专利名称：电缆用无卤素阻燃组合物和使用其的电缆的制作方法
技术领域：
本发明涉及电缆用无卤素阻燃组合物和使用所述组合物制造的电缆，具体而言， 本发明涉及如下的无卤素阻燃组合物和使用该组合物制造的绝缘电缆所述无卤素阻燃组 合物不包含商素成分而包含作为基体树脂的乙烯类共聚物树脂和聚烯烃类树脂的混合树 脂、阻燃剂和阻燃助剂，以显示高抗张强度并满足阻燃要求。
背景技术：
在船舶使用的用于进行电力供应、控制或发送信号的电缆通常具有编织层，该编 织层围绕垫层结构，而垫层结构又围绕中心导体，从而防止因安装时可能施加至电缆的张 力和侧压力造成的变形，所述编织层由镀锌铁丝、镀锌钢丝或镀铜铁丝制成。特别是，根据 IEC(国际电工委员会)标准的无卤素阻燃电缆用于危险场所或要求防爆的场所时应当在 其内部或外部具有编织层。然而，使用编织层会导致电缆的外径较大且柔性较差，因而难以 在较小的空间安装电缆。同时，编织层是通过电缆制造过程中的单独步骤形成的，因此增大了制造的单位 成本，而且在编织层形成步骤中线丝被不规则编织的情况中，可能制得不良产品。此外，编 织层增加了电缆的总重量，限制了需要较轻重量的应用。相关产业一直在稳步研究各种技术以改善具有编织层的电缆中的对抗张力的物 理性质，并开发了编织层的替代品来保护电缆的阻燃性，同时建议用无卤素聚合物材料来 改善抗张强度。然而，无商素聚合物材料尽管具有优异的抗张强度，但却具有较低的阻燃特 性。而且，无卤素聚合物材料的刚性较大，因而降低了电缆的柔性，导致难以安装电缆。为 解决该问题，加入有机或无机阻燃剂来改善无卤素聚合物材料的阻燃性，但在这样的情况 中聚合物材料的抗张强度下降。如上所述，提出了一种无卤素聚合物材料，并且利用所述无卤素聚合物材料不断 进行研究，以开发不仅能够提供阻燃性还能够提供改善的物理性质(如抗张强度和改善的 柔性)的绝缘体，从而允许容易地安装电缆，并使电缆的体积或重量最小化。在该技术背景 下设计了本发明。
发明内容
技术问题本发明的目的是提供一种无卤素聚合物组合物，所述组合物不仅能够提供阻燃 性，而且还能够提供围绕电缆的中心导体的垫层结构和编织结构的功能和性质，而且满足 绝缘体所需的各种物理性质。技术方案本发明的无商素阻燃组合物包含100重量份基体树脂，所述基体树脂含有60重 量％ 90重量％的乙烯类共聚物树脂和10重量％ 40重量％的聚烯烃类树脂；相对于 100重量份的所述基体树脂为50重量份 160重量份的阻燃剂；和相对于100重量的所述
3基体树脂为1重量份 30重量份的阻燃助剂。本发明的绝缘电缆包含中心导体；被覆所述中心导体的绝缘层；和围绕被覆有 所述绝缘层的所述中心导体的垫层，其中所述垫层是使用上述无卤素阻燃组合物形成的。
参考附图，将在以下详细描述中对本发明的优选实施方式进行更加充分地说明。 不过，应当理解，此处所作的说明是仅用于描述目的的优选例，而非意图限制本发明的范围。图1是传统绝缘电缆的截面示意图。图2是本发明的绝缘电缆的截面示意图。
具体实施例方式下面将参考附图对本发明的优选实施方式进行详细描述。此处所作的说明是仅用 于描述目的的优选例，而非意图限制本发明的范围，因而应当理解，可以对本发明进行其他 的等价替换和修正而不脱离其精神和范围。提供本发明的优选实施方式以帮助本领域普通 技术人员更完全的理解本发明。根据本发明，无卤素阻燃组合物在正常温度具有的抗张强度为1. 5kgf/mm2以上， 所述组合物包含100重量份基体树脂(其中包含60重量％ 90重量％的乙烯类共聚物树 脂和10重量％ 40重量％的聚烯烃类树脂)、相对于100重量份的所述基体树脂为50重 量份 160重量份的阻燃剂和相对于100重量的所述基体树脂为1重量份 30重量份的 阻燃助剂。对于基体树脂的乙烯类共聚物树脂的含量小于上述最小值的情况，因为填充大量 阻燃剂的能力下降使伸长率显著降低，因而不优选这种情况。对于乙烯类共聚物树脂的含 量大于上述最大值的情况，因为结晶性树脂的比例减小从而不能确保与传统绝缘电缆的编 织层相当的抗张强度和抗冲击性并且不能满足80°C时的抗热变形性和150°C时的高温老 化特性，故不优选这种情况。同时，对聚烯烃类树脂的含量限制与对乙烯类共聚物树脂的含 量限制的原因相反。具体而言，对于聚烯烃树脂的含量小于上述最小值的情况，因为结晶性 树脂的比例减小从而不能确保与传统绝缘电缆的编织层相当的抗张强度和抗冲击性并且 不能满足80°C时的抗热变形性和150°C时的高温老化特性，因而不优选这种情况。对于聚 烯烃类树脂的含量大于上述最大值的情况，因为填充大量阻燃剂的能力显著下降而使伸长 率降低，而且具有高熔点的树脂的大量使用增加了挤出过程的温度从而导致阻燃剂分解， 因此不优选这种情况。此时，基体树脂的乙烯类共聚物树脂优选为选自由乙烯_乙酸乙烯酯共聚物树 脂、乙烯_丙烯酸甲酯共聚物树脂、乙烯_丙烯酸乙酯共聚物树脂和乙烯_丙烯酸丁酯共聚 物树脂或其混合物组成的组的任一种树脂，不过本发明在这方面并不受限制。更优选的是， 所述乙烯类共聚物树脂的比重为0. 93g/cm3 0. 96g/cm3，熔点为67 V 102°C，熔融指数 为0. 3g/10分钟 10g/10分钟。对于熔融指数小于上述最小值的情况，因为伸长率和挤出 率下降，因此不优选这种情况；对于熔融指数大于上述最大值的情况，因为抗张强度和耐热 性降低，因此不优选这种情况。
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优选的是，基体树脂的聚烯烃类树脂是选自由低密度聚乙烯(LDPE)树脂、线性低 密度聚乙烯(LLDPE)树脂、中密度聚乙烯(MDPE)树脂、高密度聚乙烯(HDPE)树脂、聚丙烯 树脂和聚酯树脂或其混合物组成的组的任一种树脂，不过本发明在这方面并不受限制。更 优选的是，选作所述聚烯烃类树脂的材料具有马来酸酐。对于阻燃剂的含量小于上述最小值的情况，因为阻燃性不足因而不优选这种情 况；对于阻燃剂的含量大于上述最大值的情况，因为阻燃性并未与过量的阻燃剂成比例地 增加，但抗张强度特性因阻燃剂过量所致而降低，因而不优选这种情况。优选的是，所述阻 燃剂是选自由氢氧化镁与水菱镁矿的混合物、碳酸钙镁石与水菱镁矿的复合物以及氢氧化 铝或上述物质的混合物组成的组的任一种物质，不过本发明在这方面并不受限制。此外，所 述阻燃剂可以是用选自以下组的任一种物质进行表面处理的金属氢氧化物，所述组由乙烯 基硅烷、硬脂酸、油酸、氨基聚硅氧烷和聚合物树脂、或其混合物组成。此时，优选的金属氢 氧化物是选自由氢氧化镁与水菱镁矿的混合物、碳酸钙镁石与水菱镁矿的复合物以及氢氧 化铝或上述物质的混合物组成的组的任一种物质，不过本发明在这方面并不受限制。对于阻燃助剂的含量小于上述最小值的情况，因为不能实现阻燃性的改善，因而 不优选这种情况；对于阻燃助剂的含量大于上述最大值的情况，因为应当减少阻燃剂的量 以防止机械性质的下降，从而导致阻燃性或耐热性降低，因而不优选这种情况。优选的是， 所述阻燃助剂是选自由红磷类化合物、硅类化合物、硼类化合物和碳粉或其混合物组成的 组的任一种物质，不过本发明在这方面并不受限制。无卤素阻燃组合物还可包含相对于100重量份的所述基体树脂为0. 1重量份 15 重量份的抗氧化剂，所述抗氧化剂是选自由受阻酚类、磷酸盐类、咪唑类和硫醇类或其混合 物组成的组的任一种物质。对于抗氧化剂的含量小于上述最小值的情况，因为少量的抗氧化剂导致耐热性不 足，因而不优选这种情况；对于抗氧化剂的含量大于上述最大值的情况，因为过量的抗氧化 剂导致阻燃性和机械性质降低，因而不优选这种情况。本发明的上述无卤素阻燃组合物在正常温度的抗张强度为1. 5kgf/mm2以上，氧指 数为28%以上。所述组合物可用于在绝缘线丝或电缆中形成铁丝或铜丝的垫层结构和编织 结构，或电线的内护套层(sheath layer)。如下表1中所示，根据实施例1 6和比较例1 3制备各成分，并在约130°C的 开放式辊中混合。然后，将混合物在170°C进行5分钟挤压成型，以制造用于性质测定的各 样品。表 1
权利要求
一种电缆用无卤素阻燃组合物，所述组合物在正常温度的抗张强度为1.5kgf/mm2以上，所述组合物中包含100重量份基体树脂，所述基体树脂含有60重量％～90重量％的乙烯类共聚物树脂和10重量％～40重量％的聚烯烃类树脂；相对于100重量份的所述基体树脂为50重量份～160重量份的阻燃剂；和相对于100重量的所述基体树脂为1重量份～30重量份的阻燃助剂。
2.如权利要求1所述的电缆用无卤素阻燃组合物，其中所述乙烯类共聚物树脂是选自 由乙烯_乙酸乙烯酯共聚物树脂、乙烯_丙烯酸甲酯共聚物树脂、乙烯_丙烯酸乙酯共聚物 树脂和乙烯_丙烯酸丁酯共聚物树脂或其混合物组成的组的任一种物质。
3.如权利要求1所述的电缆用无卤素阻燃组合物，其中所述聚烯烃类树脂是选自由低 密度聚乙烯(LDPE)树脂、线性低密度聚乙烯(LLDPE)树脂、中密度聚乙烯(MDPE)树脂、高 密度聚乙烯(HDPE)树脂、聚丙烯树脂和聚酯树脂或其混合物组成的组的任一种物质。
4.如权利要求3所述的电缆用无卤素阻燃组合物，其中选作所述聚烯烃类树脂的材料 具有马来酸酐。
5.如权利要求1所述的电缆用无卤素阻燃组合物，其中所述阻燃剂是选自由氢氧化镁 与水菱镁矿的混合物、碳酸钙镁石与水菱镁矿的复合物和氢氧化铝或上述物质的混合物组 成的组的任一种物质。
6.如权利要求1所述的电缆用无卤素阻燃组合物，其中所述阻燃剂是用选自由乙烯基 硅烷、硬脂酸、油酸、氨基聚硅氧烷和聚合物树脂、或其混合物组成的组的任一种物质进行 表面处理的金属氢氧化物。
7.如权利要求6所述的电缆用无卤素阻燃组合物，其中所述金属氢氧化物是选自由氢 氧化镁与水菱镁矿的混合物、碳酸钙镁石与水菱镁矿的复合物和氢氧化铝、或其混合物组 成的组的任一种物质。
8.如权利要求1所述的电缆用无卤素阻燃组合物，其中所述阻燃助剂是选自由红磷类 化合物、硅类化合物、硼类化合物和碳粉或其混合物组成的组的任一种物质。
9.如权利要求1所述的电缆用无卤素阻燃组合物，所述组合物还包含相对于100重量份的所述基体树脂为0. 1重量份 15重量份的抗氧化剂，所述抗氧化 剂是选自由受阻酚类、磷酸盐类、咪唑类和硫醇类、或其混合物组成的组的任一种物质。
10.一种电缆，所述电缆包括中心导体；被覆所述中心导体的绝缘层；和围绕被覆有所述绝缘层的所述中心导体的垫层，其中所述垫层使用权利要求1 9中任一项所述的无卤素阻燃组合物而形成。
全文摘要
本发明涉及一种电缆用无卤素阻燃组合物和使用所述无卤素阻燃组合物的电缆。所述无卤素阻燃组合物在正常温度具有的抗张强度为1.5kgf/mm2以上，并且包含100重量份基体树脂，其中含有60重量％～90重量％的乙烯类共聚物树脂和10重量％～40重量％的聚烯烃类树脂；相对于100重量份的所述基体树脂为50重量份～160重量份的阻燃剂；和相对于100重量的所述基体树脂为1重量份～30重量份的阻燃助剂。
文档编号C08L23/00GK101981109SQ200880128322
公开日2011年2月23日 申请日期2008年6月26日 优先权日2008年3月28日
发明者朴度炫, 黄炫珠 申请人:Ls电线有限公司