CN116426061A - 超耐油及抗紫外光型低烟无卤阻燃热固性材料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种超耐油及抗紫外光型低烟无卤阻燃热固性材料，其原料质量组分包括：乙烯醋酸乙烯共聚物：80～105份；氢化丁腈橡胶：0～20份；阻燃剂：105～180份；抗氧剂：2～5份；润滑剂：2～5份；偶联剂：1～4份；防粘剂：2～5份；紫外光吸收剂：1～3份；增塑剂：6～15份；交联剂：2～4份；交联助剂：0.5～1.5份。本发明采用乙烯醋酸乙烯共聚物作为骨架材料，并可搭配特定用量的氢化丁腈橡胶，不仅提高了物料的操作性能，且能得到具有超耐油、耐低温、耐盐雾、耐紫外线、耐酸碱等优异性能的低烟无卤热固性材料。
Description
技术领域
本发明涉及一种超耐油及抗紫外光型低烟无卤阻燃热固性材料及其制备方法，属于电力电缆材料技术领域。
背景技术
随着现代科学技术的发展和人们生活水平的提高,对电线电缆材料的安全性、环保性提出了更高的要求。电线电缆大量使用的材料大多是易燃的高分子材料,在传输电能中常因自身发热或外部火灾而引起燃烧,存在火灾安全隐患,因此应用在电线电缆中的高分子材料应具有阻燃特性。最初是通过向这些高分子材料中添加卤系阻燃剂或采用含卤素的高分子材料来实现这个目标,但当发生火灾时,这些材料将释放出大量的烟雾和卤化氢气体,容易使人或动物窒息而死,造成二次灾难。因此,开发和使用高阻燃、高安全、低毒、低烟、无腐蚀性气体产生的无卤阻燃电缆料已成为今后的发展方向。
发明内容
本发明提供一种超耐油及抗紫外光型低烟无卤阻燃热固性材料及其制备方法，本发明材料具有超耐油、耐低温、耐盐雾、耐紫外线、耐酸碱等性能，且低烟无卤，适用于轨道交通、风力发电、石油平台等特种电缆使用。
本发明所采用的技术方案如下：
一种超耐油及抗紫外光型低烟无卤阻燃热固性材料，其原料组分包括：
乙烯醋酸乙烯共聚物：80～105份；
氢化丁腈橡胶：0～20份；
阻燃剂：105～180份；
抗氧剂：2～5份；
润滑剂：2～5份；
偶联剂：1～4份；
防粘剂：2～5份；
紫外光吸收剂：1～3份；
增塑剂：6～15份；
交联剂：2～4份；
交联助剂：0.5～1.5份；
着色剂：4～8份；
其中，乙烯醋酸乙烯共聚物为乙烯醋酸乙烯共聚物为EVM500HV和EVM700HV比例不为零的混合物；阻燃剂为复合阻燃剂和金属氢氧化物比例不为零的混合物，复合阻燃剂为三氧化二锑、硼酸锌及纳米蒙脱土质量比为1：1：1的复配物，金属氢氧化物为氢氧化镁和/或氢氧化铝，所述份数为重量份数。
乙烯醋酸乙烯共聚物(EVA)由乙烯(E)与醋酸乙烯(VA)共聚制得。
本申请采用乙烯醋酸乙烯共聚物作为骨架材料，并可搭配特定用量的氢化丁腈橡胶，不仅确保物料的操作性能，且能得到耐油性能优异的无卤材料；
在制备时候，通过高速搅拌机对粉体材料进行预处理，不仅可提高粉体材料的分散性也可提高无卤料的机械性能、耐油性能等；
通过采用复合阻燃剂和金属氢氧化物复配的阻燃剂，在确保阻燃性能的基础上，减少了阻燃剂的用量，且不会影响无卤料的其它性能；
通过对各原料种类及用量的选择，使各原料组分之间的协同效应发挥到最佳，从而得到了具有优良无卤低烟低毒及阻燃性能、耐低温性、耐盐雾、超耐油、耐紫外光好的热固性材料，可以满足轨道交通、风力发电、石油平台等特种电缆的使用需求。
为了进一步促进各组分之间的协同效应，以提高阻燃性能，减少阻燃剂用量，阻燃剂为复合阻燃剂和金属氢氧化物质量比为(1～3.5)：(40～50)的混合物。优选，金属氢氧化物为氢氧化镁和氢氧化铝质量比为(0～20)：(20～50)的混合物。
为了在延长材料使用寿命的同时，进一步促进各组分之间的协同效应，优选，抗氧剂为2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体和四(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯质量比为1：1的混合物。
为了进一步改善物料的可操作性能，润滑剂为硅油、石蜡任意配比的混合物。
为了进一步保证材料的均匀性，同时改善物料的可操作性能，进一步促进各组分之间的协同效应，优选，防粘剂为莱茵散、硬脂酸锌及硬脂酸质量比为1：1：(0.5～1)的混合物，其中，莱茵散为莱茵散A-16或莱茵散A-18。
为了进一步提高材料的耐紫外光性能，优选，紫外光吸收剂为2-二羟基-4-4正辛氧基二苯甲酮。
为了进一步促进各组分之间的协同效应，提高材料的综合性能，优选，偶联剂为乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷。
为了进一步提高材料的耐低温及耐油性能，优选，增塑剂为癸二酸二丁酯。
为了提高反应效率，同时提高所得物料的力学性能，交联剂为双(叔丁过氧异丙)苯，交联助剂为三烯丙基异氰脲酸酯。申请人经研究实践发现，前述交联剂和交联助剂的搭配，可使得材料的交联速度和交联程度得到显著的提高。
上述一种超耐油及抗紫外光型低烟无卤阻燃热固性材料的制备方法，包括如下步骤：
A、先将阻燃剂和偶联剂加入预热至(60±5)℃的高速搅拌机进行(350±50)r/min高速搅拌，搅拌时间(1.5～2.5)min；后将抗氧剂、润滑剂、紫外光吸收剂、交联助剂加入高速搅拌机进行(150±50)r/min高速搅拌，搅拌时间(1～2)min；
B、将步骤A预处理粉体材料以及剩余原料送入捏炼机捏炼，捏炼时间5～8min；
C、将步骤B所得物料开炼机开炼后送入滤胶机滤胶；
D、滤胶后对物料进行开炼机开炼散热，后将物料进行辗页停放得到成品物料。
为了确保所得材料的力学性能，步骤B捏炼温度≤120℃，防止温度过高产生熟料，步骤B滤胶机出料温度≤120℃防止温度过程物料焦烧。
本发明未提及的技术均参照现有技术。
本发明一种超耐油及抗紫外光型低烟无卤阻燃热固性材料，采用乙烯醋酸乙烯共聚物作为骨架材料，并可搭配特定用量的氢化丁腈橡胶，不仅提高了物料的操作性能，且能得到具有超耐油、耐低温、耐盐雾、耐紫外线、耐酸碱等优异性能的低烟无卤热固性材料，能够满足轨道交通、风力发电、石油平台等特种电缆的使用要求且制备方法简单可控。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
一种超耐油及抗紫外光型低烟无卤阻燃热固性材料，其原料配方组份及各组份重量份配比为：
乙烯醋酸乙烯共聚物EVM700HV(朗盛化学)40份；
乙烯醋酸乙烯共聚物EVM500HV(朗盛化学)40份
氢化丁腈橡胶(朗盛化学)20份；
阻燃剂180份，具体包括：氢氧化铝110份、氢氧化镁67份和复合阻燃剂1份，复合阻燃剂为三氧化二锑、硼酸锌及纳米蒙脱土质量比为1：1：1的混合物；
抗氧剂5份，具体包括：2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体(朗盛化学)1.5份和四(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯3.5份；
润滑剂2份，具体包括：硅油(201甲基硅油)2份和石蜡(58#全精炼石蜡)3份；
防粘剂5份，具体包括：莱茵散A-16：2份、硬脂酸锌：2份、以及硬脂酸：1份；
紫外光吸收剂2-二羟基-4-4正辛氧基二苯甲酮3份；
偶联剂乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷4份；
增塑剂癸二酸二丁酯15份；
交联剂双(叔丁过氧异丙)苯4份；
交联助剂三烯丙基异氰脲酸酯1.5份；
着色剂高耐磨炭黑(N330)：8份。
实施例2
乙烯醋酸乙烯共聚物EVM700HV(朗盛化学)60份；
乙烯醋酸乙烯共聚物EVM500HV(朗盛化学)45份
氢化丁腈橡胶(朗盛化学)5份；
阻燃剂145份，具体包括：氢氧化铝10份、氢氧化镁40份和复合阻燃剂5份，复合阻燃剂为三氧化二锑、硼酸锌及纳米蒙脱土质量比为1：1：1的混合物；
抗氧剂2份，具体包括：2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体(朗盛化学)0.8份和四(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯0.8份；
润滑剂3.5份，具体包括：硅油(201甲基硅油)2份和石蜡(58#全精炼石蜡)1.5份；
防粘剂3.5份，具体包括：莱茵散A-16：1.5份、硬脂酸锌：1份、以及硬脂酸：1份；
紫外光吸收剂2-二羟基-4-4正辛氧基二苯甲酮2份；
偶联剂乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷2份；
增塑剂癸二酸二丁酯12份；
交联剂双(叔丁过氧异丙)苯2份；
交联助剂三烯丙基异氰脲酸酯1份。
着色剂高耐磨炭黑(N330)：8份。
实施例3
乙烯醋酸乙烯共聚物EVM700HV(朗盛化学)30份；
乙烯醋酸乙烯共聚物EVM500HV(朗盛化学)60份
氢化丁腈橡胶(朗盛化学)10份；
阻燃剂160份，具体包括：氢氧化铝90份、氢氧化镁67份和复合阻燃剂3份，复合阻燃剂为三氧化二锑、硼酸锌及纳米蒙脱土质量比为1：1：1的混合物；
抗氧剂2.8份，具体包括：2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体(朗盛化学)1.2份和四(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯1.6份；
润滑剂4份，具体包括：硅油(201甲基硅油)2份和石蜡(58#全精炼石蜡)2份；
防粘剂3份，具体包括：莱茵散A-16：1份、硬脂酸锌：1份、以及硬脂酸：1份；
紫外光吸收剂2-二羟基-4-4正辛氧基二苯甲酮3份；
偶联剂乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷3份；
增塑剂癸二酸二丁酯6份；
交联剂双(叔丁过氧异丙)苯2.8份；
交联助剂三烯丙基异氰脲酸酯1.5份；
着色剂高耐磨炭黑(N330)：6份。
对比例1
一种超耐油及抗紫外光型低烟无卤阻燃热固性材料，其原料配方组份及各组份重量份配比为：
乙烯醋酸乙烯共聚物EVM700XL(朗盛化学)50份；
乙烯醋酸乙烯共聚物EVM500HV(朗盛化学)50份
阻燃剂105份，具体包括：氢氧化铝95份和复合阻燃剂10份，复合阻燃剂为三氧化二锑、硼酸锌及纳米蒙脱土质量比为1：1：1的混合物；
抗氧剂2份，具体包括：2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体(朗盛化学)1份和四(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯1份；
润滑剂2份，具体包括：硅油(201甲基硅油)1份和石蜡(58#全精炼石蜡)1份；
防粘剂2份，具体包括：莱茵散A-16：1份、硬脂酸锌：0.5份、以及硬脂酸：0.5份；
紫外光吸收剂2-二羟基-4-4正辛氧基二苯甲酮1份；
偶联剂乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷1份；
增塑剂癸二酸二丁酯6份；
交联剂双(叔丁过氧异丙)苯2份；
交联助剂三烯丙基异氰脲酸酯0.5份；
着色剂高耐磨炭黑(N330)：4份。
上述各例的制备方法：包括如下步骤：
A、将阻燃剂和偶联剂加入预热至(60±5)℃的高速搅拌机进行(350±50)r/min高速搅拌，搅拌时间(1.5～2.5)min,后将抗氧剂、润滑剂、紫外光吸收剂、交联助剂加入高速搅拌机进行(150±50)r/min高速搅拌，搅拌时间(1～2)min；
B、将步骤A预处理粉体材料以及其余原料送入捏炼机捏炼，捏炼时间5～8min；
C、将步骤B所得物料开炼机开炼后送入滤胶机滤胶；
D、滤胶后对物料进行开炼机开炼散热，后将物料进行辗页停放得到成品物料。
为了确保所得材料的力学性能，步骤B捏炼温度≤120℃，防止温度过高产生熟料，步骤B滤胶机出料温度≤120℃防止温度过程物料焦烧。
表1各实施例所得产品材料性能表：
Claims (9)
1.一种超耐油及抗紫外光型低烟无卤阻燃热固性材料，其特征在于：其原料组分包括：
乙烯醋酸乙烯共聚物：80～105份；
氢化丁腈橡胶：0～20份；
阻燃剂：105～180份；
抗氧剂：2～5份；
润滑剂：2～5份；
偶联剂：1～4份；
防粘剂：2～5份；
紫外光吸收剂：1～3份；
增塑剂：6～15份；
交联剂：2～4份；
交联助剂：0.5～1.5份；
其中，
乙烯醋酸乙烯共聚物为EVM500HV和EVM700HV比例不为零的混合物；
阻燃剂为复合阻燃剂和金属氢氧化物比例不为零的混合物，复合阻燃剂为三氧化二锑、硼酸锌及纳米蒙脱土质量比为1：1：1的复配物，金属氢氧化物为氢氧化镁和/或氢氧化铝，所述份数为重量份数。
2.根据权利要求1所述的一种超耐油及抗紫外光型低烟无卤阻燃热固性材料，其特征在于：还包括着色剂：4～8份。
3.根据权利要求1或2所述的一种超耐油及抗紫外光型低烟无卤阻燃热固性材料，其特征在于：阻燃剂为复合阻燃剂和金属氢氧化物质量比为(1～3.5)：(40～50)的混合物。
4.根据权利要求1或2所述的一种超耐油及抗紫外光型低烟无卤阻燃热固性材料，其特征在于：抗氧剂为2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体和四(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯质量比为1：1的混合物。
5.根据权利要求1或2项所述的一种超耐油及抗紫外光型低烟无卤阻燃热固性材料，其特征在于：润滑剂为硅油和石蜡任意配比的混合物。
6.根据权利要求1或2任意一项所述的一种超耐油及抗紫外光型低烟无卤阻燃热固性材料，其特征在于：防粘剂为莱茵散、硬脂酸锌及硬脂酸质量比为1：1：(0.5～1)的混合物。
7.根据权利要求6项所述的一种超耐油及抗紫外光型低烟无卤阻燃热固性材料，其特征在于：莱茵散为莱茵散A-16或莱茵散A-18。
8.根据权利要求1或2任意一项所述的一种超耐油及抗紫外光型低烟无卤阻燃热固性材料，其
紫外光吸收剂为2-二羟基-4-4正辛氧基二苯甲酮；
偶联剂为乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷；
增塑剂剂为癸二酸二丁酯；
交联剂为双(叔丁过氧异丙)苯，交联助剂为三烯丙基异氰脲酸。
9.权利要求1～8任意一项所述的一种超耐油及抗紫外光型低烟无卤阻燃热固性材料及其制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
A、将原料中的阻燃剂和偶联剂加入预热至60±5℃的高速搅拌机进行(350±50)r/min高速搅拌，搅拌时间1.5～2.5min；再将将原料中的抗氧剂、润滑剂、紫外光吸收剂、交联助剂加入高速搅拌机进行(150±50)r/min高速搅拌，搅拌时间1～2min；
B、将步骤A预处理得到粉体材料以及原料中的剩余部分送入捏炼机捏炼，捏炼时间5～8min，捏炼排胶温度≤120℃；
C、将步骤B所得物料开炼机开炼后送入滤胶机滤胶；
D、滤胶后对物料进行开炼机开炼散热，后将物料进行辗页停放得到成品物料。
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