专利名称：热塑性环保型无卤低烟阻燃电线电缆及制备方法
技术领域：
本发明涉及一种热塑性环保型无卤低烟阻燃电线电缆及制备方法，更确切地说本发明涉及一种几乎不含铅、砷、汞、锑、铬、镉、硒、钡等八种重金属的热固性交联环保型的电缆料，属于高分子材料领域。
背景技术：
整个地球的生态系统正日益受到严重污染，并已危及人类的生活质量和健康水平。传统使用的聚氯乙烯(PVC)绝缘电线电缆也会存在危害和隐患，主要是引发电气火灾以及生产和废弃时会产生二恶英、卤化物、重金属等有害物质，在当今电线电缆行业对聚氯乙烯电线电缆的使用已有所限制，开始推行无卤、低烟阻燃的电线电缆。例如日本，在2001年4月开始实施《绿色采购法》，并且工业电气协会于1998年指定了JCS-4161998和JCS-4171998等环保电缆的标准。欧盟等国家于2000年出台了EN-71-3《特定元素的过境规定(重金属含量的过境规定)》同时，在2003年初，欧盟公布了《关于在电气电子设备重禁止使用某些有害物质指令》，要求从2006年7月1日起，市场上新电子和设备中不能含有铅、汞、镉、六价铬、多溴二苯醚和多溴联苯等六种有害物质。
相比之下，我国政府不仅制订了相应的法律，并于2002年6月和2003年10月，向世界承诺2008年奥运会和2010年世博会的一切场所全部采用环保型建材。2003年10月上海市建委下达的《民用建筑电线电缆防火设计规程》中强制特级、一级建筑场所均应采用无卤低烟阻燃电线电缆、二级场所宜采用无卤低烟阻燃电线电缆。
在国内外相应的法规规定下，无卤低烟阻燃电线电缆的研制、开发如雨后春笋似，不断推出新品种、新工艺。
例如“国外电缆材料的研究及发展的趋势”一文(陈中强，电线电缆2001(3)12-13)介绍了国外电线电缆材料开发研究的新的稳定剂、阻燃剂、交联剂和基体材料等四方面的发展和应用趋势。又如上海至正企业发展有限公司提出了“一种低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料及其制备方法”申请，(申请号02111063)，但是仍存在三大缺陷一是对铅、汞、砷、锑、镉、铬、硒、钡等八种重金属仍无限量，尤其是仍含有一定含量锑的元素；二是其阻燃性还不是很优异，绝大部分仍无法通过成束A类燃烧或单根燃烧试验；三是废弃品仍不能重复利用，也即资源重复使用性差。目前仍只能作掩埋或焚烧处理，前者留下隐患，后者会在一定程度上污染环境。
发明内容
本发明的目的在于提供一种热塑性环保型无卤低烟阻燃电缆及其制备方法，以克服当今所谓的“环保型无卤低烟阻燃电缆”的存在对铅、锑等重金属元素仍无限量不足，并且在制造、使用和废弃各个环节中不会造成人体损害和环境污染。
本发明提供的热塑性环保型无卤低烟阻燃电缆由基体(聚合物)阻燃剂、抗氧剂、相容剂、抗铜剂、润滑剂以及流变剂组成。
表1本发明提供热塑性无卤低烟阻燃电缆料的组成配比(份数)
表中TPO系聚烯烃弹性体的英文缩写POE线性聚烯烃弹性体1010表示四[3(3′，5′-二叔丁基-4′-羟基苯基)丙酸]合成的醇酯DLTP为硫代二丙二月桂酯的英文缩写A-174表示γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷ODB为金属钝化剂C40H60N2O8MD5002为低分子硅酮化合物(美国GM公司生产)所使用的原始材料均经上海复旦大学测试中心测量，原料中锑等八种金属含量都低于GB18585-2001和EN71-3标准所规定值。
本发明所述的热塑性电缆料的生产工艺流程如图1所示。具体地说是(1)将作为基体的聚合物A和聚合物B按表1所示的高速搅拌混匀；(2)加入阻燃剂A和B、相容剂、抗铜剂，再高速搅拌均匀；(3)最后加入抗氧剂A和B以及润滑剂、流变剂再高速搅拌均匀；(4)用双螺杆挤出机挤出造粒，参数是长/径比为1∶42，挤出温度110-150℃，喂料口的温度110℃，口模温度150℃。高速搅拌的转速100-300转/分，混匀时间3-5分钟。
由热塑性电缆料进一步制成电缆。电缆的线芯可以采用单根铜导体线芯或多根绞(束)和铜导体，铜导体是纯度为99.99％的无氧铜，挤包成电线或电缆工艺参数是(1)挤出机选用压缩比为1∶1.2，长径比大于1∶25(2)挤出机从喂料口至机头的温度是130℃至180℃(3)挤出速度2000-8000米/小时(4)放线条用二顶针式主动放线架，牵引力1-1.5kg(5)排线条用往复式排线架，直径400-600mm2本发明提供的热塑性环保无卤低烟阻燃电线电缆的主要性能以及重金属的含量列于表2。
表2
由此可见，依本发明所提供的热塑性交联环保型无卤低烟阻燃电线电缆不仅不含卤素而且八大重金属元素的含量也远低于欧洲标准EN71-31994(A12000)和GB18585-2001要求(表2)，且从其他性能来看，也十分诱人(表2)，基本符合国际公认的环保型阻燃电线电缆料的特征①不含卤素，在生产、使用过程不会产生有限气体及腐蚀气体；②具有与聚烯烃溴系电缆料相似的阻燃性能；比现有的无卤低烟阻燃聚烯烃的阻燃性能更优越；③铅、锑等有害重金属的含量远低于欧洲标准和国标规定值；④可再生利用，废弃时不会对环境产生危害；
图1本发明提供的热塑性无卤低烟阻燃电缆料的制备工艺流程具体实施方式
实施例1
(1)材料绝缘体按表1所述的电线电缆料配制耐温70℃的料导体纯度为99.99％的无氧铜(2)生产工艺先按图1所示的工艺流程制成电缆料，然后以此电缆料作为绝缘体挤包包覆在铜芯外面，挤包时挤出机压缩比为1∶1.2，长径比大于1∶25，喂料口温度130℃，机头温度为180℃，挤出速度为5000米/小时，放线采用二顶针式放线架，牵引力为1kg，采用往复式排线架排线。实施例生产的热塑性电缆性能如表2所示。
权利要求
1.一种热塑性环保型无卤低烟阻燃电线电缆，其特征在于组成和配比份数为作为基体的聚烯烃弹性体30-70，线性聚烯烃弹性体70-30；作为阻燃剂的磷、氮系复合物80-120，Mg(OH)2100-60；作为抗氧剂的四[3(3′，5′-二叔丁基-4′-羟基苯基)丙酸]合成的醇酯0.1-1.0，硫代二丙二月桂酯0.2-2.0；作为抗铜剂的C40H60N2O80.2-2.0；作为相容剂的γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷1-4，作为润滑剂的硬脂酸2-10；以及作为流变剂的低分子硅酮化合物2-10。
2.按权利要求1所述的热塑性环保型无卤低烟阻燃电线电缆，其特征在于所述的基体、阻燃剂、抗氧剂、抗铜剂、相容剂、润滑剂或流变剂中任一种原料，所含锑、铅、汞、砷、镉、铬、硒、钡八种重金属元素含量低于GB18585-2001和EN71-3标准规定值。
3.制备如权利要求1所述的热塑性环保型无卤低烟阻燃电线电缆的方法，其特征在于先由按权利要求1所述的组成和配比份数制成电线电缆料，然后按普通电缆生产在挤出机上制成电缆，具体工艺步骤是(1)作为基体的二种聚合物，按权利要求1所述的配比，用高速搅拌机混匀；(2)加入阻燃剂、相容剂、抗铜剂后，再次高速搅拌混均匀；(3)在步骤2所得的混合物中加入二种抗氧剂、润滑剂和流变剂后，再次高速搅拌混匀；(4)用双螺杆挤出机挤出造粒，挤出机长/径比为1∶42，喂料口温度110℃，口模温度150℃，切粒冷却；(5)将步骤4所得到冷却的挤出粒子，在单杆挤出机中挤成电缆，工艺条件是挤出机压缩比1∶1.2，长径比大于1∶25，挤出机从喂料口至机头温度是130℃至180℃，放线采用二顶针是主动放线架，排线采用往复式排线架。
4.按权利要求3所述的热塑性环保型无卤低烟阻燃电线电缆的制备方法，其特征在于挤出机挤出电缆的速度为2000-8000米/小时。
5.按权利要求3所述的热塑性环保型无卤低烟阻燃电线电缆的制备方法，其特征在于二顶针式放线架的牵引力为1-1.5kg。
6.按权利要求3所述的热塑性环保型无卤低烟阻燃电线电缆的制备方法，其特征在于所述的排线架直径为400-600mm2。
全文摘要
本发明涉及一种热塑性环保型无卤低烟阻燃电线电缆及制备方法。本发明提供的电缆是由二种基体聚合物、阻燃剂、抗氧剂、润滑剂、相容剂、抗铜剂等按一定份数比例组成。作为基体的聚合物为TPO和POE，混合份数为30－70和70－30，它是先由按组成比例制成电线电缆料，然后按普通电缆生产方法在挤出机上制成电缆。所述的挤出机为单杆挤出机，压缩比为1∶1.2，长径比大于1∶25。本发明提供的电线电缆不仅不含卤素，且铅、锑等重金属元素含量远低于欧盟EN71－3规定值，因而在制造、使用和废弃各个环节不会对环境产生污染。
文档编号C08K5/541GK1884355SQ20051002714
公开日2006年12月27日 申请日期2005年6月24日 优先权日2005年6月24日
发明者马以正, 沈煜伟 申请人:上海火日线缆有限公司