CN115746443A

CN115746443A - 一种耐低温低烟无卤阻燃电缆料及其制备方法

Info

Publication number: CN115746443A
Application number: CN202211495874.XA
Authority: CN
Inventors: 王相文; 李斌; 樊群; 李亚明; 刘兴万; 邵威威
Original assignee: Nanjing Quanxin Cable Technology Co Ltd
Current assignee: Nanjing Quanxin Cable Technology Co Ltd
Priority date: 2022-11-25
Filing date: 2022-11-25
Publication date: 2023-03-07

Abstract

本发明属于高分子复合材料技术领域，公开了一种耐低温低烟无卤阻燃电缆料及其制备方法，包括如下重量分数组分：聚烯烃弹性体8～25份，SEBS 10～30份，乙烯醋酸乙烯酯10～20份，聚乙烯15～25份，相容剂3～6份，无机阻燃剂50～70份，协效阻燃剂0～10份，P‑N系列阻燃剂0～15份，聚偏氟乙烯1～3份，抗氧剂0.8～2份，己二酸二异葵酯2～5份，磷酸三苯酯5～8份，润滑剂2～5份；所述聚烯烃弹性体为乙烯‑辛烯共聚物，其中辛烯的含量重量百分数为30％～60％；所述SEBS为聚乙烯、聚丁烯和聚苯乙烯三元共聚物，聚苯乙烯为末端。本发明通过聚烯烃材料、增塑剂、阻燃剂和抗氧剂等复配，得到耐低温性能优良、硬度低、具有良好阻燃性能的电缆料，电缆料具有优异的加工性能，能够满足不同电线电缆加工设备的基础性能需求。

Description

一种耐低温低烟无卤阻燃电缆料及其制备方法

技术领域

本发明主要涉及高分子复合材料技术领域，特别是涉及一种耐低温低烟无卤阻燃电缆料及其制备方法。

背景技术

目前现有低烟无卤阻燃电缆料主要以EVA为基体树脂，配合聚烯烃树脂及其衍生物，添加Mg(OH)₂和Al(OH)₃等无机阻燃剂混合制备。通过长期发展EVA基体无卤阻燃电缆料已基本形成较为完善的体系和技术方法。如专利CN 110511471A的一种耐寒阻燃低烟无卤阻燃料及其制备方法，成分包括EVA树脂、聚烯烃塑化体树脂、马来酸酐接枝POE、EPPE树脂、阻燃体系采用有机磷阻燃剂、碳酸镁钙和有机硅阻燃剂，其他助剂包括抗氧剂和交联剂，其中主体树脂为VA含量40％的EVA树脂，产品阻燃性能优异、耐低温。但近年来新能源产业的快速发展，对EVA需求大增，价格快速增长，为控制成本，国内电缆生产企业寻找新的配方体系成为现实需求，聚乙烯价格低廉、产量大，依托聚乙烯及聚烯烃共聚物开发低烟无卤电缆料成为新的研究方向。

目前，以聚烯烃及POE为主体通过添加充油三元乙丙胶，与无机填料共混得到的阻燃产品，其硬度较EVA大，且存在开裂风险和耐低温性能差，常规无卤阻燃聚乙烯电缆料阻燃等级不达标，常规聚乙烯阻燃电缆料材料粘度大，挤出电缆表面光洁性较差。

因此寻找新的聚烯烃及其共聚物材料为主体的电缆料，优化其功能、简化加工工艺具有重要意义。

发明内容

针对上述现有技术中的缺点，本发明旨在提出一种耐低温低烟无卤阻燃电缆料，该电缆料耐低温性能优良、硬度低、具有良好阻燃性能，能够达到B1级标准，且具有优异的加工性能和机械性能，能够满足不同电线电缆加工设备的基础性能需求。

为实现上述目的，本发明的实施采用如下技术方案：

一种耐低温低烟无卤阻燃电缆料，包括如下重量分数组分：

所述聚烯烃弹性体为乙烯-辛烯共聚物，其中辛烯的含量重量百分数为30％～60％；所述SEBS为聚乙烯、聚丁烯和聚苯乙烯三元共聚物，聚苯乙烯为末端。

进一步的，所述乙烯醋酸乙烯酯中醋酸乙烯酯的重量百分数为20％～50％，可进一步提高成碳效率。

进一步的，所述聚乙烯为茂金属线性低密度聚乙烯，茂金属线性低密度聚乙烯具有结晶度高、强度高、韧性好、刚性好、抗冲击性能好、抗刺穿能力高、抗撕裂能力强等优点。。

进一步的，所述相容剂为PE-g-MAH或POE-g-MAH，可提高树脂与无机分体的相容性、提高无机分体的均匀性。

进一步的，所述无机阻燃剂为活性氢氧化镁、氢氧化铝粉体的混合物；所述协效阻燃剂为二氧化硅、蒙脱土、云母粉、抑烟剂或成碳剂的至少一种；所述P-N系列阻燃剂为三聚氰胺尿酸盐和磷系阻燃剂的混合物，所述磷系阻燃剂为有机次磷酸铝、或聚磷酸铵。

进一步的，所述抗氧剂为1010、168、1076中的一种或几种。

进一步的，所述润滑剂为聚乙烯蜡或硅酮母粒。

本发明还提出了一种耐低温低烟无卤阻燃电缆料的制备方法，该制备方法简单易行，适合大批量生产。该制备方法，包括如下步骤：

步骤一、将各原料按设计比例重量称料，将聚烯烃弹性体、乙烯醋酸乙烯酯、聚乙烯、相容剂、抗氧剂、己二酸二异葵酯、磷酸三苯酯按比例混匀，加入高速混炼机混炼，得到混合料A；将其余粉体混匀，得到混合料B。

步骤二、将混合料A加入密炼机，在150℃～180℃，40～60r/min条件下混合3～5min，树脂基体和抗氧剂、增塑剂混合均匀后，加入混合料B，在150℃～180℃条件下，密炼20～30min，温度不得超过165℃，倒出混合物料。

步骤三、将步骤2获得的混合物加入双锥喂料机，通过喂料机加入双螺杆挤出机中进行进一步混合，双螺杆直径小于200mm，长径比40，主机转速650rpm，机筒温度100℃～180℃，进料区温度为110℃，逐步升温至170℃，机头温度180℃，采用水冷切粒，过旋风分离器和振动筛后存入料仓，获得耐低温低烟无卤阻燃电缆料。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、采用本发明制成的耐低温低烟无卤阻燃电缆料，以聚乙烯、聚烯烃弹性体为主要树脂基体，配合EVA、SEBS弹性体，通过增加TPE弹性体和增塑剂的使用，使电缆料具有优异的柔韧性，同时添加的弹性体材料和相容剂优化了阻燃剂与基体的相容性，保证高填充量的同时具有优异的物理机械性能，采用无机氢氧化物作为主阻燃剂，配合P-N系列阻燃剂和协效阻燃剂使电缆料能够满足GB/T 32129-2015阻燃电缆产品，增塑剂和润滑剂的加入提高了电缆料的耐低温性能和加工性能，该电缆料的硬度和弯曲半径小，柔软性和耐寒性能更佳，且显著降低工艺成本，对各种塑化能力的螺杆的适应性好，满足不同基础设备的加工要求，有利于大面积推广使用。

2、活性氢氧化镁和氢氧化铝组合：氢氧化镁和氢氧化铝在受热过程中能够释放结合水，吸收表面热量和降低氧气含量，生成的氧化物是耐火材料；活性氢氧化镁与基体的相容性好，在基体中能更好的分散，使基体材料保持良好的机械性能。

3、协效阻燃剂和P-N阻燃剂：P-N阻燃剂能够快速使树脂脱水、使树脂基体碳化，与协效阻燃剂共同使用，可以在电缆料表面形成疏松多孔的层状结构，电缆燃烧形成的碳层完整性和强度大幅提高，碳层能够隔离树脂基体与空气接触，减弱燃烧热向基体树脂的传导，减弱树脂降解气化，显著降低热释放速率。

4、己二酸二异葵酯、磷酸三苯酯、SEBS、偏氟乙烯和润滑剂的使用，保障了材料的加工性和耐低温性能，使电缆料更柔软，适合在低温下使用。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明做进一步的说明。本实施例仅为解释本发明，并不是本发明的限定。对本发明方法和步骤的修改替换等内容均属于本发明的内容。

本申请的实施例1～5的具体配方如下：

表1实施例1～5

本实施例提供一种耐低温低烟无卤聚烯烃电缆料，其原料配比如表1所示，电缆料的制备方法包括以下步骤：

1)将各原料按设计比例重量称料，将聚烯烃弹性体、乙烯醋酸乙烯酯、聚乙烯、相容剂、抗氧剂、己二酸二异葵酯、磷酸三苯酯按比例混匀，加入高速混炼，得到混合料A；将其余粉体混匀，得到混合料B。

2)将混合料A加入密炼机，在150℃～180℃，40～60r/min条件下混合3～5min，树脂基体和抗氧剂、增塑剂混合均匀后，加入混合料B，在150℃～180℃条件下，密炼20～30min，温度不得超过165℃，倒出混合物料。

3)将步骤2获得的混合物加入双锥喂料机，通过喂料机加入双螺杆挤出机中进行进一步混合，双螺杆直径小于200mm，长径比40，主机转速650rpm，机筒温度100℃～180℃，进料区温度为110℃，逐步升温至170℃，机头温度180℃，采用水冷切粒，过旋风分离器和振动筛后存入料仓。

为了更好地说明本发明实施例提供的耐低温无卤阻燃电缆料的特性，下面将实施例1～5制备的电缆料进行性能测试，检测结果如表2所示。

表2检测结果

从表中可以看出，实施例1～5所制备的电缆料具有优异的机械性能、阻燃性、耐低温性能，综合性能优异，能够满足GB/T32129-2015电线电缆用无卤低烟阻燃电缆料的标准，适用于90℃电线电缆产品的需求，与现有EVA低烟无卤电缆料无明显差别。

从表中所给的配方设计可以看出，体系的协效阻燃剂和P-N系阻燃剂分别引入到基本的配方体系，实施例1制备的电线由于只有无机阻燃剂，延燃时间在15秒左右，氧指数仅为31.2，阻燃性能一般；通过协效阻燃剂和P-N系阻燃剂复配后，阻燃效果大幅提升，燃烧碳层完整性大幅提高，氧指数达到了36.6，单根燃烧实验离火即灭，烟密度明显降低。

从表2可以看出，实施例5因调整了阻燃剂比例和提高了EVA含量，电缆料的阻燃性更高，形成的碳壳完整均匀，适用于对阻燃性要求高的电缆使用。

只要所选用的聚烯烃、聚乙烯、相容剂、EVA、P-N系阻燃剂、增塑剂、抗氧剂在本发明范围内，均可以实现较好的阻燃效果，达到或超过所举实施例的技术效果。

最后应说明的是：以上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，但是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

1.一种耐低温低烟无卤阻燃电缆料，其特征在于，包括如下重量分数组分：聚烯烃弹性体8～25份，SEBS 10～30份，乙烯醋酸乙烯酯10～20份，聚乙烯15～25份，相容剂3～6份，无机阻燃剂50～70份，协效阻燃剂0～10份，P-N系列阻燃剂0～15份，聚偏氟乙烯1～3份，抗氧剂0.8～2份，己二酸二异葵酯2～5份，磷酸三苯酯5～8份，润滑剂2～5份；所述聚烯烃弹性体为乙烯-辛烯共聚物，其中辛烯的含量重量百分数为30％～60％；所述SEBS为聚乙烯、聚丁烯和聚苯乙烯三元共聚物，聚苯乙烯为末端。

2.根据权利要求1所述的一种耐低温低烟无卤阻燃电缆料，其特征在于，所述乙烯醋酸乙烯酯中醋酸乙烯酯的重量百分数为20％～50％。

3.根据权利要求1所述的一种耐低温低烟无卤阻燃电缆料，其特征在于，所述聚乙烯为茂金属线性低密度聚乙烯。

4.根据权利要求1所述的一种耐低温低烟无卤阻燃电缆料，其特征在于，所述相容剂为PE-g-MAH或POE-g-MAH。

5.根据权利要求1所述的一种耐低温低烟无卤阻燃电缆料，其特征在于，所述无机阻燃剂为活性氢氧化镁、氢氧化铝粉体的混合物；所述协效阻燃剂为二氧化硅、蒙脱土、云母粉、抑烟剂或成碳剂的至少一种；所述P-N系列阻燃剂为三聚氰胺尿酸盐和磷系阻燃剂的混合物，所述磷系阻燃剂为有机次磷酸铝、或聚磷酸铵。

6.根据权利要求1所述的，其特征在于，所述抗氧剂为1010、168、1076中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的，其特征在于，所述润滑剂为聚乙烯蜡或硅酮母粒。

8.一种如权利要求1-7中任意一项所述的耐低温低烟无卤阻燃电缆料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、将各原料按表中重量称料，将聚烯烃弹性体、乙烯醋酸乙烯酯、聚乙烯、相容剂、抗氧剂、己二酸二异葵酯、磷酸三苯酯按比例混匀，加入高速混炼机混炼，得到混合料A；将其余粉体混匀，得到混合料B；

步骤二、将混合料A和B加入密炼机，进行混合密炼，得到密炼体；

步骤三、将密炼体进行造粒、水冷切粒、干燥、筛分后获得耐低温低烟无卤阻燃电缆料。

9.根据权利要求3所述的耐低温低烟无卤阻燃电缆料的制备方法，其特征在于，步骤二中的密炼条件为155℃～165℃，时间20min～30min，造粒挤出温度为100℃～180℃。