CN109651691A - 一种耐低温耐油耐扭转低烟无卤阻燃风能电缆护套料及其制备方法及其用途 - Google Patents

一种耐低温耐油耐扭转低烟无卤阻燃风能电缆护套料及其制备方法及其用途 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐低温耐油耐扭转低烟无卤阻燃风能电缆护套料，其特征在于，按重量份计，包括如下组分：乙烯醋酸乙烯酯橡胶(EVM)30‑60；乙烯‑丙烯酸酯共聚物20‑40；SEBS弹性体15‑30；相容剂10‑15；阻燃剂80‑140；阻燃协效剂4‑14；助交联剂0.5‑2；抗氧剂0.5‑1.5；润滑剂0.2‑1.5。本发明还公开了其制备方法和用途。本发明的风能电缆护套料，各项性能优异，能够满足风能电缆技术指标中的耐油要求；耐扭转性能好，能够经受常温2万次和低温(‑55℃)2000次的扭转实验；低烟无卤阻燃，机械性能好。材料柔软，加工性好，性价比高。

Description

一种耐低温耐油耐扭转低烟无卤阻燃风能电缆护套料及其制 备方法及其用途
技术领域
本发明涉及低烟无卤阻燃电缆料领域，具体涉及一种耐低温耐油耐扭转低烟无卤阻燃风能电缆护套料及其制备方法及其用途。
背景技术
近些年来，石油和煤炭等不可再生能源面临枯竭，气候变暖和碳排放等环境问题越来越受关注。低碳、绿色的清洁能源逐步替代高碳、高污染的非清洁能源，是全球各国合理应对气候变化、有效保护生态环境和保障能源供应安全的必然选择。风电作为清洁能源的主要组成部分，具有取之不尽，用之不竭，无污染，不消耗资源，分布广泛等优点，近些年得到了大力的发展。作为风能发电设备的主要部件的风能电缆的需求量也大大增加。因为敷设环境和使用的要求，风能电缆要求具有耐扭矩、耐寒、耐油等特性。
目前的风能电缆材料以PVC，氯丁橡胶等为主，存在以下几点缺点：
1、很难达到-55低温耐扭转性能的要求；
2、属于含卤材料，生产过程中对操作人员的身体有害，燃烧可释放大量的含卤气体，危机健康。
因而，目前一些电缆生产厂商也在逐步的用低烟无卤材料替代PVC等含卤材料，但国内的材料厂家生产的材料在低温耐扭矩性能上多少存在一定的问题，亟待解决。
因此，本领域迫切需要提供一种耐低温耐油耐扭转低烟无卤阻燃风能电缆护套料。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的目的之一在于提供一种耐低温耐油耐扭转低烟无卤阻燃风能电缆护套料，解决在需要在超低温条件下长期使用，阻燃性能好，耐扭转性能优越的问题。
本发明的目的之二在于提供一种耐低温耐油耐扭转低烟无卤阻燃风能电缆护套料的制备方法。
本发明的目的之三在于提供一种耐低温耐油耐扭转低烟无卤阻燃风能电缆护套料的用途。
为了实现本发明的目的之一，所采用的技术方案是：一种耐低温耐油耐扭转低烟无卤阻燃风能电缆护套料，按重量份计，包括如下组分：
在本发明一个优选的实施例中，所述乙烯醋酸乙烯酯橡胶(EVM)的丙烯酸酯含量为50-80％，门尼粘度ML(1+4)100℃为20-30。
在本发明一个优选的实施例中，所述乙烯-丙烯酸酯共聚物为乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(EMA)、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物(EEA)，乙烯丙烯酸丁酯共聚物(EBA)中的一种或任意两种以上的混合，其中，所述丙烯酸含量为20-30％。
在本发明一个优选的实施例中，所述SEBS弹性体为线型聚合物，其中苯烯含量为25～35％，在25℃，20wt％甲苯溶液中测得的粘度为1300～ 2900cps。
在本发明一个优选的实施例中，所述相容剂为乙烯-丙烯酸酯共聚物接枝马来酸酐、SEBS接枝马来酸酐、乙烯醋酸乙烯酯枝马来酸酐中的任意一种或两种以上的混合，其中材料的马来酸酐接枝率为0.5-5％。
在本发明一个优选的实施例中，所述的阻燃剂为氢氧化镁、氢氧化铝和水菱镁石的组合，且所述氢氧化镁、氢氧化铝和水菱镁石的重量比为 2:2:1-1:1:1。
在本发明一个优选的实施例中，所述阻燃协效剂为硼酸锌、水滑石和纳米蒙脱土的组合，其中硼酸锌、水滑石和纳米蒙脱土的重量比为：(2～6)： (1～4)：(1～4)。
在本发明一个优选的实施例中，所述助交联剂为三烯丙基羟脲酸酯 (TAC)、三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)、三甲基丙烯酸三羟甲基丙烷酯 (TMPTMA)、1,2-聚丁二烯中的任意一种或两种以上的混合。
在本发明一个优选的实施例中，所述抗氧剂为四[3-(3，5-二叔丁基-4- 羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基) 丙酸正十八碳醇酯(1076)、硫代二丙酸双月桂酯(DLTP)、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯(168)中的任意一种或两种以上的混合。
在本发明一个优选的实施例中，所述润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、聚乙烯蜡、硅油、硅酮母粒中的任意一种或两种以上的混合。
为了实现本发明的目的之二，所采用的技术方案是：一种耐低温耐油耐扭转低烟无卤阻燃风能电缆护套料的制备方法，包括如下步骤：
将阻燃剂、阻燃协效剂、助交联剂、抗氧剂和润滑剂等按照比例混合，将混合后的阻燃剂与乙烯醋酸乙烯酯橡胶(EVM)、乙烯-丙烯酸酯共聚物、SEBS 弹性体、相容剂、混合并挤出造粒,其中，在挤出造粒过程中的四个温度段为：加料段120～130℃，输送段130～140℃，熔融段140～150℃，机头150～160 ℃。
为了实现本发明的目的之三，所采用的技术方案是，一种耐低温耐油耐扭转低烟无卤阻燃风能电缆护套料的用途，其特征在于制备耐低温耐油耐扭转低烟无卤阻燃风能电缆。
本发明的有益效果在于：
本发明的风能电缆护套料，各项性能优异，能够满足风能电缆技术指标中的耐油要求；耐扭转性能好，能够经受常温2万次和低温(-55℃)2000 次的扭转实验；低烟无卤阻燃，机械性能好。
材料柔软，加工性好，性价比高。
具体实施方式
本发明人经过广泛而深入的研究，通过改进配方，获得了一种可以辐照交联，能够满足风能电缆技术指标中的耐油要求；耐扭转性能好，能够经受常温2万次和低温(-55℃)2000次的扭转实验；低烟无卤阻燃，机械性能好，加工性能优异的低烟无卤阻燃风能电缆护套料。本发明人的低烟无卤阻燃风能电缆护套料，克服了传统汽车线缆料的不足，使该材料具有优异的耐低温性能、耐油性能、耐扭转性能、阻燃性能和综合机械性能，在此基础上完成了本发明。
以下对本发明的耐低温耐油耐扭转低烟无卤阻燃风能电缆护套料的各组分进行详细描述：
乙烯醋酸乙烯酯橡胶(EVM)
乙烯醋酸乙烯酯橡胶具有优异的耐油、阻燃性能、耐低温曲挠性能和耐候性能。乙酸乙烯酯侧链的引入既赋予EVM一定的耐油性能,同时破坏了主链的规整性,因此其具有良好的低温柔顺性，主链中非极性亚甲基结构赋予EVM 良好的低温耐屈挠和耐极性溶剂性能。乙烯醋酸乙烯酯橡胶(EVM)的丙烯酸酯含量为50-80％，门尼粘度ML(1+4)100℃为20-30。
乙烯-丙烯酸酯共聚物
乙烯-丙烯酸酯共聚物具有优异的耐低温性能，耐油性能，热稳定性能。乙烯-丙烯酸酯类共聚物为乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(EMA)、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物(EEA)，乙烯丙烯酸丁酯共聚物(EBA)中的至少一种；丙烯酸酯含量为20-30％。
SEBS弹性体
SEBS弹性体具有优异的耐低温曲挠性能、耐热性好，机械强度高。SEBS 弹性体为线型聚合物，苯乙烯含量为25～35％，在25℃，20wt％甲苯溶液中测得的粘度为1300～2900cps。
相容剂
相容剂可以提高阻燃剂或其他组分与弹性体的相容性。相容剂为乙烯-丙烯酸酯共聚物接枝马来酸酐、SEBS接枝马来酸酐和乙烯醋酸乙烯酯枝马来酸酐的至少一种，材料的马来酸酐接枝率为0.5-5％。优选地，马来酸酐接枝率为1-3％，以马来酸酐接枝的材料的总重量为基准计。
阻燃剂
本发明的阻燃剂通过受热分解产生水分子来达到阻燃效果，并有一定的抑烟效果，而且环保低烟无毒。阻燃剂为氢氧化镁、氢氧化铝和水菱镁石的组合，且氢氧化镁、氢氧化铝和水菱镁石的重量比为2:2:1至1:1:1。
阻燃协效剂
阻燃协效剂是已知的用于提高阻燃剂阻燃效果的添加剂。
阻燃协效剂为硼酸锌、水滑石和纳米蒙脱土的组合，其中硼酸锌、水滑石和纳米蒙脱土的重量比为：(2～6)：(1～4)：(1～4)。
助交联剂
可在本发明的辐照交联弹性体电缆料中添加交联助剂，以促进材料的进一步辐照交联，对本发明的辐照交联弹性体电缆料中添加的交联剂没有具体限制，可以采用各种市售可用交联助剂，只要不对本发明的发明目的产生限制即可。
助交联剂三烯丙基羟脲酸酯(TAC)、三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)、三甲基丙烯酸三羟甲基丙烷酯(TMPTMA)、1,2-聚丁二烯中的一种或两种以上的混合物。
抗氧剂
抗氧剂指能防止或抑制诸如氧、热、光、臭氧、机械应力、重金属离子等因素破坏制品性能、延长制品储存和使用寿命的助剂。对本发明使用的抗氧剂没有具体限制，可以采用各种市售可用的抗氧剂，只要不对本发明的发明目的产生限制即可。
抗氧剂为四[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂 1010)、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯(1076)、硫代二丙酸双月桂酯(DLTP)、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯(168)中的一种或两种以上的混合物。
润滑剂
在加工过程中添加润滑剂以改善聚烯烃的可加工性能。本发明使用的润滑剂没有具体限制，只要不对本发明的发明目的产生限制即可。
在本发明的一个具体实例中，润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、聚乙烯蜡、硅油、硅酮母粒一种或两种以上的组合。
电缆制品
一种采用本发明的耐低温耐油耐扭转低烟无卤阻燃风能电缆制品。
电缆制品具有优异的耐低温性能、耐油性能、耐扭转性能、阻燃性能和综合机械性能。
制备方法
一种耐低温耐油耐扭转低烟无卤阻燃风能电缆护套料的制备方法，包括以下步骤：
将阻燃剂、阻燃协效剂、助交联剂、抗氧剂和润滑剂等按照权利要求1 的比例混合，将混合后的阻燃剂与乙烯醋酸乙烯酯橡胶(EVM)、乙烯-丙烯酸酯共聚物、SEBS弹性体、相容剂等混合并挤出造粒,且在挤出造粒过程中的四个温度段为：加料段120～130℃，输送段130～140℃，熔融段140～150℃，机头150～160℃。
应理解，此部分的：乙烯醋酸乙烯酯橡胶(EVM)、乙烯-丙烯酸酯共聚物、 SEBS弹性体、相容剂、阻燃剂、阻燃协效剂、助交联剂、抗氧剂和润滑剂等的成分和用量如本文其它部分所述。
本发明所述的一种耐低温耐油耐扭转低烟无卤阻燃风能电缆护套料及制备方法具有如下优点：
1、采用EVM、乙烯丙烯酸酯共聚物和SEBS复配，制备的电缆料加工工艺简单，挤线速度较快，设备投资较低，综合性价比优越。
2、本发明的弹性体电缆料，具有优异的耐低温性能、耐油性能、耐扭转性能、阻燃性能和综合机械性能。
本发明的其他方面由于本文的公开内容，对本领域的技术人员而言是显而易见的。
如无具体说明，本发明的各种原料均可以通过市售得到；或根据本领域的常规方法制备得到。除非另有定义或说明，本文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术熟练人员所熟悉的意义相同。此外任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。本发明的其他方面由于本文的公开内容，对本领域的技术人员而言是显而易见的。
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照国家标准测定。若没有相应的国家标准，则按照通用的国际标准、常规条件、或按照制造厂商所建议的条件进行。除非另外说明，否则所有的份数为重量份，所有的百分比为重量百分比，所述的聚合物分子量为数均分子量。
除非另有定义或说明，本文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术熟练人员所熟悉的意义相同。此外任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。
实施例1
实施例1配方的各组分名称及各组分重量份数如表1所示：
表1
将阻燃剂、阻燃协效剂、助交联剂、抗氧剂和润滑剂等按比例混合，将混合后的阻燃剂与乙烯醋酸乙烯酯橡胶(EVM)、乙烯-丙烯酸酯共聚物、SEBS 弹性体、相容剂等混合并挤出造粒,且在挤出造粒过程中的四个温度段为：加料段120～130℃，输送段130～140℃，熔融段140～150℃，机头150～160 ℃。
然后将得到的电缆料在电缆导电线芯上熔融挤出包覆该阻燃料成护套，随即在电子加速器中采用12-18Mrad的剂量进行辐照交联。
对实施例1中的产品进行性能检测试验，各性能数值如性能实施例表7 所示。
实施例2
实施例2配方的各组分名称及各组分重量份数如表2所示：
表2
上述电缆料的制备方法与实施例2相同。
对实施例2中的产品进行性能检测试验，各性能数值如性能实施例表7 所示。
实施例3
实施例3配方的各组分名称及各组分重量份数如表3所示：
表3
上述电缆料的制备方法与实施例3相同。
对实施例3中的产品进行性能检测试验，各性能数值如性能实施例表7 所示。
实施例4
实施例4配方的各组分名称及各组分重量份数如表4所示：
表4
上述电缆料的制备方法与实施例4相同。
对实施例4中的产品进行性能检测试验，各性能数值如性能实施例表7 所示。
实施例5
实施例5配方的各组分名称及各组分重量份数如表5所示：
表5
上述电缆料的制备方法与实施例5相同。
对实施例5中的产品进行性能检测试验，各性能数值如性能实施例表7 所示。
实施例6
实施例6配方的各组分名称及各组分重量份数如表6所示：
表6
上述电缆料的制备方法与实施例6相同。
对实施例6中的产品进行性能检测试验，各性能数值如性能实施例表7 所示。
对比例1
对比例1配方的各组分名称及各组分重量份数如表7所示：
表7
上述电缆料的制备方法与对比例1相同。
对对比例1中的产品进行性能检测试验，各性能数值如性能实施例表7 所示。
性能测试
按以下方式进行产品性能测试：
(1)拉伸性能测试：
根据GB/T1040-2008标准测试拉伸性能；
(2)氧指数测试：
根据GB/T2406.1-2008标准测试阻燃性能；
(3)烟密度测试
根据GB/T17651.2-1998标准测试烟密度性能；
(3)热延伸试验
根据GB/T 2951.21-2008标准测试热延伸性能。
(4)硬度
根据GB/T 2411-2008标准测试邵氏硬度A。
(5)耐油性能
根据GB/T 2951.21-2008标准测试耐矿物油性能。
(6)耐扭矩实验
根据GB/T 33606-2017标准测试耐扭矩性能。测试结果如表8所示。
表8
从表7中数据可以看出，本发明的风能电缆护套料，各项性能优异，能够满足风能电缆技术指标中的耐油要求；耐扭转性能好，能够经受常温2万次和低温(-55℃)2000次的扭转实验；低烟无卤阻燃，机械性能好。材料柔软，加工性好，性价比高，市场前景广阔。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明的实质技术内容范围，本发明的实质技术内容是广义地定义于申请的权利要求范围中，任何他人完成的技术实体或方法，若是与申请的权利要求范围所定义的完全相同，也或是一种等效的变更，均将被视为涵盖于该权利要求范围之中。在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (12)

1.一种耐低温耐油耐扭转低烟无卤阻燃风能电缆护套料，其特征在于，按重量份计，包括如下组分：
2.如权利要求1所述的一种耐低温耐油耐扭转低烟无卤阻燃风能电缆护套料，其特征在于，所述乙烯醋酸乙烯酯橡胶(EVM)的丙烯酸酯含量为50-80％，门尼粘度ML(1+4)100℃为20-30。
3.如权利要求1所述的一种耐低温耐油耐扭转低烟无卤阻燃风能电缆护套料，其特征在于，所述乙烯-丙烯酸酯共聚物为乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(EMA)、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物(EEA)，乙烯丙烯酸丁酯共聚物(EBA)中的一种或任意两种以上的混合，其中，所述丙烯酸含量为20-30％。
4.如权利要求1所述的一种耐低温耐油耐扭转低烟无卤阻燃风能电缆护套料，其特征在于，所述SEBS弹性体为线型聚合物，其中苯烯含量为25～35％，在25℃，20wt％甲苯溶液中测得的粘度为1300～2900cps。
5.如权利要求1所述的一种耐低温耐油耐扭转低烟无卤阻燃风能电缆护套料，其特征在于，所述相容剂为乙烯-丙烯酸酯共聚物接枝马来酸酐、SEBS接枝马来酸酐、乙烯醋酸乙烯酯枝马来酸酐中的任意一种或两种以上的混合，其中材料的马来酸酐接枝率为0.5-5％。
6.如权利要求1所述的一种耐低温耐油耐扭转低烟无卤阻燃风能电缆护套料，其特征在于，所述的阻燃剂为氢氧化镁、氢氧化铝和水菱镁石的组合，且所述氢氧化镁、氢氧化铝和水菱镁石的重量比为2:2:1-1:1:1。
7.如权利要求1所述的一种耐低温耐油耐扭转低烟无卤阻燃风能电缆护套料，其特征在于，所述阻燃协效剂为硼酸锌、水滑石和纳米蒙脱土的组合，其中硼酸锌、水滑石和纳米蒙脱土的重量比为：(2～6)：(1～4)：(1～4)。
8.如权利要求1所述的一种耐低温耐油耐扭转低烟无卤阻燃风能电缆护套料，其特征在于，所述助交联剂为三烯丙基羟脲酸酯(TAC)、三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)、三甲基丙烯酸三羟甲基丙烷酯(TMPTMA)、1,2-聚丁二烯中的任意一种或两种以上的混合。
9.如权利要求1所述的一种耐低温耐油耐扭转低烟无卤阻燃风能电缆护套料，其特征在于，所述抗氧剂为四[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯(1076)、硫代二丙酸双月桂酯(DLTP)、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯(168)中的任意一种或两种以上的混合。
10.如权利要求1所述的一种耐低温耐油耐扭转低烟无卤阻燃风能电缆护套料，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、聚乙烯蜡、硅油、硅酮母粒中的任意一种或两种以上的混合。
11.如权利要求1-10当中任意一项所述的一种耐低温耐油耐扭转低烟无卤阻燃风能电缆护套料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将阻燃剂、阻燃协效剂、助交联剂、抗氧剂和润滑剂等按照比例混合，将混合后的阻燃剂与乙烯醋酸乙烯酯橡胶(EVM)、乙烯-丙烯酸酯共聚物、SEBS弹性体、相容剂、混合并挤出造粒,其中，在挤出造粒过程中的四个温度段为：加料段120～130℃，输送段130～140℃，熔融段140～150℃，机头150～160℃。
12.如权利要求1-10当中任意一项所述的一种耐低温耐油耐扭转低烟无卤阻燃风能电缆护套料的用途，其特征在于，用于制备耐低温耐油耐扭转低烟无卤阻燃风能电缆。
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