一种用于光缆的低烟无卤阻燃护套材料及其制备方法

专利名称：一种用于光缆的低烟无卤阻燃护套材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种材料及其制备方法，尤其涉及一种用于光缆的低烟无卤阻燃护套材料及其制备方法。
背景技术：
在某些环境中铺设使用的光缆，要求具有阻燃特性。例如在地铁、隧道、石油、煤矿以及大楼、计算机房、公共建筑等场合使用的光缆。这时应采用阻燃材料制作光缆护套，特别是随着光纤到户(FTTH)的迅速发展，室内光缆尤其是皮线(接入网蝶形光缆)光缆中，必须采用阻燃护套材料，阻燃护套料通常分两大类，一是聚氯乙烯阻燃(PVC)护套材料，一是聚烯烃阻燃(如EVA，PE)护套材料。聚氯乙烯分子中有氯原子(卤素原子)比起聚乙烯这类纯碳氢化合物，具有可燃 性较低的优点，聚氯乙烯护套还具有良好机械性能、抗化学反应以及良好的环境性能，被广泛用作电缆护套材料。聚氯乙烯中加入无机填料、抗氧化剂制成的阻燃料具有良好有阻燃性能，但是当阻燃PVC燃烧时产生的游离氯与空气中水分会反应生成具有强烈腐蚀性的HCI，还会产生浓重的黑烟。因此，即使是低烟低卤的阻燃PVC在燃烧时生成的黑烟和腐蚀性HCI还会带来灭火的困难和对建筑物的损害。因而最好采用低烟、无卤的阻燃聚烯烃材料作为护套材料。但聚烯烃本身是易燃且延燃的物质。为了降低其可燃性，要在混合物中填充无机物，如氢氧化铝，氢氧化镁等。这些无机填料在一定温度下会熔融，其分解温度略高于护套挤出温度。在聚合物中加入无机填料后，势必降低其机械性能和挤出性能，因此需要提出一种低烟无卤的阻燃护套材料。

发明内容
为了克服以上缺陷，本发明要解决的技术问题是提出一种阻燃效果好的用于光缆的低烟无卤阻燃护套材料及其制备方法。本发明所采用的技术方案为一种用于光缆的低烟无卤阻燃护套材料及其制备方法，其特征在于其组分及含量重量百分数为聚烯烃基料55 % -65 %偶联剂O. 5-2%阻燃剂25%-35%抗氧化剂O. 3% -I. 5%炭黑O. 5%-2%助剂7%-16%。根据本发明的另外一个实施例，进一步包括所述聚烯烃基料包括PE基料和改性齐U，所述PE基料为MDPE，所述PE基料由HDPE、LLDPE或LDPE配制而成，所述改性剂为EVA改性剂，所述PE基料的重量百分比为50-55 %，所述EVA改性剂的重量百分比为5_10 %。根据本发明的另外一个实施例，进一步包括所述炭黑为槽法炭黑，所述槽法炭黑的粒度为15-30nm。根据本发明的另外一个实施例，进一步包括所述阻燃剂为包含氢氧化铝和氢氧化镁，所述氢氧化铝的重量百分比为21-27%，所述氢氧化镁的的重量百分比为4-8%。根据本发明的另外一个实施例，进一步包括所述抗氧化剂包括主抗氧化剂和协同抗氧化剂，所述主抗氧化剂为1010酚类抗氧化剂，所述协同抗氧化剂为168亚磷酸酯类抗氧化剂。根据本发明的另外一个实施例，进一步包括所述助剂包括软化剂、光亮剂、润滑齐U、和增效阻燃剂，所述助剂的重量百分比分别为软化剂O. 8% -2%、光亮剂O. 5% -I. 5%,润滑剂O. 5% -I. 5%和增效阻燃剂5% -10%。根据本发明的另外一个实施例，进一步包括所述软化剂为A6006，所述光亮剂为改性酰胺蜡，所述润滑剂为PE蜡润滑剂，所述增效阻燃剂为水合硼酸锌。 根据本发明的另外一个实施例，进一步包括所述偶联剂为单烷氧基型钛酸酯类偶联剂，所述偶联剂可以为三异硬脂酰基钛酸异丙酯。根据本发明的另外一个实施例，进一步包括其制备方法如下(a).将炭黑制成母料，加入基料混合；(b).将偶联剂对阻燃剂进行表面处理先将阻燃剂烘干到含水量小于O. 5%，然后将偶联剂和阻燃剂同时加入混合机在80-90°C温度下混合8-10分钟，表面改性并进一步去除水份；(c).将炭黑母料、抗氧化剂、塑料光亮剂、软化剂先行混合10分钟；(d).取步骤(c)得到的小剂量混合物料加到经偶联剂处理后的阻燃剂中混合10分钟；
(e).将步骤(d)得到的混合料加到PE中混合10分钟；(f).然后将步骤(e)中混合物放入到挤塑机中，在挤塑机中塑炼，塑炼温度为150-170°C，挤出成品，冷却并切粒；(g).将步骤
(f)中的护套材料称重，包装出厂。本发明的有益效果是这种光缆护套材料韧性强、回弹性强、耐寒性好、阻燃性能好、抑咽、抑阴燃、防止生成熔滴、低烟、无卤、低毒、环保、成本低、综合性能优良。
具体实施例方式现在结合优选实施例对本发明作进一步详细的说明。这些附图
均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。本发明提出一种用于光缆的低烟无卤阻燃护套材料及其制备方法，其特征在于其组分及含量重量百分数为聚烯烃基料55% -65%,偶联剂O. 5-2%，阻燃剂25%-35%，抗氧化剂O. 3%-I. 5%，炭黑O. 5%-2%，助剂7% -16%。另外，所述聚烯烃基料包括PE基料和改性剂，所述PE基料为MDPE (中密度聚乙烯)，所述PE基料由HDPE (高密度聚乙烯)、LLDPE (线形密度聚乙烯)或LDPE (低密度聚乙烯)配制而成。所述改性剂为EVA改性剂，所述PE基料的重量百分比为50-55%，所述EVA改性剂的重量百分比为5-10%，通过向PE中添加EVA改性剂提高塑料的韧性。
另外，所述炭黑为槽法炭黑，所述槽法炭黑的粒度为15_30nm(纳米)，槽法炭黑用以抗紫外光老化。另外，所述阻燃剂为包含氢氧化铝和氢氧化镁，所述氢氧化铝的含量重量百分数为25%，所述氢氧化镁的含量重量百分数为5%，金属氢氧化物(水合金属氧化剂)阻燃剂主要是指氢氧化铝和氢氧化镁。氢氧化铝即三水合氧化铝，、(简称ATH)，是主要的无机金属氢氧化物阻燃剂，占无机阻燃剂用量的80%以上，ATH受热后，三个结晶水会在三个不同的温度下释放。ATH的阻燃机理可以归纳为一，填充ATH可以使可燃性高聚合物的浓度下降；二，ATH吸热后脱水，水化为水蒸气吸收聚合物燃烧所放出的热量，抑制聚合物的温度升高，稀释可燃性气体和氧的浓度，阻止燃烧反应继续进行 三’ =ATH脱水后可在可燃物表面生成Al2O3隔热层，阻止聚合物与氧接触，起到阻燃作用。ATH的阻燃效果与其添加量有很大的关系，一般需要50%以上才能有明显的效果。如此大的添加量会使塑料的粘度增大，塑性降低，断裂伸长率下降。为了解决这个问题，一般采用偶联剂处理ATH，可取得较好的效果。ATH的粒度对聚合物阻燃性能以及力学性能有很大的影响，研究表明，等量的阻燃齐U，粒度越小，比表面积越大，阻燃效果越好，超细粒度的ATH，可增强界面的相互作用，有效的改善共聚合物的力学性能。金属氢氧化镁(MH)也是一种有效的无卤阻燃剂，其原理和氢 氧化铝相似。据研究表明，采用氢氧化镁阻燃聚烯烃氧指数可达到41。以氢氧化镁为无卤阻燃剂的研究很多，均取得较好的效果，氢氧化镁阻燃剂和氢氧化铝类似，也叫高添加型阻燃剂，为此，对氢氧化镁进行了各种表面处理是必要的。单独使用一种阻燃剂一般很难满足无卤阻燃电缆料的使用要求，因此，常常选用两种或两种以上的阻燃剂配合使用，将ATH与氢氧化镁配合使用，可以起到协同作用，虽然氢氧化镁分解吸收的热量比氢氧化铝小，但是分解温度较高，可以达到340 V，氢氧化镁有促进聚合物表面成炭作用，两者结合使用使阻燃效果更好。所述抗氧化剂包括主抗氧化剂和协同抗氧化剂，所述主抗氧化剂为1010酚类抗氧化剂，所述协同抗氧化剂为168亚磷酸酯类抗氧化剂，抗氧化剂用于抗热氧老化，1010酚类抗氧化剂可吸收氧化反应产生的自由基，168亚磷酸酯类抗氧化剂可以阻断连锁反应，抑制氧化过程的进行。另外，所述助剂包括软化剂、光亮剂、润滑剂、偶联剂和增效阻燃剂，所述助剂的重量百分比分别为软化剂O. 8% -2%、光亮剂O. 5% -I. 5%、润滑剂O. 5% -I. 5%和增效阻燃剂 5% -10%。另外，包括所述软化剂为A6006软化剂，所述光亮剂为改性酰胺蜡，所述润滑剂为PE蜡润滑剂，所述增效阻燃剂为水合硼酸锌，专用添加PE软化剂可以增加PE的柔韧性、回弹性、耐寒性和屈挠性；光亮剂改性酰胺蜡具有良好的内外润滑性能和表面光亮性、良好的互熔性和防粘性，对填料具有良好的分散性，可提高护套材料的鲜艳度和光亮度，具有高熔点和在熔融体中低粘度的独特性质及很好的迁移性；增效阻燃剂具有阻燃、成光、抑咽、抑阴燃和防止生成熔滴等多种功能；高聚合物的在熔融之后通常具有较高的粘度，在加工过程中，熔融的高聚合物在挤出时，通过螺膛和模具流道时，聚合物熔体必定要与加工机械表面产生摩擦，有些摩擦对聚合物的加工是很不利的，这些摩擦使熔体流动性降低，同时严重的摩擦会使护套表面变得粗糙，缺乏光泽或出现流纹。为此，需要加入以提高润滑性、减少摩擦、降低界面粘附性能为目的助剂，这就是润滑剂。润滑剂除了改进流动性外，还可以起熔融促进剂、防粘连和防静电剂、爽滑剂等作用。润滑剂可分为外润滑剂和内润滑剂两种，外润滑剂的作用主要是改善聚合物熔体与加工设备的热金属表面的摩擦。它与聚合物相容性较差，容易从熔体内往外迁移，所以能在塑料熔体与金属的交界面形成润滑的薄层。内润滑剂与聚合物有良好的相容性，它在聚合物内部起到降低聚合物分子间内聚力的作用，从而改善塑料熔体的内摩擦生热和熔体的流动性。常用的外润滑剂是硬脂酸及其盐类；内润滑剂是低分子量的聚合物。聚烯烃类常用的润滑剂有HSt、CaSt、ZnSt、芥酸酰胺、高沸点石蜡、微晶右蜡、PE蜡等，由于PE蜡润滑剂PE基料同质，与其他润滑剂相比具有更好的相容性。另外，所述偶联剂为单烷氧基型钛酸酯类偶联剂，所述偶联剂可以为三异硬脂酰基钛酸异丙酯，在光缆以PE、EVA等聚烯烃为基料，以水合氧化铝等不含游离水的干燥阻燃填充剂的护套材料中加入为三异硬脂酰基钛酸异丙酯，可以降低合成树脂熔体的粘度，改善填充性的分散度以提高加工性能，获得良好的表面质量及机械、热和电性能。本发明的光缆护套材料的一优选配方如下
组分材料/类型比例(％)
1.基料PE52. 6
EVA5. 6
2.阻燃剂氢氧化铝25
氢氧化镁5
3.增效阻燃剂水合硼酸锌6
4.偶联剂TTSI
5.软化剂A60061.2
6.塑料光亮剂改性酰胺蜡0.8
7.润滑剂PE蜡0.8
8.抗氧化剂1010，1680.8
9.炭黑槽法炭黑1.2本发明中所有实施例以除水外所有组分的加入量合计为100重量份计，其具体实施例如下实施例I :
(a).取炭黑I. 2份制成母料，加入基料58. 2份混合；(b).将偶联剂对阻燃剂进行表面处理先将阻燃剂30份烘干到含水量小于0.5%,然后将偶联剂I份和阻燃剂30份同时加入混合机，在90°C温度下混合8-10分钟，表面改性并进一步去除水份；(c).将炭黑母料I. 2份、抗氧化剂O. 8份、塑料光亮剂O. 8份、软化剂I. 2份混合10分钟；(d).取步骤(C)得到的小剂量混合物料加到经偶联剂处理后的阻燃剂中混合10分钟；(e).将步骤(d)得到的混合料加到PE中混合均匀；(f).然后将步骤(d)中混合物放入到挤塑机中，在挤塑机中塑炼，塑炼温度为170°C，挤出成品，冷却并切粒； (g).将步骤(f)中的护套材料称重，包装出厂。实施例2 (a).取炭黑I. 5份制成母料，加入基料60份混合；(b).将偶联剂对阻燃剂进行表面处理先将阻燃剂32份烘干到含水量小于
0.5%,然后将偶联剂O. 8份和阻燃剂32份同时加入混合机，在90°C温度下混合8_10分钟，表面改性并进一步去除水份；(c).将炭黑母料I. 5份、抗氧化剂I. 5份、塑料光亮剂I. 2份、软化剂I. 5份混合10分钟；(d).取步骤(C)得到的小剂量混合物料加到经偶联剂处理后的阻燃剂中混合10分钟；(e).将步骤(d)得到的混合料加到PE中混合均匀；(f).然后将步骤(d)中混合物放入到挤塑机中，在挤塑机中塑炼，塑炼温度为170°C，挤出成品，冷却并切粒；(g).将步骤(f)中的护套材料称重，包装出厂。实施例3 (a).取炭黑2份制成母料，加入基料62份混合；(b).将偶联剂对阻燃剂进行表面处理先将阻燃剂29份烘干到含水量小于
0.5%,然后将偶联剂I. 6份和阻燃剂29份同时加入混合机，在90°C温度下混合8_10分钟，表面改性并进一步去除水份；(c).将炭黑母料2份、抗氧化剂I. 8份、塑料光亮剂I. 6份、软化剂2份混合10分钟；(d).取步骤(C)得到的小剂量混合物料加到经偶联剂处理后的阻燃剂中混合10分钟；(e).将步骤(d)得到的混合料加到PE中混合均匀；(f).然后将步骤(d)中混合物放入到挤塑机中，在挤塑机中塑炼，塑炼温度为170°C，挤出成品，冷却并切粒；(g).将步骤(f)中的护套材料称重，包装出厂。本发明的用于光缆的低烟无卤阻燃护套材料韧性强、回弹性强、耐寒性好、阻燃性能好、抑咽、抑阴燃、防止生成熔滴、低烟、无卤、低毒、环保、成本低、综合性能优良以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术 性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
权利要求
1.一种用于光缆的低烟无卤阻燃护套材料，其特征在于其组分及含量重量百分数为 聚烯烃基料55% -65% 偶联剂O. 5-2% 阻燃剂25% -35% 抗氧化剂O. 3% -I. 5% 炭黑 O. 5% -2% 助剂 7% -16%。
2.根据权利要求I所述的用于光缆的低烟无卤阻燃护套材料，其特征在于所述聚烯烃基料包括PE基料和改性剂，所述PE基料为MDPE，所述MDPE由HDPE、LLDPE或LDPE配制而成，所述改性剂为EVA改性剂，所述PE基料的重量百分比为50-55%，所述EVA改性剂的重量百分比为5-10%。
3.根据权利要求I所述的用于光缆的低烟无卤阻燃护套材料，其特征在于所述炭黑为槽法炭黑，所述槽法炭黑的粒度为15-30nm。
4.根据权利要求I所述的用于光缆的低烟无卤阻燃护套材料，其特征在于所述阻燃剂包含氢氧化铝和氢氧化镁，所述氢氧化铝的重量百分比为21-27%，所述氢氧化镁的的重量百分比为4_8 %。
5.根据权利要求I所述的用于光缆的低烟无卤阻燃护套材料，其特征在于所述抗氧化剂包括主抗氧化剂和协同抗氧化剂，所述主抗氧化剂为1010酚类抗氧化剂，所述协同抗氧化剂为168亚磷酸酯类抗氧化剂。
6.根据权利要求I所述的用于光缆的低烟无卤阻燃护套材料，其特征在于所述助剂包括软化剂、光亮剂、润滑剂和增效阻燃剂，所述助剂的重量百分比分别为软化剂O. 8% -2%、光亮剂O. 5% -I. 5%、润滑剂O. 5% -I. 5%和增效阻燃剂5% -10%。
7.根据权利要求6所述的用于光缆的低烟无卤阻燃护套材料，其特征在于所述软化剂为A6006软化剂，所述光亮剂为改性酰胺蜡，所述润滑剂为PE蜡润滑剂，所述增效阻燃剂为水合硼酸锌。
8.根据权利要求I所述的用于光缆的低烟无卤阻燃护套材料，其特征在于所述偶联剂为单烷氧基型钛酸酯类偶联剂，所述偶联剂可以为三异硬脂酰基钛酸异丙酯。
9.一种权利要求I所述的用于光缆的低烟无卤阻燃护套材料的制备方法，其特征在于其制备方法包括(a)，将炭黑制成母料，加入基料混合；(b)，将偶联剂对阻燃剂进行表面处理先将阻燃剂烘干到含水量小于O. 5%，然后将偶联剂和阻燃剂同时加入混合机在80-90°C温度下混合8-10分钟；(C)，将炭黑母料、抗氧化剂、塑料光亮剂、软化剂先行混合10分钟；(d)，取步骤(c)得到的小剂量混合物料加到经偶联剂处理后的阻燃剂中混合10分钟；(e)，将步骤(d)得到的混合料加到PE中混合10分钟；(f)，然后将步骤(e)中混合物放入到挤塑机中，在挤塑机中塑炼，塑炼温度为150-170°C，挤出成品，冷却并切粒；(g)，将步骤(f)中的护套材料称重和包装。
全文摘要
本发明涉及一种用于光缆的低烟无卤阻燃护套材料及其制备方法，其组分为聚烯烃基料、阻燃剂、抗氧化剂、炭黑和助剂，所述炭黑为槽法炭黑，所述基料为添加有EVA的PE，所述抗氧化剂采用酚类抗氧化剂作为主抗氧化剂，亚磷酸酯类抗氧化剂作为协同抗氧化剂，所述助剂包括偶联剂、润滑剂、光亮剂、润滑剂和增效阻燃剂，所述阻燃剂为水合金属氧化物，制备方法为将炭黑制成母料，将偶联剂对阻燃剂进行改性处理，将炭黑母料、抗氧化剂、光亮剂、软化剂混合加入到被偶联剂改性处理过的阻燃剂中混合，将混合物放入到挤塑机中塑炼得到成品，本发明的阻燃护套材料低烟低毒、无卤环保、成本低、综合性能优良。
文档编号C08K13/06GK102807695SQ20111014344
公开日2012年12月5日 申请日期2011年5月31日 优先权日2011年5月31日
发明者石明, 於茹敏, 陈炳炎 申请人:江苏南方通信科技有限公司