專利名稱：一種交聯(lián)耐油耐低溫型低煙無鹵阻燃電纜材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電線電纜材料領(lǐng)域，涉及一種交聯(lián)耐油耐低溫型低煙無鹵阻燃電纜材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保與安全的重視，在一些大型建筑或公共場(chǎng)所，如大型商場(chǎng)、娛樂場(chǎng)所、地鐵、車站、船舶、核電站等都要求采用低煙無鹵阻燃電纜。導(dǎo)致低煙無鹵阻燃電纜料的需求在這幾年快速地增長(zhǎng)，據(jù)粗略統(tǒng)計(jì)，僅長(zhǎng)三角一帶2009年無鹵阻燃電纜料的產(chǎn)量就超過了 10萬噸。無鹵阻燃電纜料不僅在產(chǎn)品產(chǎn)量上取得了快速的增長(zhǎng)，在產(chǎn)品的性能與種類上也有了更高的要求。像機(jī)車電纜、船用電纜等，不僅要求低煙無鹵阻燃，還要求耐油、耐低溫等，而目前市場(chǎng)上常規(guī)的低煙無鹵阻燃電纜料在耐油和耐低溫的性能指標(biāo)上存在著矛盾， 要么耐油通過而耐低溫通不過，要么耐低溫通過而耐油通不過，很難達(dá)到二者之間的平衡。目前，制造無鹵阻燃料的聚合物大多采用聚烯烴材料，尤以乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)為主，其優(yōu)點(diǎn)一是價(jià)格比較低；二是工藝操作簡(jiǎn)便；三是制得的阻燃料燃燒時(shí)發(fā)煙量低，毒性小。但是耐油性差，與礦物填料結(jié)合力弱是其主要缺點(diǎn)。EVA的耐油性能與VA的含量是相關(guān)的，VA含量越高，耐油性越好，但耐低溫性能及機(jī)械性能會(huì)隨之降低。而通過添加增塑劑可以很好的改善耐低溫性，只是在材料的機(jī)械性能上會(huì)有所降低。同時(shí)，目前常用的低煙無鹵阻燃電纜料多是采用氫氧化鎂、氫氧化鋁等無機(jī)阻燃體系，該阻燃體系主要是通過阻燃劑分解，吸收熱量同時(shí)釋放出水，來達(dá)到阻燃的目的，由于其燃燒結(jié)殼性能較差，因而自熄性能較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種交聯(lián)耐油耐低溫型低煙無鹵阻燃電纜材料及其制備方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。本發(fā)明的交聯(lián)耐油耐低溫型低煙無鹵阻燃電纜材料，包括如下重量百分含量的原料乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(低VA含量) 10 20%乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(高VA含量) 10 20%聚烯烴接枝物10 30%阻燃劑40 60%結(jié)殼劑1 10%增塑劑2 5%交聯(lián)敏化劑1 3%抗氧化劑0.5 3%
加工助劑0.5 2%著色劑0 3%。進(jìn)一步的，所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(高VA含量)的含量為10 18% ；所述聚烯烴接枝物的含量為10 27% ；所述阻燃劑的含量為40-50%。所述低VA含量乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中VA重量百分含量(醋酸乙烯酯)為 10 30%，可提高電纜料的機(jī)械性能。所述高VA含量乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中VA重量百分含量(醋酸乙烯酯)為 40 65%，可提高電纜料的耐油性能。所述聚烯烴接枝物為馬來酸酐接枝聚烯烴，如馬來酸酐接枝低密度聚乙烯、馬來酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯酯共聚物等，可提高基體樹脂與阻燃劑之間的粘結(jié)作用，提高機(jī)械性能。所述阻燃劑為A和B的復(fù)配物，所述A為經(jīng)過表面處理的氫氧化鎂和氫氧化鋁中的一種或兩種，所述B為經(jīng)過表面處理的紅磷和硼酸鋅中的一種或兩種。所述氫氧化鎂和氫氧化鋁經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑或硬脂酸的表面處理；所述紅磷和硼酸鋅經(jīng)過硅烷偶聯(lián)劑的表面處理。所述結(jié)殼劑為水洗陶土，如水洗高嶺土陶土，可增加燃燒過程中的結(jié)殼成碳。所述增塑劑為耐寒型的增塑劑，如癸二酸二辛酯(DOS)、己二酸二辛酯(DOA)等， 可改善電纜料的耐低溫性能。所述交聯(lián)敏化劑選用多官能團(tuán)的丙烯酸酯類，如三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯 (TMPTMA)、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)、三烯丙基異氰脲酸酯(TAIC)、三烯丙基氰脲酸酯(TAC)等，交聯(lián)敏化劑可以降低輻照交聯(lián)所需的吸收劑量。所述抗氧劑選用酚類抗氧劑、胺類抗氧劑以及亞磷酸酯類抗氧劑。所述酚類抗氧劑如抗氧劑1010、抗氧劑1076等，所述胺類抗氧劑如抗氧劑4010、 抗氧劑N，N- 二( β -萘基)對(duì)苯二胺(DNP)等，所述亞磷酸酯類抗氧劑如抗氧劑168等。所述加工助劑為硬脂酸鋅、石蠟或硅油中的一種或多種。所述著色劑選用炭黑或其它色料。本發(fā)明的交聯(lián)耐油耐低溫型低煙無鹵阻燃電纜材料的制備方法，包括如下步驟1)按照交聯(lián)耐油耐低溫型低煙無鹵阻燃電纜材料的原料組分及相應(yīng)的重量百分含量稱取原料。2)將稱取的原料置于高速攪合機(jī)中進(jìn)行混合攪拌，攪合時(shí)間為5 8min，再經(jīng)過雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行兩次擠出造粒，所述雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)的溫度為120-145°C。所述高速攪合機(jī)的攪合速度為800 lOOOrpm。所述雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)自加料段起各段螺桿溫度，如分別為120°C、125°C、130、 135°C、140°C、145°C、140°C、135°C、130°C。3)將造粒后的粒料在開煉機(jī)上塑化、出片，所述開煉機(jī)的溫度為105 120°C。4)將獲得的片料置于液壓機(jī)中不加壓預(yù)熱時(shí)間為5 lOmin，加壓加熱時(shí)間，如為 5 6min，然后保壓冷卻至室溫，得到初料；所述液壓機(jī)的溫度為160 170°C，液壓機(jī)加壓的壓強(qiáng)不低于15MPa。5)將獲得的試片進(jìn)行輻照交聯(lián)，得到所述交聯(lián)耐油耐低溫型低煙無鹵阻燃電纜材料，其中輻照劑量為15 18Mrad。所述的輻照交聯(lián)可采用電子加速器進(jìn)行。本發(fā)明的高速攪合機(jī)、雙螺桿擠出機(jī)、開煉機(jī)、液壓機(jī)和電子加速器均為現(xiàn)有技術(shù)中常規(guī)的裝置。本發(fā)明的交聯(lián)耐油耐低溫型低煙無鹵阻燃電纜材料具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明材料具有優(yōu)異的耐油性能，包括耐礦物油和燃料油性能，優(yōu)異的耐低溫性能，脆化溫度低于_40°C，優(yōu)異的阻燃性能，其氧指數(shù)在35%以上，低煙性能(無焰煙密度小于等于300)，及具有良好的燃燒自熄性能，并且機(jī)械性能(拉伸長(zhǎng)度IlMPa以上)和電性能優(yōu)良。本發(fā)明的材料同時(shí)具有上述這些優(yōu)異的性能，且各性能達(dá)到平衡。本發(fā)明的交聯(lián)耐油耐低溫型低煙無鹵阻燃電纜材料選擇合適的基體樹脂、聚烯烴接枝物、阻燃劑、增塑劑、抗氧化劑、結(jié)殼劑、交聯(lián)敏化劑、加工助劑及著色劑，以及原料的恰當(dāng)配比，因而其同時(shí)具有相對(duì)平衡且優(yōu)異的機(jī)械性能、耐油性能、耐低溫性能、低煙性能、阻燃性能等性能，尤其優(yōu)異的燃燒自熄性能。本發(fā)明的交聯(lián)耐油耐低溫型低煙無鹵阻燃電纜材料可廣泛應(yīng)用于軌道交通車輛電纜領(lǐng)域中。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明，應(yīng)理解，實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例1本實(shí)施例的交聯(lián)耐油耐低溫型低煙無鹵阻燃電纜材料的制備，包括如下步驟1)按照如表1中實(shí)施例1的交聯(lián)耐油耐低溫型低煙無鹵阻燃電纜材料的原料組分及相應(yīng)的重量稱取原料。2)將稱取的原料置于高速攪合機(jī)中進(jìn)行混合攪拌，攪合時(shí)間為5min，再經(jīng)過雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行兩次擠出造粒，所述雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)的溫度為120-145°C。所述高速攪合機(jī)的攪合速度為800rpm。所述雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)自加料段起各段螺桿溫度分別為120°C、125°C、130、135°C、140°C、145°C、140°C、135°C、130°C。3)將造粒后的粒料在開煉機(jī)上塑化、出片，所述開煉機(jī)的溫度為105°C。4)將獲得的片料置于液壓機(jī)中不加壓預(yù)熱6min，加壓加熱5min，然后保壓冷卻至室溫，得到初料；所述液壓機(jī)的溫度為160°C，液壓機(jī)加壓的壓強(qiáng)為15. 5MPa。5)將獲得的初料進(jìn)行輻照交聯(lián)，得到本實(shí)施例的交聯(lián)耐油耐低溫型低煙無鹵阻燃電纜材料，其中輻照劑量為15Mrad。將實(shí)施例1所得的交聯(lián)耐油耐低溫型低煙無鹵阻燃電纜材料進(jìn)行機(jī)械性能、耐油性能、耐低溫性能、電性能、阻燃性能等檢測(cè)，所得材料的性能如表2中實(shí)施例1所示的性能結(jié)果。從所得的性能數(shù)據(jù)可以得到該材料具有優(yōu)異的耐油、耐低溫、低煙性能及阻燃性能， 并且機(jī)械性能、電性能優(yōu)良。實(shí)施例2本實(shí)施例的交聯(lián)耐油耐低溫型低煙無鹵阻燃電纜材料的制備，包括如下步驟1)按照如表1中實(shí)施例2的交聯(lián)耐油耐低溫型低煙無鹵阻燃電纜材料的原料組分及相應(yīng)的重量稱取原料。
2)將稱取的原料置于高速攪合機(jī)中進(jìn)行混合攪拌，攪合時(shí)間為8min，再經(jīng)過雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行兩次擠出造粒，所述雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)的溫度為120-145°C。所述高速攪合機(jī)的攪合速度為lOOOrpm。所述雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)自加料段起各段螺桿溫度分別為120°C、125°C、130、135°C、140°C、145°C、14(rC、135°C、13(rC。3)將造粒后的粒料在開煉機(jī)上塑化、出片，所述開煉機(jī)的溫度為120°C。4)將獲得的片料置于液壓機(jī)中不加壓預(yù)熱6min，加壓加熱5min，然后保壓冷卻至室溫，得到初料；所述液壓機(jī)的溫度為170°C，液壓機(jī)加壓的壓強(qiáng)為15MPa。5)將獲得的初料進(jìn)行輻照交聯(lián)，得到本實(shí)施例的交聯(lián)耐油耐低溫型低煙無鹵阻燃電纜材料，其中輻照劑量為18Mrad。將實(shí)施例2所得的交聯(lián)耐油耐低溫型低煙無鹵阻燃電纜材料進(jìn)行機(jī)械性能、耐油性能、耐低溫性能、電性能、阻燃性能等性能檢測(cè)，所得材料的性能如表2中實(shí)施例2所示的性能結(jié)果。從所得的性能數(shù)據(jù)可以得到該材料具有優(yōu)異的耐油、耐低溫、低煙性能及阻燃性能，并且機(jī)械性能、電性能優(yōu)良。實(shí)施例3本實(shí)施例的交聯(lián)耐油耐低溫型低煙無鹵阻燃電纜材料的制備，包括如下步驟1)按照如表1中實(shí)施例3的交聯(lián)耐油耐低溫型低煙無鹵阻燃電纜材料的原料組分及相應(yīng)的重量稱取原料。2)將稱取的原料置于高速攪合機(jī)中進(jìn)行混合攪拌，攪合時(shí)間為6min，再經(jīng)過雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行兩次擠出造粒，所述雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)的溫度為120-145°C。所述高速攪合機(jī)的攪合速度為800rpm。所述雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)自加料段起各段螺桿溫度分別為120°C、125°C、130、135°C、140°C、145°C、140°C、135°C、130°C。3)將造粒后的粒料在開煉機(jī)上塑化、出片，所述開煉機(jī)的溫度為110°C。4)將獲得的片料置于液壓機(jī)中不加壓預(yù)熱6min，加壓加熱5min，然后保壓冷卻至室溫，得到初料；所述液壓機(jī)的溫度為160°C，液壓機(jī)加壓的壓強(qiáng)為15. 5Mpa。5)將獲得的初料進(jìn)行輻照交聯(lián)，得到本實(shí)施例的交聯(lián)耐油耐低溫型低煙無鹵阻燃電纜材料，其中輻照劑量為15Mrad。將實(shí)施例3所得的交聯(lián)耐油耐低溫型低煙無鹵阻燃電纜材料進(jìn)行機(jī)械性能、耐油性能、耐低溫性能、電性能、阻燃性能等性能檢測(cè)，所得材料的性能如表2中實(shí)施例3所示的性能結(jié)果。從所得的性能數(shù)據(jù)可以得到該材料具有優(yōu)異的耐油、耐低溫、低煙性能及阻燃性能，并且機(jī)械性能、電性能優(yōu)良。實(shí)施例4本實(shí)施例的交聯(lián)耐油耐低溫型低煙無鹵阻燃電纜材料的制備，包括如下步驟1)按照如表1中實(shí)施例4的交聯(lián)耐油耐低溫型低煙無鹵阻燃電纜材料的原料組分及相應(yīng)的重量稱取原料。2)將稱取的原料置于高速攪合機(jī)中進(jìn)行混合攪拌，攪合時(shí)間為8min，再經(jīng)過雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行兩次擠出造粒，所述雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)的溫度為120-145°C。所述高速攪合機(jī)的攪合速度為900rpm。所述雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)自加料段起各段螺桿溫度分別為120°C、125°C、130、135°C、140°C、145°C、140°C、135°C、130°C。3)將造粒后的粒料在開煉機(jī)上塑化、出片，所述開煉機(jī)的溫度為110°C。
4)將獲得的片料置于液壓機(jī)中不加壓預(yù)熱6min，加壓加熱6min，然后保壓冷卻至室溫，得到初料；所述液壓機(jī)的溫度為170°C，液壓機(jī)加壓的壓強(qiáng)為16Mpa。5)將獲得的初料進(jìn)行輻照交聯(lián)，得到本實(shí)施例的交聯(lián)耐油耐低溫型低煙無鹵阻燃電纜材料，其中輻照劑量為16Mrad。將實(shí)施例4所得的交聯(lián)耐油耐低溫型低煙無鹵阻燃電纜材料進(jìn)行機(jī)械性能、耐油性能、耐低溫性能、電性能、阻燃性能等性能檢測(cè)，所得材料的性能如表2中實(shí)施例4所示的性能結(jié)果。從所得的性能數(shù)據(jù)可以得到該材料具有優(yōu)異的耐油、耐低溫、低煙性能及阻燃性能，并且機(jī)械性能、電性能優(yōu)良。表1實(shí)施例1-4的原料配比
權(quán)利要求
1. 一種交聯(lián)耐油耐低溫型低煙無鹵阻燃電纜材料，包括如下重量百分含量的原料 低VA含量的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物10 20%高VA含量的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物10 20%聚烯烴接枝物10 --30%阻燃劑40 --60%結(jié)殼劑1 10%增塑劑2 5%交聯(lián)敏化劑1 3%抗氧化劑0. 5 3%加工助劑0. 5 2%著色劑0 3 % ο
2.如權(quán)利要求1所述的電纜材料，其特征在于，所述低VA含量的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中VA重量百分含量為10 30% ；所述高VA含量的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中VA重量百分含量為40 65%。
3.如權(quán)利要求1所述的電纜材料，其特征在于，所述聚烯烴接枝物為馬來酸酐接枝聚烯烴；所述交聯(lián)敏化劑為多官能團(tuán)的丙烯酸酯類。
4.如權(quán)利要求3所述的電纜材料，其特征在于，所述多官能團(tuán)的丙烯酸酯類為TMPTMA、 TMPTA, TAIC 或 TAC0
5.如權(quán)利要求1所述的電纜材料，其特征在于，所述阻燃劑為A和B的復(fù)配物，所述A 為經(jīng)過表面處理的氫氧化鎂和氫氧化鋁中的一種或兩種，所述B為經(jīng)過表面處理的紅磷和硼酸鋅中的一種或兩種。
6.如權(quán)利要求1所述的電纜材料，其特征在于，所述結(jié)殼劑為水洗陶土；所述增塑劑為 DOS或DOA ；所述抗氧劑為酚類抗氧劑、胺類抗氧劑或亞磷酸酯類抗氧劑。
7.如權(quán)利要求1所述的電纜材料，其特征在于，所述加工助劑為硬脂酸鋅、石蠟和硅油中的一種或多種；所述著色劑為炭黑。
8.如權(quán)利要求1-7任一所述的交聯(lián)耐油耐低溫型低煙無鹵阻燃電纜材料的制備方法， 包括如下步驟1)按照交聯(lián)耐油耐低溫型低煙無鹵阻燃電纜材料的原料組分及相應(yīng)的重量百分含量稱取原料；2)將稱取的原料先置于高速攪合機(jī)中進(jìn)行混合攪拌，再經(jīng)過雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行兩次擠出造粒；3)將造粒后的粒料在開煉機(jī)上塑化、出片，所述開煉機(jī)的溫度為105 120°C；4)將獲得的片料置于液壓機(jī)中先不加壓預(yù)熱，再加壓加熱，然后保壓冷卻至室溫，得到試片；5)將獲得的試片進(jìn)行輻照交聯(lián)，得到所述交聯(lián)耐油耐低溫型低煙無鹵阻燃電纜材料， 其中輻照劑量為15 18Mrad。
9.如權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，步驟2)中，所述攪拌時(shí)間為5 8min， 所述雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)的溫度為120-145°C ；步驟4)中，所述液壓機(jī)的溫度為160 170°C， 液壓機(jī)加壓的壓強(qiáng)不低于15MPa ；所述不加壓預(yù)熱時(shí)間為5 lOmin，加壓加熱時(shí)間為5 6min。
10.如權(quán)利要求1-7任一所述的交聯(lián)耐油耐低溫型低煙無鹵阻燃電纜材料用于制備軌道交通中車輛電纜。
全文摘要
本發(fā)明屬于電線電纜材料領(lǐng)域，涉及交聯(lián)耐油耐低溫型低煙無鹵阻燃電纜材料及其制備。本發(fā)明的交聯(lián)耐油耐低溫型低煙無鹵阻燃電纜材料，其原料的組分及相應(yīng)的重量百分含量為低VA含量的乙烯－醋酸乙烯酯共聚物10～20%；高VA含量的乙烯－醋酸乙烯酯共聚物10～20%；聚烯烴接枝物10～30%；阻燃劑40～60%；結(jié)殼劑1～10%；增塑劑2～5%；交聯(lián)敏化劑1～3%；抗氧化劑0.5～3%；加工助劑0.5～2%；著色劑0～3%。本發(fā)明的制備方法所制得的電纜材料同時(shí)具有相對(duì)平衡且優(yōu)異的機(jī)械性能、耐油性能、耐低溫性能、阻燃性能等性能。本發(fā)明的交聯(lián)耐油耐低溫型低煙無鹵阻燃電纜材料可廣泛應(yīng)用于軌道交通車輛電纜領(lǐng)域中。
文檔編號(hào)C08K3/38GK102485782SQ201010573270
公開日2012年6月6日 申請(qǐng)日期2010年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月3日
發(fā)明者葛小言 申請(qǐng)人:上海特纜電工科技有限公司