一种阻燃电缆料的制作方法

文档序号:12856855阅读:311来源:国知局

本发明涉及一种阻燃电缆料,属于电缆材料技术领域。



背景技术:

阻燃电缆,是指不含卤素、不含铅镉铬汞等环境物质的胶料制成,燃烧时不会发出有毒烟雾的环保型电缆,适用于高层建筑、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,低卤、无卤的特性,使得电缆材料在耐老化和耐紫外线及其它辐照性能大大提高,从而延长电缆的使用寿命。

橡胶与塑料是制造电线电缆的绝缘和护套的主要材料。这些材料主要有两大类,一类是含卤材料(聚氯乙烯、聚四氟乙烯、氯丁橡胶、氟橡胶等)。当火灾发生时,这些材料由于燃烧和热分解,会产生大量的烟雾和有毒的酸性卤化氢气体,给人身、设备仪器造成二次灾害,而且会给人员疏散和消防工作带来极大的困难甚人员伤亡。另一类是无卤材料(聚乙烯、交联聚乙烯、聚丙烯等)。这些材料本身并不阻燃,需要添加阻燃剂才能使其成为阻燃材料。如果添加的阻燃剂是无卤的,就得到无卤阻燃材料。近年来我国在无卤阻燃的开发和应用方面取得了长足进展,目前应用较多的有氢氧化镁、氢氧化铝、无机磷系和有机磷系等。这些阻燃剂的添加提高了无卤材料的阻燃性能,但是由于阻燃剂与塑料的相容性较差,难以在材料中均匀分散,从而降低了其阻燃效果。因此,亟待寻找一种阻燃性能佳和抑烟效果好的阻燃电缆料。



技术实现要素:

本发明所要解决的技术问题是:针对传统阻燃电缆料在制备过程中,阻燃剂和助剂与塑料相容性较差,难以在电缆料中均匀分散,导致阻燃和抑烟效果差的问题,提供了一种阻燃电缆料。

为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:

一种阻燃电缆料,其特征在于:包括以下组份,各组份按重量份数计为:8~10份改性复合纳米阻燃剂,3~5份稳定剂,4~6份聚乙烯蜡,0.2~0.4份抗氧化剂和80~100份聚合物树脂。

所述的改性复合纳米阻燃剂是吸附了沉淀产生的氢氧化镁和氢氧化铝的硬脂酸。

所述的稳定剂是由环氧改性的油酸与氢氧化钙和氧化锌反应得到。

所述的抗氧化剂是抗氧化剂1076、抗氧化剂1010或抗氧化剂1178中的一种。

所述的聚合物树脂是线性低密度聚乙烯。

本发明与其他方法相比,有益技术效果是:

(1)本发明首先将硬脂酸钠分散于水中,利用硬脂酸钠和尿素水解产生的氢氧根离子与溶液中镁离子和铝离子反应,缓慢结合生成氢氧化镁与氢氧化铝晶体,产生的晶体被硬脂酸钠水解产生的硬脂酸吸附,水解和吸附过程同时进行,配合硬脂酸分子中长碳链的空间位阻,有效避免形成的晶体进一步长大及团聚,使硬脂酸与氢氧化镁、氢氧化铝达到均匀混合,添加至产品中,因硬脂酸成分的存在,可有效提高阻燃剂与有机高分子电缆料的相容性,所以阻燃剂可在电缆料中均匀稳定分散,在阻燃过程中,各处纳米粒子可均匀受热,形成高密度阻燃层,具有优异的阻燃和抑烟效果;

(2)本发明利用双氧水环氧改性油酸,经分离后与氢氧化钙和氧化锌反应,制得作为电缆料稳定剂成分的干燥滤饼,配合抗氧化剂的使用,有效提高产品在使用过程中的稳定性,且整个配方未添加含卤阻燃剂,在阻燃过程总不会释放有毒的酸性卤化物气体,避免给人身、设备仪器造成二次灾害。

具体实施方式

首先称取10~20g硬脂酸钠,倒入盛有150~200ml去离子水的三口烧瓶中,并将三口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器,于温度为60~70℃,转速为600~800r/min条件下,恒温搅拌混合30~40min后,向三口烧瓶中依次加入200~400ml质量分数为8~10%氯化镁溶液,60~80ml质量分数为8~10%氯化铝溶液;待氯化镁溶液和氯化铝溶液添加完毕,调节数显测速恒温磁力搅拌器温度至55~60℃,搅拌转速至300~500r/min,在恒温搅拌状态下,通过滴液漏斗以4~6ml/min速率向三口烧瓶中滴加400~500ml质量分数为10~12%尿素溶液,待尿素溶液滴加完毕,继续恒温搅拌反应2~4h;待恒温搅拌反应结束,静置自然冷却至室温,再将冷却后的三口烧瓶中物料转入离心机,以6800~8800r/min转速离心分离10~15min,去除上层液,得下层沉淀物,并将所得下层沉淀物转入真空冷冻干燥箱中,于压力为400~500pa,温度为-30~-20℃条件下,冷冻干燥8~12h,出料,得改性复合纳米阻燃剂;依次量取100~120ml油酸,10~20ml质量分数为30%双氧水,倒入带搅拌器和回流冷凝管的四口烧瓶,于温度为80~90℃,搅拌转速为200~400r/min条件下,恒温搅拌回流反应4~6h后,将四口烧瓶中物料转入分液漏斗,静置分层,收集上层油相;依次取60~80ml所得上层油相,100~120ml去离子水,10~20g氢氧化钙,4~6g氧化锌,于温度为80~85℃,转速为300~500r/min条件下,恒温搅拌反应2~4h后,过滤,得滤饼,并用去离子水洗涤滤饼3~5次,再将洗涤后的滤饼转入烘箱中,于温度为70~80℃条件下干燥4~6h,得干燥滤饼;按重量份数计,依次取8~10份改性复合纳米阻燃剂,3~5份所得干燥滤饼,4~6份聚乙烯蜡,0.2~0.4份抗氧化剂1076,80~100份线性低密度聚乙烯,倒入混料机中,于温度为60~70℃,转速为400~600r/min条件下,恒温搅拌混合2~4h后,将混料机中物料转入双螺杆熔融挤出机中挤出造粒,得电缆料母粒,并将所得电缆料母粒置于烘箱中,于温度为105~110℃条件下干燥至恒重,出料,即得阻燃电缆料。其中双螺杆熔融挤出机挤出造粒工艺条件为:一区温度120~145℃,二区温度135~150℃,三区温度145~165℃,四区温度160~180℃,五区温度170~190℃,六区温度170~190℃,七区温度165~185℃,机头温度160~175℃,螺杆转速为300~320r/min,挤出压力为8~10mpa。

对照例:以线性低密度聚乙烯为主要基料,再加入阻燃剂氢氧化镁进行混合造粒,制备得到阻燃电缆料。

实例1

首先称取20g硬脂酸钠,倒入盛有200ml去离子水的三口烧瓶中,并将三口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器,于温度为70℃,转速为800r/min条件下,恒温搅拌混合40min后,向三口烧瓶中依次加入400ml质量分数为10%氯化镁溶液,80ml质量分数为10%氯化铝溶液;待氯化镁溶液和氯化铝溶液添加完毕,调节数显测速恒温磁力搅拌器温度至60℃,搅拌转速至500r/min,在恒温搅拌状态下,通过滴液漏斗以6ml/min速率向三口烧瓶中滴加500ml质量分数为12%尿素溶液,待尿素溶液滴加完毕,继续恒温搅拌反应4h;待恒温搅拌反应结束,静置自然冷却至室温,再将冷却后的三口烧瓶中物料转入离心机,以8800r/min转速离心分离15min,去除上层液,得下层沉淀物,并将所得下层沉淀物转入真空冷冻干燥箱中,于压力为500pa,温度为-20℃条件下,冷冻干燥12h,出料,得改性复合纳米阻燃剂;依次量取120ml油酸,20ml质量分数为30%双氧水,倒入带搅拌器和回流冷凝管的四口烧瓶,于温度为90℃,搅拌转速为400r/min条件下,恒温搅拌回流反应6h后,将四口烧瓶中物料转入分液漏斗,静置分层,收集上层油相;依次取80ml所得上层油相,120ml去离子水,20g氢氧化钙,6g氧化锌,于温度为85℃,转速为500r/min条件下,恒温搅拌反应4h后,过滤,得滤饼,并用去离子水洗涤滤饼5次,再将洗涤后的滤饼转入烘箱中,于温度为80℃条件下干燥6h,得干燥滤饼;按重量份数计,依次取10份改性复合纳米阻燃剂,5份所得干燥滤饼,6份聚乙烯蜡,0.4份抗氧化剂1076,100份线性低密度聚乙烯,倒入混料机中,于温度为70℃,转速为600r/min条件下,恒温搅拌混合4h后,将混料机中物料转入双螺杆熔融挤出机中挤出造粒,得电缆料母粒,并将所得电缆料母粒置于烘箱中,于温度为110℃条件下干燥至恒重,出料,即得阻燃电缆料。其中双螺杆熔融挤出机挤出造粒工艺条件为:一区温度145℃,二区温度150℃,三区温度165℃,四区温度180℃,五区温度190℃,六区温度190℃,七区温度185℃,机头温度175℃,螺杆转速为320r/min,挤出压力为10mpa。

实例2

首先称取10g硬脂酸钠,倒入盛有150ml去离子水的三口烧瓶中,并将三口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器,于温度为60℃,转速为600r/min条件下,恒温搅拌混合30min后,向三口烧瓶中依次加入200ml质量分数为8%氯化镁溶液,60ml质量分数为8%氯化铝溶液;待氯化镁溶液和氯化铝溶液添加完毕,调节数显测速恒温磁力搅拌器温度至55℃,搅拌转速至300r/min,在恒温搅拌状态下,通过滴液漏斗以4ml/min速率向三口烧瓶中滴加400ml质量分数为10%尿素溶液,待尿素溶液滴加完毕,继续恒温搅拌反应2h;待恒温搅拌反应结束,静置自然冷却至室温,再将冷却后的三口烧瓶中物料转入离心机,以6800r/min转速离心分离10min,去除上层液,得下层沉淀物,并将所得下层沉淀物转入真空冷冻干燥箱中,于压力为400pa,温度为-30℃条件下,冷冻干燥8h,出料,得改性复合纳米阻燃剂;依次量取100ml油酸,10ml质量分数为30%双氧水,倒入带搅拌器和回流冷凝管的四口烧瓶,于温度为80℃,搅拌转速为200r/min条件下,恒温搅拌回流反应4h后,将四口烧瓶中物料转入分液漏斗,静置分层,收集上层油相;依次取60ml所得上层油相,100ml去离子水,10g氢氧化钙,4g氧化锌,于温度为80℃,转速为300r/min条件下,恒温搅拌反应2h后,过滤,得滤饼,并用去离子水洗涤滤饼3次,再将洗涤后的滤饼转入烘箱中,于温度为70℃条件下干燥4h,得干燥滤饼;按重量份数计,依次取8份改性复合纳米阻燃剂,3份所得干燥滤饼,4份聚乙烯蜡,0.2份抗氧化剂1076,80份线性低密度聚乙烯,倒入混料机中,于温度为60℃,转速为400r/min条件下,恒温搅拌混合2h后,将混料机中物料转入双螺杆熔融挤出机中挤出造粒,得电缆料母粒,并将所得电缆料母粒置于烘箱中,于温度为105℃条件下干燥至恒重,出料,即得阻燃电缆料。其中双螺杆熔融挤出机挤出造粒工艺条件为:一区温度120℃,二区温度135℃,三区温度145℃,四区温度160℃,五区温度170℃,六区温度170℃,七区温度165℃,机头温度160℃,螺杆转速为300r/min,挤出压力为8mpa。

实例3

首先称取15g硬脂酸钠,倒入盛有170ml去离子水的三口烧瓶中,并将三口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器,于温度为65℃,转速为700r/min条件下,恒温搅拌混合35min后,向三口烧瓶中依次加入300ml质量分数为9%氯化镁溶液,70ml质量分数为9%氯化铝溶液;待氯化镁溶液和氯化铝溶液添加完毕,调节数显测速恒温磁力搅拌器温度至57℃,搅拌转速至400r/min,在恒温搅拌状态下,通过滴液漏斗以5ml/min速率向三口烧瓶中滴加450ml质量分数为11%尿素溶液,待尿素溶液滴加完毕,继续恒温搅拌反应3h;待恒温搅拌反应结束,静置自然冷却至室温,再将冷却后的三口烧瓶中物料转入离心机,以7800r/min转速离心分离12min,去除上层液,得下层沉淀物,并将所得下层沉淀物转入真空冷冻干燥箱中,于压力为450pa,温度为-25℃条件下,冷冻干燥10h,出料,得改性复合纳米阻燃剂;依次量取110ml油酸,15ml质量分数为30%双氧水,倒入带搅拌器和回流冷凝管的四口烧瓶,于温度为85℃,搅拌转速为300r/min条件下,恒温搅拌回流反应5h后,将四口烧瓶中物料转入分液漏斗,静置分层,收集上层油相;依次取70ml所得上层油相,110ml去离子水,15g氢氧化钙,5g氧化锌,于温度为82℃,转速为400r/min条件下,恒温搅拌反应3h后,过滤,得滤饼,并用去离子水洗涤滤饼4次,再将洗涤后的滤饼转入烘箱中,于温度为75℃条件下干燥5h,得干燥滤饼;按重量份数计,依次取9份改性复合纳米阻燃剂,4份所得干燥滤饼,5份聚乙烯蜡,0.3份抗氧化剂1076,90份线性低密度聚乙烯,倒入混料机中,于温度为65℃,转速为500r/min条件下,恒温搅拌混合3h后,将混料机中物料转入双螺杆熔融挤出机中挤出造粒,得电缆料母粒,并将所得电缆料母粒置于烘箱中,于温度为107℃条件下干燥至恒重,出料,即得阻燃电缆料。其中双螺杆熔融挤出机挤出造粒工艺条件为:一区温度130℃,二区温度140℃,三区温度150℃,四区温度170℃,五区温度180℃,六区温度180℃,七区温度170℃,机头温度165℃,螺杆转速为310r/min,挤出压力为9mpa。

将对照例及实例1至实例3所得的阻燃电缆料进行测定,测定数据如表1。

其中拉伸强度和断裂伸长率按照gb/t1040.3-2006进行测试;

氧指数按照gb/t2406.2-2009标准,采用hc-2型氧指数仪进行测定;

烟密度按照gb/t8823-2008标准,采用jsc-2烟密度仪进行测定。

与对照例相比,本发明制备的阻燃电缆料力学性能优异,氧指数高,阻燃性能好,同时发烟量小,烟密度低,避免给人身、设备仪器造成二次灾害。

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