一种低硬度低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料及其制备方法与流程

1.本发明涉及高分子复合材料技术领域，尤其涉及一种低硬度低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料及其制备方法。


背景技术：

2.现有的低烟无卤阻燃电缆料，其依托的国家标准为gb/t32129-2015电线电缆用无卤低烟电缆料。目前，无卤低烟电缆料主要以eva(乙烯-醋酸乙烯共聚物)为基体树脂材料，辅以聚烯烃类树脂材料及其衍生物，并添加阻燃剂制备得到。通过长期的技术发展与配方改进，依托于eva体系的低烟无卤阻燃电缆料产品，已经形成了比较完善的体系和技术方法。但是，由于该类型配方体系主要依托于eva材料，而eva材料在国内的生产厂家较少，目前仅有3家左右可以生产，并且随着光膜封装材料和其他行业的需求不断加大，也进一步的促进了eva材料的需求及价格的波动，国内线缆生产企业亟需开发一种新型的低烟无卤阻燃电缆料产品，而依托于聚烯烃及其共聚物的电缆料产品成为了研究热点。
3.目前，以聚烯烃及其共聚物材料制备的低烟无卤阻燃电缆料产品中，有的是利用茂金属聚乙烯为主要载体，并添加poe材料；有的是通过添加三元乙丙橡胶，并对三元乙丙橡胶首先进行充油处理，再与相关的树脂材料共混密炼。但是，以聚乙烯材料为基体树脂材料时，其产品的硬度明显偏高(比eva体系的产品硬度高10左右)，且线缆在后期的开裂风险较大；添加三元乙丙橡胶的体系的制备过程复杂，不利于生产过程快速有效的展开。因此，寻找一种新的以聚烯烃及其共聚物材料为主要原料制备电缆料的方法，对优化其功能、延长其使用期限和简化其生产工艺具有重要意义。


技术实现要素：

4.鉴于此，本技术提供一种低硬度低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料及其制备方法，通过聚烯烃弹性体、双峰聚乙烯、阻燃剂和氧化剂等复配，得到低硬度、并具有优异的抗开裂性、阻燃性和柔韧性，综合性能俱佳的电缆料。
5.为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下的技术方案：
6.一种低硬度低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料，1.包括如下重量份数的各组分：聚烯烃弹性体：8份～25份，聚烯烃塑性体：6～15份，双峰聚乙烯：2～10份，聚乙烯：0份～8份，相容剂：3份～6份，无机阻燃剂：50份～70份，协效阻燃剂：0份～20份，p-n系列阻燃剂：0份～15份，抗氧剂：0.8份～1.2份和加工助剂：0.8份～2.0份。
7.相对于现有技术，本技术提供的低硬度低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料具有以下优势：
8.本技术以聚烯烃塑性体、聚烯烃弹性体为主要树脂基体，赋予电缆料产品优异的柔韧性，同时添加的弹性体材料，优化了阻燃剂在基体中相容性的问题，保证了产品的基础力学性能；以双峰聚乙烯树脂材料、聚乙烯树脂材料为辅助改性树脂材料，充分利用双峰聚乙烯材料的特点，赋予电缆料产品良好的加工性能，同时具有优异的机械物理性能；采用普
通的无机粉体阻燃体系，同时可以配合p-n系列阻燃剂和协效阻燃剂，得到不同阻燃等级、且均满足gb/t32129-2015阻燃标准的电缆料产品。
9.本技术提供的电缆料，其硬度和弯曲半径更低、柔韧性和耐低温性能更佳，且与eva体系的低烟无卤阻燃材料无明显差异，显著降低工艺成本，有利于工业化推广和使用。
10.本技术提供的电缆料具有良好的加工性能，对于不同塑化能力的低烟无卤螺杆、pvc专用螺杆、分离性螺杆等，都具有良好的适应性，能够满足不同生产挤出加工设备的需求。
11.可选的，所述聚烯烃弹性体为乙烯-辛烯共聚物，其中，所述聚烯烃弹性体中辛烯的含量为30wt％～60wt％。
12.进一步可选的，上述辛烯为1-辛烯。
13.优选的聚烯烃弹性体更利于提高阻燃剂在基体中的相容性，形成均一的体系，保证了产品的基础力学性能。
14.可选的，所述聚烯烃塑性体为乙烯-辛烯共聚物或乙烯-丁烯共聚物，其中，所述聚烯烃塑性体中辛烯或丁烯的含量均为10wt％～20wt％。
15.可选的，所述聚烯烃弹性体的邵氏硬度为55ha～75ha。
16.可选的，所述聚烯烃塑性体的邵氏硬度为70ha～85ha。
17.可选的，所述抗氧剂为酚类抗氧剂、含磷抗氧剂或硫代酯类抗氧剂中的至少一种。
18.进一步可选的，所述抗氧剂为抗氧剂1010。
19.进一步可选的，所述抗氧剂为质量比为1:0.4～1的抗氧剂1010和抗氧剂168的混合物。
20.进一步可选的，所述抗氧剂为质量比为5～8:1～3:1～3的抗氧剂1010、抗氧剂168和抗氧剂dltp的混合物。
21.优选的抗氧剂能显著提升电缆料的耐老化性能。
22.可选的，所述双峰聚乙烯为fb2230。
23.双峰聚乙烯具有两个熔融峰的聚乙烯材料，优选的双峰聚乙烯的熔融温度宽泛，有利于提升电缆料的加工性能和物理性能。
24.可选的，所述聚乙烯的熔融指数为4～20。其中，熔融指数的测试条件为：90℃*2.16kg*10min。
25.针对部分塑化能力较弱的螺杆结构，优选的熔融指数使得聚乙烯在密炼条件下熔融完全，与其他基体树脂材料混合均匀，有利于形成均一的密炼体，并具有良好的加工性能。
26.可选的，所述相容剂为马来酸酐接枝的聚烯烃材料。
27.进一步可选的，所述相容剂为马来酸酐接枝接枝poe材料。
28.可选的，所述加工助剂为硅酮母料、润滑剂、硅酮粉或硅烷偶联剂中的至少一种。
29.进一步优选的，所述硅酮母料中硅酮的含量为50wt％。
30.进一步可选的，所述硅烷偶联剂为乙烯基硅烷偶联剂。
31.进一步可选的，所述硅烷偶联剂为a171、a172或a151。
32.可选的，所述协效阻燃剂为二氧化硅、有机硅阻燃剂、蒙脱土、云母粉、抑烟剂或成炭剂中的至少一种。
33.优选的协效阻燃剂与无机阻燃剂、p-n系列阻燃剂之间存在优异的协同效果，能够明显提升电缆料的阻燃效果，且优选的协效阻燃剂无毒、对环境友好。
34.可选的，所述p-n系列阻燃剂为质量比1:2～6的三聚氰胺氰尿酸盐(mca)和磷系阻燃剂的混合物，其中，所述磷系阻燃剂为有机次膦酸铝、无机次磷酸铝或聚磷酸铵(app)。
35.优选的p-n系列阻燃剂中聚氰胺氰尿酸盐与磷系阻燃剂有优异的协同作用，对材料本身的机械性能影响小，并且能够取得优异的阻燃效果，无毒、发烟量少、成碳性好。
36.可选的，所述无机阻燃剂为氢氧化铝。
37.可选的，所述无机阻燃剂为质量比为3～5:1的氢氧化铝和氢氧化镁的混合物。
38.进一步可选的，所述氢氧化铝和氢氧化镁的粒径d50均为1μm～2μm。
39.进一步地，本技术还提供一种低硬度低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料的制备方法，包括以下步骤：
40.步骤a、按照上述的原料配比称取各组分；
41.步骤b、将各组分混合均匀后进行密炼，得密炼体；
42.步骤c、将所述密炼体经挤出造粒，模面热切，冷却，筛分后，得到所述低硬度低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料。
43.相对于现有技术，本技术提供的低硬度低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料的制备方法，不需要经过充油等步骤，可靠可控，对环境友好，有利于工业化推广。
44.可选的，步骤b中，所述密炼的条件为：温度为155℃～165℃，时间为8min～12min。
45.优选的密炼温度有利于组分熔融后，形成均一的密炼体，使得电缆料具有更稳定的机械性能。
46.可选的，步骤c中，所述挤出造粒的温度为110℃～165℃。
47.进一步可选的，步骤c中，将所述密炼体经过双阶挤出机或单螺杆挤出机进行挤出。
48.上述双阶挤出机中，一阶双螺杆挤出机的温度为110℃～160℃，二阶单螺杆挤出机的温度为110℃～130℃。
49.上述单螺杆挤出机的温度为120℃～165℃。
50.优选的挤出温度保证电缆料的挤出表面质量和挤出速度；优选的温度对不同螺杆的适应性更加广泛。
具体实施方式
51.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
52.本技术提供的实施例1～8的具体配方如表1所示。
53.表1
[0054][0055]
实施例1
[0056]
本实施例提供一种低硬度低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料，其原料配方如表1所示，其中：
[0057]
上述聚烯烃弹性体为乙烯-辛烯共聚物，邵氏硬度为60ha，其中，所述聚烯烃弹性体中辛烯的含量为30wt％～60wt％，购买于陶氏化学；
[0058]
上述聚烯烃塑性体为乙烯-辛烯共聚物，邵氏硬度为70ha，其中，所述聚烯烃塑性体中辛烯的含量均为10wt％～20wt％，购买于沙比克公司；
[0059]
上述双峰聚乙烯为fb2230；
[0060]
上述所述聚乙烯的熔融指数为14，其中，熔融指数的测试条件为：90℃*2.16kg*10min，购买于陶氏化学。
[0061]
上述低硬度低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料的制备方法，包括以下步骤：
[0062]
步骤a、按照上述的原料配比称取各组分；
[0063]
步骤b、将各组分混合均匀后密炼10min，密炼温度不超过160℃，得密炼体；
[0064]
步骤c、通过提升机将所述密炼体送入双锥喂料装置，通过挤出机挤出生产造粒，单螺杆挤出机各区的温度设置分别为120℃、130℃、140℃、150℃、155℃、140℃、130℃；再经过模面热切造粒后风冷成型，经振动筛筛分后即可得所述低硬度低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料。
[0065]
实施例2
[0066]
本实施例提供一种低硬度低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料，其原料配方如表1所示，其中
[0067]
上述聚烯烃弹性体为乙烯-辛烯共聚物，邵氏硬度为60ha，其中，所述聚烯烃弹性体中辛烯的含量为30wt％～60wt％，购买于陶氏化学；
[0068]
上述聚烯烃塑性体为乙烯-辛烯共聚物，邵氏硬度为70ha，其中，所述聚烯烃塑性体中辛烯的含量均为10wt％～20wt％，购买于沙比克公司；
[0069]
上述双峰聚乙烯为fb2230；
[0070]
上述所述聚乙烯的熔融指数为14，其中，熔融指数的测试条件为：90℃*2.16kg*10min，购买于燕山石化。
[0071]
上述低硬度低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料的制备方法如实施例1所述，不在赘述。
[0072]
实施例3
[0073]
本实施例提供一种低硬度低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料，其原料配方如表1所示，其中
[0074]
上述聚烯烃弹性体为乙烯-辛烯共聚物，邵氏硬度为60ha，其中，所述聚烯烃弹性体中辛烯的含量为30wt％～60wt％，购买厂家为陶氏化学；
[0075]
上述聚烯烃塑性体为乙烯-辛烯共聚物，邵氏硬度为70ha，其中，所述聚烯烃塑性体中辛烯的含量均为10wt％～20wt％，购买厂家为沙比克公司；
[0076]
上述双峰聚乙烯为fb2230；
[0077]
上述所述聚乙烯的熔融指数为14，其中，熔融指数的测试条件为：90℃*2.16kg*10min，购买于燕山石化。
[0078]
上述低硬度低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料的制备方法如实施例1所述，不在赘述。
[0079]
实施例4
[0080]
本实施例提供一种低硬度低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料，其原料配方如表1所示，其中
[0081]
上述聚烯烃弹性体为乙烯-1-辛烯共聚物共聚物，邵氏硬度为55ha，其中，所述聚烯烃弹性体中1-辛烯的含量为30wt％～60wt％，购买于陶氏化学；
[0082]
上述聚烯烃塑性体为乙烯-丁烯共聚物，邵氏硬度为85ha，其中，所述聚烯烃塑性体中丁烯的含量均为10wt％～20wt％，购买于沙比克公司；
[0083]
上述双峰聚乙烯为fb2230。
[0084]
上述低硬度低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料的制备方法，包括以下步骤：
[0085]
步骤a、按照上述的原料配比称取各组分；
[0086]
步骤b、将各组分混合均匀后密炼12min，密炼温度不超过155℃，得密炼体；
[0087]
步骤c、通过提升机将所述密炼体送入双锥喂料装置，通过挤出机挤出生产造粒，一阶双螺杆挤出机各区的温度设置为110℃、130℃、140℃、155℃、150℃，二阶单螺杆挤出
机各区的温度设置为120℃、120℃、110℃、110℃、110℃；再经过模面热切造粒后风冷成型，经振动筛筛分后即可得所述低硬度低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料。
[0088]
实施例5
[0089]
本实施例提供一种低硬度低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料，其原料配方如表1所示，其中
[0090]
上述聚烯烃弹性体为乙烯-1-辛烯共聚物共聚物，邵氏硬度为55ha，其中，所述聚烯烃弹性体中1-辛烯的含量为30wt％～60wt％，购买于陶氏化学；
[0091]
上述聚烯烃塑性体为乙烯-丁烯共聚物，邵氏硬度为85ha，其中，所述聚烯烃塑性体中丁烯的含量均为10wt％～20wt％，购买于沙比克公司；
[0092]
上述双峰聚乙烯为fb2230。
[0093]
上述低硬度低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料的制备方法如实施例4所述，不在赘述。
[0094]
实施例6
[0095]
本实施例提供一种低硬度低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料，其原料配方如表1所示，其中
[0096]
上述聚烯烃弹性体为乙烯-辛烯共聚物，邵氏硬度为75ha，其中，所述聚烯烃弹性体中辛烯的含量为30wt％～60wt％，购买于陶氏化学；
[0097]
上述聚烯烃塑性体为乙烯-丁烯共聚物，邵氏硬度为70ha，其中，所述聚烯烃塑性体中丁烯的含量均为10wt％～20wt％，购买于沙巴克公司；
[0098]
上述双峰聚乙烯为fb2230；
[0099]
上述所述聚乙烯的熔融指数为18，其中，熔融指数的测试条件为：90℃*2.16kg*10min，购买于埃克森化工。
[0100]
上述低硬度低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料的制备方法，包括以下步骤：
[0101]
步骤a、按照上述的原料配比称取各组分；
[0102]
步骤b、将各组分混合均匀后密炼8min，控制密炼温度不超过165℃，得密炼体；
[0103]
步骤c、通过提升机将所述密炼体送入双锥喂料装置，通过挤出机挤出生产造粒，单螺杆挤出机各区的温度设置为120℃、135℃、145℃、155℃、165℃、160℃、150℃；再经过模面热切造粒后风冷成型，经振动筛筛分后即可得所述低硬度低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料。
[0104]
实施例7
[0105]
本实施例提供一种低硬度低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料，其原料配方如表1所示，其中
[0106]
上述聚烯烃弹性体为乙烯-1-辛烯共聚物，邵氏硬度为60ha，其中，所述聚烯烃弹性体中1-辛烯的含量为30wt％～60wt％，购买于陶氏化学；
[0107]
上述聚烯烃塑性体为乙烯-辛烯共聚物，邵氏硬度为70ha，其中，所述聚烯烃塑性体中辛烯的含量均为10wt％～20wt％，购买于沙比克公司；
[0108]
上述双峰聚乙烯为fb2230；
[0109]
上述所述聚乙烯的熔融指数为4，其中，熔融指数的测试条件为：90℃*2.16kg*10min，购买于埃克森化工。
[0110]
上述低硬度低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料的制备方法，包括以下步骤：
[0111]
步骤a、按照上述的原料配比称取各组分；
[0112]
步骤b、将各组分混合均匀后密炼8min，控制密炼温度不超过160℃，得密炼体；
[0113]
步骤c、通过提升机将所述密炼体送入双锥喂料装置，通过挤出机挤出生产造粒，单螺杆挤出机各区的温度设置为130℃、140℃、150℃、160℃、165℃、160℃、150℃；再经过模面热切造粒后风冷成型，经振动筛筛分后即可得所述低硬度低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料。
[0114]
实施例8
[0115]
本实施例提供一种低硬度低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料，其原料配方如表1所示，其中
[0116]
上述聚烯烃弹性体为乙烯-1-辛烯共聚物，邵氏硬度为60ha，其中，所述聚烯烃弹性体中1-辛烯的含量为30wt％～60wt％，购买于埃克森化工；
[0117]
上述聚烯烃塑性体为乙烯-辛烯共聚物，邵氏硬度为70ha，其中，所述聚烯烃塑性体中辛烯的含量均为10wt％～20wt％，购买于沙比克公司；
[0118]
上述双峰聚乙烯为fb2230；
[0119]
上述所述聚乙烯的熔融指数为8，其中，熔融指数的测试条件为：90℃*2.16kg*10min，购买于沙比克。
[0120]
上述低硬度低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料的制备方法，包括以下步骤：
[0121]
步骤a、按照上述的原料配比称取各组分；
[0122]
步骤b、将各组分混合均匀后密炼10min，控制密炼温度不超过165℃，得到密炼体；
[0123]
步骤c、通过提升机将所述密炼体送入双锥喂料装置，通过挤出机挤出生产造粒，一阶挤出机各区的温度设置控制在120℃、135℃、145℃、150℃、140℃，二阶挤出机各区的温度控制在130℃、130℃、120℃、120℃、110℃；再经过模面热切造粒后风冷成型，经振动筛筛分后即可得所述低硬度低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料。
[0124]
为了更好的说明本发明实施例提供的低硬度低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料的特性，下面将实施例1～8制备的电缆料进行性能检测，检测结果如下表2所示。
[0125]
表2检测结果
[0126]
[0127][0128]
从表2中可以看出，实施例1～8制备的电缆材料均具有优异的抗开裂性、阻燃性和柔韧性，硬度低，综合性能俱佳，满足gb/t32129-2015电线电缆用无卤低烟阻燃电缆料的标准，可以应用于线芯温度不超过90℃的电线电缆产品中，且与eva(乙烯-醋酸乙烯共聚物)体系的低烟无卤阻燃材料无明显差异。
[0129]
从表2中可以看出，实施例1～3通过对其阻燃体系进行改进，实施例1制备的电缆料虽然通过单根垂直燃烧试验，但是其延燃时间为15s左右，而实施例2的氧指数略有下降，其单根垂直燃烧试验达到了离火即灭，成炭性效果较好，碳层脱落较实例1更少；实施例3的氧指数明显提升，电缆料在燃烧后的结壳性明显提升，表面覆盖明显的碳层，单根垂直燃烧试验也达到了离火自熄灭，其烟密度明显降低，但是其断裂伸长率有所下降。
[0130]
从表2中可以看出，实施例5因各组分的复配，使得电缆料的阻燃性能更为优异，成炭性、自熄性也更好，可以适用于对于阻燃性能要求更高的场所，如成束燃烧的za、zb级别的线缆成品。
[0131]
从表2中可以看出，实施例6中通过控制基体树脂材料的复配以及制备过程中的密炼温度和挤出温度，使得电缆料的硬度和拉伸强度有明显提高。
[0132]
从表2中可以看出，实施例7～8制备的电缆料的成炭性提升明显，碳层脱落明显减少，自熄效果更加出众，并对于成品电缆透光率试验也有较大提升。
[0133]
只要聚烯烃弹性体、聚烯烃塑性体、双峰聚乙烯、p-n系列阻燃剂、抗氧剂或加工助剂均在本发明优选的范围内，以此制备的电缆料均可达到本发明实施例1～8中的相同或相应的技术效果。
[0134]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。