CN103642114A - 150℃高强度高电性耐油辐照交联无卤阻燃环保聚烯烃电缆料及其生产方法 - Google Patents

150℃高强度高电性耐油辐照交联无卤阻燃环保聚烯烃电缆料及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种150℃高强度高电性耐油辐照交联无卤阻燃环保聚烯烃电缆料，用于电气装备线、电机引接线、石油平台电缆、光伏电缆、船用电缆、汽车线、机车车辆电缆等产品。所述电缆料由下述原料制得：三元乙丙橡胶、高密度聚乙烯、茂金属聚乙烯、甲基乙烯基硅橡胶、腈硅橡胶、敏化剂、无卤阻燃剂、消烟剂，防老剂、抗氧剂、润滑剂、软化剂、活性剂、白炭黑、滑石粉、着色剂。本发明聚烯烃电缆料同时具备耐高温、耐磨、高电性、耐油、高强度、低烟、无卤、流动性好等优良的综合性能，而且环保性能满足电线电缆的要求。

Description

150℃高强度高电性耐油辐照交联无卤阻燃环保聚烯烃电缆料及其生产方法
 
技术领域
本发明属于电缆材料技术领域，特别涉及一种150℃高强度高电性耐油辐照交联无卤阻燃环保聚烯烃电缆料及其生产方法。
背景技术
目前无卤低烟阻燃环保聚烯烃耐高温150℃特种线缆主要有：150℃辐照交联阻燃聚烯烃绝缘电气装备线；耐热150℃高强度耐油交联聚烯烃绝缘无卤低烟阻燃机车车辆用电缆；150℃辐照交联阻燃聚烯烃汽车线；150℃辐照交联聚烯烃绝缘电机绕组引接软线；石油平台电缆、光伏线缆等，这些线缆使用条件苛刻，性能要求极高，主要是：具备耐高温、高电性、耐磨、高强度、耐油、无卤阻燃、环保、柔软。目前市场上没有一种聚烯烃电缆料能够通过此类电线电缆的性能测试。
随着我国国民经济的发展，我国的电缆料需求快速增长，特别是耐高温、低烟无卤、阻燃环保、高强度、高电性、耐油电缆料需求量比较大，而国内耐高温、高强度、高电性、耐油、低烟无卤、阻燃环保电线电缆料的质量及数量还不能满足市场需求。因此期望开发出150℃高强度高电性耐油辐照交联无卤阻燃环保聚烯烃电缆料，但迄今为止尚未有这样的具有优良性能的电缆用150℃高强度高电性耐油辐照交联无卤阻燃环保聚烯烃电缆料公开报道。
发明内容  
本发明的目的在于提供一种150℃高强度高电性耐油辐照交联无卤阻燃环保聚烯烃电缆料，并进一步提供一种所述电缆料的生产方法。
本发明采用的技术方案如下：
150℃高强度高电性耐油辐照交联无卤阻燃环保聚烯烃电缆料，由下述重量份原料制备而成：三元乙丙橡胶20～25份，高密度聚乙烯30～40份、茂金属聚乙烯20～25份、甲基乙烯基硅橡胶10～15份、腈硅橡胶20～25份、敏化剂2～3.5份、无卤阻燃剂20～25份、消烟剂3～5份，防老剂1.5～2.5份、抗氧剂1～1.5份、软化剂4～6份、润滑剂1.5～2.5份、活性剂5～6份，白炭黑20～25份、滑石粉20～25份、着色剂 0.8～2.5份。
所述三元乙丙橡胶EPDM优选为Nordel2722或Vistalon 2504或4045。
所述高密度聚乙烯HDPE优选为TR144或2480。
所述茂金属聚乙烯mPE优选为E2005或E2010。
所述无卤阻燃剂优选为硅氮聚合物阻燃剂；
所述消烟剂优选为三氧化钼。
所述敏化剂优选为三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯TMPTMA或三烯丙基异氰脲酸酯TAIC或三聚氰酸三烯丙酯TAC。
所述的防老剂优选为MB与DNP按照2-4:1的质量比复配的混合物。
所述的抗氧剂优选为288与300按照4-5:6-10的质量比复配的混合物。
所述的软化剂优选为汽缸油。
所述的润滑剂优选为硅类润滑剂或聚乙烯蜡或硬脂酸钙。
所述的活性剂优选为氧化锌与硬脂酸按照4-5:1质量比复配的混合物。
所述的着色剂优选为槽法炭黑或酞青绿或塑料大红。
进一步，本发明所用的原料中，三元乙丙橡胶（EPDM）Nordel2722为白色颗粒，三元乙丙橡胶（EPDM）Vistalon 2504为白色块状物，三元乙丙橡胶（EPDM）4045为白色块状物, 高密度聚乙烯(HDPE) TR144为白色颗粒, 高密度聚乙烯(HDPE)2480为白色颗粒, 茂金属聚乙烯（mPE）E2005为白色颗粒，茂金属聚乙烯（mPE）E2010为白色颗粒。甲基乙烯基硅橡胶为白色块状物、腈硅橡胶为白色块状物。硅氮聚合物阻燃剂为粉末状白色颗粒，阻燃剂可调节材料的阻燃性能，消烟剂三氧化钼为无色或白色粉末状颗粒，敏化剂三烯丙基异氰脲酸酯（TAIC）为无色液体，敏化剂三聚氰酸三烯丙酯（TAC）为无色液体，敏化剂三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TMPTMA) 为无色液体，防老剂MB为粉末状白色颗粒，防老剂DNP为粉末状浅灰色颗粒，抗氧剂288为白色粉末状颗粒，抗氧剂300为白色或浅黄色粉末状颗粒。硅类润滑剂为白色粉末状或颗粒状，聚乙烯蜡为粉末状白色颗粒，硬脂酸钙为粉末状白色颗粒。软化剂汽缸油为深兰色或黑色液体，活性剂氧化锌为粉末状白色颗粒，活性剂硬脂酸为粉末状白色颗粒，白炭黑为粉末状白色颗粒，滑石粉为粉末状白色颗粒，着色剂高耐磨炭黑为粉末状黑色颗粒，塑料大红为粉末状红色颗粒，酞青绿为粉末状绿色颗粒。
本发明还提供了一种150℃高强度高电性耐油辐照交联无卤阻燃环保聚烯烃电缆料的生产方法：A料制备：将高密度聚乙烯、茂金属聚乙烯、抗氧剂、润滑剂加入高速混合机充分混合5分钟，加入温度为160～220℃挤出机挤出造粒；B料制备：将剩余原料硅橡胶、腈硅橡胶、三元乙丙胶、防老剂、软化剂、活性剂、敏化剂、无卤阻燃剂、消烟剂、白炭黑、滑石粉、着色剂加入温度为85-90℃密炼机中，密炼10-12分钟后排入温度为50～90℃橡胶造粒机中挤出造粒；成品制备：将A料与B料加入高速混合机混合5分钟，然后排入温度为160～220℃平行双螺杆造粒机组塑化挤出冷风磨面切粒，然后经风冷却及振动筛分选，即可制得150℃高强度高电性耐油辐照交联无卤阻燃环保聚烯烃电缆料。
本发明聚烯烃电缆料，对添加剂及改性剂进行严格的筛选，使体系中不含对人体和环境有很大危害的重金属稳定剂、多溴联苯及其醚类等不符合环保要求的物质，不会对环境造成污染；同时具备耐高温150℃、耐磨、高电性、耐油、高强度、低烟、无卤、流动性好、耐热性好等优良的综合性能。所述电缆料可用于电气装备线、电机引接线、石油平台电缆、船用电缆、汽车线、光伏电缆、机车车辆电缆等产品，符合绿色环保设计与制造的要求。
本发明相对于现有技术，有以下优点：
本发明聚烯烃电缆料同时具备耐高温、耐磨、高电性、耐油、高强度、低烟、无卤、阻燃、流动性好等优良的综合性能，而且环保性能满足电线电缆的要求。
具体实施方式
   以下以具体实施例来说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围不限于此。
实施例1
一种150℃高强度高电性耐油辐照交联无卤阻燃环保聚烯烃电缆料，由下述重量份原料制成：
三元乙丙橡胶20份，高密度聚乙烯30份、茂金属聚乙烯25份、甲基乙烯基硅橡胶10份、腈硅橡胶25份、敏化剂2份、无卤阻燃剂20份、消烟剂3份，防老剂1.5份、抗氧剂1.0份、润滑剂1.5份、软化剂4份、活性剂5份，白炭黑20份、滑石粉20份、着色剂 2.5份。
三元乙丙橡胶（EPDM）为Nordel2722，高密度聚乙烯（HDPE）为2480、茂金属聚乙烯（mPE）为E2005、敏化剂为三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TMPTMA)、无卤阻燃剂为硅氮聚合物阻燃剂、消烟剂为三氧化钼，防老剂1份MB与0.5份DNP复配、抗氧剂为0.4份288与0.6份300复配、润滑剂为硅类润滑剂、软化剂为汽缸油、活性剂为4份氧化锌与1份硬脂酸复配，滑石粉粒度为1250目、着色剂为槽法炭黑。
生产方法如下：
A料制备：将高密度聚乙烯、茂金属聚乙烯、抗氧剂、润滑剂加入高速混合机混合5分钟，加入温度为160～220℃挤出机挤出造粒；B料制备：将硅橡胶、腈硅橡胶、三元乙丙橡胶、防老剂、软化剂、活性剂、敏化剂、无卤阻燃剂、消烟剂、白炭黑、滑石粉、着色剂加入温度为85--90℃密炼机中，密炼10分钟后排入温度为50～90℃橡胶造粒机中挤出造粒；成品制备：将A料与B料加入高速混合机混合5分钟，然后排入温度为160～220℃平行双螺杆造粒机组塑化挤出冷风磨面切粒，然后经风冷却及振动筛分选，即可制得150℃高强度高电性耐油辐照交联无卤阻燃环保聚烯烃电缆料。
本实施例获得的聚烯烃电缆料为黑色固体颗粒，主要技术指标如下：拉伸强度为34.7MPa，断裂伸长率为368%，用挤塑机在160～220℃温度挤出生产电气装备线、电机引接线、汽车线、石油平台电缆、船用电缆、机车车辆等电缆产品。
本实施例制得的150℃高强度高电性耐油辐照交联无卤阻燃环保聚烯烃电缆料的主要技术指标：
长期使用温度                        150℃
拉伸强度                            34.7MPa
断裂伸长率                          368%
直流体积电阻率（20℃）              6.9×1014Ω·m
耐热老化拉伸强度变化率              3.7%
耐热老化断裂伸长变化率              -7.1%
耐油试验拉伸强度变化率              22.3%
耐油试验断裂伸长变化率              -33.6%
载荷下伸长率                        63%
冷却后永久变形率                    3%
氧指数                              32
烟密度（有焰）                      67
卤酸气体含量                        0 mg/g
电导率                              4.2μs/mm
铅（Pb）含量                        ≤5×10-6
镉（Cd）含量                        ≤5×10-6
六价铬（Cr）含量                    ≤5×10-6
汞（Hg）含量                       ≤5×10-6
多溴联苯含量                        ≤5×10-6
多溴联苯醚类含量                    ≤5×10-6。
使用本发明150℃高强度高电性耐油辐照交联无卤阻燃环保聚烯烃电缆料生产电气装备线时，材料性能如表1所示。
实施例2  
高密度聚乙烯（HDPE）选用TR144，润滑剂选用硬脂酸钙，其他同实施例1。材料性能如表1所示。
实施例3
三元乙丙橡胶（EPDM）选用Vistalon 2504，润滑剂选用聚乙烯蜡，其他同实施例1，材料性能如表1所示。
表1数据根据电缆绝缘和电力护套材料通用试验方法 GB/T 2951一1997进行测试获得。
表1
实验内容 实施例1 实施例2 实施例3
耐油试验拉伸强度变化率 22.3% 24.3% 23.2%
耐油试验断裂伸长变化率 -33.6% -35.4% -36.1%
载荷下伸长率 63% 65% 60%
冷却后永久变形 3% 3% 2%
实施例4
一种150℃高强度高电性耐油辐照交联无卤阻燃环保聚烯烃电缆料，原料重量份组成如下：
三元乙丙橡胶25份，高密度聚乙烯40份、茂金属聚乙烯20份、甲基乙烯基硅橡胶15份、腈硅橡胶20份、敏化剂3.5份、无卤阻燃剂25份、消烟剂5份，防老剂2.5份、抗氧剂1.5份、润滑剂2.5份、软化剂6份、活性剂6份，白炭黑25份、滑石粉25份、着色剂 0.8份。
三元乙丙橡胶（EPDM）为4045，高密度聚乙烯（HDPE）为TR144、茂金属聚乙烯（mPE）为E2010、敏化剂为TAIC三烯丙基异氰脲酸酯、无卤阻燃剂为硅氮聚合物阻燃剂、消烟剂为三氧化钼，防老剂2份MB与0.5份DNP复配、抗氧剂为0.5份288与1.0份300复配、润滑剂为聚乙烯蜡、软化剂为汽缸油、活性剂为5份氧化锌与1份硬脂酸复配，滑石粉粒度为1250目，着色剂为塑料大红。
生产方法同实施例1。
本实施例制得的150℃高强度高电性耐油辐照交联无卤阻燃环保聚烯烃电缆料为红色固体颗粒，拉伸强度为34.4MPa，断裂伸长率为365%；用挤塑机在160～220℃温度挤出生产电机引接线、石油平台电缆、汽车线、船用电缆、机车车辆、电气装备线等电缆产品。
使用本发明150℃高强度高电性耐油辐照交联无卤阻燃环保聚烯烃电缆料生产电机引接线时，材料性能如表2所示：
实施例5
敏化剂选用TAC，润滑剂选用硬脂酸钙，其他同实施例4，获得材料的性能如表2所示。
实施例6
敏化剂选用TMPTMA，着色剂选用酞太青绿，其他同实施例4，材料性能如表2所示。
表2
实验内容 实施例4 实施例5 实施例6
耐油试验拉伸强度变化率 24.1% 23.5% 25.4%
耐油试验断裂伸长变化率 -36.4% -33.8% -35.2%
载荷下伸长率 60% 63% 62%
冷却后永久变形 3% 2% 3%
上述实施例为本发明优选的实施方式，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所作的改变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 (10)

1.150℃高强度高电性耐油辐照交联无卤阻燃环保聚烯烃电缆料，其特征在于，由下述重量份原料制备而成：三元乙丙橡胶20～25份，高密度聚乙烯30～40份、茂金属聚乙烯20～25份、甲基乙烯基硅橡胶10～15份、腈硅橡胶20～25份、敏化剂2～3.5份、无卤阻燃剂20～25份、消烟剂3～5份，防老剂1.5～2.5份、抗氧剂1～1.5份、软化剂4～6份、润滑剂1.5～2.5份、活性剂5～6份，白炭黑20～25份、滑石粉20～25份、着色剂 0.8～2.5份。
2.如权利要求1所述的聚烯烃电缆料，其特征在于，所述三元乙丙橡胶为Nordel2722或Vistalon 2504或4045；所述高密度聚乙烯为TR144或2480；所述茂金属聚乙烯为E2005或E2010。
3.如权利要求1所述的聚烯烃电缆料，其特征在于，所述无卤阻燃剂为硅氮聚合物阻燃剂；所述消烟剂为三氧化钼。
4.如权利要求1所述的聚烯烃电缆料，其特征在于，所述敏化剂为三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯或三烯丙基异氰脲酸酯或三聚氰酸三烯丙酯。
5.如权利要求1所述的聚烯烃电缆料，其特征在于，所述的防老剂为MB与DNP按照2-4:1的质量比复配的混合物，所述的抗氧剂为288与300按照4-5:6-10的质量比复配的混合物，所述的软化剂为汽缸油。
6.如权利要求1所述的聚烯烃电缆料，其特征在于，所述的润滑剂为硅类润滑剂或聚乙烯蜡或硬脂酸钙。
7.如权利要求1所述的聚烯烃电缆料，其特征在于，所述的活性剂为氧化锌与硬脂酸按照4-5:1的质量比复配的混合物。
8.如权利要求1所述的聚烯烃电缆料，其特征在于，所述的着色剂为槽法炭黑或酞青绿或塑料大红。
9.权利要求1所述聚烯烃电缆料的生产方法，其特征在于，分别制备A料与B料，再将A料与B料充分混合，然后排入挤出温度为160-220℃的平行双螺杆造粒机组塑化挤出磨面切粒，之后冷却、分选，获得所述150℃高强度高电性耐油辐照交联无卤阻燃环保聚烯烃电缆料；
A料制备如下进行：将高密度聚乙烯、茂金属聚乙烯、抗氧剂、润滑剂充分混合，之后挤出造粒；
B料制备如下进行：将剩余原料密炼后进行挤出造粒。
10. 如权利要求9所述聚烯烃电缆料的生产方法，其特征在于，A料制备时，挤出造粒的温度为160-220℃；B料制备时，密炼温度为85-90℃，密炼时间为10-12min，挤出造粒的温度为50-90℃。
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