CN112662046A - 一种紫外光交联低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种紫外光交联低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料及其制备方法，其特征在于，电缆料由硅烷接枝聚乙烯A料和紫外光交联低烟无卤阻燃聚烯烃阻燃母料B料组成，重量比为：A料:B料＝10‑15:90‑85。本发明制备的电缆料挤出后通过UV‑LED辐照设备实现在线交联。采用紫外光交联和硅烷交联两种交联方式相结合，显著提高了交联效率和稳定性，可适用于厚壁及彩色交联低烟无卤线缆的生产。

Description

一种紫外光交联低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种紫外光交联低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料及其制备方法。

背景技术

聚烯烃材料属于易燃材料，电线电缆在运行过程中存在外部火源或内部故障时，电线电缆很容易发生燃烧，为了降低火灾损失，需要在材料中添加阻燃剂来实现电线电缆的阻燃。低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料因其环保、低烟、无毒的特点得到了广泛的应用。

电线电缆材料经交联后可提高材料的耐高温性、耐开裂性能、力学性能及阻燃性能。交联型低烟无卤阻燃电缆料交联方式主要有电子加速器辐照交联、硅烷交联、紫外光辐照交联这三种方式。

电子束辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料挤制成电线电缆后，需要经过辐照设备辐照后才能交联，该设备价格昂贵，一次性投资大。并且电子束辐照设备运行中存在安全防护问题。对于许多没有辐照设备的电缆厂家，需采取委托加工的方式来完成辐照交联，自己无法保证产品的辐照质量，受制于委托方的辐照工艺。

硅烷交联低烟无卤料需要经水煮或蒸汽交联，水煮或蒸汽温度控制不好易导致线缆粘连，另外水煮工序增加产品生产周期。

近年来紫外光交联技术在电线电缆交联聚乙烯材料领域应用广泛，在低烟无卤电缆料应用方面仍存在一些不足。低烟无卤料由于需要填充较多的阻燃剂，阻燃剂在一定程度上影响了紫外光的透过率。厂家放线速度较快时，材料仅能达到表层交联，材料内部残留大量未反应的助剂。低烟无卤线缆色彩较多，不同的线缆颜色对紫外光吸收波长存在差异，实际生产中色母添加较多甚至会导致材料不交联的情况。市面上的紫外光交联低烟无卤料用于生产颜色较浅的线缆，在交联稳定性方面存在不足。

发明内容

本发明的目的主要是解决现有技术中存在的上述问题，提供了一种紫外光交联低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料及其制备方法。

本发明紫外光交联低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料，由硅烷接枝聚乙烯A料和紫外光交联低烟无卤阻燃阻燃母料B料组成；其中，硅烷接枝聚乙烯A料与紫外光交联低烟无卤阻燃聚烯烃阻燃母料B料的重量比为10-15:90-85。

其中，所述硅烷接枝聚乙烯A料，其熔融指数为1.5-3g/10min，优选上海新上化高分子材料有限公司牌号为4244Q的硅烷接枝聚乙烯。

其中，所述紫外光交联低烟无卤阻燃聚烯烃阻燃母料B料由如下重量份数的组分组成：

其中，所述乙烯-α烯烃共聚物弹性体(POE)为乙烯-丁烯或乙烯-辛烯共聚物，其熔融指数为3-18g/10min；

所述的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)为分子中醋酸乙烯酯含量为28％的乙烯-醋酸乙烯酯共聚树脂，其熔融指数为3-7g/10min；

所述马来酸酐接枝聚乙烯的接枝率为1-2％；

所述复配阻燃剂包括氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌；

所述光引发剂为二苯甲酮、三苯基氧化膦中的一种或两种；

所述催化剂为二月桂酸二辛基锡、二月桂酸二丁基锡、二醋酸二丁基锡中的一种或几种；

所述助交联剂为三烯丙基异氰脲酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷丙烯酸酯中的一种或几种；

所述抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、硫代二丙酸二月桂酯、4,4’-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)、三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯或β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯中的一种或几种；

所述的偶联剂为乙烯基-三(2-甲氧基乙氧基)硅烷；

所述润滑剂为硅油、硅酮母粒、PE蜡、脂肪酸或脂肪酸盐(如硬脂酸锌)的一种或多种。

优选的，所述复配阻燃剂由如下重量份数的组分组成：

氢氧化铝 100份

氢氧化镁 20-200份

硼酸锌 10-50份。

本发明还提出了紫外光交联低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将紫外光交联低烟无卤阻燃聚烯烃阻燃母料B料(除了光引发剂和助交联剂)的各个组分，在密炼机中混炼，经单螺杆挤出机挤出造粒。

(2)将步骤(1)中的粒料风送至料仓，定量加入转锅，加入光引发剂和助交联剂进行后吸收，转锅采用热水循环加热，控制温度75-90℃，后吸收0.5-1小时后计量打包。

(3)硅烷接枝聚乙烯A料与紫外光交联低烟无卤阻燃聚烯烃阻燃母料B料按比例混合，即可得到紫外光交联低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料。

其中，紫外光光引发剂和助交联剂通过转锅后吸收方式进行，控制温度75-90℃，后吸收时间0.5-1小时。

本发明的有益效果是：

本发明是一种以紫外光交联为主，硅烷交联为辅的技术方案。采用硅烷交联作为辅助，光引发剂和助交联的加入量可以减少，辐照后的线缆残留助剂较少，产品性能更加稳定。筛选了合适的光引发剂和助交联剂，对硅烷交联反应没有不利的影响，且提高了加工性能。利用紫外光和硅烷交联双交联体系显著提高了交联效率和稳定性，很好地解决了紫外光低烟无卤产品不能深层固化(厚壁线缆无法生产)、深色线缆交联速度慢、热延伸不稳定的问题。在紫外光交联不能达到较佳的交联效果时，硅烷交联可以通过自交联继续完善交联。

同时，本发明的优点还在于将易挥发和分解的光引发剂、助交联剂在转锅中进行后吸收，后吸收过程密闭，添加剂损失少，对生产环境影响少，是一种较环保的生产工艺。

具体实施方式

以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

紫外光交联低烟无卤阻燃聚烯烃阻燃母料B料：

配方：

复配阻燃剂组成为：

氢氧化铝 100份

氢氧化镁 30份

硼酸锌 15份

将乙烯-己烯共聚物弹性体(三井化学DF840)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(三井-杜邦260)、马来酸酐接枝聚乙烯(久聚JCP-1000)、复配阻燃剂、催化剂二月桂酸二辛基锡，偶联剂乙烯基-三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、抗氧剂4,4’-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)、硅油、硬脂酸锌，加入密炼机中混炼，经单螺杆挤出机挤出造粒、风送至料仓，经计量后加入转锅，按比例加入光引发剂二苯甲酮和助交联剂三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯进行后吸收。后吸收完成后得到紫外光交联低烟无卤阻燃聚烯烃阻燃母料B料。

硅烷接枝聚乙烯A料选择公司自产牌号为4244Q产品。将硅烷接枝聚乙烯料A料与紫外光交联低烟无卤阻燃聚烯烃阻燃母料B料按重量比10:90的比例混合，即得到紫外光交联低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料。

实施例2

紫外光交联低烟无卤阻燃聚烯烃阻燃母料B料：

配方：

复配阻燃剂组成为：

氢氧化铝 100份

氢氧化镁 50份

硼酸锌 50份

将乙烯-辛烯共聚物弹性体(陶氏8411)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(TPC KA-31)、马来酸酐接枝聚乙烯(久聚JCP-1000)、复配阻燃剂、催化剂二月桂酸二丁基锡、偶联剂乙烯基-三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、抗氧剂四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和润滑剂硅酮母粒，加入密炼机中混炼，经单螺杆挤出机挤出造粒、风送至料仓，经计量后加入转锅，按比例加入光引发剂(二苯甲酮与三苯基氧化膦比例为1∶1)和助交联剂(三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯与三烯丙基异氰脲酸酯比例为3∶1)进行后吸收。后吸收完成后得到紫外光交联低烟无卤阻燃聚烯烃阻燃母料B料。

硅烷接枝聚乙烯A料选择公司自产牌号为4244Q产品。将硅烷接枝聚乙烯A料与紫外光交联低烟无卤阻燃聚烯烃阻燃母料B料按重量比12:88的比例混合，即得到紫外光交联低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料。

实施例3

紫外光交联低烟无卤阻燃聚烯烃阻燃母料B料：

配方：

抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和硫代二丙酸二月桂酯2:1的混合物；

偶联剂 1.8份

润滑剂 3份

复配阻燃剂组成为：

氢氧化铝 100份

氢氧化镁 150份

硼酸锌 40份

将乙烯-己烯共聚物弹性体(三井化学DF8200)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(埃克森美孚UL00328)、马来酸酐接枝聚乙烯(久聚JCP-1000)、复配阻燃剂、催化剂(二月桂酸二辛基锡与二醋酸二丁基锡比例为1∶1)、偶联剂乙烯基-三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、抗氧剂和润滑剂硅油，加入密炼机中混炼，经单螺杆挤出机挤出造粒、风送至料仓，经计量后加入转锅，按比例加入光引发剂(二苯甲酮与三苯基氧化膦比例为3∶1)和助交联剂(三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷丙烯酸酯、三烯丙基异氰脲酸酯比例为1∶1∶1)进行后吸收。后吸收完成后得到紫外光交联低烟无卤阻燃聚烯烃阻燃母料B料。

硅烷接枝聚乙烯A料选择公司自产牌号为4244Q产品。将硅烷接枝料阻燃阻燃母料A料与紫外光交联低烟无卤阻燃聚烯烃阻燃母料B料按重量比15:85的比例混合，即得到紫外光交联低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料。

以上实例性能测试结果如表1

表1实例性能测试结果

以上三个实例样品经UV-LED设备辐照后进行测试，光功率4W/cm²，紫外光波长为365nm，照射时间为1S。通过本发明制备的电缆料，挤出后通过UV-LED设备可实现在线交联，交联速度可达180米/分钟(蓝色线)，线缆内外层均可以交联，且各项性能指标能满足线缆相关要求。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (6)

1.一种紫外光交联低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料，其特征在于，由硅烷接枝聚乙烯A料和紫外光交联低烟无卤阻燃聚烯烃阻燃母料B料组成，重量比为：A料:B料＝10-15:90-85；其中，

所述紫外光交联低烟无卤阻燃聚烯烃阻燃母料B料由如下重量份数的组分组成：

2.根据权利要求1所述的紫外光交联低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料，其特征在于，所述硅烷接枝聚乙烯A料，其熔融指数为1.5-3g/10min。

3.根据权利要求1所述的紫外光交联低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料，其特征在于，所述乙烯-α烯烃共聚物弹性体(POE)为乙烯-丁烯或乙烯-辛烯共聚物，其熔融指数为3-18g/10min；

所述的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)为分子中醋酸乙烯酯含量为28％的乙烯-醋酸乙烯酯共聚树脂，其熔融指数为3-7g/10min；

所述马来酸酐接枝聚乙烯的接枝率为1-2％；

所述复配阻燃剂包括氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌；

所述光引发剂为二苯甲酮、三苯基氧化膦中的一种或两种；

所述助交联剂为三烯丙基异氰脲酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷丙烯酸酯中的一种或几种；

所述催化剂为二月桂酸二辛基锡、二月桂酸二丁基锡、二醋酸二丁基锡中的一种或几种；

所述抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、硫代二丙酸二月桂酯、4,4’-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)、三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯或β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯中的一种或几种；

所述的偶联剂为乙烯基-三(2-甲氧基乙氧基)硅烷；所述润滑剂为硅油、硅酮母粒、PE蜡、脂肪酸或脂肪酸盐(如硬脂酸锌)的一种或多种。

4.根据权利要求3所述的紫外光交联低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料，其特征在于，所述复配阻燃剂由如下重量份数的组分组成：

氢氧化铝 100份

氢氧化镁 20-200份

硼酸锌 10-50份。

5.根据权利要求1-4任一项所述的紫外光交联低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将紫外光交联低烟无卤阻燃聚烯烃阻燃母料B料的各个组分，不包括光引发剂和助交联剂，在密炼机中混炼，经单螺杆挤出机挤出造粒；

(2)将步骤(1)中的粒料风送至料仓，定量加入转锅，加入光引发剂和助交联剂进行后吸收，转锅采用热水循环加热，后吸收完成后进行计量打包；

(3)硅烷接枝聚乙烯A料与紫外光交联低烟无卤阻燃聚烯烃阻燃母料B料按比例混合，即可得到紫外光交联低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于紫外光光引发剂和助交联剂通过转锅后吸收方式进行，转锅控制温度75-90℃，后吸收时间控制0.5-1小时。