CN108164798B - 一种低发烟量的热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电缆材料领域，具体公开了一种低发烟量的热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃材料及其制备方法。本发明的热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃材料包括下列重量份的组分：EVA树脂40‑60份、LLDPE树脂10‑30份、接枝物10‑30份、氢氧化铝60‑80份、氢氧化镁60‑80份、抑烟剂10‑15份、润滑剂1‑2份、抗氧剂1‑2份。本发明制备的低发烟量热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃材料兼顾环保性、耐热性能、耐寒性能、抗开裂性能和阻燃性能，克服了现有材料的不足之处，能满足大规格控制电缆所要面对的透光率≥60%的苛刻条件。
Description
技术领域
本发明涉及电缆料技术领域，尤其涉及一种低发烟量的热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃材料及其制备方法。
背景技术
电线电缆行业是中国仅次于汽车行业的第二大行业，产品品种满足率和国内市场占有率均超过90％。在世界范围内，中国电线电缆总产值已超过美国，成为世界上第一大电线电缆生产国。
控制电缆指适用于工矿企业、能源交通部门、供交流额定电压450/750伏以下控制、保护线路等场合使用的电线电缆。随着中国电力工业、数据通信业、城市轨道交通业、汽车业以及造船等行业规模的不断扩大，对控制电缆的需求也将迅速增长，未来电线电缆业还有巨大的发展潜力。
由于地铁、高层建筑、商场、剧院、发电站、化学工厂、城市广场及其他公用事业等对电缆阻燃特性要求高的场合。电缆的无卤低烟、低卤低烟特性，当火灾发生时，蔓延速度慢，烟浓度低，可见度高，有害气体释放量小，便于人员撤离。燃烧气体的腐蚀性小，也避免了对仪器设备的损害。因此，近些年，低烟无卤控制电缆的发展呈上升趋势。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种低发烟量的热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃材料及其制备方法，制备的低发烟量的热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃材料兼顾环保性、耐热性能、耐寒性能、抗开裂性能和阻燃性能，克服了现有材料的不足之处，能满足大规格控制电缆所要面对的透光率≥60％的苛刻条件。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供了一种低发烟量的热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃材料，所述聚烯烃材料包括下列重量份的组分：
优选的，LLDPE树脂为10～25份。
优选地，所述接枝物为10～25份。
优选的，氢氧化铝为65～75份。
优选的，氢氧化镁为60～75份。
所述EVA树脂选自VA含量26％以上的EVA树脂。
更优的，所述EVA树脂选自VA含量38％以上的EVA树脂。
优选地，所述LLDPE在190℃和2.16kg的条件下的熔融指数为(2～8)g/10min。
优选的，所述接枝物选自马来酸酐接枝的EVA树脂和丙烯酸酯接枝的EVA树脂的一种或多种的组合。
优选地，所述马来酸酐接枝的EVA树脂中，马来酸酐的接枝率为3～8％。
优选地，马来酸酐接枝的EVA树脂在190℃和2.16kg的条件下的熔融指数为(5～15)g/10min。
优选地，所述丙烯酸酯接枝的EVA树脂中，丙烯酸酯的接枝率为5～8％。
优选地，丙烯酸酯接枝的EVA树脂在190℃和2.16kg的条件下的熔融指数为(8～15)g/10min。
优选的，所述氢氧化铝选自细度2500目以上的氢氧化铝中的一种或多种的组合。
更优的，所述氢氧化铝选自细度3000目以上的氢氧化铝中的一种或多种的组合。
本发明中的氢氧化铝、氢氧化镁和抑烟剂，均可以通过市场购买获得。
优选的，所述的润滑剂选自硬脂酸镁、硬脂酸和聚乙烯蜡中的一种或多种的组合。优选地，所述润滑剂为聚乙烯蜡、硬脂酸镁和硬脂酸中的混合物。
优选的，所述抗氧剂选自四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(简称为抗氧剂1010)、硫代二丙酸二月桂酯(简称为抗氧剂DLTP)、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(简称为抗氧剂168)中的一种或多种的组合。
本发明还进一步提供了一种低发烟量的热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃材料的制备方法，具体包括下列步骤：
1)按配比称取EVA树脂、LLDPE树脂、接枝物、抗氧剂、润滑剂置于捏合锅中，常温进行低速混合，然后按配比称取氢氧化镁、氢氧化铝加入后启动高速混合；
2)高速混合至粉料与粒料分散均匀后，再次启动低速混合，加入按配比称取的抑烟剂，混合均匀后，继续低速混合获得混合料；
3)将步骤2)中获得的混合料采用双螺杆挤出机挤出造料，烘干即得。
优选的，步骤1)中，所述捏合锅的温度为常温。
优选的，步骤1)中，所述氢氧化镁、氢氧化铝分次加入。更优选地，分次加入的次数为2-3次。
优选的，步骤1)和步骤2)中，所述低速混合的转速为500-1000rpm。
优选的，步骤1)和步骤2)中，所述高速混合的转速为1500-3000rpm。
优选的，步骤2)中，所述继续低速混合的时间为30-60秒。
优选的，步骤3)中，所述双螺杆挤出机的挤出温度为130-150℃。
更优的，所述双螺杆挤出机的温度设置为：机筒一区140-150℃、机筒二区140-150℃、机筒三区130-140℃、机筒四区130-140℃、机筒五区120-130℃、机头和模具120-130℃。
优选的，步骤3)中，所述烘干温度为60-70℃。
优选的，步骤3)中，所述烘干时间为20-30分钟。
本发明还公开了上述所述低发烟量的热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃材料用作大规格控制电
缆中的用途。
本发明在电缆料常用材料低烟无卤料的基础上进行改进，使其能够达到大规格控制电缆的各项要求，取得了很好的效果。本发明制备的低发烟量热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃材料兼顾环保性、耐热性能、耐寒性能、抗开裂性能和阻燃性能，克服了现有材料的不足之处，能满足大规格控制电缆所要面对的透光率≥60％的苛刻条件。
具体实施方式
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保护范围。
实施例1～实施例4
1.实验材料
EVA树脂(VA含量26)购自宁波台塑公司、EVA树脂(VA含量28％)购自美国杜邦公司；LLDPE树脂(中煤)、接枝物；2500目以上的氢氧化铝购自淄博鹏丰铝业有限公司；2500目以上的氢氧化镁购自美国雅宝；抑烟剂购自美国雅宝；抗氧剂1010、抗氧剂DLTP、抗氧剂168购自巴斯夫、美国雅宝。
2.实验方法
按配比称取EVA树脂、LLDPE树脂、接枝物、抗氧剂、润滑剂置于捏合锅中，常温进行低速混合，转速为500rpm，然后按配比称取氢氧化镁、氢氧化铝分次加入后启动高速混合，氢氧化铝和氢氧化镁分三次加入，告诉混合转速为1500rpm。
高速混合至粉料与粒料分散均匀后，再次启动低速混合，在低速运转的情况下，加入按配比称取的抑烟剂，混合均匀后，继续低速转速800rpm混合一段时间，达到一定时间后即获得混合料
将混合料直接进入双螺杆造料机进行挤出造料，双螺杆造料机各段加热温度按加热段数从130-150℃。(具体温度设置为：机筒一区140-150℃、机筒二区140-150℃、机筒三区130-140℃、机筒四区130-140℃、机筒五区120-130℃、机头和模具120-130℃)。
挤出造粒的成品在60-70℃烘干20-30分钟即得。
实施例1-4中原料组分的组成及重量份配比如表1所示。
表1实施例1-4的电缆料配方表
3.实验结果
对按表1中实施例1-4配比制得的低发烟量的热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃材料分别进行性能测试(JB/T 10707-2007)，其结果如表2所示。
表2低发烟量的热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃材料检测性能
由上表2可知，实施例1和实施例2获得的产品的透光率较低，上述实施例3和4中制得的低发烟量的热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃材料机械性能优异，且具有较好的耐老化性能，耐寒可通过-25℃的低温冲击，同时材料的烟密度性能优异。制成电缆后的透光率测试结果更好。
实施例5～实施例8
1.实验材料
EVA树脂购自美国杜邦公司；LLDPE树脂(中煤)、接枝物；2500目以上的氢氧化铝购自淄博鹏丰铝业有限公司；2500目以上的氢氧化镁购自美国雅宝；抑烟剂购自美国雅宝；抗氧剂1010、抗氧剂DLTP、抗氧剂168购自巴斯夫、美国雅宝。
11.实验方法
按配比称取EVA树脂、LLDPE树脂、接枝物、抗氧剂、润滑剂置于捏合锅中，常温进行低速混合，转速为500rpm，然后按配比称取氢氧化镁、氢氧化铝分次加入后启动高速混合，氢氧化铝和氢氧化镁分三次加入，告诉混合转速为1500rpm。
高速混合至粉料与粒料分散均匀后，再次启动低速混合，在低速运转的情况下，加入按配比称取的抑烟剂，混合均匀后，继续低速转速800rpm混合一段时间，达到一定时间后即获得混合料
将混合料直接进入双螺杆造料机进行挤出造料，双螺杆造料机各段加热温度按加热段数从130-150℃。(具体温度设置为：机筒一区140-150℃、机筒二区140-150℃、机筒三区130-140℃、机筒四区130-140℃、机筒五区120-130℃、机头和模具120-130℃)。
挤出造粒的成品在60-70℃烘干20-30分钟即得。
实施例5-8中原料组分的组成及重量份配比如表3所示。
表3实施例5-8电缆料的配方表
3.实验结果
按照实施例5-实施例8配比制得的低发烟量的热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃材料，结果如表4所示。
表4
由上表4可知，上述实施例5-8中制得的低发烟量的热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃材料提高抑烟剂比例后，拉伸强度、断裂伸长率有所下降。透光率、烟密度性能进一步提高，但是提高到一定程度后，对透光率与烟密度性能的改善效果不明显。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。
Claims (7)
1.一种低发烟量的热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃材料，其特征在于，所述聚烯烃材料由下列重量份的组分：
所述EVA树脂为VA含量26％以上的EVA树脂中的一种或多种组合；
所述LLDPE树脂在190℃和2.16kg的条件下的熔融指数为(2～8)g/10min；
所述接枝物为EVA树脂接枝马来酸酐，在190℃和2.16kg的条件下的熔融指数为(5～15)g/10min；
所述氢氧化铝为2500目以上的氢氧化铝；
所述氢氧化镁为2500目以上的氢氧化镁；
所述抑烟剂为硅系/钼系一种或多种组合抑烟剂；
所述润滑剂为聚乙烯蜡、硬脂酸镁和硬脂酸按质量比为2:1:1混合得到；
所述抗氧化剂为四[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和三(2,4二叔丁基苯基)亚磷酸酯按质量比为1:6:6混合得到。
2.一种根据权利要求1任一项所述的低发烟量的热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃材料的制备方法，具体包括下列步骤：
1)按配比称取EVA树脂、LLDPE树脂、接枝物、抗氧剂、润滑剂置于捏合锅中，常温进行低速混合，然后按配比称取氢氧化镁、氢氧化铝分次加入后启动高速混合；
2)高速混合至粉料与粒料分散均匀后，再次启动低速混合，加入按配比称取的抑烟剂，混合均匀后，继续低速混合一段时间，达到一定时间后即获得混合料；
3)将步骤2)中获得的混合料采用双螺杆挤出机挤出造粒，烘干即得。
3.根据权利要求2所述的低发烟量的热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，氢氧化镁与氢氧化铝分2-3次加入。
4.根据权利要求2所述的低发烟量的热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃材料的制备方法，其特征在于，步骤1)和步骤2)中，所述低速混合的转速为500-1000rpm；所述高速混合的转速1500-3000rpm。
5.根据权利要求2所述的低发烟量的热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃材料的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述双螺杆挤出机的挤出温度为130-150℃。
6.根据权利要求2所述的低发烟量的热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃材料的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述烘干温度为60-70℃。
7.根据权利要求1所述的低发烟量的热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃材料用作大规格控制电缆中的用途。
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