本发明属于高分子材料领域，涉及一种低烟无卤聚烯烃橡胶电缆料及其制备方法。
背景技术：
：近些年来，世界轨道交通行业发展迅猛，特别是中国高铁、客车、机车、地铁、轻轨等不仅在国内大量发展，同时走向世界与各国进行竞争。随着电气设备的大量应用，电缆需求量也逐年增加，电缆性能的要求也随之越来越严格。目前，市场上大部分的化学交联阻燃聚烯烃电缆料因阻燃性、耐磨性能、耐候性能之间的矛盾导致其弹性不足，硬度过大，不能完全满足轨道交通车辆用电缆的要求。而且，现有的制作工艺过程存在加工工序过多，交联程度不稳定，甚至不符合rohs或reach的要求。因此，急需调整传统电缆材料配方，研发一种轨道交通车辆用低烟无卤聚烯烃橡胶电缆料，具有机械性能高、弹性好、耐老化性能好的特性，保障轨道交通车辆用电缆在运行过程中的安全性能，提高电缆的全寿命周期。技术实现要素：本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种阻燃性能好、机械性能高、弹性好、耐老化性能好、性价比高的低烟无卤聚烯烃橡胶电缆料及其制备方法。为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种低烟无卤聚烯烃橡胶电缆料，包括以下重量份数的组分：60-80份乙烯-醋酸乙烯共聚物，50-70份高密度聚乙烯，18-27份改性纳米陶土，130-180份改性纳米阻燃剂，3.5-7.5份纳米级二氧化硅，0.5-1.5份防老剂，1.5-2.5份高耐磨炭黑，0.75-3.5份活性软化剂，3-5份微晶石蜡，0.75-1.5份硅烷偶联剂，5-10份增塑剂，1.0-2.0份硫化剂和0.25-1.25份配合助剂。进一步，所述改性纳米陶土为高岭土，粒径为纳米级。进一步，所述改性纳米阻燃剂为改性氢氧化铝和改性氢氧化镁的组合，粒径为纳米级，表面经过硅烷偶联剂处理。进一步，所述活性软化剂为硬脂酸盐，为硬脂酸锌和硬脂酸钙的组合。进一步，所述增塑剂为葵二酸二辛脂与邻苯二甲酸二辛酯的组合，防老剂为6-乙氧基-2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉。进一步，所述硅烷偶联剂为乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷。进一步，硫化剂为双叔丁基过氧化异丙基苯，配合助剂为三烯丙基异三聚氰酸酯。一种低烟无卤聚烯烃橡胶电缆料的制备方法，包括以下步骤：a，配料塑炼：按质量比例，取60-80份乙烯-醋酸乙烯共聚物，50-70份高密度聚乙烯、90-120份纳米改性阻燃剂、0.5-2.5份活性软化剂在密炼机内进行塑炼，时间8-12分钟，通过开炼机压片，输送至过滤机进行过滤，冷却，通过开炼机压片，敦放16h待用；b，加料混炼：将塑炼后的混合物加入0.75-1.5份硅烷偶联剂，18-27份改性纳米陶土，0.5-1.5份防老剂，0.25-1份活性软化剂，3.5-7.5份纳米球形二氧化硅，40-60份改性纳米阻燃剂，5-10份增塑剂，3-5份微晶石蜡，1.5-2.5份高耐磨炭黑，混炼8-12min；c，硫化成品：加入1.0-2.0份硫化剂、0.25-1.25份配合助剂混炼1-3min，在开炼机上压片，敦放16h，形成低烟无卤聚烯烃橡胶电缆料。进一步，在步骤a中，密炼机上的温度控制到20-60℃，过滤机首次开机时机身温度80-90℃，机头温度50-60℃，开炼机上的温度控制到40-50℃。进一步，在步骤c中，加料混炼后的橡胶在开炼机上直通3次，打三角包3个，拉出厚4～6mm、宽120～180mm的长条。本发明的低烟无卤聚烯烃橡胶电缆料及其制备方法采用了本发明全新的技术方案，与现有技术相比，本发明采用纳米级二氧化硅+纳米改性氢氧化物+纳米陶土+硫化剂+配合助剂的整体方案，二氧化硅、改性氢氧化物、陶土均为超细纳米级，粒径尺寸范围在1-100nm，具有比表面积大、表面吸附力强、表面能大、化学纯度高、分散性能好等特点，使橡胶的机械性能、稳定性、致密性、抗老化性等均比非纳米级材料有极大的提升；本发明电缆料具有优良的耐高温低温性能、耐老化性、高阻燃性、高电性能和高柔性；改性纳米阻燃剂受热时会释放出结晶水，吸收大量热量；与此同时，脱水反应会产生大量水蒸汽，它可以稀释可燃性气体，从而阻止燃烧，另外会在材料表面形成一层不熔不燃的氧化物硬壳，阻断了高聚物与外界热氧反应的通道，最终材料阻燃、自熄，使电缆具有高阻燃性。本发明专利材料经久耐用，安全可靠，无毒无卤，加工稳定。本发明的低烟无卤聚烯烃橡胶电缆料适用于轨道车辆，满足轨道交通车辆用电缆的性能要求和环保要求。配合助剂中含有天然脂肪酸钙盐与酰胺酯蜡的混合物，同时具有亲油性和亲水性两种相反性质，可以削弱聚合物与容体内部分子间的相互摩擦，降低内生热和改善熔融流动性，有效保证氢氧化物和陶土的的分散性，保证各组份的充分结合；硫化剂采用双叔丁基过氧化异丙基苯，普通硫化剂热分解时过氧键断裂后产生具有难闻气味的苯乙酮，而且对人身体有害，本专利采用的硫化剂热分解后无该类刺激性气味的气体，可以有效保证材料硫化后没有任何有害气体和硫化气味，材料配方符合rohs和reach的要求，从而保证对生产、安装人员无健康危害和安全环保。本发明电缆料基材使用乙烯-醋酸乙烯共聚物，其中醋酸乙烯含量为30％-50％，与高密度聚乙烯、防老剂、共用后，具有机械强度高，力学性能优异等特点。具体实施方式以下结合实施例，进一步说明本发明低烟无卤聚烯烃橡胶电缆料及其制备方法的具体实施方式。本发明低烟无卤聚烯烃橡胶电缆料及其制备方法不限于以下实施例的描述。本发明低烟无卤聚烯烃橡胶电缆料，包括以下重量份数的组分：60-80份乙烯-醋酸乙烯共聚物，50-70份高密度聚乙烯，18-27份改性纳米陶土，130-180份改性纳米阻燃剂，3.5-7.5份纳米球形二氧化硅，0.5-1.5份防老剂，1.5-2.5份高耐磨炭黑，0.75-3.5份活性软化剂，3-5份微晶石蜡，0.75-1.5份硅烷偶联剂，5-10份增塑剂，1.0-2.0份硫化剂和0.25-1.25份配合助剂。配合助剂为硫化助剂。具体地，所述改性纳米陶土为高岭土，粒径为纳米级。所述改性纳米阻燃剂为改性氢氧化铝和改性氢氧化镁的组合，粒径为纳米级，表面经过硅烷偶联剂处理。所述活性软化剂为硬脂酸盐，为硬脂酸锌和硬脂酸钙的组合。所述增塑剂为葵二酸二辛脂与邻苯二甲酸二辛酯的组合，防老剂为6-乙氧基-2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉。所述硅烷偶联剂为乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷。硫化剂为双叔丁基过氧化异丙基苯，配合助剂为三烯丙基异三聚氰酸酯；乙烯-醋酸乙烯共聚物中，醋酸乙烯的含量为30％-50％。本发明低烟无卤聚烯烃橡胶电缆料的制备方法，包括以下步骤：a，配料塑炼：按质量比例，取60-80份乙烯-醋酸乙烯共聚物，50-70份高密度聚乙烯、90-120份纳米改性阻燃剂、0.5-2.5份活性软化剂在密炼机内进行塑炼，时间8-12分钟，通过开炼机压片，输送至过滤机进行过滤，冷却，通过开炼机压片，敦放16h待用；b，加料混炼：将塑炼后的混合物加入0.75-1.5份硅烷偶联剂，18-27份改性纳米陶土，0.5-1.5份防老剂，0.25-1份活性软化剂，3.5-7.5份纳米球形二氧化硅，40-60份改性纳米阻燃剂，5-10份增塑剂，3-5份微晶石蜡，1.5-2.5份高耐磨炭黑，混炼8-12min；c，硫化成品：加入1.0-2.0份硫化剂、0.25-1.25份配合助剂混炼1-3min，在开炼机上压片，敦放16h，形成低烟无卤聚烯烃橡胶电缆料。具体地，在步骤a中，密炼机上的温度控制到20-60℃，过滤机首次开机时机身温度80-90℃，机头温度50-60℃，开炼机上的温度控制到40-50℃。在步骤c中，加料混炼后的橡胶在开炼机上直通3次，打三角包3个，拉出厚4～6mm、宽120～180mm的长条。本发明的轨道交通车辆用低烟无卤聚烯烃橡胶电缆料及其制备方法采用了本发明全新的技术方案，与现有技术相比，本发明采用纳米级二氧化硅+纳米改性氢氧化物+纳米陶土+硫化剂+配合助剂的整体方案，二氧化硅、改性氢氧化物、陶土均为超细纳米级，粒径尺寸范围在1-100nm，具有比表面积大、表面吸附力强、表面能大、化学纯度高、分散性能好等特点，使橡胶的机械性能、稳定性、致密性、抗老化性等均比非纳米级材料有极大的提升；配合助剂中含有天然脂肪酸钙盐与酰胺酯蜡的混合物，同时具有亲油性和亲水性两种相反性质，可以削弱聚合物与容体内部分子间的相互摩擦，降低内生热和改善熔融流动性，有效保证氢氧化物和陶土的的分散性，保证各组份的充分结合；硫化剂采用双叔丁基过氧化异丙基苯，普通硫化剂热分解时过氧键断裂后产生具有难闻气味的苯乙酮，而且对人身体有害，本专利采用的硫化剂热分解后无该类刺激性气味的气体，可以有效保证材料硫化后没有任何有害气体和硫化气味，材料配方符合rohs和reach的要求，从而保证对生产、安装人员无健康危害和轨道车辆安全环保；本发明电缆料基材使用乙烯-醋酸乙烯共聚物，其中醋酸乙烯含量为30％-50％，与高密度聚乙烯、防老剂、共用后，具有机械强度高，力学性能优异等特点，同时具有优良的耐高温低温性能、耐老化性、高阻燃性、高电性能和高柔性；改性纳米阻燃剂受热时会释放出结晶水，吸收大量热量；与此同时，脱水反应会产生大量水蒸汽，它可以稀释可燃性气体，从而阻止燃烧，另外会在材料表面形成一层不熔不燃的氧化物硬壳，阻断了高聚物与外界热氧反应的通道，最终材料阻燃、自熄，使电缆具有高阻燃性；机械强度高，力学性能优异，具有优良的耐高温低温性能、耐老化性、高阻燃性、高电性能和高柔性；本发明电缆料经久耐用，安全可靠，无毒无卤，加工稳定，满足轨道交通车辆用电缆的性能要求。本发明采用纳米级二氧化硅+纳米改性氢氧化物+纳米陶土+硫化剂+配合助剂的整体方案才能起到本发明的上述有益效果，缺少任一组分都不能达到本发明的整体有益效果。轨道交通车辆用低烟无卤聚烯烃橡胶电缆料的制备方法，其制备过程如下：实施例一：(1)，配料塑炼：按质量比例，取70份乙烯-醋酸乙烯共聚物，60份高密度聚乙烯、100份纳米改性阻燃剂，2份活性软化剂，在密炼机内进行塑炼，时间10分钟，温度20-60℃，通过开炼机压片，开炼机上的温度控制到40-50℃，输送至过滤机进行过滤，过滤机首次开机机身温度85℃，机头温度60℃冷却，通过开炼机压片，开炼机上的温度控制到40-50℃，打卷后敦放16h待用；(2)，加料混炼：将塑炼后的混合物加入1份硅烷偶联剂，20份改性纳米陶土，1份防老剂，1份活性软化剂，6份纳米球形二氧化硅，50份改性纳米阻燃剂，8份增塑剂，3份微晶石蜡，2份高耐磨炭黑，逐步投入到密炼机中，混炼10min，温度不超过60℃；(3)，硫化成品：加入2份硫化剂，1份配合助剂混炼2min，在开炼机上直通3次，打三角包3个，拉出厚4～6mm、宽120～180mm的长条敦放16h后才能使用，得到轨道交通车辆用低烟无卤聚烯烃橡胶电缆料。实施例一的电缆料性能结果如下表：序号检验项目单位实施例11原始物理机械性能1.1抗拉强度mpa11.51.2断裂伸长率％2002158℃×168h热老化2.1强度变化率％+152.2断裂伸长率变化率％-153100℃×70h耐矿物油3.1强度变化率％-103.2断裂伸长率变化率％-15470℃×168h耐燃料油4.1强度变化率％-154.2断裂伸长率变化率％-205-40℃×4h低温拉伸5.1伸长率％60620℃时体积电阻率ωcm4.2×10147无卤性能7.1卤酸气体释放量％0.17.2ph值5.87.3电导率μs/mm1.08阻燃性能8.1单根垂直燃烧通过8.2成束c类燃烧通过9烟密度％90本实施例电缆料机械强度高，力学性能优异，具有优良的耐高温低温性能、耐老化性、高阻燃性、高电性能和高柔性；经久耐用，安全可靠，无毒无卤，加工稳定，满足轨道交通车辆用电缆的性能要求。实施例二：(1)，配料塑炼：按质量比例，取60份乙烯-醋酸乙烯共聚物，50份高密度聚乙烯、90份纳米改性阻燃剂，0.5份活性软化剂，在密炼机内进行塑炼，时间8分钟，温度20℃，通过开炼机压片，开炼机上的温度控制到40℃，输送至过滤机进行过滤，过滤机首次开机机身温度80℃，机头温度50℃冷却，通过开炼机压片，开炼机上的温度控制到40℃，打卷后敦放16h待用；(2)，加料混炼：将塑炼后的混合物加入0.75份硅烷偶联剂，18份改性纳米陶土，0.5份防老剂，0.25份活性软化剂，3.5份纳米球形二氧化硅，40份改性纳米阻燃剂，5份增塑剂，3份微晶石蜡，1.5份高耐磨炭黑，逐步投入到密炼机中，混炼8min，温度不超过60℃；(3)，硫化成品：加入1份硫化剂，0.25份配合助剂混炼1min，在开炼机上直通3次，打三角包3个，拉出厚4～6mm、宽120～180mm的长条敦放16h后才能使用，得到轨道交通车辆用低烟无卤聚烯烃橡胶电缆料。实施例三：(1)，配料塑炼：按质量比例，取80份乙烯-醋酸乙烯共聚物，70份高密度聚乙烯、120份纳米改性阻燃剂，2.5份活性软化剂，在密炼机内进行塑炼，时间12分钟，温度60℃，通过开炼机压片，开炼机上的温度控制到50℃，输送至过滤机进行过滤，过滤机首次开机机身温度90℃，机头温度60℃冷却，通过开炼机压片，开炼机上的温度控制到50℃，打卷后敦放16h待用；(2)，加料混炼：将塑炼后的混合物加入1.5份硅烷偶联剂，27份改性纳米陶土，1.5份防老剂，1份活性软化剂，7.5份纳米球形二氧化硅，60份改性纳米阻燃剂，10份增塑剂，5份微晶石蜡，2.5份高耐磨炭黑，逐步投入到密炼机中，混炼12min，温度不超过60℃；(3)，硫化成品：加入2份硫化剂，1份配合助剂混炼2min，在开炼机上直通3次，打三角包3个，拉出厚4～6mm、宽120～180mm的长条敦放16h后才能使用，得到轨道交通车辆用低烟无卤聚烯烃橡胶电缆料。实施例四：(1)，配料塑炼：按质量比例，取70份乙烯-醋酸乙烯共聚物，60份高密度聚乙烯、105份纳米改性阻燃剂，1.5份活性软化剂，在密炼机内进行塑炼，时间10分钟，温度40℃，通过开炼机压片，开炼机上的温度控制到45℃，输送至过滤机进行过滤，过滤机首次开机机身温度85℃，机头温度55℃冷却，通过开炼机压片，开炼机上的温度控制到45℃，打卷后敦放16h待用；(2)，加料混炼：将塑炼后的混合物加入1份硅烷偶联剂，22份改性纳米陶土，1份防老剂，0.75份活性软化剂，5.5份纳米球形二氧化硅，50份改性纳米阻燃剂，7.5份增塑剂，4份微晶石蜡，2份高耐磨炭黑，逐步投入到密炼机中，混炼10min，温度不超过60℃；(3)，硫化成品：加入1.5份硫化剂，0.75份配合助剂混炼2min，在开炼机上直通3次，打三角包3个，拉出厚4～6mm、宽120～180mm的长条敦放16h后才能使用，得到轨道交通车辆用低烟无卤聚烯烃橡胶电缆料。以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。当前第1页12