CN117447786A - 一种聚烯烃电缆料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种聚烯烃电缆料及其制备方法和应用，所述聚烯烃电缆料以质量份计包括如下组分：乙烯基聚合物80‑90份，相容剂10‑20份，阻燃剂50‑100份，陶瓷化阻燃成炭剂10‑30份，导热填料20‑40份，润滑剂2‑5份，抗氧剂1‑5份，金属离子钝化剂0.1‑3份，偶联剂1‑3份。通过组分的设计、复配和相互协同，解决了高导热聚烯烃材料的绝缘和阻燃的问题，使所述聚烯烃电缆料兼具优异的导热、阻燃、绝缘、耐热等性能，是性能优异的电线电缆绝缘材料，成为解决电线电缆散热和安全使用等问题的有效手段。

Description

一种聚烯烃电缆料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种聚烯烃电缆料及其制备方法和应用。
背景技术
电线电缆在通过一定的负载电流时，会出现发热现象，随着负载电流的增大，电缆表面温度就越高，如果电缆散热性能不好，长时间使用后，将造成绝缘层老化，绝缘电阻下降，最后导致绝缘热击穿现象，使电缆发生相间短路跳闸，严重的可能引起火灾，因此，电缆散热是至关重要的。
热阻，通俗来说就是材料对热流传导的阻碍能力，计算公式为：热阻θ＝L/(λ·S)，其中，λ为导热系数，L为材料的厚度或长度，S为传热面积。传统的聚烯烃电缆材料，由于其自身的导热系数比较低，导致其热阻较大，阻碍电缆散热的负面影响也就较大，因此，筛选具有耐热、绝缘、阻燃的聚烯烃电缆料，是解决电线电缆散热和安全使用等问题的有效手段。
CN105837911A公开了一种绝缘导热电缆料，包括以下份数的原料：高密度聚乙烯60-70份，改性聚丙烯20-30份，导热填料15-25份，聚烯烃弹性体6-10份，玻璃纤维5-8份，相容剂3-5份，改性硼酸锌3-8份，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物10-15份；该绝缘电缆料具有较好的热导率、绝缘性和强度，便于加工，但其阻燃性能不佳，在电缆应用中存在一定的安全隐患。
CN112225986A公开了一种高导热阻燃型聚烯烃基复合材料，以重量份数计包括：氮化硼100份，氧化石墨烯0.1-10份，聚烯烃20-300份；其制备过程中，先将氧化石墨烯与氮化硼处理后结合得到具有包覆结构的中间体，随后与聚烯烃复合使其形成网络结构，过程中同步进行原位还原，熔融热压后得到复合材料，具有优良的导热性和力学强度。CN108912539A公开了一种绝缘导热电缆料，包括如下组分：聚氯乙烯树脂20-30份，乙烯-醋酸乙烯共聚物15-25份，苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物18-27份，氧化石墨烯3-6份，丁基橡胶6-9份，偏苯三酸三辛酯3-4份，改性滑石粉3-6份，阻燃剂2-4份，润滑剂1-2份，抗氧剂2-3份；该绝缘导热电缆料具有较高的导热系数，在抗压强度和抗折强度方面也具有较好的表现。但是，前述导热复合材料中使用氧化石墨烯作为导热填料，其在空气中出现脱氧的现象，被逐渐还原成石墨烯，从而变成导电体，如果作为绝缘挤包材料，会给电缆料的绝缘性能带来不利影响，存在安全隐患。
目前聚烯烃电缆材料在导热性、阻燃性和耐热性等方面存在明显的不足之处；而高导热聚烯烃材料的制备和使用则主要集中于照明器组件、散热器、电子元件、管材等领域，不能满足电线电缆绝缘挤包材料的性能需求。因此，开发兼具优良的导热性、阻燃性和耐热性的聚烯烃电缆料，是本领域亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种聚烯烃电缆料及其制备方法和应用，通过组分的设计和复配，使所述聚烯烃电缆料不仅具有优异的导热和散热性能，且兼具耐热、绝缘和阻燃的特点，成为解决电线电缆散热和安全使用等问题的有效手段。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种聚烯烃电缆料，所述聚烯烃电缆料以质量份计包括如下组分：
本发明中，所述乙烯基聚合物作为基体树脂，所述相容剂能够提升乙烯基聚合物与各无机组分的界面作用，改善聚烯烃电缆料的综合性能。所述导热填料一方面赋予聚烯烃电缆料优良的导热和散热性能，另一方面，其与陶瓷化阻燃成炭剂、阻燃剂相互协同，在高温下可形成流动的粘合剂，对燃烧过程中炭层产生的裂纹进行粘结修复，提高炭层的致密性和完整性，阻止火焰通过炭层裂缝向内部延燃，解决了聚烯烃电缆料体系因成炭性差引起的燃烧双通道的问题，从而赋予聚烯烃电缆料优异的阻燃性。所述润滑剂不仅具有内外润滑作用，降低加工过程中聚烯烃电缆料的摩擦热的产生，且对阻燃性、导热性和绝缘性能具有提升作用。所述抗氧剂可以使聚烯烃电缆料具有更高耐温等级的抗老化性能。所述金属离子钝化剂能够与电缆中的金属离子反应生成螯合物，使金属失去催化氧化的能力，抑制电缆中的金属对乙烯基聚合物的加速老化，提升所述聚烯烃电缆料的使用寿命。所述偶联剂能够对导热填料、陶瓷化阻燃成炭剂和阻燃剂等起到表面修饰改性的作用，改善无机组分在乙烯基聚合物体系中的相容性和分散性。
本发明提供的聚烯烃电缆料中，通过组分的设计、复配和相互协同，解决了高导热聚烯烃材料的绝缘和阻燃的问题，使所述聚烯烃电缆料兼具优异的导热、阻燃、绝缘、耐热等性能，是性能优异的电线电缆绝缘材料。
本发明的聚烯烃电缆料中，所述乙烯基聚合物的质量份为80-90份，例如可以为81份、82份、83份、84份、85份、86份、87份、88份或89份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
所述相容剂的质量份为10-20份，例如可以为11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份或19份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
所述阻燃剂的质量份为50-100份，例如可以为55份、60份、65份、70份、75份、80份、85份、90份或95份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
所述陶瓷化阻燃成炭剂的质量份为10-30份，例如可以为12份、15份、18份、20份、22份、25份或28份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
所述导热填料的质量份为20-40份，例如可以为22份、25份、28份、30份、35份或38份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
所述润滑剂的质量份为2-5份，例如可以为2.2份、2.5份、2.8份、3份、3.2份、3.5份、3.8份、4份、4.2份、4.5份或4.8份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
所述抗氧剂的质量份为1-5份，例如可以为1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份或4.5份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
所述金属离子钝化剂的质量份为0.1-3份，例如可以为0.2份、0.5份、0.8份、1份、1.2份、1.5份、1.8份、2份、2.2份、2.5份或2.8份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
所述偶联剂的质量份为1-3份，例如可以为1.2份、1.5份、1.8份、2份、2.2份、2.5份或2.8份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
以下作为本发明的优选技术方案，但不作为对本发明提供的技术方案的限制，通过以下优选的技术方案，可以更好的达到和实现本发明的目的和有益效果。
优选地，所述乙烯基聚合物包括乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、聚乙烯(PE)、聚烯烃弹性体(POE)、乙丙橡胶(EPDM)中的任意一种或至少两种的组合，进一步优选聚乙烯(PE)。
优选地，所述聚乙烯包括线性低密度聚乙烯(LLDPE)和/或高密度聚乙烯(HDPE)。
由于基体树脂的导热系数普遍比较低，为进一步提高聚烯烃电缆料的导热性能，优选使用导热系数较高的乙烯基聚合物。本发明研究发现，电线电缆在负载运行时，电缆表面温度会急剧上升，若选用耐热性不好的聚合物作为基体材料，绝缘层会软化甚至熔融，绝缘性能快速下降，造成绝缘击穿现象，因此选用熔点较高的乙烯基聚合物为基体树脂。基于导热和耐热的考虑，本发明优选LLDPE、HDPE的一种或多种复配使用，进一步优选线性低密度聚乙烯(LLDPE)和高密度聚乙烯(HDPE)的组合。
优选地，所述线性低密度聚乙烯与高密度聚乙烯的质量比为(2-6):1，例如可以为2.5:1、2.8:1、3:1、3.2:1、3.5:1、3.8:1、4:1、4.2:1、4.5:1、4.8:1、5:1或5.5:1等，进一步优选(3-5):1。
优选地，所述相容剂包括马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中的任意一种或至少两种的组合，进一步优选马来酸酐接枝线性低密度聚乙烯。
作为本发明的优选技术方案，所述相容剂包括马来酸酐接枝线性低密度聚乙烯，能够更有效地发挥“分子桥”的作用，改善复合材料中无机物和有机物之间的界面作用，从而大大提高所述聚烯烃电缆料的综合性能。
优选地，所述阻燃剂包括氢氧化铝、氢氧化镁、水滑石中的任意一种或至少两种的组合。
作为本发明的优选技术方案，所述阻燃剂包括氢氧化铝、氢氧化镁、水滑石中的一种或多种。本发明进一步研究发现，氢氧化铝、水滑石尽管具有较好的阻燃性能，但导热系数较低，仅有0.4-0.5W/(m·K)，其在基体树脂中大量添加，会降低整个体系的导热性能，因此，进一步优选地，所述阻燃剂包括氢氧化镁。
作为本发明的优选技术方案，阻燃剂选用氢氧化镁，一方面因为其具有更高的导热系数，一般在20-170W/(m·K)，对聚烯烃电缆料的导热和散热性能的改善亦有贡献；同时，燃烧过程中，氢氧化镁分解产生的氧化镁是一种优异的导热无机绝缘填料，不仅绝缘性能好，导热性能也较为优异，其导热系数为36W/(m·K)。另一方面，所述氢氧化镁还具备优异的阻燃性能，在受热时(340-490℃)发生分解，吸收燃烧物表面热量，起到到阻燃作用，同时释放出大量水分稀释燃物表面的氧气，分解生成的活性氧化镁附着于可燃物表面又进一步阻止了燃烧的进行；而且，其与陶瓷化阻燃成炭剂进行复配，可作为陶瓷化阻燃成炭体系的主要熔剂使用，能够起到降低粘度和提高流动性的目的。此外，相比较氢氧化铝和水滑石，氢氧化镁的分解温度更高，更适应加工温度较高的挤出。
本发明研究发现，导热填料分为导热非绝缘填料和导热绝缘填料两类，导热非绝缘填料包括金属粉末、石墨、炭黑、碳纤维、碳纳米管、石墨烯等，其热导率和导电率均较高，但无法作为绝缘材料使用，不适用于电缆料中。本发明中，所述导热填料为导热绝缘填料，其不仅具有较好的导热性能，也具有优异的绝缘性能，与作为基体树脂的乙烯基聚合物共混，获得具有导热绝缘性能的聚烯烃电缆料。
优选地，所述导热填料(导热绝缘填料)包括氧化铝、氮化硼、氮化铝、氧化锌、氧化镁中的任意一种或至少两种的组合。
进一步优选地，所述导热填料包括氧化铝、氧化锌、氧化镁中的任意一种或至少两种的组合，在具有优良的导热和绝缘性能的同时，还能够与陶瓷化阻燃成炭剂复配并相互协同，在陶瓷化阻燃成炭体系中发挥主要熔剂和网络中间体的作用。
优选地，所述导热填料包括氧化铝，以及氧化锌和/或氧化镁；其中，所述氧化铝能够发挥导热、绝缘和陶瓷化阻燃成炭体系中的网络中间体的作用，所述氧化锌和/或氧化镁能够发挥导热、绝缘和陶瓷化阻燃成炭体系中的主要熔剂的作用。
优选地，以所述氧化铝的质量为100％计，所述氧化锌和/或氧化镁的质量为80％-220％，例如可以为90％、100％、120％、150％、180％、200％或210％，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值，进一步优选100％-200％。
本发明中，所述陶瓷化阻燃成炭剂发挥阻燃协效剂的功能，其主要作用是能够更好的促进炭层的形成以及修复燃烧过程中炭层表面产生的裂纹，进一步提高炭层的致密性和完整性。本发明研究发现，常规的聚烯烃电缆料在燃烧过程中，炭层会出现大量的裂纹，导致火焰能够延燃到保护层内部，造成火焰由内向上燃烧，形成燃烧双通道，造成燃烧更剧烈；本发明引入陶瓷化阻燃成炭剂，能够在燃烧过程中产生流动的粘合剂，可填充到聚烯烃电缆料分解产生的孔洞中，将燃烧分解产生的氧化物粘结在一起，起到炭层的修复作用，提高了炭层的致密性和完整性，阻止火焰向内部延燃，从而具有优异的阻燃效果。
优选地，所述陶瓷化阻燃成炭剂包括强熔剂、二氧化硅和有机硅阻燃剂的组合。
作为本发明的优选技术方案，所述陶瓷化阻燃成炭剂、阻燃剂和导热填料共同构筑了陶瓷化阻燃成炭体系。具体而言，所述陶瓷化阻燃成炭体系包括强熔剂、主要熔剂、网络中间体、主体和有机硅阻燃剂的组合。其中，强熔剂主要发挥降低熔融温度和高温粘度的作用。主要熔剂包括氧化钙、氧化镁、氧化锌中的任意一种或至少两种的组合，能够降低粘度、提高流动性，本发明所述导热填料的组分(氧化锌和/或氧化镁)、所述阻燃剂的组分的燃烧产物(氢氧化镁燃烧生成氧化镁)可以发挥主要熔剂的作用。网络中间体包括氧化铝，具有提高高温粘结度的能力，本发明所述导热填料的组分可以发挥网络中间体的作用。主体为二氧化硅，赋予陶瓷化阻燃成炭体系良好的热稳定性和化学稳定性。有机硅阻燃剂能够迁移到材料表面，形成表面为有机硅阻燃剂富集层的高分子梯度材料，在燃烧时生成聚硅氧烷特有的、含有Si键和/或Si-C键的无机隔氧绝热保护层，既能阻止燃烧分解产物外逸，又能有效抑制高分子材料的热分解，达到了阻燃、低烟和低毒等目的，同时还能改善聚烯烃电缆料的加工流动性和力学性能。
本发明中，陶瓷化阻燃成炭体系包括强熔剂、主要熔剂(氧化钙、氧化镁、氧化锌中的任意一种或至少两种的组合)、网络中间体(氧化铝)、主体(二氧化硅)和有机硅阻燃剂的组合；由于所述导热填料包括氧化铝，以及氧化锌和/或氧化镁，氧化锌和/或氧化镁不仅起到导热的作用，同时也可作为陶瓷化阻燃成炭体系中的主要熔剂使用，氧化铝在起到导热作用的同时，也可作为陶瓷化阻燃成炭体系中的网络中间体使用；所述阻燃剂包括氢氧化镁，其燃烧生成的氧化镁可作为陶瓷化阻燃成炭体系中的主要熔剂使用。因此，在原有陶瓷化阻燃成炭体系的基础上，无需再添加主要熔剂和网络中间体，所述陶瓷化阻燃成炭剂包括强熔剂、二氧化硅(主体)和有机硅阻燃剂的组合，其与阻燃剂、导热填料相互协同，构筑陶瓷化阻燃成炭体系和导热体系，赋予所述聚烯烃电缆料优异的阻燃成炭性和导热性能。
优选地，所述陶瓷化阻燃成炭剂中强熔剂的质量百分含量为20％-70％，例如可以为25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％或65％，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，所述强熔剂包括磷酸钠、磷酸钾、氧化硼、氧化钠、氧化钾中的任意一种或至少两种的组合，进一步优选磷酸钾、磷酸钠、氧化硼中的任意一种或至少两种的组合。
本发明研究发现，强熔剂中的磷酸钾的熔点约1340℃，磷酸钠的熔点约75℃，氧化硼的熔点约450℃，氧化钾的熔点约350℃，氧化钠的熔点约为1275℃。考虑到氢氧化镁的分解温度约380℃，以及基体树脂PE的分解温度约470℃，为确保能够有效地将聚烯烃电缆料在燃烧过程中产生的裂纹修复，陶瓷化阻燃成炭体系需产生“阶梯效应”的修复效果，因此，进一步优选所述强熔剂包括磷酸钾、磷酸钠和氧化硼的组合。
优选地，所述陶瓷化阻燃成炭剂中磷酸钾的质量百分含量为10％-20％，例如可以为11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％或19％，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，所述陶瓷化阻燃成炭剂中磷酸钠的质量百分含量为10％-30％，例如可以为12％、15％、18％、20％、22％、25％或28％，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，所述陶瓷化阻燃成炭剂中氧化硼的质量百分含量为10％-30％，例如可以为12％、15％、18％、20％、22％、25％或28％，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，所述陶瓷化阻燃成炭剂中二氧化硅的质量百分含量为10％-20％，例如可以为11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％或19％，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，所述陶瓷化阻燃成炭剂中有机硅阻燃剂的质量百分含量为20％-40％，例如可以为22％、25％、28％、30％、32％、35％或38％，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
作为本发明的优选技术方案，所述陶瓷化阻燃成炭剂以质量百分含量计，包括如下组分：磷酸钾10％-20％，磷酸钠10％-30％，氧化硼10％-30％，二氧化硅10％-20％，有机硅阻燃剂20％-40％。
优选地，所述陶瓷化阻燃成炭剂包括第一陶瓷化阻燃成炭剂、第二陶瓷化阻燃成炭剂和可选地第三陶瓷化阻燃成炭剂的组合；所述第一陶瓷化阻燃成炭剂的初始熔融温度为290-330℃，所述第二陶瓷化阻燃成炭剂的初始熔融温度为400-450℃，所述第三陶瓷化阻燃成炭剂的初始熔融温度为600-650℃。
作为本发明的优选技术方案，所述陶瓷化阻燃成炭剂包括具有不同的初始熔融温度的至少两种陶瓷化阻燃成炭剂的组合，其中，初始熔融温度较低的第一陶瓷化阻燃成炭剂能够更早地参与到炭层修复中，发挥良好的成炭效果；但在燃烧中后期，由于炭层强度较低，可燃气体会冲破炭层的束缚，导致热释放和产烟速率有所上升；初始熔融温度较高的第二陶瓷化阻燃成炭剂、可选地第三陶瓷化阻燃成炭剂与第一陶瓷化阻燃成炭剂相互复配，则能够产生明显的“阶梯效应”，同时发挥修复炭层和增加炭层强度的作用，高强度的炭层可将基体树脂在不同梯度温度下分解产生的可燃气体较大程度的锁在炭层内部，同时有机硅阻燃剂会迁移到材料表面，形成表面为有机硅阻燃剂富集层的高分子梯度材料，隔绝氧气，降低热释放和产烟速率。
其中，具有不同初始熔融温度的第一陶瓷化阻燃成炭剂、第二陶瓷化阻燃成炭剂、第三陶瓷化阻燃成炭剂可以通过调整强熔剂和二氧化硅主体的配比得到。
优选地，所述第一陶瓷化阻燃成炭剂的初始熔融温度为290-330℃，例如可以为295℃、300℃、305℃、310℃、315℃、320℃或325℃等；所述陶瓷化阻燃成炭剂中第一陶瓷化阻燃成炭剂的质量百分含量为25％-60％，例如可以为28％、30％、31％、33％、35％、38％、40％、42％、45％、48％、50％、52％、55％或58％，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，所述第二陶瓷化阻燃成炭剂的初始熔融温度为400-450℃，例如405℃、410℃、415℃、420℃、425℃、430℃、435℃、440℃或445℃等；所述陶瓷化阻燃成炭剂中第二陶瓷化阻燃成炭剂的质量百分含量为20％-60％，例如可以为22％、25％、28％、30％、33％、35％、38％、40％、42％、45％、48％、50％、52％、55％或58％，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，所述第三陶瓷化阻燃成炭剂的初始熔融温度为600-650℃，例如605℃、610℃、615℃、620℃、625℃、630℃、635℃、640℃或645℃等；所述陶瓷化阻燃成炭剂中第三陶瓷化阻燃成炭剂的质量百分含量≤40％，例如可以为0、5％、10％、12％、15％、18％、20％、22％、25％、28％、30％、33％、35％或38％，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值，进一步优选0-35％。
示例性地，所述陶瓷化阻燃成炭剂采用如下方法制备得到，所述方法包括：将强熔剂和二氧化硅混合均匀后高温灼烧，使其熔融成液态，再经过冷却、粉碎，得到复合粉体；将所述复合粉体与有机硅阻燃剂混合均匀，得到所述陶瓷化阻燃成炭剂。
优选地，所述高温灼烧的温度为1000-1400℃，例如可以为1050℃、1100℃、1150℃、1200℃、1250℃、1300℃或1350℃，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，所述高温灼烧的时间为1-5h，例如可以为1.5h、2h、2.5h、3h、3.5h、4h或4.5h，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，所述复合粉体的D50粒径为2-3μm，例如可以为2.1μm、2.2μm、2.3μm、2.4μm、2.5μm、2.6μm、2.7μm、2.8μm或2.9μm，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，所述复合粉体的D90粒径为6-8μm，例如可以为6.2μm、6.5μm、6.8μm、7μm、7.2μm、7.5μm或7.8μm，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，所述润滑剂包括硬脂酸钙、硬脂酸锌、聚乙烯蜡、芥酸酰胺、硅酮粉、硅油中的任意一种或至少两种的组合，进一步优选硬脂酸锌和/或硅酮粉。
作为本发明的优选技术方案，所述硬脂酸锌作为内润滑剂，可显著降低加工过程中聚烯烃电缆料的内摩擦热的产生，同时其燃烧后分解产物氧化锌，不仅是一种导热性能优异的绝缘填料，同时也是一种主要熔剂，可降低成炭剂的熔融温度，提高炭层的完整性；所述硅酮粉不仅兼具内润滑、外润滑作用，同时也是一种阻燃性能优异的硅系阻燃剂，在燃烧时会生成硅酮特有的-Si-O-和-Si-C-键的无机隔氧绝热保护层和阻燃碳化层，既阻止了燃烧分解产生的分解产物外溢，又抑制了聚合物的分解。进一步优选地，所述润滑剂包括硬脂酸锌和硅酮粉的组合，从而同时发挥内外润滑和阻燃协效的作用。
优选地，所述硬脂酸锌与硅酮粉的质量比为1:(0.8-2.5)，例如可以为1:1、1:1.2、1:1.5、1:1.8、1:2、1:2.2或1:2.4等，进一步优选1:(1-2)。
优选地，所述抗氧剂包括抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂168、抗氧剂DLTP、抗氧剂DSTP、抗氧剂412S、抗氧剂300中的任意一种或至少两种的组合。
为了使所述聚烯烃电缆料具有更高耐温等级的抗老化性能，选用高温与中低温抗氧剂复配使用，作为本发明的优选技术方案，所述抗氧剂包括抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂412S、抗氧剂DSTP、抗氧剂300(300#)中的至少两种的组合。
优选地，所述金属离子钝化剂包括苯并三氮唑和/或双(3,5-二叔丁基-4-羟基-苯丙酰)肼。
本发明研究表明，电线电缆采用金属(例如铜)线做导体，在金属(铜)的催化作用下，会加速聚烯烃电缆料(乙烯基聚合物)的老化过程，使聚烯烃电缆料的机械性能和绝缘性能下降，缩短了材料的使用寿命。作为本发明的优选技术方案，所述苯并三氮唑和/或双(3,5-二叔丁基-4-羟基-苯丙酰)肼作为金属离子钝化剂，其为含有N原子的有机物，N原子中的孤对电子能够与金属(铜)原子的空轨道生成配位键，形成稳定的金属(铜)离子螯合物，使金属(铜)离子失去催化氧化的能力而形成钝化状态，有效抑制铜害作用，提高聚烯烃电缆料的使用寿命。
优选地，所述偶联剂包括硅烷偶联剂，进一步优选乙烯基硅烷偶联剂、环氧基硅烷偶联剂、氨基硅烷偶联剂中的任意一种或至少两种的组合。
作为本发明的优选技术方案，所述导热填料为无机矿物，填料颗粒表面有很强的极性，若不经改性填充到乙烯基聚合物基体中，会造成导热填料在基体中团聚和分散不均匀，使得复合材料的性能下降；同时，所述阻燃剂优选氢氧化镁，其表面极性大，并呈碱性，难以与非极性的乙烯基聚合物基体形成牢固的界面，会降低乙烯基聚合物的力学性能；因此，在填充到乙烯基聚合物基体前，采用偶联剂对导热填料和阻燃剂进行表面改性，以减弱其极性，改善无机物与聚合物基体之间的相容性和分散性，使无机物与非极性基体材料形成牢固的界面，提高了聚烯烃电缆料的力学性能。
作为本发明的优选技术方案，所述聚烯烃电缆料以质量份计包括如下组分：
第二方面，本发明提供一种如第一方面所述的聚烯烃电缆料的制备方法，所述制备方法包括：将乙烯基聚合物、相容剂、阻燃剂、陶瓷化阻燃成炭剂、导热填料、润滑剂、抗氧剂、金属离子钝化剂和偶联剂混炼后挤出，得到所述聚烯烃电缆料。
优选地，所述制备方法包括如下步骤：
将阻燃剂、阻燃协效剂、导热填料、抗氧剂、润滑剂和金属离子钝化剂进行第一混合后，加入偶联剂进行第二混合，得到预混料；
所述预混料、乙烯基聚合物和相容剂经过混炼后挤出，得到所述聚烯烃电缆料。
优选地，所述第一混合、第二混合在高搅机中进行。
优选地，所述第一混合的时间为1-10min，例如可以为2min、3min、4min、5min、6min、7min、8min或9min，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值，进一步优选1-5min。
优选地，所述第二混合的时间为5-20min，例如可以为6min、8min、10min、12min、15min或18min，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值，进一步优选5-15min。
优选地，所述混炼包括依次进行的第一混炼和第二混炼。
优选地，所述第一混炼在密炼机中进行。
优选地，所述第一混炼的温度为140-180℃，例如可以为145℃、150℃、155℃、160℃、165℃、170℃或175℃，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值，进一步优选160-170℃。
优选地，所述第二混炼在螺杆挤出机中进行；所述螺杆挤出机包括单螺杆挤出机和/或双螺杆挤出机，进一步优选依次连接的双螺杆挤出机和单螺杆挤出机。
优选地，所述螺杆挤出机的各区温度各自独立地为100-150℃，例如可以为105℃、110℃、115℃、120℃、125℃、130℃、135℃、140℃或145℃，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
示例性地，所述双螺杆挤出机的一区到二区的温度各自独立地为110-120℃，三区到七区的温度各自独立地为100-110℃。
示例性地，所述单螺杆挤出机的一区的温度为110-120℃，二区的温度为120-130℃，三区的温度为130-140℃。
优选地，所述螺杆挤出机的机头温度为140-150℃，例如可以为141℃、142℃、143℃、144℃、145℃、146℃、147℃、148℃或149℃，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，所述螺杆挤出机的热切模面温度为145-150℃，例如可以为146℃、147℃、148℃或149℃，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，所述挤出后还包括造粒和筛分的步骤。
在进一步优选的技术方案中，所述制备方法具体包括如下步骤：
按照配方量，将阻燃剂、陶瓷化阻燃成炭剂、导热填料通过集中供料方式，负压输送到多组分计量秤中计量，计量完成后进入高搅机；
按照配方量，将抗氧剂、润滑剂、金属离子钝化剂通过工位机自动计量至不锈钢接料槽中，然后通过滑轨自动运输到高搅机；
启动高搅机，搅拌1-10min后，偶联剂通过自动装置按照配方量成雾化状喷洒到高搅机中，搅拌至5-20min后，将料排到密炼机中。该道工序的主要目的是对多组分粉料进行分散预处理，便于提高其在基体树脂中的分散性。
按照配方量，将乙烯基聚合物、相容剂通过集中供料方式，负压输送到多组分计量秤中计量，计量完成后进度密炼机。
待所有物料均进入密炼机中，开始进行混炼工序，设定完成胶料温度为160-170℃，完成混炼后，通过自动输送装置，将胶料运送到双锥喂料机，进入双螺杆挤出机混炼、输送，单螺杆挤出机输送、造粒；双螺杆挤出机的一区到二区的温度各自独立地为110-120℃，三区到七区的温度各自独立地为100-110℃；所述单螺杆挤出机的一区的温度为110-120℃，二区的温度为120-130℃，三区的温度为130-140℃；机头温度为140-145℃，热切模面的温度为145-150℃。
通过变频风机将成品粒子输送振动帅过筛，筛除碎屑，最后至成品料仓、自动计量、真空包装。通过机器人手臂将包装好的成品料进行堆包，最后自动输送至合格区域。
作为本发明的优选技术方案，所述制备方法的自动化程度高，从配料-预处理-混炼-包装-输送，全程无需人员操作，从而大大降低了人力的投入与差错的产生。本发明所用的原料来源广泛、配比合理，各组分之间的协同增效作用显著，因而可获得优异的导热性能、加工性能以及理化性能，可满足工业化批量生产要求。
第三方面，本发明提供一种如第一方面所述的聚烯烃电缆料在电线或电缆中的应用。
第四方面，本发明提供一种电缆，所述电缆包括导体和绝缘层，所述绝缘层包括如第一方面所述的聚烯烃电缆料。
优选地，所述电缆通过所述聚烯烃电缆料挤包而成。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明提供的聚烯烃电缆料中，通过组分的设计复配和相互协同，解决了高导热聚烯烃材料的绝缘和阻燃的问题，特定的导热填料与阻燃剂、陶瓷化阻燃成炭剂复配并协同增效，在提供优良的导热散热和绝缘性的同时，显著提升了炭层的致密性和完整性，使所述聚烯烃电缆料兼具优异的导热性、阻燃性、成炭性、绝缘性和耐热性，是综合性能优良的电线电缆绝缘材料。
(2)采用本发明的聚烯烃电缆料挤包的绝缘电缆，在电流负载发热的情况下，因绝缘导热好，可及时将热量传递出去，避免因绝缘温度持续升高造成内热过大、热量散不出去而导致的绝缘性能下降、绝缘击穿的问题，可作为解决电线电缆散热和安全使用的一种关键手段。
(3)本发明通过组分的设计和进一步优化，使所述聚烯烃电缆料的氧指数≥30％，50kW燃烧的最大热释放速率≤170kW/m2，平均产烟速率≤0.0024m2/s，形成的炭层形状完整、表面无裂纹，导热系数为1.23-5.51W/(m·K)，体积电阻率≥6.8×1012Ω·m，且高温热氧老化后的强度和伸长率变化小。采用该聚烯烃电缆料挤包的绝缘电缆可通过单根垂直燃烧测试，A类成束阻燃炭化高度≤1.7m，热阻≤0.12K/W，具有优异的阻燃性、成炭性、导热散热性和绝缘性能。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
本文所用术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，还可包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
本发明中，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，用于区别描述特征，无顺序之分，无轻重之分。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
制备例1
陶瓷化阻燃成炭剂TZ-03，以质量百分含量计，包括如下组分：磷酸钾11.5％，磷酸钠27.6％，氧化硼20.6％，二氧化硅16.8％，有机硅阻燃剂(FRX-100，日本信越)23.5％；采用如下方法进行制备：
按照前述配方量，将磷酸钾、磷酸钠、氧化硼和二氧化硅混合均匀后，放入1380℃的高温炉中灼烧3h，使其充分熔融成液态后，倒入容器中冷却，并粉碎、研磨成D50为3μm、D90为7μm的复合粉体；将所述复合粉体与有机硅阻燃剂混合均匀，得到所述陶瓷化阻燃成炭剂TZ-03。
采用差式扫描量热仪(DSC)对TZ-03进行测试，主要测试方法如下：1)称取10mg样品放入陶瓷坩埚中；2)考虑到样品的熔点较高，选用50K/min的升温速率；3)选择标样对温度及灵敏度进行校正；4)测量完毕后导入分析软件进行分析，得到其初始熔融温度为310℃。
制备例2
陶瓷化阻燃成炭剂TZ-04，以质量百分含量计，包括如下组分：磷酸钾13.6％，磷酸钠23.3％，氧化硼22.7％，二氧化硅17.3％，有机硅阻燃剂23.1％；采用如下方法进行制备：
按照前述配方量，将磷酸钾、磷酸钠、氧化硼和二氧化硅混合均匀后，放入1380℃的高温炉中灼烧3h，使其充分熔融成液态后，倒入容器中冷却，并粉碎、研磨成D50为3μm、D90为7μm的复合粉体；将所述复合粉体与有机硅阻燃剂混合均匀，得到所述陶瓷化阻燃成炭剂TZ-04，采用制备例1中相同的DSC法测得其初始熔融温度为420℃。
制备例3
陶瓷化阻燃成炭剂TZ-06，以质量百分含量计，包括如下组分：磷酸钾15.3％，磷酸钠20.5％，氧化硼22.1％，二氧化硅19.5％，有机硅阻燃剂22.6％；采用如下方法进行制备：
按照前述配方量，将磷酸钾、磷酸钠、氧化硼和二氧化硅混合均匀后，放入1380℃的高温炉中灼烧3h，使其充分熔融成液态后，倒入容器中冷却，并粉碎、研磨成D50为3μm、D90为7μm的复合粉体；将所述复合粉体与有机硅阻燃剂混合均匀，得到所述陶瓷化阻燃成炭剂TZ-06，采用差式扫描量热仪DSC测得其初始熔融温度为630℃。
本发明以下具体实施方式中，所使用的物料的具体信息如下表所示：
实施例1-15，对比例1-6
聚烯烃电缆料，具体组分如表1-3所示，各组分的用量均以质量份计，单位为“份”；“0”代表未添加该组分。
表1
表2
表3
实施例1-15和对比例1-6的聚烯烃电缆料的制备方法具体如下：
(1)按照配方量，将阻燃剂、陶瓷化阻燃成炭剂、导热填料通过集中供料方式，负压输送到多组分计量秤中计量，计量完成后进入高搅机。
按照配方量，将抗氧剂、润滑剂、金属离子钝化剂通过工位机自动计量至不锈钢接料槽中，然后通过滑轨自动运输到高搅机。
启动高搅机，搅拌3min后，偶联剂通过自动装置按照配方量成雾化状喷洒到高搅机中，搅拌至8min后，将料排到密炼机中。
(2)按照配方量，将乙烯基聚合物、相容剂通过集中供料方式，负压输送到多组分计量秤中计量，计量完成后进度密炼机。
待所有物料均进入密炼机中，开始进行混炼工序，设定完成胶料温度为165℃，完成混炼后，通过自动输送装置，将胶料运送到双锥喂料机，进入双螺杆挤出机混炼、输送，单螺杆挤出机输送、造粒；双螺杆挤出机的一区到二区的温度分别为115℃、110℃，三区到七区的温度分别为110℃、105℃、105℃、100℃、100℃；所述单螺杆挤出机的一区的温度为115℃，二区的温度为125℃，三区的温度为135℃；机头温度为145℃，热切模面为145℃。
(3)通过变频风机将成品粒子输送振动帅过筛，筛除碎屑，最后至成品料仓、自动计量、真空包装。通过机器人手臂将包装好的成品料进行堆包，最后自动输送至合格区域。
对实施例1-15和对比例1-6提供的聚烯烃电缆料进行性能测试，具体方法如下：
一、聚烯烃电缆料的性能测试
(1)拉伸强度和断裂伸长率：试验标准GB/T 1040.3-2008。
(2)体积电阻率：试验标准GB/T 31838.2-2019。
(3)介电强度：试验准GB/T 1408.1-2016。
(4)耐热老化性：试验标准GB/T 2951.21-2008，将待测的聚烯烃电缆料分别置于185±3℃老化4d(4天)、165±3℃老化7d、135℃老化10d，采用(1)中的方法测试老化后的拉伸强度和断裂伸长率，并与(1)中测试得到的原始拉伸强度、原始断裂伸长率进行对比，得到变化率；变化率＝(老化后的测试值-原始测试值)/原始测试值；变化率的绝对值越小，表明耐热性越好。
(5)氧指数：试验标准GB/T 2406.2-2009。
(6)燃烧性能：试验标准GB/T 8323-2008，测试50kW的最大热释放速率HRR(peak)和平均产烟速率SPR(av)，以及观察燃烧后炭层的形貌(7)导热系数：试验标准GB/T10294-2018。
二、电缆(绝缘线芯)的性能测试
将待测的聚烯烃电缆料制成电缆(绝缘线芯)，具体为2.5mm2铜导体挤包绝缘，皮层厚度为0.8mm，测试其各项性能，具体如下：
(1)拉伸强度和断裂伸长率：试验标准GB/T 2951.11-2008。
(2)耐热性：试验标准GB/T 2951.12-2008将待测的管状样品(去除导体)分别置于185±3℃老化4d(4天)、165±3℃老化7d、135℃老化10d，采用(1)中的方法测试老化后的拉伸强度和断裂伸长率，并与(1)中测试得到的原始拉伸强度、原始断裂伸长率进行对比，得到变化率；变化率＝(老化后的测试值-原始测试值)/原始测试值；变化率的绝对值越小，表明耐热性越好。
(3)绝缘电阻：试验标准GB/T 3048.5-2007，分别测试20℃、90℃的绝缘电阻。
(4)单根垂直燃烧：试验标准GB/T 18380.12-2008。
(5)烟密度：试验标准GB/T 17651.2-1998。
(6)A类成束阻燃炭化高度：试验标准GB/T 18380.33-2008。
(7)热阻：热阻θ＝L/(λS)，式中：λ是材料的导热系数，L是材料厚度或长度，S是传热面积。物体对热流传导的阻碍能力，与传导路径长度成正比，与通过的截面积成反比，与材料的导热系数成反比。
测试结果如表4-6所示：
表4
表5
表6
根据性能测试数据可知，本发明采用特定的导热填料与阻燃剂、陶瓷化阻燃成炭剂复配并协同增效，使聚烯烃电缆料兼具优异的导热性、阻燃性、成炭性、绝缘性和耐热性，并基于陶瓷化阻燃成炭剂、抗氧剂、润滑剂和偶联剂的组分设计和优化，使所述聚烯烃电缆料及采用其的电缆具有更优异的综合性能，聚烯烃电缆料的氧指数为30％-39％，50kW燃烧的最大热释放速率为121.8-169.3kW/m2，平均产烟速率为0.0001-0.0024m2/s，形成的炭层形状完整、表面无裂纹，导热系数为1.23-5.51W/(m·K)，20℃体积电阻率为6.8×1012-2.9×1013Ω·m，20℃介电强度为36-39kV/mm，且高温热氧老化后的强度和伸长率变化小，耐热性好。采用所述聚烯烃电缆料挤包的绝缘电缆可通过单根垂直燃烧测试，A类成束阻燃炭化高度为0.7-1.7m，烟密度为75％-92％，热阻为0.026-0.12K/W，具有优异的阻燃性、成炭性、导热散热性和绝缘性能。
对实施例1-13进行分析可知，在导热填料的用量较少的情况下，导热系数比较低，主要是因为导热填料在体系中还未形成导热网链，随着导热填料用量的增多，导热系数逐渐提高，这表明导热填料在体系中形成了导热网链，换句话说，体系中基体和填料可以分别看作为两个热阻，基体本身的导热性差，相应的热阻很大，而填料自身的热阻非常小，如果体系在热流方向上形不成导热网链，则使基体热阻和填料热阻之间形成串联关系，因此在热流方向上的总热阻很大，最终导致体系的导热性差；而当热流方向上形成导热网链后，填料形成的热阻大大减小，基体热阻和填料热阻之间有了并联关系，使导热网链对于整个体系导热性起了主导地位，而大大提高了体系的导热性能。
由实施例1和对比例1的对比可以得出，与未添加金属离子钝化剂的电缆料相比，添加金属离子钝化剂对185℃和165℃高温老化影响很大，且绝缘线芯的热老化程度要明显高于原材料的热老化性能，这主要是因为聚烯烃电缆料使用了氢氧化镁阻燃剂，镁离子会加速材料的热氧老化，而材料做成绝缘线芯后，绝缘层与铜导体接触，铜离子会附着在绝缘层内表面，使其再进一步加速材料热氧老化的进行。本发明添加金属离子钝化剂后，金属离子钝化剂能与金属离子发生螯合作用，从而形成稳定的螯合物，抑制了金属离子催化氧化反应，显著改善了聚烯烃电缆料的耐热性能。
由实施例1-5对比可以得出，单用一种陶瓷化阻燃成炭剂，阻燃效果并不是很理想，50kW热源燃烧过程中，热释放峰值和平均产烟速率均比较大，炭层虽然完整，但表面有明显裂纹，使得火焰转为由内向外燃烧，造成热释放和产烟速率大幅上升；相比之下，采用初始熔融温度低的陶瓷化阻燃成炭剂的效果要略好，其更早的参与到了炭层的修复中，但到了燃烧中后期，由于炭层强度较低，可燃气体会冲破炭层的束缚，造成热释放和产烟速率有所上升，起到的效果就不是很明显；不同熔融温度的陶瓷化阻燃成炭剂复配使用后，产生了明显的“阶梯效应”，使燃烧性能的问题得到明显改善，炭层表面的裂纹得到修复，热释放峰值和平均产烟速率均有明显降低，且用量增多，效果越明显，这主要是因为不同熔融温度的陶瓷化阻燃成炭剂复配使用后，不仅可起到修复炭层的作用，同时也可起到增加炭层强度的作用，燃烧时间越往后期推移，炭层强度就越大，可使得高分子材料在不同梯度温度下分解产生的可燃气体较大程度的被锁在炭层内部，无法冲破炭层，同时有机硅阻燃剂迁移到材料表面，形成表面为有机硅阻燃剂富集层的高分子梯度材料，隔绝了氧气参与到聚烯烃电缆料的燃烧反应中，从而使得热释放和产烟速率有明显的下降。
由实施例9和对比例2-6对比可以看出，采用不同类型的阻燃协效剂同等量替代陶瓷化阻燃成炭剂，如硼酸锌、APP等，阻燃和烟密度性能反而有明显下降，主要体现在最大热释放速率、产烟速率，这主要是因为该类阻燃协效剂不利于修复炭层的裂纹，甚至APP起到了负面作用，导致火焰从裂纹处向内延燃，造成材料的热释放速率和产烟速率大幅上涨，对绝缘线芯的阻燃和烟密度性能也产生了负面影响，但APP的替代，对氧指数有明显的帮助，主要是因为APP属于气相阻燃剂，分解产生不燃气体，冲散可燃气体，提高氧指数，致使单根垂直燃烧满足要求。而蒙脱土是一款非常好的成炭剂，相比较硼酸锌、APP，其成炭效果更好，对氧指数，热释放、产烟速率均有较好的改善作用，但是少量添加，对炭层裂纹的修复作用有限，绝缘线芯的单根垂直燃烧和烟密度性能均明显下降，而大量添加，对炭层的完整性有明显改善，绝缘线芯的阻燃性能和烟密度性能也得到提升，但对机械性能、热老化性能有明显的恶化作用。
由实施例6-8对比可以看出，导热填料与陶瓷化阻燃成炭剂起到了很好的互补作用，阻燃剂的用量下降，导热填料用量提升，阻燃性能反而未有明显下降，此外，阻燃剂用量保持不变，导热填料的用量提升，阻燃性能也有明显提升，这主要是因为导热填料弥补了陶瓷化阻燃成炭剂的主要熔剂和网络中间体的作用，且用量提升，作用效果就越强，使得炭层的强度就越高，可燃气体冲破炭层束缚的机会降低，阻燃性能会有提升。
由实施例9和实施例12-13对比可以得出，抗氧剂对聚烯烃电缆料的中低温和高温热老化的影响较大，1010与412S复配使用，对高温热氧老化180℃、165℃的性能具有明显的改善作用，这主要是因为抗氧剂1010和412S同属于大分子量抗氧剂，挥发性低，热加工损失小，耐高温长效性好，且硫代酯类与受阻酚类主抗氧剂复配使用可以显著提升材料的热稳定性。抗氧剂1076与DSTP或300#复配使用，耐高温热氧老化性较差，但耐中低温热氧老化性较好，这主要是因为抗氧剂1076、DSTP、300#的分子量小，属于中低温抗氧剂，耐高温热氧老化性能一般，但耐中低温热氧老化确比较好。
由实施例1和实施例14-15的对比可以得出，分别采用乙烯基硅烷偶联剂、氨基硅烷偶联剂和环氧基硅烷偶联剂对填充粉料进行表面改性，添加量为填充粉体材料质量份数的1％，其中乙烯基硅烷偶联剂处理填充粉料得到的电缆料，其电气绝缘性能最好，其次为环氧基硅烷偶联剂，最差是氨基硅烷偶联剂，这主要是因为乙烯基团促进填充材料与基体树脂的相容性，浸水后填充粉料表面的电子迁移相对减少，而环氧基团本身的极性低于乙烯基团，与树脂的相容性也没有乙烯基团好，导致粉体中残余的离子在电场作用下会迁移，但是氨基在水中比较容易发生水解，是导致其绝缘性能较差的原因。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的聚烯烃电缆料及其制备方法和应用，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种聚烯烃电缆料，其特征在于，所述聚烯烃电缆料以质量份计包括如下组分：
2.根据权利要求1所述的聚烯烃电缆料，其特征在于，所述乙烯基聚合物包括乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚乙烯、聚烯烃弹性体、乙丙橡胶中的任意一种或至少两种的组合，优选聚乙烯；
优选地，所述聚乙烯包括线性低密度聚乙烯和/或高密度聚乙烯，进一步优选线性低密度聚乙烯和高密度聚乙烯的组合；
优选地，所述线性低密度聚乙烯与高密度聚乙烯的质量比为(2-6):1，进一步优选(3-5):1；
优选地，所述相容剂包括马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中的任意一种或至少两种的组合，进一步优选马来酸酐接枝线性低密度聚乙烯。
3.根据权利要求1或2所述的聚烯烃电缆料，其特征在于，所述阻燃剂包括氢氧化铝、氢氧化镁、水滑石中的任意一种或至少两种的组合，优选氢氧化镁；
优选地，所述导热填料包括氧化铝、氮化硼、氮化铝、氧化锌、氧化镁中的任意一种或至少两种的组合，进一步优选氧化铝、氧化锌、氧化镁中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述导热填料包括氧化铝，以及氧化锌和/或氧化镁；
优选地，以所述氧化铝的质量为100％计，所述氧化锌和/或氧化镁的质量为80％-220％。
4.根据权利要求1-3任一项所述的聚烯烃电缆料，其特征在于，所述陶瓷化阻燃成炭剂包括强熔剂、二氧化硅和有机硅阻燃剂的组合；
优选地，所述陶瓷化阻燃成炭剂中强熔剂的质量百分含量为20％-70％；
优选地，所述强熔剂包括磷酸钠、磷酸钾、氧化硼、氧化钠、氧化钾中的任意一种或至少两种的组合，进一步优选磷酸钾、磷酸钠、氧化硼中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述陶瓷化阻燃成炭剂中二氧化硅的质量百分含量为10％-20％；
优选地，所述陶瓷化阻燃成炭剂中有机硅阻燃剂的质量百分含量为20％-40％；
优选地，所述陶瓷化阻燃成炭剂包括第一陶瓷化阻燃成炭剂、第二陶瓷化阻燃成炭剂和可选地第三陶瓷化阻燃成炭剂的组合；所述第一陶瓷化阻燃成炭剂的初始熔融温度为290-330℃，所述第二陶瓷化阻燃成炭剂的初始熔融温度为400-450℃，所述第三陶瓷化阻燃成炭剂的初始熔融温度为600-650℃。
5.根据权利要求1-4任一项所述的聚烯烃电缆料，其特征在于，所述润滑剂包括硬脂酸钙、硬脂酸锌、聚乙烯蜡、芥酸酰胺、硅酮粉、硅油中的任意一种或至少两种的组合，优选硬脂酸锌和/或硅酮粉；
优选地，所述硬脂酸锌与硅酮粉的质量比为1:(0.8-2.5)，进一步优选1:(1-2)；
优选地，所述抗氧剂包括抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂168、抗氧剂DLTP、抗氧剂DSTP、抗氧剂412S、抗氧剂300中的任意一种或至少两种的组合，进一步优选抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂412S、抗氧剂DSTP、抗氧剂300中的至少两种的组合。
6.根据权利要求1-5任一项所述的聚烯烃电缆料，其特征在于，所述金属离子钝化剂包括苯并三氮唑和/或双(3,5-二叔丁基-4-羟基-苯丙酰)肼；
优选地，所述偶联剂包括硅烷偶联剂，进一步优选乙烯基硅烷偶联剂、环氧基硅烷偶联剂、氨基硅烷偶联剂中的任意一种或至少两种的组合。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的聚烯烃电缆料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将乙烯基聚合物、相容剂、阻燃剂、陶瓷化阻燃成炭剂、导热填料、润滑剂、抗氧剂、金属离子钝化剂和偶联剂混炼后挤出，得到所述聚烯烃电缆料。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
将阻燃剂、阻燃协效剂、导热填料、抗氧剂、润滑剂和金属离子钝化剂进行第一混合后，加入偶联剂进行第二混合，得到预混料；
所述预混料、乙烯基聚合物和相容剂经过混炼后挤出，得到所述聚烯烃电缆料；
优选地，所述第一混合、第二混合在高搅机中进行；
优选地，所述第一混合的时间为1-10min；
优选地，所述第二混合的时间为5-20min；
优选地，所述混炼包括依次进行的第一混炼和第二混炼；
优选地，所述第一混炼在密炼机中进行；
优选地，所述第一混炼的温度为140-180℃；
优选地，所述第二混炼在螺杆挤出机中进行；
优选地，所述螺杆挤出机的各区温度各自独立地为100-150℃；
优选地，所述螺杆挤出机的机头温度为140-150℃；
优选地，所述挤出后还包括造粒和筛分的步骤。
9.一种如权利要求1-6任一项所述的聚烯烃电缆料在电线或电缆中的应用。
10.一种电缆，其特征在于，所述电缆包括导体和绝缘层，所述绝缘层包括如权利要求1-6任一项所述的聚烯烃电缆料。
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