本发明涉及一种聚烯烃电缆料及其制备方法和应用，属于绝缘材料领域。
背景技术：
近年来国家对环保与安全的重视，在一些大型建筑或公共场所，如大型商场、住宅、车站、高层建筑等各种人烟密集公共场所都要求采用低烟无卤阻燃线缆。
目前，低烟无卤聚烯烃材料多采用聚乙烯、eva类基料添加氢氧化镁等阻燃剂来达到性能与阻燃效果的平衡。这种材料制备得到的线缆缆体，线径越小，单根线缆垂直燃烧通过越困难。而对于蝶缆而言，如果要通过单根线缆垂直燃烧，需要添加较高比例的阻燃剂。
但是，含有较高比例的阻燃剂虽然使电缆料具有良好的阻燃效果，但同时也降低了电缆料的物理性能和加工工艺，容易造成制备得到的蝶缆表面粗糙，以及施工过程中拖拽引起蝶缆撕裂，裸露出钢丝、光纤，造成线路重新施工。另外，标准yd/t1997.1-2014明确要求蝶缆缆体的撕裂拉力需达到5n以上，并且通信运营商也会要求达到7n或8n以上。然而目前市场上具有高阻燃要求的蝶缆缆体的撕裂拉力无法达到要求。
技术实现要素：
发明要解决的问题
本发明提供一种聚烯烃电缆料及其制备方法和应用。本发明的聚烯烃电缆料具有优异的阻燃性能，并且能够满足撕裂拉力的要求。
进一步地，本发明的聚烯烃电缆料可以用于制备蝶缆。不仅能够保证蝶缆通过单根线缆垂直燃烧的要求，并且蝶缆缆体还能够满足关于撕裂拉力的要求，能够适应拖拽等一定程度的恶劣施工。
用于解决问题的方案
本发明提供一种聚烯烃电缆料，包括以下组分：
(a)100质量份的基体树脂，
其中，所述基体树脂包括40-80质量份，优选60-80质量份的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物；10-30质量份，优选15-25质量份的热塑性聚氨酯和10-30质量份，优选15-25质量份的界面相容剂；
(b)80-200质量份，优选130-180质量份的阻燃剂，
其中，所述阻燃剂包括50-150质量份，优选130-150质量份的氢氧化铝和15-40质量份，优选20-30质量份的磷氮阻燃剂；
(c)0-4质量份的润滑剂，优选2-4质量份的润滑剂；
(d)0.5-2.5质量份的抗氧剂。
根据本发明的聚烯烃电缆料，所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物按照astmd1238-2004在190℃和2.16kg载荷下测量的熔体流动指数为3-6g/10min，并且所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中醋酸乙烯酯单体单元的含量为26-32质量％，优选为26-28质量％。
根据本发明的聚烯烃电缆料，所述热塑性聚氨酯的硬度为82a-86a，密度为1.20-1.40g/cm3。
根据本发明的聚烯烃电缆料，所述界面相容剂是聚乙烯的马来酸酐接枝物，和/或乙烯与醋酸乙烯酯、丙烯酸甲酯、丙烯、丁烯、己烯、辛烯中的一种或两种以上的单体的共聚物的马来酸酐接枝物。
根据本发明的聚烯烃电缆料，所述界面相容剂按照astmd1238-2004在190℃和2.16kg载荷下测量的熔体流动指数为0.8-1.2g/10min。
根据本发明的聚烯烃电缆料，所述润滑剂为硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸镁、聚乙烯蜡中的一种或两种以上的组合。
根据本发明的聚烯烃电缆料，所述氢氧化铝的粒径小于2μm，优选为1.2-1.5μm。
本发明还提供一种根据本发明的聚烯烃电缆料的制备方法，包括将聚烯烃电缆粒的各组分混合的步骤。
根据本发明的聚烯烃电缆料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将部分乙烯-醋酸乙烯酯共聚物与热塑性聚氨酯、磷氮阻燃剂预混分散，得到预混后的母料；
(2)将预混后的母料与剩余的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、界面相容剂、氢氧化铝、润滑剂以及抗氧剂共混造粒，得到聚烯烃电缆料。
本发明还提供一种根据本发明的聚烯烃电缆料在制备蝶缆中的应用。
发明的效果
本发明的聚烯烃电缆料能够满足yd/t1113-2001中的各项性能要求，具有优异的阻燃性能，并且能够满足关于撕裂拉力的要求。
进一步地，本发明的聚烯烃电缆料能够满足蝶缆的加工工艺条件，并且制备得到的蝶缆缆体能够满足单根线缆垂直燃烧的要求，也能够满足关于撕裂拉力的要求，还能够适应拖拽等一定程度的恶劣施工。
具体实施方式
以下将详细说明本发明的各种示例性实施例、特征和方面。在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
另外，为了更好地说明本发明，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在另外一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、器材和步骤未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。
本发明提供一种聚烯烃电缆料，包括以下组分：
(a)100质量份的基体树脂，
其中，所述基体树脂包括40-80质量份，优选60-80质量份的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物；10-30质量份，优选15-25质量份的热塑性聚氨酯和10-30质量份，优选15-25质量份的界面相容剂；
(b)80-200质量份，优选130-180质量份的阻燃剂，
其中，所述阻燃剂包括50-150质量份，优选130-150质量份的氢氧化铝和15-40质量份，优选20-30质量份的磷氮阻燃剂；
(c)0-4质量份的润滑剂，优选2-4质量份的润滑剂；
(d)0.5-2.5质量份的抗氧剂。
在本发明中，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的加入量为40-80质量份，优选60-80质量份，若乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的加入量大于80重量份，产品硬度较低，无法满足关于热变形的性能指标(yd/t1113，90℃×4h×1kg，热变形20％以内)的要求；若乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的加入量小于40质量份，与阻燃剂相容性下降，断裂伸长率无法满足关于断裂伸长率的性能指标(yd/t1113，断裂伸长率≥150％)的要求。
本发明所使用的热塑性聚氨酯可提高材料的撕裂拉力。因蝶缆缆体要求单根线缆垂直燃烧，材料中需添加更多的无机金属化合物阻燃剂，破坏了树脂的物理性能，导致成缆后，蝶缆缆体的撕裂拉力较小，有的只有3-4n，抗撕裂性能差。本发明通过加入热塑性聚氨酯后大大提高了缆体的撕裂拉力，从而能够满足关于撕裂拉力的要求。
在本发明中，热塑性聚氨酯的加入量为10-30质量份，优选15-25质量份，因聚氨酯与聚烯烃相容性相对较差，若热塑性聚氨酯的加入量大于30质量份，则影响材料挤出表面；若热塑性聚氨酯的加入量小于10质量份，挤出成缆后，得到的缆体难以满足关于撕裂拉力的要求。
在本发明中，界面相容剂的加入量为10-30质量份，优选15-25质量份，若界面相容剂的加入量大于30质量份，工艺性能下降；若界面相容剂的加入量小于10质量份，而材料中阻燃剂添加量大，相容性下降，断裂伸长率无法满足断裂伸长率指标(yd/t1113，断裂伸长率≥150％)的要求。
在本发明中，阻燃剂的加入量为80-200质量份，优选130-180质量份。本发明使用的磷氮阻燃剂是高效环保阻燃剂，其受热分解时可形成焦磷酸保护膜，随后形成泡沫状碳层结构，起到绝热和隔氧作用，在本发明中可以达到无机金属化合物阻燃剂无法达到的自熄效果，完全可以通过蝶缆缆体的单根线缆垂直燃烧的要求。
在本发明中，磷氮阻燃剂的加入量为15-40质量份，优选20-30质量份，若磷氮阻燃剂的加入量小于15质量份，材料自熄性差，无法通过蝶缆缆体的单根线缆垂直燃烧的要求；若磷氮阻燃剂的加入量大于40质量份，因磷氮阻燃剂粒径粗且不均匀，易造成成品挤出表面毛躁。
本发明的氢氧化铝的加入量为50-150质量份，优选130-150质量份，若氢氧化铝的加入量小于50质量份，无法通过蝶缆缆体的单根线缆垂直燃烧的要求；若氢氧化铝的加入量大于150质量份，工艺性能下降，挤出表面毛糙。
根据本发明的聚烯烃电缆料，所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物按照astmd1238-2004在190℃和2.16kg载荷下测量的熔体流动指数为3-6g/10min，并且所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中醋酸乙烯酯单体单元的含量为26-32质量％，优选为26-28质量％。本发明使用的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的熔体流动指数为3-6g/10min，该熔体流动指数有利于材料高速挤出，可以进一步避免因添加磷氮阻燃剂(粒径大且不均匀)造成线缆表面不光滑。
根据本发明的聚烯烃电缆料，所述热塑性聚氨酯的硬度为82a-86a，密度为1.20-1.40g/cm3。
根据本发明的电缆料，所述磷氮阻燃剂包括牌号为fp-2200s(生产厂商：日本艾迪科公司)、np2010(生产厂商：青岛欧普瑞公司)、exolitap750(生产厂商：德国科莱恩公司)中的一种或两种以上的组合。
根据本发明的聚烯烃电缆料，所述界面相容剂可以是聚乙烯的马来酸酐接枝物，和/或乙烯与醋酸乙烯酯、丙烯酸甲酯、丙烯、丁烯、己烯、辛烯中的一种或两种以上的单体的共聚物的马来酸酐接枝物；优选地，所述界面相容剂按照astmd1238-2004在190℃和2.16kg载荷下测量的熔体流动指数为0.8-1.2g/10min。更优选地，所述界面相容剂为聚乙烯-马来酸酐接枝物和/或乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的马来酸酐接枝物。
根据本发明的聚烯烃电缆料，本发明的氢氧化铝可以通过市售购买得到，优选为由化学法生产的氢氧化铝。也可以是经表面改性剂改性的氢氧化铝，可以通过表面改性剂改性制备得到。所述表面改性剂可以为甲基乙烯基硅氧烷、钛酸酯表面改性剂中的一种或两种。
根据本发明的聚烯烃电缆料，所述氢氧化铝的粒径小于2μm，优选为1.2-1.5μm。
根据本发明的电缆料，所述润滑剂的加入量为0-4质量份，优选为2-4质量份。所述润滑剂可以为硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸镁、聚乙烯蜡中的一种或两种以上的组合。
根据本发明的电缆料，所述抗氧剂的加入量为0.5-2.5质量份，所述抗氧剂可以为抗氧剂1010(化学名称：四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯)、抗氧剂dstp(化学名称:硫代二丙酸二(十八)酯)等。
另外，根据本发明的电缆料，所述电缆料还可以包括1-2质量份的色母粒，所述色母粒中炭黑的含量可以为40-60质量％。
本发明还提供一种根据本发明的聚烯烃电缆料的制备方法，包括将聚烯烃电缆粒的各组分混合的步骤。
根据本发明的聚烯烃电缆料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将部分(例如：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的总质量的10-30％)乙烯-醋酸乙烯酯共聚物与热塑性聚氨酯、磷氮阻燃剂预混分散，得到预混后的母料；
(2)将预混后的母料与剩余的(例如：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的总质量的70-90％)乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、界面相容剂、氢氧化铝、润滑剂以及抗氧剂共混造粒，得到聚烯烃电缆料。
由于本发明的热塑性聚氨酯与其余材料的相容性较差，而磷氮阻燃剂粒径粗且分布较宽，会使得聚烯烃电缆料高速挤出时表面粗糙，将热塑性聚氨酯与磷氮阻燃剂、部分乙烯-醋酸乙烯酯共聚物预先共混，经双螺杆剪切后分散制得预混母料后再将该预混母料与剩余的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、界面相容剂、氢氧化铝、润滑剂以及抗氧剂放入密炼机，混合塑化均匀后再经过螺杆机造粒，制得的聚烯烃电缆料，可以进一步满足工艺挤出要求。
本发明还提供一种本发明的聚烯烃电缆料的应用；具体为，本发明的聚烯烃电缆料在制备蝶缆中的应用。
实施例
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
在实施例中，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，生产厂商：exxonmobil公司，产品牌号：eva-ul00328，醋酸乙烯酯单体单元含量为28质量％，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物按照astmd1238-2004在190℃和2.16kg载荷下测量的熔体流动指数为3g/10min；
乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，生产厂商：扬子巴斯夫公司，产品牌号：v5110j，醋酸乙烯酯单体单元含量为18质量％，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物按照astmd1238-2004在190℃和2.16kg载荷下测量的熔体流动指数为3g/10min；
聚乙烯-马来酸酐接枝聚合物，生产厂商：dupont公司，产品牌号：e588；
乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的马来酸酐接枝物，生产厂商：dupont公司，产品牌号：c250；
茂金属线性低密度聚乙烯，生产厂商：exxonmobil公司，产品牌号：3518cb；
聚醚型tpu，生产厂商：美国亨斯迈公司，产品牌号：a85p4394；
磷氮阻燃剂，生产厂商：日本艾迪科公司，产品牌号：fp-2200s；
抗氧剂1010，生产厂商：宁波金海雅宝公司，牌号：1010；
氢氧化铝，生产厂商：美国雅宝公司生产，产品牌号：104leo。
实施例1-5
根据下表1中各组分的质量份数，并按下述制备方法制备得到实施例1-5的聚烯烃电缆料。
(1)将20％的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(基于乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的总质量)与配方中的聚醚型tpu、磷氮阻燃剂在自动计量双阶设备中生产制得预混后的母料，其中，挤出温度区间125-155℃；
(2)将预混后的母料与剩余80％的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(基于乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的总质量)、界面相容剂、氢氧化铝、润滑剂以及抗氧剂放入密炼机中共混至150℃，然后经螺杆机造粒，加工温度区间125-155℃，得到聚烯烃电缆料。
表1
对比例1-6
根据下表2中各组分的质量份数，并按上述与实施例1-5相同的制备步骤制备得到对比例1-6的聚烯烃电缆料。
表2
效果测试
将上述实施例1-5及对比例1-6制备得到的聚烯烃电缆料制成蝶缆，然后分别进行性能测试，结果如表3和表4所示。其中，放线速度为sj-70挤出机每分钟挤出蝶缆的长度。
表3
表4
由表3和表4可以看出，本申请的实施例1-5的聚烯烃电缆料制成蝶缆后，其放线速度达到100m/min；撕裂拉力为7-15n，单根线缆垂直燃烧通过率为100％。
由对比例1可以看出，将热塑性聚氨酯替换为茂金属线性低密度聚乙烯后，其撕裂拉力仅为4.5n，撕裂拉力小，无法满足要求。
由对比例2可以看出，当阻燃剂中不含有磷氮阻燃剂时，单根垂直燃烧通过率仅为70-90％，无法达到100％。
由对比例3可以看出，当磷氮阻燃剂的含量不在本申请的范围内时，其放线速度仅为50m/min，撕裂拉力仅为5n，放线速度慢，且撕裂拉力小，无法满足要求。
由对比例4可以看出，当乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中醋酸乙烯酯单体单元的含量不在本申请的范围内时，其拉伸性能不合格，后续实验无法进行。
由对比例5可以看出，当热塑性聚氨酯的含量不在本申请的范围内时，其放线速度仅为40m/min，撕裂拉力仅为3n，放线速度慢，且撕裂拉力小，无法满足要求。
由对比例6可以看出，当聚乙烯蜡的加入量为5质量份时，会出现出胶不稳定的现象。
因此，本申请的电缆料符合材料技术指标要求，具有优异的加工性能，适应高速挤出，同时具有优异的阻燃性能，能够通过蝶缆缆体的单根线缆垂直燃烧的要求，并且还能够满足撕裂拉力的要求，能够适应拖拽等一定程度的恶劣施工。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。