一种陶瓷化聚烯烃材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电线电缆材料技术领域，具体涉及一种陶瓷化聚烯烃材料，并且还涉 及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着经济发展和社会进步以及生活水平的显著改善，人们对诸如吃、穿、住、行、用 之类的安全意识全方位提高，其中，对用电安全日趋严苛。鉴于电线电缆是用电系统的重要 载体，因而其安全性倍受人们的关注。由于耐火电缆在燃烧状态下能在合理的时间段内保 障应急设施、设备继续维持一定的运行时间，为火灾被困人员的逃生、消防人员的施救赢取 宝贵的时间和/或创造有利的条件，因而较受业界的器重。
[0003] 近年来，我国城乡建设迅速发展，用电容量不断提高，高层建筑、大型商场、地铁、 隧道之类的建筑物如果采用传统的0.6/1KV低压配电，那么在电缆用量、敷设安装工作量 及敷设空间用量和维护成本上都需要很大的投入，尤其，过多地敷设电缆不仅给日常管护 造成困难，而且给安全产生影响。为了解决实际供电难题，目前，高层建筑、大型商场等开始 采用中压（6-35KV)供电，从而使适应这种场所用电要求的中、低压耐火电缆的市场需求不 断增加。
[0004] 在公开的中国专利文献中可见诸适于中、低压耐火场合使用的耐火电缆的技术信 息，如授权公告号CN101169993B推荐有"中压耐火电缆"，包括中压结构的绝缘缆芯、外侧 的耐火层和外护套，耐火层为内侧耐火无机纤维隔热层、外侧正常使用为柔软型热固性弹 性体、遇着火则转变为挡火隔热层的复合耐火隔热层，其中，热固性弹性体由30-50Wt%的 硅基弹性材料、40-60Wt %的无机填料、5-15Wt %中低温熔块以及4-10Wt %硫化剂混合挤压 成型并经碳化而成。该专利方案的缺憾是：当使用时，需要凭借专用的橡胶挤出机挤出，并 且还需经过硫化工序进行硫化处理，因而工艺相对复杂，适用范围有限；如果将电缆料制成 硅橡胶带，并且在电线电缆加工过程中将其缠包至缆芯外，那么生产效率低并且成本高，不 利于工业化放大生产；又如发明专利申请公布号CN103525092A提供有"一种陶瓷化硅橡胶 电缆料及其制备方法"，配方（按重量份数计）：硅橡胶80-90份、天然橡胶10-20份、矿物硅 酸盐20-30份、三氧化二锑10-15份、聚磷酸铵10-20份、氧化锌4-6份、防老剂（DTPD) 1-2 份、喷雾炭黑20-30份、轻质碳酸钙10-20份、次磷酸铝14-16份、硬酯酸钙1-2份、季戊四 醇1-2份、滑石粉1-2份和改性填料12-14份。该专利申请方案如同前述CN101169993B均 采用陶瓷化硅橡胶材料，并且该专利申请方案除了配方复杂外同样存在前述CN10116999B 的所述缺憾；再如授权公告号CN101404189B介绍有"一种快速陶瓷化耐火电缆料及其制备 方法"（该专利的发明人之一即为本申请的第一发明人），该专利方案具备陶瓷化性能并且 客观上能体现其说明书第0023至0025段记载的技术效果，但是配方及制备工艺复杂，并且 由于含有较多的聚乙烯（体系中的重量份数为30-40份），因而加工温度较高，能耗大，有 失经济廉价；进而如发明专利申请公布号CN103509237A公开有"一种快速陶瓷化耐火电缆 料"，由该专利申请的说明书第0005段可知其配方甚为复杂，并且因填料占比有失合理，瓷 化物的强度、致密性难以达到预期；更而如发明专利申请公布号CN103865166A揭示有"低 烟无卤陶瓷化聚烯烃电缆料及其制备方法"，该电缆料在单独挤包时，具有较好的瓷化结壳 性能，但当在其外层再挤包其他材料后，其瓷化结壳性能明显下降，残余物强度很低。
【发明内容】
[0005] 本发明的首要任务在于提供一种有助于使良好的挤出加工性能与高温绝缘性能 兼而得之而藉以满足工业化生产要求并且保障安全性、有利于在自然或火灾情况下在电缆 线芯外形成一层陶瓷化壳体而藉以体现对绝缘线芯的优异的保护效果并且保障线路系统 正常运行、有益于体现良好的柔韧性而藉以方便敷设的陶瓷化聚烯烃材料。
[0006] 本发明的另一任务在于提供一种陶瓷化聚烯烃材料的制备方法，该方法工艺过程 简洁、工艺要求不苛刻、制备成本低廉并且能使得到的陶瓷化聚烯烃材料的所述技术效果 得以全面体现。
[0007] 本发明的首要任务是这样来完成的，一种陶瓷化聚烯烃材料，其原料组分及各组 分的重量份分别为：
[0008] 乙烯-α -烯烃共聚物 100份； 瓷化粉A 100-200份； 瓷化粉B 20-100份； 瓷化粉C 100-200份； 润滑剂 5-40份； 抗氧剂 0.1-1份；
[0009] 其中：所述的乙烯-α -烯烃共聚物为乙烯与α -丙烯、α - 丁烯、α -己烯、α -辛 烯共聚物的一种或任意几种并且按任意重量比相混合的混合物；所述的瓷化粉A为层状 无机粉、纤维状无机粉和针状无机粉中的一种或以上的组合；所述的瓷化粉B为硼砂、硼 酸铵、硼酸锌及硼熔块、低熔点磷酸盐玻璃粉、低熔点硼酸盐玻璃粉、低熔点硅酸盐玻璃粉 中的至少一种；所述的瓷化粉C为高温绝缘性优异的颗粒状粉体；所述的抗氧剂为1010、 1076、168、626、300、DSTDP 中的至少一种。
[0010] 在本发明的一个具体的实施例中，所述的层状无机粉为层状瓷化粉；所述的纤维 状无机粉为纤维状瓷化粉；所述的针状无机粉为针状瓷化粉。
[0011] 在本发明的另一个具体的实施例中，所述的层状瓷化粉为凹凸棒土、膨润土、蒙脱 土、高岭土、絹云母、白云母、金云母、滑石粉中的至少一种；所述的纤维状瓷化粉为玻璃纤 维、氧化铝纳米管中的至少一种；所述的针状瓷化粉为硅酸钙、硅灰石、碳酸钙晶须、硫酸钙 晶须、硼酸铝晶须中的至少一种。
[0012] 在本发明的又一个具体的实施例中，所述的颗粒状粉体为颗粒状瓷化粉。
[0013] 在本发明的再一个具体的实施例中，所述的颗粒状瓷化粉为气相法白炭黑、沉淀 法白炭黑、高纯石英粉、石英玻璃粉、氧化铝中的至少一种。
[0014] 在本发明的还有一个具体的实施例中，所述的润滑剂为硬脂酸、硬脂酸酯类衍生 物、金属皂类、饱和烃类、硅系润滑剂中的至少一种。
[0015] 在本发明的更而一个具体的实施例中，所述的硬脂酸酯类衍生物为硬脂酸正丁酯 和硬脂酸辛酯；所述的金属皂类润滑剂为硬脂酸钙和硬脂酸锌；所述的饱和烃类润滑剂为 液体石蜡、固体石蜡、微晶石蜡和聚乙烯蜡；所述的硅系润滑剂为高粘度硅油、硅酮母料。
[0016] 本发明的另一任务是这样来完成的，一种陶瓷化聚烯烃材料的制备方法，其是将 按重量份数称取的乙烯-α -烯烃共聚物100份、瓷化粉A100-200份、瓷化粉B20-100份、 瓷化粉C100-200份、润滑剂5-40份和抗氧剂0. 1-1份投入密炼机中混炼，当混炼至温度 为100-115°C时出料并经锥形喂料斗引入双螺杆挤出机熔融挤出，并且控制双螺杆挤出机 的一区至九区的温度以及控制双螺杆挤出机的机头的温度，出双螺杆挤出机后，经冷切，得 到陶瓷化聚烯烃材料，其中：所述的乙烯一 α-烯烃共聚物为乙烯与α-丙烯、α-丁烯、 α -己烯、α-辛烯共聚物的一种或任意几种并且按任意重量比相配合的混合物；所述的瓷 化粉A为层状无机粉、纤维状无机粉和针状无机粉中的一种或以上的组合；所述的瓷化粉B 为硼砂、硼酸铵、硼酸锌及硼熔块、低熔点磷酸盐玻璃粉、低熔点硼酸盐玻璃粉、低熔点硅酸 盐玻璃粉中的至少一种；所述的瓷化粉C为高温绝缘性优异的颗粒状粉体；所述的抗氧剂 为 1010、1076、168、626、300、DSTDP 中的至少一种。
[0017] 在本发明的进而一个具体的实施例中，所述的控制双螺杆挤出机的一区至九区的 温度是将一区至九区的温度分别控制为：一区50?60°C，二区60?70°C，三区70?80°C， 四区80?90°C，五区90?95°C，六区90?95°C，七区90?95°C，八区90?95°C，九区 90?95°C ;所述的控制双螺杆挤出机的机头的温度是将机头温度控制为95?KKTC。
[0018] 本发明提供的陶瓷化聚烯烃材料的技术效果之一，由于配方原料选择及其配比合 理，因而能使良好的挤出加工性能、瓷化性能以及高温绝缘性能兼得，既可满足工业化放大 生产要求，又能保障使用中的安全性；之二，在自燃或火灾情况下可在电缆线芯外形成一层 陶瓷化壳体，并且能耐750-950°C乃至更高的温度，对绝缘线芯的保护以及线路的正常运行 具有极致的效果；之三，具有良好的柔韧性，能满足柔软敷设的要求；之四，能作为理想的 耐火层材料取代传统的云母带而应用于低压耐火电缆；之五，提供的制备方法