CN116622152A - 用于线缆的复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于线缆材料技术领域，具体涉及一种用于线缆的复合材料及其制备方法。本发明中的用于线缆的复合材料，按重量份数计，其制备原料包括：100份的乙烯‑醋酸乙烯橡胶、100‑180份的氢氧化铝、2‑10份的炭黑、5‑10份的增塑剂、4‑8份的氧化锌、0.5‑1.5份的硬脂酸、2‑4份的防老剂、10‑20份的阻燃剂、1‑3份的硅烷偶联剂、4‑6份的加工助剂和3‑12份的硫化剂。通过使用本技术方案中的用于线缆的复合材料，不但具有很好的耐高温老化、耐气候、耐臭氧、抗紫外线老化等性能，而且还具有无卤高阻燃、燃烧时发烟量低、不会释放出腐蚀性及有毒有害性气体的特点，当使用复合材料的线缆燃烧时，发烟量少，不会释放出有毒气体，大大减轻了对人体及仪器设备的伤害。

Description

用于线缆的复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于线缆材料技术领域，具体涉及一种用于线缆的复合材料及其制备方法。
背景技术
电线电缆是电力输送及信息传递的载体，广泛用于工业、民用用电设施中。电线电缆应用于不同环境和场合，要求各异，通常需要具备较好的柔韧性、较高的机械强度、阻燃性能等。
阻燃电线电缆通常可分为一般阻燃电线电缆、低烟低卤阻燃电线电缆和低烟无卤阻燃电线电缆。目前我国阻燃电线电缆产品以含卤阻燃为主，这种电线电缆在燃烧时释放出大量的浓烟和腐蚀性卤化物，造成人员伤亡并腐蚀各种设备，导致线缆缺乏一定的安全性。
发明内容
本发明的目的是至少解决现有线缆燃烧时会产生浓烟和腐蚀性卤化物的问题。该目的是通过以下技术方案实现的：
本发明的第一方面提出了一种用于线缆的复合材料，其特征在于，按重量份数计，所述用于线缆的复合材料的制备原料包括：100份的乙烯-醋酸乙烯橡胶、100-180份的氢氧化铝、2-10份的炭黑、5-10份的增塑剂、4-8份的氧化锌、0.5-1.5份的硬脂酸、2-4份的防老剂、10-20份的阻燃剂、1-3份的硅烷偶联剂和3-12份的硫化剂。
通过使用本技术方案中的用于线缆的复合材料，不但具有很好的耐高温老化、耐气候、耐臭氧、抗紫外线老化等性能，而且还具有无卤高阻燃、燃烧时发烟量低、不会释放出腐蚀性及有毒有害性气体的特点，当使用复合材料的线缆燃烧时，发烟量少，不会释放出有毒气体，大大减轻了对人体及仪器设备的伤害。
另外，根据本发明的用于线缆的复合材料，还可具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施方式中，所述乙烯-醋酸乙烯橡胶包括LEVAPREN500和EVA7350，所述LEVAPREN500和所述EVA7350的重量份配比为70～90重量份：10～30重量份，所述LEVAPREN500的门尼粘度ML(1+4)100℃为23-31，所述LEVAPREN500的VAC含量为48.5-51.5％，所述EVA7350的熔融指数(190℃/2.16kg)为2.3-3.1，所述EVA7350的VAC含量为17.6-20.4％。
在本发明的一些实施方式中，所述炭黑为N330炭黑，所述N330炭黑的黑吸碘值为82±6g/kg，所述N330炭黑的DBP吸油值为102±6cm3/100g。
在本发明的一些实施方式中，所述氢氧化铝的灼烧失重为34.5±0.5％，所述氢氧化铝的粒径D50小于等于2.0um，所述氢氧化铝的三氧化二铝含量大于等于64.5％。
在本发明的一些实施方式中，所述增塑剂为癸二酸二辛酯，所述癸二酸二辛酯的酯含量大于等于99.5％，所述癸二酸二辛酯的闪点大于等于210℃，所述癸二酸二辛酯的酸值小于等于0.05mgKOH/g。
在本发明的一些实施方式中，所述防老剂包括2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体和2-硫醇基苯并咪唑，其中，所述2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体和所述2-硫醇基苯并咪唑的重量份配比为1～2重量份：1～2重量份。
在本发明的一些实施方式中，按重量份数计，所述用于线缆的复合材料的制备原料还包括4-6份的加工助剂，所述加工助剂为聚乙烯蜡和硬脂酸锌的混合物。
在本发明的一些实施方式中，所述硫化剂包括三烯丙基异氰脲酸酯和双叔丁基过氧异丙基苯，其中，所述三烯丙基异氰脲酸酯和所述双叔丁基过氧异丙基苯的重量份配比为1～3重量份：2～9重量份。
本发明第二方面提出了一种用于线缆的复合材料的制备方法，包括：
按重量份数称取各种组分；
将称取的各种组分进行混合密炼，形成第一混合胶状物；
将第一混合胶状物进行过滤操作；
将硫化剂和过滤后的第一混合胶状物进行混合密炼，形成第二混合胶状物，并对第二混合胶状物进行卸料操作；
将卸料操作后的第二混合胶状物进行翻料操作；
将翻料操作后的第二混合胶状物辗页成胶片，并在胶片表面浸涂隔离剂。
在本发明的一些实施方式中，所述将称取的各种组分进行混合密炼，形成第一混合胶状物包括：
依次在密炼机中加入乙烯-醋酸乙烯橡胶、硬酸酸、防老剂、加工助剂和硅烷偶联剂，形成第一混合物，并对第一混合物进行混合密炼；
在混合密炼后的第一混合物中依次加入氧化锌、炭黑、氢氧化铝和增塑剂，形成第二混合物，并对第二混合物进行混合密炼；
将混合密炼后的第二混合物进行清扫操作，并对清扫后的第二混合物进行混合密炼；
将清扫操作和混合密炼操作后的第二混合物依次进行翻料操作、混合密炼和卸料操作，形成第一混合胶状物。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：
图1示意性地示出了采用本发明用于线缆的复合材料的制备方法的流程示意图；
图2示意性地示出了采用本发明用于线缆的复合材料的橡胶护套材料，分别与三元乙丙橡胶阻燃护套料、聚氯乙烯阻燃护套料和氯化聚乙烯橡胶阻燃护套料的性能对比表。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。
尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。
为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在……下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应地进行解释。
本发明提出了一种用于线缆的复合材料，按重量份数计，用于线缆的复合材料的制备原料包括：100份的乙烯-醋酸乙烯橡胶、100-180份的氢氧化铝、2-10份的炭黑、5-10份的增塑剂、4-8份的氧化锌、0.5-1.5份的硬脂酸、2-4份的防老剂、10-20份的阻燃剂、1-3份的硅烷偶联剂和3-12份的硫化剂。
通过使用本技术方案中的用于线缆的复合材料，不但具有很好的耐高温老化、耐气候、耐臭氧、抗紫外线老化等性能，而且还具有无卤高阻燃、燃烧时发烟量低、不会释放出腐蚀性及有毒有害性气体的特点，当使用复合材料的线缆燃烧时，发烟量少，不会释放出有毒气体，大大减轻了对人体及仪器设备的伤害。
在本发明的一些实施方式中，乙烯-醋酸乙烯橡胶包括LEVAPREN 500和EVA7350，LEVAPREN500和EVA7350的重量份配比为70～90重量份：10～30重量份，LEVAPREN500的门尼粘度ML(1+4)100℃为23-31，LEVAPREN500的VAC含量为48.5-51.5％，EVA7350的熔融指数(190℃/2.16kg)为2.3-3.1，EVA7350的VAC含量为17.6-20.4％。在本实施方式中，乙烯-醋酸乙烯橡胶包括LEVAPREN500和EVA7350，LEVAPREN500和EVA7350的重量份数之和为100份，二者能够为线缆材料提供基础的胶体结构，用于线缆的护套的制作。
在本发明的一些实施方式中，炭黑为N330炭黑，N330炭黑的黑吸碘值为82±6g/kg，N330炭黑的DBP吸油值为102±6cm3/100g。在本实施方式中，N330炭黑能够对乙烯-醋酸乙烯橡胶进行补强，可以改善线缆的磨耗性能，提高乙烯-醋酸乙烯橡胶的拉伸强度和撕裂强度等。
在本发明的一些实施方式中，氢氧化铝的灼烧失重为34.5±0.5％，氢氧化铝的粒径D50小于等于2.0um，氢氧化铝的三氧化二铝含量大于等于64.5％。在本实施方式中，氢氧化铝是用量最大和应用最广的无机阻燃添加剂，作为阻燃剂不仅能阻燃，而且可以防止发烟、不产生滴下物、不产生有毒气体，提升了线缆的安全性能，并降低了烟尘的污染程度。
在本发明的一些实施方式中，增塑剂为癸二酸二辛酯，癸二酸二辛酯的酯含量大于等于99.5％，癸二酸二辛酯的闪点大于等于210℃，癸二酸二辛酯的酸值小于等于0.05mgKOH/g。在本实施方式中，增塑剂能够提升线缆的伸长率、曲挠性和柔韧性，使得线缆的柔性增强，不易产生折断。
在本发明的一些实施方式中，防老剂包括2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体和2-硫醇基苯并咪唑，其中，2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体和2-硫醇基苯并咪唑的重量份配比为1～2重量份：1～2重量份。在本实施方式中，防老剂能够抑制线缆的氧化作用，还能够抑制热或光的作用，从而延长线缆的使用寿命。
在本发明的一些实施方式中，阻燃剂为三氧化二锑和间苯二酚双的混合物。
在本发明的一些实施方式中，硅烷偶联剂为乙烯基-三(β-甲氧基乙氧基)硅烷。在本实施方式中，阻燃剂能够配合氢氧化铝进一步地对线缆进行阻燃的目的，提升了可靠性。
在本发明的一些实施方式中，按重量份数计，用于线缆的复合材料的制备原料还包括4-6份的加工助剂，加工助剂为聚乙烯蜡和硬脂酸锌的混合物。在本实施方式中，线缆的复合材料中还包括聚乙烯蜡和硬脂酸锌，聚乙烯蜡又称高分子蜡简称聚乙烯蜡，其耐寒性、耐热性、耐化学性和耐磨性均属于优良特性，能够提升线缆的相关性能，提升了线缆的适用性。硬脂酸锌能够起到热稳定剂和润滑剂的作用。
在本发明的一些实施方式中，硫化剂包括三烯丙基异氰脲酸酯和双叔丁基过氧异丙基苯，其中，三烯丙基异氰脲酸酯和双叔丁基过氧异丙基苯的重量份配比为1～3重量份：2～9重量份。在本实施方式中，硫化剂能够使得线缆的外套成型，达到预期的各种性能，如拉伸断裂强度、抗撕能力、耐候能力等。
进一步地，本发明中的用于线缆的复合材料的温度等级为90-125℃。
本发明第二方面提出了一种用于线缆的复合材料的制备方法，如图1所示，包括：
按重量份数称取各种组分；
将称取的各种组分进行混合密炼，形成第一混合胶状物；
将第一混合胶状物进行过滤操作；
将硫化剂和过滤后的第一混合胶状物进行混合密炼，形成第二混合胶状物，并对第二混合胶状物进行卸料操作；
将卸料操作后的第二混合胶状物进行翻料操作；
将翻料操作后的第二混合胶状物辗页成胶片，并在胶片表面浸涂隔离剂。
具体地，在本实施方式中，按配方用量准确称取各组分原料重量，按工艺要求在密炼机里进行混炼，形成第一混合胶状物，再对第一混合胶状物在过滤机中进行过滤，过滤网目数选用60目，过滤后的第一混合胶状物和硫化剂均于密炼机上进一步混炼，形成第二混合胶状物，密炼时间达到50秒后进行卸料操作。将卸料后的第二混合胶状物引上自动翻料机翻料300秒。最后将翻料操作后的第二混合胶状物通过三滚压延机辗页成胶片，胶片表面过隔离剂，控制胶片收料温度在70℃以下。
在本发明的一些实施方式中，将称取的各种组分进行混合密炼，形成第一混合胶状物包括：
依次在密炼机中加入乙烯-醋酸乙烯橡胶、硬酸酸、防老剂、加工助剂和硅烷偶联剂，形成第一混合物，并对第一混合物进行混合密炼；
在混合密炼后的第一混合物中依次加入氧化锌、炭黑、氢氧化铝和增塑剂，形成第二混合物，并对第二混合物进行混合密炼；
将混合密炼后的第二混合物进行清扫操作，并对清扫后的第二混合物进行混合密炼；
将清扫操作和混合密炼操作后的第二混合物依次进行翻料操作、混合密炼和卸料操作，形成第一混合胶状物。
具体地，在本实施方式中，依次加入乙烯醋酸乙烯橡胶、硬酸酸、防老剂、加工助剂和偶联剂，形成第一混合物，并对第一混合物密炼40秒。然后在混合密炼后的第一混合物内依次加入氧化锌、炭黑、氢氧化铝、增塑剂，形成第二混合物，并对第二混合物密炼180秒。对密炼后的第二混合物进行清扫操作，然后再进行翻料操作和密炼操作，密炼时间为120秒。然后再对清扫操作和翻料操作的第二混合物依次进行翻料操作、密炼操作和卸料操作，其中，密炼操作为60秒，卸料温度控制在125±5℃。
在本发明的第一种实施方式中，按重量份数计，称取LEVAPREN500：90份、EVA7350：10份、氢氧化铝：100份、炭黑N330：5份、癸二酸二辛酯：5份、氧化锌：8份、硬脂酸：1.0份、2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体：1.5份、2-硫醇基苯并咪唑：1.0份、阻燃剂三氧化二锑：8份、间苯二酚双(二苯磷酸酯):2份、硬脂酸锌：1.5份、聚乙烯蜡：3份、乙烯基-三(2-甲氧基乙氧基)硅烷：1.5份、三烯丙基异氰脲酸酯：1.0份、双叔丁基过氧异丙基苯：3.5份，将各组分原料通过上述方法制备即得到本发明的环保型耐油耐高温低烟无卤阻燃的线缆的橡胶护套材料。
在本发明的第二种实施方式中，按重量份数计，称取LEVAPREN500：80份、EVA7350：20份、氢氧化铝：160份、炭黑N330：8份、癸二酸二辛酯：10份、氧化锌：4份、硬脂酸：1.0份、2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体：1.2份、2-硫醇基苯并咪唑：1.2份、阻燃剂三氧化二锑：8份、间苯二酚双(二苯磷酸酯):5份、硬脂酸锌：2份、聚乙烯蜡：4份、乙烯基-三(2-甲氧基乙氧基)硅烷：1份、三烯丙基异氰脲酸酯：2份、双叔丁基过氧异丙基苯：7份，将各组分原料通过上述方法制备即得到本发明的环保型耐油耐高温低烟无卤阻燃的线缆的橡胶护套材料。
在本发明的第三种实施方式中，按重量份数计，称取LEVAPREN500：70份、EVA7350：30份、氢氧化铝：150份、炭黑N330：10份、癸二酸二辛酯：8份、氧化锌：5份、硬脂酸：1.5份、2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体：1.5份、2-硫醇基苯并咪唑：2份、阻燃剂三氧化二锑：10份、间苯二酚双(二苯磷酸酯):10份、硬脂酸锌：2份、聚乙烯蜡：2.5份、乙烯基-三(2-甲氧基乙氧基)硅烷：1.5份、三烯丙基异氰脲酸酯：2.0份、双叔丁基过氧异丙基苯：7份，将各组分原料通过上述方法制备即得到本发明的环保型耐油耐高温低烟无卤阻燃的线缆的橡胶护套材料。
将本发明所得环保型耐油耐高温低烟无卤阻燃的线缆的橡胶护套材料进行性能测试，并分别与三元乙丙橡胶阻燃护套料、聚氯乙烯阻燃护套料、氯化聚乙烯橡胶阻燃护套料进行比较，结果如下图2。由上表测试结果可以看出，本发明的橡胶护套材料各项性能均能达到并超过国际标准要求，优于国产普通阻燃橡胶护套料，解决了普通阻燃橡胶护套料不耐高温、物理性能差、燃烧时发烟量大、并产生大量有毒有害性气体的缺陷，实现了本发明的目的。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于线缆的复合材料，其特征在于，按重量份数计，所述用于线缆的复合材料的制备原料包括：100份的乙烯-醋酸乙烯橡胶、100-180份的氢氧化铝、2-10份的炭黑、5-10份的增塑剂、4-8份的氧化锌、0.5-1.5份的硬脂酸、2-4份的防老剂、10-20份的阻燃剂、1-3份的硅烷偶联剂和3-12份的硫化剂。
2.根据权利要求1所述的用于线缆的复合材料，其特征在于，所述乙烯-醋酸乙烯橡胶包括LEVAPREN500和EVA7350，所述LEVAPREN500和所述EVA7350的重量份配比为70～90重量份：10～30重量份，所述LEVAPREN500的门尼粘度ML(1+4)100℃为23-31，所述LEVAPREN 500的VAC含量为48.5-51.5％，所述EVA7350的熔融指数(190℃/2.16kg)为2.3-3.1，所述EVA7350的VAC含量为17.6-20.4％。
3.根据权利要求1所述的用于线缆的复合材料，其特征在于，所述炭黑为N330炭黑，所述N330炭黑的黑吸碘值为82±6g/kg，所述N330炭黑的DBP吸油值为102±6cm3/100g。
4.根据权利要求1所述的用于线缆的复合材料，其特征在于，所述氢氧化铝的灼烧失重为34.5±0.5％，所述氢氧化铝的粒径D50小于等于2.0um，所述氢氧化铝的三氧化二铝含量大于等于64.5％。
5.根据权利要求1所述的用于线缆的复合材料，其特征在于，所述增塑剂为癸二酸二辛酯，所述癸二酸二辛酯的酯含量大于等于99.5％，所述癸二酸二辛酯的闪点大于等于210℃，所述癸二酸二辛酯的酸值小于等于0.05mgKOH/g。
6.根据权利要求1所述的用于线缆的复合材料，其特征在于，所述防老剂包括2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体和2-硫醇基苯并咪唑，其中，所述2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体和所述2-硫醇基苯并咪唑的重量份配比为1～2重量份：1～2重量份。
7.根据权利要求1所述的用于线缆的复合材料，其特征在于，按重量份数计，所述用于线缆的复合材料的制备原料还包括4-6份的加工助剂，所述加工助剂为聚乙烯蜡和硬脂酸锌的混合物。
8.根据权利要求1所述的用于线缆的复合材料，其特征在于，所述硫化剂包括三烯丙基异氰脲酸酯和双叔丁基过氧异丙基苯，其中，所述三烯丙基异氰脲酸酯和所述双叔丁基过氧异丙基苯的重量份配比为1～3重量份：2～9重量份。
9.一种根据权利要求1-8中任一项所述的用于线缆的复合材料的制备方法，其特征在于，包括：
按重量份数称取各种组分；
将称取的各种组分进行混合密炼，形成第一混合胶状物；
将第一混合胶状物进行过滤操作；
将硫化剂和过滤后的第一混合胶状物进行混合密炼，形成第二混合胶状物，并对第二混合胶状物进行卸料操作；
将卸料操作后的第二混合胶状物进行翻料操作；
将翻料操作后的第二混合胶状物辗页成胶片，并在胶片表面浸涂隔离剂。
10.根据权利要求9所述的用于线缆的复合材料的制备方法，其特征在于，所述将称取的各种组分进行混合密炼，形成第一混合胶状物包括：
依次在密炼机中加入乙烯-醋酸乙烯橡胶、硬酸酸、防老剂、加工助剂和硅烷偶联剂，形成第一混合物，并对第一混合物进行混合密炼；
在混合密炼后的第一混合物中依次加入氧化锌、炭黑、氢氧化铝和增塑剂，形成第二混合物，并对第二混合物进行混合密炼；
将混合密炼后的第二混合物进行清扫操作，并对清扫后的第二混合物进行混合密炼；
将清扫操作和混合密炼操作后的第二混合物依次进行翻料操作、混合密炼和卸料操作，形成第一混合胶状物。
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