CN107254116A - 一种用于电力工程中的阻燃电线电缆料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于电力工程中的阻燃电线电缆料及其制备方法，涉及电线电缆料领域，用于电力工程中的阻燃电线电缆料包括以下重量份的原料：聚氯乙烯、双环戊二烯、GNA型氯丁橡胶、天然橡胶、丙烯酸酯橡胶、聚氨基甲酸酯橡胶、硅橡胶、环氧脂肪酸辛酯、硬脂酸钡、氢氧化铝、四硫化双五亚甲基秋兰姆、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、氧化锆、石英玻璃纤维、高岭土、纳米碳化硅、阻燃剂、抗氧剂、相容剂、固化剂和光稳定剂；制备方法包括以下步骤：(1)称取原料、(2)混合造粒、(3)密炼、(4)混合、(5)挤压、注塑、成型。本发明解决了现有的电线电缆不具备同时兼有阻燃性好、韧性好和热稳定性好这些良好性能的问题。

Description

一种用于电力工程中的阻燃电线电缆料及其制备方法
技术领域
本发明属于电线电缆料领域，具体涉及一种用于电力工程中的阻燃电线电缆料及其制备方法。
背景技术
近年来随着生产生活电线电缆的运用日益发展和普及，电线电缆的需求量增加很快，而且随着经济的发展，对其材料的要求也越来越高。
但是，现有的电线电缆燃烧时释放出的大量烟雾和有毒的、腐蚀性的气体是火灾中危险因素，在火灾中妨碍了人们的安全撤离和灭火工作，使生命财产遭到严重损失，同时随着通讯事业、汽车工业和计算机工业的发展，特别是航空导线、汽车用线、高温仪表电缆、石油钻井平台电缆等许多场合，越来越需要使用阻燃、热稳定性能好、热变形温度高的电缆材料。
聚氯乙烯电缆料是以PVC树脂为基础,加入各种配合剂的多组份混合材料。由于它机械性能优越、耐气候性好、有优良的电气绝缘性能、加工容易和成本低廉等优点，因此被广泛用于电线电缆的绝缘和护层材料。但是目前市场上的电缆料仍然存在缺陷，有的粘性过大，有的伸长率不高，所以我们急需改良该材料，并且现有技术中为了增加电缆阻燃特征，加入了大量的无机阻燃材料，导致电缆整体硬度增加，甚至容易出现外层断裂。
发明内容
为了解决现有的电线电缆不具备同时兼有阻燃性好、韧性好和热稳定性好这些良好性能的问题，本发明的目的是提供一种用于电力工程中的阻燃电线电缆料及其制备方法，制得的用于电力工程中的阻燃电线电缆料具有阻燃性好、韧性好和热稳定性好的优点。
本发明提供了如下的技术方案：
一种用于电力工程中的阻燃电线电缆料，包括以下重量份的原料：聚氯乙烯100-130份、双环戊二烯20-30份、GNA型氯丁橡胶20-25份、天然橡胶20-30份、丙烯酸酯橡胶15-25份、聚氨基甲酸酯橡胶16-22份、硅橡胶13-21份、环氧脂肪酸辛酯10-15份、硬脂酸钡5-7份、氢氧化铝3-4份、四硫化双五亚甲基秋兰姆0.3-0.5份、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯0.2-0.4份、氧化锆15-19份、石英玻璃纤维16-28份、高岭土8-12份、纳米碳化硅11-17份、阻燃剂1-2份、抗氧剂1-2份、相容剂0.9-3.1份、固化剂0.8-1.4份和光稳定剂0.7-1.7份。
优选地，包括以下重量份的原料：聚氯乙烯115份、双环戊二烯25份、GNA型氯丁橡胶22.5份、天然橡胶25份、丙烯酸酯橡胶20份、聚氨基甲酸酯橡胶19份、硅橡胶17份、环氧脂肪酸辛酯12.5份、硬脂酸钡6份、氢氧化铝3.5份、四硫化双五亚甲基秋兰姆0.4份、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯0.3份、氧化锆17份、石英玻璃纤维22份、高岭土10份、纳米碳化硅14份、阻燃剂1.5份、抗氧剂1.5份、相容剂2份、固化剂1.1份和光稳定剂1.2份。
优选地，所述阻燃剂为三氧化二锑，有利于提高制备的用于电力工程中的阻燃电线电缆料的阻燃性能。
优选地，所述抗氧剂为二苯胺，可延缓或抑制制备的用于电力工程中的阻燃电线电缆料的氧化进程，从而延长其使用寿命。
优选地，所述相容剂为马来酸酐接枝相容剂，借助分子间的键合力，促使不相容的两种聚合物结合在一起，进而达到稳定共混物的目的。
优选地，所述固化剂为N-氨乙基哌嗪，经过N-氨乙基哌嗪固化后的用于电力工程中的阻燃电线电缆料，其韧性、耐高温性和阻燃性得到增强。
优选地，所述光稳定剂为碳黑，能够遮蔽或反射紫外线的物质，使光不能透入电线电缆料，达到保护制备的用于电力工程中的阻燃电线电缆料的目的。
一种用于电力工程中的阻燃电线电缆料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照用于电力工程中的阻燃电线电缆料原料的重量份数称取原料；
(2)将聚氯乙烯、双环戊二烯、GNA型氯丁橡胶、天然橡胶、丙烯酸酯橡胶、聚氨基甲酸酯橡胶和硅橡胶混合均匀得到主料，将主料置于单螺杆挤出机中共混，造粒得到基础树脂；
(3)打开密炼机并预热至50-55℃，然后加入步骤(2)所得基础树脂进行密炼，密炼时间为3-4min，即得混合料A；
(4)向制备的混合料A中加入环氧脂肪酸辛酯、硬脂酸钡、氢氧化铝、氧化锆、石英玻璃纤维、高岭土、纳米碳化硅、阻燃剂、抗氧剂、相容剂、固化剂和光稳定剂，转速为1000r/min搅拌3-4min，混合均匀，即得混合料B；
(5)将步骤(4)所得混合料B加热至105-110℃，加入四硫化双五亚甲基秋兰姆与三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯混炼2-3min，然后进入双螺杆挤出机挤压成熔融状态，待混料完全熔融后挤出到注塑机中,在300℃注塑成型。
本发明的有益效果是：
1、本发明解决了现有的电线电缆不具备同时兼有阻燃性好、韧性好和热稳定性好这些良好性能的问题。
2、本发明中所述阻燃剂为三氧化二锑，有利于提高制备的用于电力工程中的阻燃电线电缆料的阻燃性能。
3、本发明中所述抗氧剂为二苯胺，可延缓或抑制制备的用于电力工程中的阻燃电线电缆料的氧化进程，从而延长其使用寿命。
4、本发明中所述相容剂为马来酸酐接枝相容剂，借助分子间的键合力，促使不相容的两种聚合物结合在一起，进而达到稳定共混物的目的。
5、本发明中所述固化剂为N-氨乙基哌嗪，经过N-氨乙基哌嗪固化后的用于电力工程中的阻燃电线电缆料，其韧性、耐高温性和阻燃性得到增强。
6、本发明中所述光稳定剂为碳黑，能够遮蔽或反射紫外线的物质，使光不能透入电线电缆料，达到保护制备的用于电力工程中的阻燃电线电缆料的目的。
具体实施方式
实施例1
一种用于电力工程中的阻燃电线电缆料，包括以下重量份的原料：聚氯乙烯115份、双环戊二烯25份、GNA型氯丁橡胶22.5份、天然橡胶25份、丙烯酸酯橡胶20份、聚氨基甲酸酯橡胶19份、硅橡胶17份、环氧脂肪酸辛酯12.5份、硬脂酸钡6份、氢氧化铝3.5份、四硫化双五亚甲基秋兰姆0.4份、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯0.3份、氧化锆17份、石英玻璃纤维22份、高岭土10份、纳米碳化硅14份、阻燃剂1.5份、抗氧剂1.5份、相容剂2份、固化剂1.1份和光稳定剂1.2份。
阻燃剂为三氧化二锑，有利于提高制备的用于电力工程中的阻燃电线电缆料的阻燃性能。
抗氧剂为二苯胺，可延缓或抑制制备的用于电力工程中的阻燃电线电缆料的氧化进程，从而延长其使用寿命。
相容剂为马来酸酐接枝相容剂，借助分子间的键合力，促使不相容的两种聚合物结合在一起，进而达到稳定共混物的目的。
固化剂为N-氨乙基哌嗪，经过N-氨乙基哌嗪固化后的用于电力工程中的阻燃电线电缆料，其韧性、耐高温性和阻燃性得到增强。
光稳定剂为碳黑，能够遮蔽或反射紫外线的物质，使光不能透入电线电缆料，达到保护制备的用于电力工程中的阻燃电线电缆料的目的。
一种用于电力工程中的阻燃电线电缆料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照用于电力工程中的阻燃电线电缆料原料的重量份数称取原料；
(2)将聚氯乙烯、双环戊二烯、GNA型氯丁橡胶、天然橡胶、丙烯酸酯橡胶、聚氨基甲酸酯橡胶和硅橡胶混合均匀得到主料，将主料置于单螺杆挤出机中共混，造粒得到基础树脂；
(3)打开密炼机并预热至50-55℃，然后加入步骤(2)所得基础树脂进行密炼，密炼时间为3-4min，即得混合料A；
(4)向制备的混合料A中加入环氧脂肪酸辛酯、硬脂酸钡、氢氧化铝、氧化锆、石英玻璃纤维、高岭土、纳米碳化硅、阻燃剂、抗氧剂、相容剂、固化剂和光稳定剂，转速为1000r/min搅拌3-4min，混合均匀，即得混合料B；
(5)将步骤(4)所得混合料B加热至105-110℃，加入四硫化双五亚甲基秋兰姆与三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯混炼2-3min，然后进入双螺杆挤出机挤压成熔融状态，待混料完全熔融后挤出到注塑机中,在300℃注塑成型。
实施例2
一种用于电力工程中的阻燃电线电缆料，包括以下重量份的原料：聚氯乙烯100份、双环戊二烯20份、GNA型氯丁橡胶20份、天然橡胶20份、丙烯酸酯橡胶15份、聚氨基甲酸酯橡胶16份、硅橡胶13份、环氧脂肪酸辛酯10份、硬脂酸钡5份、氢氧化铝3份、四硫化双五亚甲基秋兰姆0.3份、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯0.2份、氧化锆15份、石英玻璃纤维16份、高岭土8份、纳米碳化硅11份、阻燃剂1份、抗氧剂1份、相容剂0.9份、固化剂0.8份和光稳定剂0.7份。
阻燃剂为三氧化二锑，有利于提高制备的用于电力工程中的阻燃电线电缆料的阻燃性能。
抗氧剂为二苯胺，可延缓或抑制制备的用于电力工程中的阻燃电线电缆料的氧化进程，从而延长其使用寿命。
相容剂为马来酸酐接枝相容剂，借助分子间的键合力，促使不相容的两种聚合物结合在一起，进而达到稳定共混物的目的。
固化剂为N-氨乙基哌嗪，经过N-氨乙基哌嗪固化后的用于电力工程中的阻燃电线电缆料，其韧性、耐高温性和阻燃性得到增强。
光稳定剂为碳黑，能够遮蔽或反射紫外线的物质，使光不能透入电线电缆料，达到保护制备的用于电力工程中的阻燃电线电缆料的目的。
一种用于电力工程中的阻燃电线电缆料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照用于电力工程中的阻燃电线电缆料原料的重量份数称取原料；
(2)将聚氯乙烯、双环戊二烯、GNA型氯丁橡胶、天然橡胶、丙烯酸酯橡胶、聚氨基甲酸酯橡胶和硅橡胶混合均匀得到主料，将主料置于单螺杆挤出机中共混，造粒得到基础树脂；
(3)打开密炼机并预热至50-55℃，然后加入步骤(2)所得基础树脂进行密炼，密炼时间为3-4min，即得混合料A；
(4)向制备的混合料A中加入环氧脂肪酸辛酯、硬脂酸钡、氢氧化铝、氧化锆、石英玻璃纤维、高岭土、纳米碳化硅、阻燃剂、抗氧剂、相容剂、固化剂和光稳定剂，转速为1000r/min搅拌3-4min，混合均匀，即得混合料B；
(5)将步骤(4)所得混合料B加热至105-110℃，加入四硫化双五亚甲基秋兰姆与三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯混炼2-3min，然后进入双螺杆挤出机挤压成熔融状态，待混料完全熔融后挤出到注塑机中,在300℃注塑成型。
实施例3
一种用于电力工程中的阻燃电线电缆料，包括以下重量份的原料：聚氯乙烯130份、双环戊二烯30份、GNA型氯丁橡胶25份、天然橡胶30份、丙烯酸酯橡胶25份、聚氨基甲酸酯橡胶22份、硅橡胶21份、环氧脂肪酸辛酯15份、硬脂酸钡7份、氢氧化铝4份、四硫化双五亚甲基秋兰姆0.5份、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯0.4份、氧化锆19份、石英玻璃纤维28份、高岭土12份、纳米碳化硅17份、阻燃剂2份、抗氧剂2份、相容剂3.1份、固化剂1.4份和光稳定剂1.7份。
阻燃剂为三氧化二锑，有利于提高制备的用于电力工程中的阻燃电线电缆料的阻燃性能。
抗氧剂为二苯胺，可延缓或抑制制备的用于电力工程中的阻燃电线电缆料的氧化进程，从而延长其使用寿命。
相容剂为马来酸酐接枝相容剂，借助分子间的键合力，促使不相容的两种聚合物结合在一起，进而达到稳定共混物的目的。
固化剂为N-氨乙基哌嗪，经过N-氨乙基哌嗪固化后的用于电力工程中的阻燃电线电缆料，其韧性、耐高温性和阻燃性得到增强。
光稳定剂为碳黑，能够遮蔽或反射紫外线的物质，使光不能透入电线电缆料，达到保护制备的用于电力工程中的阻燃电线电缆料的目的。
一种用于电力工程中的阻燃电线电缆料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照用于电力工程中的阻燃电线电缆料原料的重量份数称取原料；
(2)将聚氯乙烯、双环戊二烯、GNA型氯丁橡胶、天然橡胶、丙烯酸酯橡胶、聚氨基甲酸酯橡胶和硅橡胶混合均匀得到主料，将主料置于单螺杆挤出机中共混，造粒得到基础树脂；
(3)打开密炼机并预热至50-55℃，然后加入步骤(2)所得基础树脂进行密炼，密炼时间为3-4min，即得混合料A；
(4)向制备的混合料A中加入环氧脂肪酸辛酯、硬脂酸钡、氢氧化铝、氧化锆、石英玻璃纤维、高岭土、纳米碳化硅、阻燃剂、抗氧剂、相容剂、固化剂和光稳定剂，转速为1000r/min搅拌3-4min，混合均匀，即得混合料B；
(5)将步骤(4)所得混合料B加热至105-110℃，加入四硫化双五亚甲基秋兰姆与三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯混炼2-3min，然后进入双螺杆挤出机挤压成熔融状态，待混料完全熔融后挤出到注塑机中,在300℃注塑成型。
对比例1
一种电线电缆料，包括以下重量份的原料：聚氯乙烯115份、双环戊二烯25份、GNA型氯丁橡胶22.5份、环氧脂肪酸辛酯12.5份、硬脂酸钡6份、氢氧化铝3.5份、四硫化双五亚甲基秋兰姆0.4份、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯0.3份、阻燃剂1.5份和抗氧剂1.5份。
一种电线电缆料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照电线电缆料原料的重量份数称取原料；
(2)将聚氯乙烯、双环戊二烯和GNA型氯丁橡胶混合均匀得到主料，将主料置于单螺杆挤出机中共混，造粒得到基础树脂；
(3)打开密炼机并预热至50-55℃，然后加入步骤(2)所得基础树脂进行密炼，密炼时间为3-4min，即得混合料A；
(4)向制备的混合料A中加入环氧脂肪酸辛酯、硬脂酸钡、氢氧化铝、阻燃剂和抗氧剂，转速为1000r/min搅拌3-4min，混合均匀，即得混合料B；
(5)将步骤(4)所得混合料B加热至105-110℃，加入四硫化双五亚甲基秋兰姆与三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯混炼2-3min，然后进入双螺杆挤出机挤压成熔融状态，待混料完全熔融后挤出到注塑机中,在300℃注塑成型。
将实施例1、实施例2和实施例3制得的用于电力工程中的阻燃电线电缆料与对比例1制得的电线电缆料进行性能测试，测试结果如表1所示：
指标 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1
拉伸强度(MPa) 39.8 37.5 34.4 24.1
断裂伸长率(％) 25.2 22.4 19.2 10.6
热变形温度(℃) 165 151 142 90
氧指数(％) 45 43 40 35
从表1数据比较可以看出，本发明的优点是：
1、一种用于电力工程中的阻燃电线电缆料及其制备方法，从测得的拉伸强度可以看出，实施例1-3的拉伸强度均高于对比例1，说明本发明用于电力工程中的阻燃电线电缆料的拉伸强度高。
2、一种用于电力工程中的阻燃电线电缆料及其制备方法，从测得的断裂伸长率可以看出，实施例1-3的断裂伸长率均高于对比例1，说明本发明用于电力工程中的阻燃电线电缆料的韧性好。
3、一种用于电力工程中的阻燃电线电缆料及其制备方法，从测得的热变形温度可以看出，实施例1-3的热变形温度均高于对比例1，说明本发明用于电力工程中的阻燃电线电缆料的热稳定性好。
4、一种用于电力工程中的阻燃电线电缆料及其制备方法，从测得的氧指数可以看出，实施例1-3的氧指数均高于对比例1，说明本发明用于电力工程中的阻燃电线电缆料的阻燃性好。
5、一种用于电力工程中的阻燃电线电缆料及其制备方法，从测得的各个指标的数据可以看出，实施例1均优于实施例2、实施例3和对比例1，说明本发明用于电力工程中的阻燃电线电缆料的原料配方和制备方法的合理性。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于电力工程中的阻燃电线电缆料，其特征在于，包括以下重量份的原料：聚氯乙烯100-130份、双环戊二烯20-30份、GNA型氯丁橡胶20-25份、天然橡胶20-30份、丙烯酸酯橡胶15-25份、聚氨基甲酸酯橡胶16-22份、硅橡胶13-21份、环氧脂肪酸辛酯10-15份、硬脂酸钡5-7份、氢氧化铝3-4份、四硫化双五亚甲基秋兰姆0.3-0.5份、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯0.2-0.4份、氧化锆15-19份、石英玻璃纤维16-28份、高岭土8-12份、纳米碳化硅11-17份、阻燃剂1-2份、抗氧剂1-2份、相容剂0.9-3.1份、固化剂0.8-1.4份和光稳定剂0.7-1.7份。
2.根据权利要求1所述的用于电力工程中的阻燃电线电缆料，其特征在于，包括以下重量份的原料：聚氯乙烯115份、双环戊二烯25份、GNA型氯丁橡胶22.5份、天然橡胶25份、丙烯酸酯橡胶20份、聚氨基甲酸酯橡胶19份、硅橡胶17份、环氧脂肪酸辛酯12.5份、硬脂酸钡6份、氢氧化铝3.5份、四硫化双五亚甲基秋兰姆0.4份、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯0.3份、氧化锆17份、石英玻璃纤维22份、高岭土10份、纳米碳化硅14份、阻燃剂1.5份、抗氧剂1.5份、相容剂2份、固化剂1.1份和光稳定剂1.2份。
3.根据权利要求1所述的用于电力工程中的阻燃电线电缆料，其特征在于：所述阻燃剂为三氧化二锑。
4.根据权利要求1所述的用于电力工程中的阻燃电线电缆料，其特征在于：所述抗氧剂为二苯胺。
5.根据权利要求1所述的用于电力工程中的阻燃电线电缆料，其特征在于：所述相容剂为马来酸酐接枝相容剂。
6.根据权利要求1所述的用于电力工程中的阻燃电线电缆料，其特征在于：所述固化剂为N-氨乙基哌嗪。
7.根据权利要求1所述的用于电力工程中的阻燃电线电缆料，其特征在于：所述光稳定剂为碳黑。
8.一种如权利要求1—7任意一项所述的用于电力工程中的阻燃电线电缆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按照用于电力工程中的阻燃电线电缆料原料的重量份数称取原料；
(2)将聚氯乙烯、双环戊二烯、GNA型氯丁橡胶、天然橡胶、丙烯酸酯橡胶、聚氨基甲酸酯橡胶和硅橡胶混合均匀得到主料，将主料置于单螺杆挤出机中共混，造粒得到基础树脂；
(3)打开密炼机并预热至50-55℃，然后加入步骤(2)所得基础树脂进行密炼，密炼时间为3-4min，即得混合料A；
(4)向制备的混合料A中加入环氧脂肪酸辛酯、硬脂酸钡、氢氧化铝、氧化锆、石英玻璃纤维、高岭土、纳米碳化硅、阻燃剂、抗氧剂、相容剂、固化剂和光稳定剂，转速为1000r/min搅拌3-4min，混合均匀，即得混合料B；
(5)将步骤(4)所得混合料B加热至105-110℃，加入四硫化双五亚甲基秋兰姆与三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯混炼2-3min，然后进入双螺杆挤出机挤压成熔融状态，待混料完全熔融后挤出到注塑机中,在300℃注塑成型。
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