混合机中混合20-30分钟，得到一种弹性体增韧交联HDPE无卤阻燃电缆料。将实施例制备的电缆料按照国家标准进行检测，得到的实验数据如表1所示。
实施例3：
一种弹性体增韧交联HDPE无卤阻燃电缆料的制备方法，包括如下步骤：1)称取事先干燥好的阻燃剂镁铝水滑石粉末40重量份和阻燃剂重量0.5-2％的乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂，在高速混合机中混合10-15分钟；2)称取高密度聚乙烯基体树脂(HDPE)100重量份、弹性体增韧剂乙烯-辛烯共聚物(POE)20重量份、相容剂乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)10重量份，采用高速混合机初步混合10-20分钟，然后通过双螺杆挤出机熔融、混炼并挤出造粒，温度控制在120-190℃之间，螺杆转速100-150转/分；3)称取过氧化物交联剂2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷(双2，5)1重量份、阻燃助剂含三嗪结构的磷-氮星形化合物(中国发明专利202110811393.4)5重量份，与步骤1)和2)制备的混合料一起在高速混合机中混合20-30分钟，得到一种弹性体增韧交联HDPE无卤阻燃电缆料。将实施例制备的电缆料按照国家标准进行检测，得到的实验数据如表1所示。
实施例4：
一种弹性体增韧交联HDPE无卤阻燃电缆料的制备方法，包括如下步骤：1)称取事先干燥好的阻燃剂镁铝水滑石粉末35重量份和阻燃剂重量0.5-2％的乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂，在高速混合机中混合10-15分钟；2)称取高密度聚乙烯基体树脂(HDPE)100重量份、弹性体增韧剂废旧丁苯橡胶粉30重量份、相容剂乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)8重量份，采用高速混合机初步混合10-20分钟，然后通过双螺杆挤出机熔融、混炼并挤出造粒，温度控制在120-190℃之间，螺杆转速100-150转/分；3)称取过氧化物交联剂双(叔丁过氧异丙基)苯(BIPB)3重量份、阻燃助剂含三嗪结构的磷-氮星形化合物(中国发明专利202110811393.4)8重量份，与步骤1)和2)制备的混合料一起在高速混合机中混合20-30分钟，得到一种弹性体增韧交联HDPE无卤阻燃电缆料。将实施例制备的电缆料按照国家标准进行检测，得到的实验数据如表1所示。
实施例5：
一种弹性体增韧交联HDPE无卤阻燃电缆料的制备方法，包括如下步骤：1)称取事先干燥好的阻燃剂镁铝水滑石粉末35重量份和阻燃剂重量0.5-2％的乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂，在高速混合机中混合10-15分钟；2)称取高密度聚乙烯基体树脂(HDPE)100重量份、弹性体增韧剂乙烯-辛烯共聚物(POE)20重量份和废旧丁腈橡胶粉5重量份、相容剂马来酸酐接枝乙烯醋酸乙烯共聚物(EVA-g-MAH)10重量份，采用高速混合机初步混合10-20分钟，然后通过双螺杆挤出机熔融、混炼并挤出造粒，温度控制在120-190℃之间，螺杆转速100-150转/分；3)称取过氧化物交联剂2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷(双2，5)4重量份、阻燃助剂含三嗪结构的磷-氮星形化合物(中国发明专利202110811393.4)7重量份，与步骤1)和2)制备的混合料一起在高速混合机中混合20-30分钟，得到一种弹性体增韧交联HDPE无卤阻燃电缆料。将实施例制备的电缆料按照国家标准进行检测，得到的实验数据如表1所示。
实施例6：
一种弹性体增韧交联HDPE无卤阻燃电缆料的制备方法，包括如下步骤：1)称取事先干燥好的阻燃剂镁铝水滑石粉末20重量份和阻燃剂重量0.5-2％的乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂，在高速混合机中混合10-15分钟；2)称取高密度聚乙烯基体树脂(HDPE)100重量份、弹性体增韧剂热塑性聚氨脂(TPU)20重量份和乙烯-辛烯共聚物(POE)5重量份、相容剂马来酸酐接枝乙烯醋酸乙烯共聚物(EVA-g-MAH)10重量份，采用高速混合机初步混合10-20分钟，然后通过双螺杆挤出机熔融、混炼并挤出造粒，温度控制在120-190℃之间，螺杆转速100-150转/分；3)称取过氧化物交联剂过氧化苯甲酰(BPO)5重量份、阻燃助剂含三嗪结构的磷-氮星形化合物(中国发明专利202110811393.4)10重量份，与步骤1)和2)制备的混合料一起在高速混合机中混合20-30分钟，得到一种弹性体增韧交联HDPE无卤阻燃电缆料。将实施例制备的电缆料按照国家标准进行检测，得到的实验数据如下表1所示。
表1为实施例1-6制备的电缆料检测结果表
| 性能 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 |
| 拉伸强度(MPa) | 27.5 | 30.5 | 31.4 | 29.7 | 30.6 | 28.2 |
| 断裂伸长率(％) | 334.6 | 320.4 | 350.3 | 340.1 | 324.8 | 326.9 |
| <![CDATA[缺口冲击强度(KJ/m<sup>2</sup>)]]> | 25.3 | 22.6 | 26.8 | 25.7 | 26.5 | 23.5 |
| 氧指数(％) | 36 | 45 | 37 | 41 | 38 | 42 |
本发明的技术范围不仅仅局限于上述说明中的内容，本领域技术人员可以在不脱离本发明技术思想的前提下，对上述实施例进行多种变形和修改，而这些变形和修改均应当属于本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种弹性体增韧交联HDPE无卤抑烟阻燃电缆料，其特征在于，包括第一物料、第二物料、1-5份过氧化物交联剂以及5-10份阻燃剂，所述第一物料、第二物料、过氧化物交联剂以及阻燃剂混合均匀即得弹性体增韧交联HDPE无卤阻燃电缆料；
所述第一物料为经乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂处理的20-40份阻燃剂；
所述第二物料包括100份高密度聚乙烯基体树脂、20-30份弹性体增韧剂以及5-10份相容剂，所述高密度聚乙烯基体树脂、弹性体增韧剂以及相容剂以高速混合机混合10-20min即得第二物料。
2.根据权利要求1所述的弹性体增韧交联HDPE无卤抑烟阻燃电缆料，其特征在于，所述阻燃剂为镁铝水滑石粉末，将所述阻燃剂与阻燃剂重量0.5-2％的乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂于高速混合机中混合10-15min即得第一物料。
3.根据权利要求1所述的弹性体增韧交联HDPE无卤抑烟阻燃电缆料，其特征在于，所述过氧化物交联剂为过氧化二异丙苯)、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷(双2，5)、双(叔丁过氧异丙基)苯、过氧化苯甲酰的中任意一种。
4.根据权利要求1所述的弹性体增韧交联HDPE无卤抑烟阻燃电缆料，其特征在于，所述弹性体增韧剂为苯乙烯-氢化丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、热塑性聚氨脂、乙烯-辛烯共聚物、废旧橡胶粉的中任意一种或两种的组合。
5.根据权利要求1所述的弹性体增韧交联HDPE无卤抑烟阻燃电缆料，其特征在于，所述的相容剂为乙烯-醋酸乙烯共聚物、马来酸酐接枝乙烯醋酸乙烯共聚物中任意一种。
6.根据权利要求1所述的弹性体增韧交联HDPE无卤抑烟阻燃电缆料，其特征在于，所述的阻燃助剂为含三嗪结构的磷-氮星形化合物。
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