CN113527779A - B1级阻燃电缆用无卤低烟护套料及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了B1级阻燃电缆用无卤低烟护套料及制备方法，其技术方案要点是：护套料由主料、辅料、有机硅阻燃添加剂与磷系阻燃添加剂组成；主料的组成重量百分比如下：天然橡胶30~40份、氯丁橡胶60~70份、环氧天然橡胶10~15份；辅料的组成重量百分比如下：碳黑8~10份、表面活化剂1~3份、增效剂5~10份、石蜡0.5~1.5份、煅烧陶土5~12份、防老剂1~3份、润滑剂3~6份；有机硅阻燃添加剂的组成重量百分比如下：氨基硅烷20~30份、三氯硅烷10~20份、硅烷偶联剂0.5~3份、氢氧化铝6~10份、硅酸酯树脂10~15份、硬脂酸钙1~5份、碳酸钙5~16份；本发明在保证了护套料具有良好的强度的同时阻燃效果好。

Description

B1级阻燃电缆用无卤低烟护套料及制备方法

技术领域

本发明涉及电缆料技术领域，尤其是B1级阻燃电缆用无卤低烟护套料及制备方法。

背景技术

随着人们对环保意识的加强和环保法规的出台，具有、低烟特性的高分子材料阻燃技术将逐步取代有卤阻燃技术。长期以来，电线电缆材料中聚氯乙稀(PVC)的用量占了将近80％。由于PVC电缆料中含有铅、锡、钡等有害重金属，且PVC在燃烧过程中会产生具有毒性和腐蚀性的氯化氢等气体和剧烈的浓烟，在火灾中易造成大量的人员伤亡及精密仪器的损坏。

目前常用的电缆用绝缘料的基料为聚乙烯、聚氯乙烯、乙丙橡胶等材料，但是，这些基料的主要缺点是容易着火燃烧引起火灾。而采用含卤素的阻燃聚氯乙烯，虽然具有一定的阻燃作用，但是，与采用聚烯烃等无卤基料相比，采用聚氯乙烯基料在燃烧时会产生有毒的氯化氢气体及大量烟雾，使人中毒和窒息，妨碍人们从火灾中撤离和灭火工作的进行，造成了生命和财产的损失。

为了解决上述问题，公开号为CN110408209A的中国发明专利公开了一种光伏电缆用无卤阻燃护套料，其特征是，包括以下重量份的各组份制备而成：硅橡胶230-250份、氯磺化聚乙烯橡胶120-135份、氧化镁11-56份、二氯化铁15-38份、有乳聚丁苯橡胶30-45份、炭黑28-32份、硫化剂13-17份、防老剂12-25份、促进剂12-18份、低分子聚乙烯石蜡22-39份、硬脂酸14-18 份、氧化锌14-27份、硅烷偶联剂11-23份、无水乙醇15-25份、硫化剂12-18份。

上述这种光伏电缆用无卤阻燃护套料能够实现较好的阻燃效果，提高了绝缘料的综合性能，实现低烟的效果,实现降低生产成本的作用，有利于工业化生产的目的，但是上述以及传统的护套料依然存在一些问题，比如：1、大多数的护套料中主料(如天然橡胶与氯丁橡胶)之间的相容性较差，且大量阻燃剂的加入使共混材料的力学性能大幅下降，从而影响护套料的强度；2、大多数护套料的阻燃性往往是在护套料的内部添加无机阻燃剂(如氢氧化镁、氢氧化铝)获得的，这种方式制得的护套料的阻燃性不强，有待进一步提高。

发明内容

针对背景技术中提到的问题，本发明的目的是提供B1级阻燃电缆用无卤低烟护套料及制备方法，在保证了护套料具有良好的强度的同时阻燃效果好。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

B1级阻燃电缆用无卤低烟护套料及制备方法，护套料由主料、辅料、有机硅阻燃添加剂与磷系阻燃添加剂组成；

主料的组成重量百分比如下：天然橡胶30～40份、氯丁橡胶60～70份、环氧天然橡胶10～15份；

辅料的组成重量百分比如下：碳黑8～10份、表面活化剂1～3份、增效剂 5～10份、石蜡0.5～1.5份、煅烧陶土5～12份、防老剂1～3份、润滑剂3～6份；

有机硅阻燃添加剂的组成重量百分比如下：氨基硅烷20～30份、三氯硅烷 10～20份、硅烷偶联剂0.5～3份、氢氧化铝6～10份、硅酸酯树脂10～15份、硬脂酸钙1～5份、碳酸钙5～16份。

进一步的，所述表面活化剂为聚乙二醇。

通过采用上述技术方案，有良好的吸湿性、润滑性、粘结性并且无毒，无刺激。

进一步的，所述增效剂为乳胶粉、石灰粉、粉煤灰、和碳酸盐的混合物。

通过采用上述技术方案，能够提高共混物的力学性能，提高护套料的拉伸强度。

进一步的，所述防老剂选用对苯二胺。

通过采用上述技术方案，对苯二胺为天然橡胶及合成橡胶优良的通用型防老剂之一，对热、氧、臭氧、光等老化因素防护效能优良，亦为优良的持久机械应力形成之龟裂与屈挠龟裂的抑制剂。

进一步的，所述磷系阻燃添加剂为四苯基二磷酸酯。

通过采用上述技术方案，四苯基二磷酸酯是一种新型无卤缩聚型磷酸酯类阻燃剂，能够有效提升材料基体自身的阻燃性能，当材料燃烧过程中，在护套料的内部会形成高粘度的熔融玻璃质和致密的炭化层，有效切断燃烧过程中的热量传播，防止热量在护套之间继续传递，具有良好的阻燃效果。

进一步的，所述磷系阻燃添加剂由如下步骤制成：

S101：将适量的三氯氧磷与适量的苯酚混合反应后得到二苯基磷酰氯；

S102：随后在二苯基磷酰氯的内部加入质量分数为5％的白色片状双酚A，在80℃恒温状态下加热12h后制得磷系阻燃添加剂。

进一步的，包括如下步骤：

S1：按照重量份计，将天然橡胶，氯丁橡胶，环氧天然橡胶于密炼机上 80-90℃下进行密炼；

S2：将碳黑、表面活化剂、增效剂、石蜡、煅烧陶土、防老剂、润滑剂依次加入步骤S1中制得的物料中并进行搅拌混合；

S3：将有机硅阻燃添加剂分多次加入步骤S2中制得的物料中，每次加入之后将有机硅阻燃添加剂与物料进行搅拌混合；

S4：将磷系阻燃添加剂分多次加入步骤S3中制得的物料中，每次加入之后将磷系阻燃添加剂与物料进行搅拌混合；

S5：将步骤S4混合后的物料加入高速捏合机进行物料捏合，捏合温度为 90-100℃，捏合时间为10-15min；

S6：将步骤S5捏合后的物料加入双螺杆挤出造粒机，造粒完毕后，冷却包装。

综上所述，本发明主要具有以下有益效果：

1、该发明，设置天然橡胶与氯丁橡胶为主料，并加入环氧天然橡胶，环氧天然橡胶的加入使得天然橡胶与氯丁橡胶共混材料中填料的粒径变小，片层结构开始消失，两相界面模糊，相容性得到明显提高，从而有效地提高了共混材料的综合力学性能。

2、该发明，通过在护套料的内部添加有机硅阻燃添加剂与磷系阻燃添加剂，有机硅阻燃添加剂是一种新型高效、低毒、防熔滴、环境友好的无卤阻燃剂，也是一种成炭型抑烟剂，有机硅阻燃添加剂在赋予护套料优异的阻燃性能之外，还能改善护套料的加工性能、耐热性能等；四苯基二磷酸酯是一种新型无卤缩聚型磷酸酯类阻燃剂，能够有效提升材料基体自身的阻燃性能，当材料燃烧过程中，在护套料的内部会形成高粘度的熔融玻璃质和致密的炭化层，有效切断燃烧过程中的热量传播，防止热量在护套之间继续传递，具有良好的阻燃效果。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案进行清楚、完整地描述，及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。

实施例1

B1级阻燃电缆用无卤低烟护套料及制备方法，护套料由主料、辅料、有机硅阻燃添加剂与磷系阻燃添加剂组成；

主料的组成重量百分比如下：天然橡胶30份、氯丁橡胶60份、环氧天然橡胶10份；

辅料的组成重量百分比如下：碳黑8份、表面活化剂1份、增效剂5份、石蜡0.5份、煅烧陶土5份、防老剂1份、润滑剂3份；

有机硅阻燃添加剂的组成重量百分比如下：氨基硅烷20份、三氯硅烷10 份、硅烷偶联剂0.5份、氢氧化铝6份、硅酸酯树脂10份、硬脂酸钙1份、碳酸钙5份。

S101：将适量的三氯氧磷与适量的苯酚混合反应后得到二苯基磷酰氯；

S102：随后在二苯基磷酰氯的内部加入质量分数为5％的白色片状双酚A，在80℃恒温状态下加热12h后制得磷系阻燃添加剂。

进一步的，包括如下步骤：

S1：按照重量份计，将天然橡胶，氯丁橡胶，环氧天然橡胶于密炼机上 80-90℃下进行密炼；

S2：将碳黑、表面活化剂、增效剂、石蜡、煅烧陶土、防老剂、润滑剂依次加入步骤S1中制得的物料中并进行搅拌混合；

S3：将有机硅阻燃添加剂分多次加入步骤S2中制得的物料中，每次加入之后将有机硅阻燃添加剂与物料进行搅拌混合；

S4：将S102制得的磷系阻燃添加剂分多次加入步骤S3中制得的物料中，每次加入之后将磷系阻燃添加剂与物料进行搅拌混合；

S5：将步骤S4混合后的物料加入高速捏合机进行物料捏合，捏合温度为 90-100℃，捏合时间为10-15min；

S6：将步骤S5捏合后的物料加入双螺杆挤出造粒机，造粒完毕后，冷却包装。

实施例2

B1级阻燃电缆用无卤低烟护套料及制备方法，护套料由主料、辅料、有机硅阻燃添加剂与磷系阻燃添加剂组成；

主料的组成重量百分比如下：天然橡胶35份、氯丁橡胶65份、环氧天然橡胶12.5份；

辅料的组成重量百分比如下：碳黑9份、表面活化剂2份、增效剂7.5 份、石蜡1份、煅烧陶土8份、防老剂2份、润滑剂4.5份；

有机硅阻燃添加剂的组成重量百分比如下：氨基硅烷25份、三氯硅烷15 份、硅烷偶联剂2份、氢氧化铝8份、硅酸酯树脂12.5份、硬脂酸钙3份、碳酸钙10份。

S101：将适量的三氯氧磷与适量的苯酚混合反应后得到二苯基磷酰氯；

S102：随后在二苯基磷酰氯的内部加入质量分数为5％的白色片状双酚A，在80℃恒温状态下加热12h后制得磷系阻燃添加剂。

进一步的，包括如下步骤：

S1：按照重量份计，将天然橡胶，氯丁橡胶，环氧天然橡胶于密炼机上 80-90℃下进行密炼；

S2：将碳黑、表面活化剂、增效剂、石蜡、煅烧陶土、防老剂、润滑剂依次加入步骤S1中制得的物料中并进行搅拌混合；

S3：将有机硅阻燃添加剂分多次加入步骤S2中制得的物料中，每次加入之后将有机硅阻燃添加剂与物料进行搅拌混合；

S4：将S102制得的磷系阻燃添加剂分多次加入步骤S3中制得的物料中，每次加入之后将磷系阻燃添加剂与物料进行搅拌混合；

S5：将步骤S4混合后的物料加入高速捏合机进行物料捏合，捏合温度为 90-100℃，捏合时间为10-15min；

S6：将步骤S5捏合后的物料加入双螺杆挤出造粒机，造粒完毕后，冷却包装。

实施例3

B1级阻燃电缆用无卤低烟护套料及制备方法，护套料由主料、辅料、有机硅阻燃添加剂与磷系阻燃添加剂组成；

主料的组成重量百分比如下：天然橡胶40份、氯丁橡胶70份、环氧天然橡胶15份；

辅料的组成重量百分比如下：碳黑10份、表面活化剂3份、增效剂10 份、石蜡1.5份、煅烧陶土12份、防老剂3份、润滑剂6份；

有机硅阻燃添加剂的组成重量百分比如下：氨基硅烷30份、三氯硅烷20 份、硅烷偶联剂3份、氢氧化铝10份、硅酸酯树脂15份、硬脂酸钙5份、碳酸钙16份。

S101：将适量的三氯氧磷与适量的苯酚混合反应后得到二苯基磷酰氯；

S102：随后在二苯基磷酰氯的内部加入质量分数为5％的白色片状双酚A，在80℃恒温状态下加热12h后制得磷系阻燃添加剂。

进一步的，包括如下步骤：

S1：按照重量份计，将天然橡胶，氯丁橡胶，环氧天然橡胶于密炼机上 80-90℃下进行密炼；

S2：将碳黑、表面活化剂、增效剂、石蜡、煅烧陶土、防老剂、润滑剂依次加入步骤S1中制得的物料中并进行搅拌混合；

S3：将有机硅阻燃添加剂分多次加入步骤S2中制得的物料中，每次加入之后将有机硅阻燃添加剂与物料进行搅拌混合；

S4：将S102制得的磷系阻燃添加剂分多次加入步骤S3中制得的物料中，每次加入之后将磷系阻燃添加剂与物料进行搅拌混合；

S5：将步骤S4混合后的物料加入高速捏合机进行物料捏合，捏合温度为 90-100℃，捏合时间为10-15min；

S6：将步骤S5捏合后的物料加入双螺杆挤出造粒机，造粒完毕后，冷却包装。

对比例

与实施例1相比，其区别在于：在天然橡胶与氯丁橡胶的共混材料中不加入环氧天然橡胶,同时制备时不加入有机硅阻燃添加剂与磷系阻燃添加剂，加入等量的无机阻燃剂(氢氧化铝)，其余成分及制备步骤与实施例一相同。

下面对上述阻燃城轨电缆护套材料进行性能测试，测试结果如下：

抗张强度与断裂伸长率为护套料老化前的物理机械性能测试结果；耐老化测试按采用《GB/T3512-2001硫化橡胶热空气加速老化试验》标准进行，具体测试过程是将各测试样品放置于热老化测试箱中，控制温度为98℃，箱内的风流速为0.8m/s，记录样品表面初次出现老化裂痕的时间。

以上数据表明，通过在护套料的内部加入适量的环氧天然树脂，能够有效地提高护套料的综合力学性能；在护套料的内部添加有机硅阻燃添加剂与磷系阻燃添加剂，能够有效地提高护套料的阻燃性。

最后应说明的是：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，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.B1级阻燃电缆用无卤低烟护套料及制备方法，其特征在于：护套料由主料、辅料、有机硅阻燃添加剂与磷系阻燃添加剂组成；

主料的组成重量百分比如下：天然橡胶30~40份、氯丁橡胶60~70份、环氧天然橡胶10~15份；

辅料的组成重量百分比如下：碳黑8~10份、表面活化剂1~3份、增效剂5~10份、石蜡0.5~1.5份、煅烧陶土5~12份、防老剂1~3份、润滑剂3~6份；

有机硅阻燃添加剂的组成重量百分比如下：氨基硅烷20~30份、三氯硅烷10~20份、硅烷偶联剂0.5~3份、氢氧化铝6~10份、硅酸酯树脂10~15份、硬脂酸钙1~5份、碳酸钙5~16份。

2.根据权利要求1所述的B1级阻燃电缆用无卤低烟护套料及制备方法，其特征在于：所述表面活化剂为聚乙二醇。

3.根据权利要求1所述的B1级阻燃电缆用无卤低烟护套料及制备方法，其特征在于：所述增效剂为乳胶粉、石灰粉、粉煤灰、和碳酸盐的混合物。

4.根据权利要求1所述的B1级阻燃电缆用无卤低烟护套料及制备方法，其特征在于：所述防老剂选用对苯二胺。

5.根据权利要求1所述的B1级阻燃电缆用无卤低烟护套料及制备方法，其特征在于：所述磷系阻燃添加剂为四苯基二磷酸酯。

6.根据权利要求5所述的B1级阻燃电缆用无卤低烟护套料及制备方法，其特征在于：所述磷系阻燃添加剂由如下步骤制成：

S101：将适量的三氯氧磷与适量的苯酚混合反应后得到二苯基磷酰氯；

S102：随后在二苯基磷酰氯的内部加入质量分数为5%的白色片状双酚A，在80℃恒温状态下加热12h后制得磷系阻燃添加剂。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的B1级阻燃电缆用无卤低烟护套料及制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：按照重量份计，将天然橡胶，氯丁橡胶，环氧天然橡胶于密炼机上80-90°C下进行密炼；

S2：将碳黑、表面活化剂、增效剂、石蜡、煅烧陶土、防老剂、润滑剂依次加入步骤S1中制得的物料中并进行搅拌混合；

S3：将有机硅阻燃添加剂分多次加入步骤S2中制得的物料中，每次加入之后将有机硅阻燃添加剂与物料进行搅拌混合；

S4：将磷系阻燃添加剂分多次加入步骤S3中制得的物料中，每次加入之后将磷系阻燃添加剂与物料进行搅拌混合；

S5：将步骤S4混合后的物料加入高速捏合机进行物料捏合，捏合温度为90-100°C，捏合时间为10-15min；

S6：将步骤S5捏合后的物料加入双螺杆挤出造粒机，造粒完毕后，冷却包装。