專利名稱：耐高溫抗開裂高阻燃輻照交聯(lián)低煙無鹵電纜料及制備方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種耐高溫抗開裂高阻燃輻照交聯(lián)低煙無鹵電纜料及制備方法，屬于電線電纜材料技術(shù)領域?！?br> 背景技術(shù)：
當存在外部火源或因內(nèi)部故障，電線電纜很容易燃燒，而一旦發(fā)生火災，如果電線電纜不能及時自熄，火焰將會蔓延，造成人員人身傷害和財產(chǎn)損失，因此，電線電纜的絕緣或護套材料要求具有良好的阻燃性能，以及較小的發(fā)煙量和毒性指數(shù)，即無鹵、低煙，就是現(xiàn)有市場上通常使用的低煙無鹵阻燃聚烯烴電纜料。為減少火災損失，保障人民生活生產(chǎn)安全，隨著社會的發(fā)展，對電線電纜材料的阻燃要求越來越高，普通的低煙無鹵阻燃聚烯烴電纜料已無法滿足日益增長的阻燃要求了，如無法滿足VW-I (垂直燃燒試驗)的阻燃要求，或無法滿足FT-4的阻燃要求，電線電纜市場亟需滿足各種阻燃要求的聚烯烴電纜料?，F(xiàn)有普通低煙無鹵阻燃聚烯烴電纜料主要采用添加大量無機阻燃填料來達到阻燃的目的，然而大量添加無機阻燃填料后，電線電纜的抗開裂性能會劣化，機械性能變差，尤其是有鋼帶鎧裝的電纜在戶外敷設時，電纜開裂問題更嚴重。另一方面，即使是這樣添加大量無機阻燃填料，電纜料的阻燃性能也不是確定就能過關，產(chǎn)品質(zhì)量不合格，又會給電纜廠造成很大的經(jīng)濟損失。另外，普通低煙無鹵阻燃聚烯烴電纜料還有一個問題是耐溫等級偏低，在一些要求耐溫等級高的場所，如耐溫要求達到150度的工況，普通低煙無鹵聚烯烴電纜料就很難通過檢測并使用。因此，在電線電纜領域，亟需一種高性能的耐高溫抗開裂高阻燃低煙無鹵電纜料。另外，輻照交聯(lián)是現(xiàn)有的提高電纜料性能的方法，輻照交聯(lián)電纜料是指后期將做輻照交聯(lián)處理的電纜料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種耐高溫抗開裂高阻燃輻照交聯(lián)低煙無鹵電纜料及制備方法。為達到上述目的，本發(fā)明采用的第一種方案是一種耐高溫抗開裂高阻燃輻照交聯(lián)低煙無鹵電纜料，原料配方主要由下列質(zhì)量份的材料組成
(I)聚烯烴基料
所述聚烯烴基料由下列質(zhì)量份的材料組成
①乙烯-醋酸乙烯共聚物3(Γ50份；
②離子聚合物3(Γ50份；
③乙烯-辛烯共聚接枝物1(Γ20份；
其中，所述離子聚合物選自乙烯-(甲基)丙烯酸鋅鹽和乙烯-(甲基)丙烯酸鈉鹽中的一種或兩種以任意比例混合的混合物；所述乙烯-辛烯共聚接枝物為乙烯-辛烯共聚物接枝馬來酸酐接枝物；
(2)阻燃硅母料
所述阻燃硅母料由下列質(zhì)量份的材料組成 ①液體硅聚合物f 10份；
②納米蒙脫土I 10份；
(3)改性無機阻燃母料
所述改性無機阻燃母料由下列質(zhì)量份的材料組成
①乙烯-醋酸乙烯共聚物20 50份；
②無機阻燃劑100 120份；
③硅烷偶聯(lián)劑廣3份；
④抗氧劑Γ3份；
⑤潤滑劑Γ3份；
⑥交聯(lián)敏化劑f 3份；
其中，所述無機阻燃劑為氫氧化鎂和氫氧化鋁中的一種或兩種以任意比例混合的混合物，所述硅烷偶聯(lián)劑用于對無機阻燃劑進行表面改性；所述硅烷偶聯(lián)劑選自乙烯基三甲氧基娃燒、乙稀基二乙氧基娃燒、乙稀基二(2_甲氧基乙氧基)娃燒中的一種或至少兩種以任意比例混合的混合物；所述抗氧劑選自四[β _(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯、硫代二丙酸二月桂酯、三[2，4- 二叔丁基苯基]亞磷酸酯、雙(3，5-三級丁基-4-羥基苯基)硫醚中的一種或至少兩種以任意比例混合的混合物；所述潤滑劑選自硬脂酸鎂、硬脂酸、硅酮中的一種或至少兩種以任意比例混合的混合物；所述交聯(lián)敏化劑為三烯丙基異氰脲酸酯；
(4)改性阻燃增效劑
所述改性阻燃增效劑由下列質(zhì)量份的材料組成
①羰基錫酸鋅1(Γ20份；
②硫化鋅10 20份；
③硅烷偶聯(lián)劑11份；
其中，所述羰基錫酸鋅和硫化鋅為阻燃增效劑，所述硅烷偶聯(lián)劑用于對阻燃增效劑進行表面改性；所述娃燒偶聯(lián)劑選自乙稀基二甲氧基娃燒、乙稀基二乙氧基娃燒、乙稀基二(2-甲氧基乙氧基)硅烷中的一種或至少兩種以任意比例混合的混合物。為達到上述目的，本發(fā)明采用的第二種方案是一種制備耐高溫抗開裂高阻燃輻照交聯(lián)低煙無鹵電纜料的方法，稱量聚烯烴基料、阻燃硅母料、改性無機阻燃母料和改性阻燃增效劑，在密閉的混合機中混合均勻，加入到密煉機中，在130°C的條件下密煉30分鐘，經(jīng)雙螺桿擠出機擠出，單螺桿擠出機造粒，包裝，即成耐高溫抗開裂高阻燃輻照交聯(lián)低煙無齒電纜料成品；
其中，所述阻燃硅母料的制備方法為將液體硅聚合物和納米蒙脫土加入到密閉的混合機中，低速攪拌5分鐘，然后在60°C 70°C的溫度條件下高速攪拌20分鐘后放出，即得阻燃硅母料；
所述改性無機阻燃母料中的無機阻燃劑的表面改性方法為將無機阻燃劑加入到密閉的混合機中，噴淋硅烷偶聯(lián)劑，在80°C 100°C的溫度條件下，高速混合30分鐘后放出，即得改性無機阻燃劑；
所述改性無機阻燃母料的制備方法為將所述乙烯-醋酸乙烯共聚物、已使用硅烷偶聯(lián)劑進行表面改性的無機阻燃劑、抗氧劑、潤滑劑和交聯(lián)敏化劑一并加入到密閉的混合機中混合均勻，然后經(jīng)密煉機密煉，在130°C的溫度條件下密煉20分鐘，再經(jīng)單螺桿擠出機擠出造粒，即得改性無機阻燃母料；
所述改性阻燃增效劑的制備方法為將羰基錫酸鋅和硫化鋅加入到密閉的混合機中，噴淋硅烷偶聯(lián)劑進行表面改性，在80°C 100°C的溫度條件下，高速混合30分鐘后即得改性阻燃增效劑。上述技術(shù)方案中的有關內(nèi)容解釋如下
I、上述方案中，所述三[2，4- 二叔丁基苯基]亞磷酸酯簡稱抗氧劑168。2、上述方案中，所述四[β _(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯簡 稱抗氧劑1010。3、上述方案中，所述硫代二丙酸二月桂酯簡稱抗氧劑DLTP。4、上述方案中，所述“質(zhì)量份”是指以任意質(zhì)量為I份來表示的含量單位。5、上述方案中，所述聚烯烴基料包括乙烯-醋酸乙烯共聚物(簡稱EVA)、離子聚合物(可選用杜邦產(chǎn)品SURLYN)和乙烯-辛烯共聚物接枝馬來酸酐接枝物(簡稱POE-g-MAH)。其中離子聚合物具有與無機阻燃劑極強的相容性，從而使添加了離子聚合物的聚烯烴比未添加的普通聚烯烴可容納更多的無機阻燃劑。另外，離子聚合物特殊的合成方法和結(jié)構(gòu)還使其具有極佳的抗開裂性能和低溫柔韌性能，因此，添加了離子聚合物的聚烯烴材料不但比普通聚烯烴材料阻燃性能好，而且還具有優(yōu)異的抗開裂性能，即確保了電纜料具有優(yōu)異的抗開裂性能。6、上述方案中，本發(fā)明的阻燃硅母料包括液體硅聚合物和納米蒙脫土兩種材料，其中液體硅聚合物以膠體狀形式存在，在混合時可被納米蒙脫土完全吸收；液體硅聚合物和納米蒙脫土在材料燃燒時均有顯著成殼的作用，尤其是液體硅聚合物的成殼作用更為顯著；液體硅聚合物還可在材料表面形成碳化層幫助材料阻燃，而且與普通的無機阻燃劑(氫氧化鎂，氫氧化鋁等)相比可降低材料的剛性，提高材料的低溫彎曲和抗開裂性能。7、上述方案中，本發(fā)明的改性無機阻燃母料中乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)作為制備該改性無機阻燃母料的基體，其與改性的無機阻燃劑具有良好的相容性，即具有良好的容納改性的無機阻燃劑的能力。對無機阻燃劑進行表面改性的硅烷偶聯(lián)劑可選用Y-氨丙基三乙氧基硅烷(ΚΗ-550)、Ν-β (氨乙基)-Y-氨丙基三甲氧基硅烷(ΚΒΜ-603)、Ν-β(氛乙基)~Υ -氛丙基二乙氧基娃燒(ΚΒΜ-602)、N- β (氛乙基)-Y -氛丙基甲基二乙氧基娃燒、苯氣基甲基二甲氧基娃燒和Y- _■乙稀二氣基丙基二乙氧基娃燒(Β-201)等。表面改性后的無機阻燃劑與乙烯-醋酸乙烯共聚物(改性無機阻燃母料的基體)有好的相容性，材料的物理性能提高；添加改性的無機阻燃劑可保證材料在燃燒過程中較慢的燃燒速度和較少的煙氣產(chǎn)生量；抗氧劑選自四[β_(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯、硫代二丙酸二月桂酯、三[2，4- 二叔丁基苯基]亞磷酸酯、雙(3，5-三級丁基-4-羥基苯基)硫醚中的一種或至少兩種以任意比例混合的混合物，可延長材料的使用壽命，且提高材料的耐溫等級；潤滑劑選自硬脂酸鎂、硬脂酸、硅酮中的一種或至少兩種以任意比例混合的混合物，可為材料提供更好的加工性能，且保證材料在擠出過程中表面光滑；交聯(lián)敏化劑為三烯丙基異氰脲酸酯，可為電纜料后期將進行的輻照交聯(lián)處理提供活性點，從而保證材料的交聯(lián)點，提高交聯(lián)度，降低輻照劑量，使材料更容易更高效的交聯(lián)。8、上述方案中，本發(fā)明的改性阻燃增效劑包括羰基錫酸鋅、硫化鋅和硅烷偶聯(lián)劑。其中羰基錫酸鋅和硫化鋅對含有改性無機阻燃母料的材料具有極強的阻燃增效作用，可顯著提高材料的自熄性，從而提高材料的阻燃性能。對阻燃增效劑進行表面改性的硅烷偶聯(lián)劑可選用Y _氣丙基二乙氧基娃燒(KH-550)、N-β (氣乙基)_ Y _氣丙基二甲氧基娃燒(ΚΒΜ-603)、Ν-β (氨乙基)-Y-氨丙基三乙氧基硅烷(ΚΒΜ-602)、Ν-β (氨乙基)-Y-氨丙基甲基~■乙氧基娃燒、苯氣基甲基二甲氧基娃燒和Y _ _■乙稀二氣基丙基二乙氧基娃燒(Β-201)等。通過硅烷偶聯(lián)劑對羰基錫酸鋅和硫化鋅混合粉體進行表面改性處理，可提高羰基錫酸鋅和硫化鋅混合粉體與聚烯烴基料的相容性與分散性，確保阻燃增效劑羰基錫酸鋅和硫化鋅在材料中更好更均勻的發(fā)揮作用。由于上述技術(shù)方案運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點和效果
本發(fā)明與普通的輻照交聯(lián)低煙無鹵阻燃電纜料相比，提高了產(chǎn)品的耐溫等級，耐溫等 級可達到150°C ;提高了機械性能，消除了開裂問題；提高了阻燃性能，制成的材料可通過UL的VW-I和FT-4燃燒測試；另外，制造工藝簡單，設備投資少，產(chǎn)品性能穩(wěn)定。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步描述
實施例一一種耐高溫抗開裂高阻燃輻照交聯(lián)低煙無鹵電纜料及制備方法
一、阻燃娃母料的制備
按質(zhì)量比例稱量液體硅聚合物5份，納米蒙脫土 5份，稱量后將其加入到密閉的混合機中，低速攪拌5分鐘，然后在60°C的條件下高速攪拌20分鐘后放出，即得阻燃硅母料。二、改性無機阻燃母料的制備
按質(zhì)量比例稱量氫氧化鎂(雅寶H-5) 90份，氫氧化鋁(雅寶0L-104LE) 30份，Y -氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550) 2份，稱量后將氫氧化鎂和氫氧化鋁加入到密閉的混合機中，噴淋KH-550，在溫度80°C 100°C的條件下，高速混合30分鐘后放出，即得改性的無機阻燃齊U ;稱量乙烯-醋酸乙烯共聚物(杜邦265) 30份，抗氧劑(1010 ) 2份，抗氧劑(168) O. 5份，抗氧劑(DLTP ) O. 5份，硅酮2份，三烯丙基異氰脲酸酯I份，稱量后與已進行了表面改性的無機阻燃劑一并加入到密閉的混合機中混合均勻，然后投入到密煉機中，在130°C的條件下密煉20分鐘，經(jīng)單螺桿擠出機擠出造粒，即得改性無機阻燃母料。三、改性阻燃增效劑的制備
按質(zhì)量比例稱量羰基錫酸鋅15份，硫化鋅14份，Y-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)I份，將羰基錫酸鋅和硫化鋅加入到密閉的混合機中，噴淋硅烷偶聯(lián)劑Y-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)進行阻燃增效劑的表面改性，在100°C的條件下，高速混合30分鐘后即得改性阻燃增效劑。四、耐高溫抗開裂高阻燃輻照交聯(lián)低煙無鹵電纜料的制備
按質(zhì)量比例混合均勻由乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA) 45份、乙烯-(甲基)丙烯酸鋅鹽(SURLYN) 45份和乙烯-辛烯共聚物接枝馬來酸酐接枝物(POE-g-MAH) 10份組成的聚烯烴基料，阻燃硅母料10份，改性無機阻燃母料158份，改性阻燃增效劑30份，稱量完畢后加入到密煉機中，在130°C的條件下密煉30分鐘，經(jīng)雙螺桿擠出機擠出，單螺桿擠出機造粒，包裝，即可制成耐高溫抗開裂高阻燃輻照交聯(lián)低煙無鹵電纜料成品。實施例二 四一種耐高溫抗開裂高阻燃輻照交聯(lián)低煙無鹵電纜料及制備方法
一、聚烯烴基料的配方如下表
權(quán)利要求
1.一種耐高溫抗開裂高阻燃輻照交聯(lián)低煙無鹵電纜料，其特征在于原料配方主要由下列質(zhì)量份的材料組成 (1)聚烯烴基料 所述聚烯烴基料由下列質(zhì)量份的材料組成 ①乙烯-醋酸乙烯共聚物3(Γ50份； ②離子聚合物3(Γ50份； ③乙烯-辛烯共聚接枝物1(Γ20份； 其中，所述離子聚合物選自乙烯-(甲基)丙烯酸鋅鹽和乙烯-(甲基)丙烯酸鈉鹽中的一種或兩種以任意比例混合的混合物；所述乙烯-辛烯共聚接枝物為乙烯-辛烯共聚物接枝馬來酸酐接枝物； (2)阻燃硅母料 所述阻燃硅母料由下列質(zhì)量份的材料組成 ①液體硅聚合物f 10份； ②納米蒙脫土I 10份； (3)改性無機阻燃母料 所述改性無機阻燃母料由下列質(zhì)量份的材料組成 ①乙烯-醋酸乙烯共聚物20 50份； ②無機阻燃劑100 120份； ③硅烷偶聯(lián)劑廣3份；④抗氧劑Γ3份；⑤潤滑劑Γ3份； ⑥交聯(lián)敏化劑f 3份； 其中，所述無機阻燃劑為氫氧化鎂和氫氧化鋁中的一種或兩種以任意比例混合的混合物，所述硅烷偶聯(lián)劑用于對無機阻燃劑進行表面改性；所述硅烷偶聯(lián)劑選自乙烯基三甲氧基娃燒、乙稀基二乙氧基娃燒、乙稀基二(2_甲氧基乙氧基)娃燒中的一種或至少兩種以任意比例混合的混合物；所述抗氧劑選自四[β _(3，5- 二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯、硫代二丙酸二月桂酯、三[2，4- 二叔丁基苯基]亞磷酸酯、雙(3，5-三級丁基-4-羥基苯基)硫醚中的一種或至少兩種以任意比例混合的混合物；所述潤滑劑選自硬脂酸鎂、硬脂酸、硅酮中的一種或至少兩種以任意比例混合的混合物；所述交聯(lián)敏化劑為三烯丙基異氰脲酸酯； (4)改性阻燃增效劑 所述改性阻燃增效劑由下列質(zhì)量份的材料組成 ①羰基錫酸鋅1(Γ20份； ②硫化鋅10 20份； ③硅烷偶聯(lián)劑11份； 其中，所述羰基錫酸鋅和硫化鋅為阻燃增效劑，所述硅烷偶聯(lián)劑用于對阻燃增效劑進行表面改性；所述娃燒偶聯(lián)劑選自乙稀基二甲氧基娃燒、乙稀基二乙氧基娃燒、乙稀基二(2-甲氧基乙氧基)硅烷中的一種或至少兩種以任意比例混合的混合物。
2.一種制備權(quán)利要求I所述耐高溫抗開裂高阻燃輻照交聯(lián)低煙無鹵電纜料的方法，其特征在于稱量所述聚烯烴基料、阻燃硅母料、改性無機阻燃母料和改性阻燃增效劑，在密閉的混合機中混合均勻，加入到密煉機中，在130°C的條件下密煉30分鐘，經(jīng)雙螺桿擠出機擠出，單螺桿擠出機造粒，包裝，即成耐高溫抗開裂高阻燃輻照交聯(lián)低煙無鹵電纜料成品；其中，所述阻燃硅母料的制備方法為將液體硅聚合物和納米蒙脫土加入到密閉的混合機中，低速攪拌5分鐘，然后在60°C 70°C的溫度條件下高速攪拌20分鐘后放出，即得阻燃硅母料； 所述改性無機阻燃母料中的無機阻燃劑的表面改性方法為將無機阻燃劑加入到密閉的混合機中，噴淋硅烷偶聯(lián)劑，在80°C 100°C的溫度條件下，高速混合30分鐘后放出，即得改性無機阻燃劑； 所述改性無機阻燃母料的制備方法為將所述乙烯-醋酸乙烯共聚物、已使用硅烷偶聯(lián)劑進行表面改性的無機阻燃劑、抗氧劑、潤滑劑和交聯(lián)敏化劑一并加入到密閉的混合機中混合均勻，然后經(jīng)密煉機密煉，在130°C的溫度條件下密煉20分鐘，再經(jīng)單螺桿擠出機擠出造粒，即得改性無機阻燃母料； 所述改性阻燃增效劑的制備方法為將羰基錫酸鋅和硫化鋅加入到密閉的混合機中，噴淋硅烷偶聯(lián)劑進行表面改性，在80°C 100°C的溫度條件下，高速混合30分鐘后即得改性阻燃增效劑。
全文摘要
本發(fā)明的一種耐高溫抗開裂高阻燃輻照交聯(lián)低煙無鹵電纜料，原料配方主要由聚烯烴基料、阻燃硅母料、改性無機阻燃母料和改性阻燃增效劑組成，制備方法為稱量聚烯烴基料、阻燃硅母料、改性無機阻燃母料和改性阻燃增效劑，在密閉的混合機中混合均勻，加入到密煉機中，在130℃的條件下密煉30分鐘，經(jīng)雙螺桿擠出機擠出，單螺桿擠出機造粒，包裝，即成電纜料成品。本發(fā)明與普通的輻照交聯(lián)低煙無鹵阻燃電纜料相比，提高了產(chǎn)品的耐溫等級、機械性能和阻燃性能，且制造工藝簡單，設備投資少，產(chǎn)品性能穩(wěn)定。
文檔編號C08K5/3492GK102731894SQ201210242369
公開日2012年10月17日 申請日期2012年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月13日
發(fā)明者李得志 申請人:蘇州德爾泰高聚物有限公司