本發(fā)明屬于電纜料阻燃改性領(lǐng)域，具體涉及一種磷酸三甲苯酯改性低煙無鹵阻燃電纜料。

背景技術(shù)：

據(jù)國家消防局統(tǒng)計(jì)，中國30％的火災(zāi)都是由于電纜著火引起的。由于傳統(tǒng)的電纜采用較多的是聚氯乙烯(PVC)絕緣和聚乙烯絕緣，即使阻燃電纜，絕緣材料中都不會添加阻燃劑，只是在電纜護(hù)套材料方面采用阻燃材料。很多火災(zāi)都是由于電纜過載或短路導(dǎo)致絕緣著火而引起的火災(zāi)，雖然PVC絕緣本身就具有一定的阻燃效果，但由于PVC絕緣在著火時(shí)會釋放大量的煙霧和有毒氣體，且燃燒容易滴落，因而不僅會引發(fā)火災(zāi)，且還影響到人員的逃生，而聚乙烯絕緣由于添加阻燃劑較困難，國內(nèi)采用聚乙烯絕緣基本上是不添加阻燃劑的，所以著火時(shí)這種材料也易燃和滴落，而引發(fā)火災(zāi)。

現(xiàn)有技術(shù)在聚乙烯絕緣中添加氫氧化鎂或氫氧化鋁之類的無機(jī)阻燃劑，但這種無機(jī)阻燃劑對XLPE的機(jī)械性能、電性能影響較大，且不易于加工，因此很少用于電線電纜領(lǐng)域。而在聚乙烯絕緣中添加有機(jī)阻燃劑，基本都是含鹵族元素的，燃燒時(shí)會釋放有毒氣體，又不符合環(huán)保要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述技術(shù)缺陷，提供一種磷酸三甲苯酯改性低煙無鹵阻燃電纜料，此阻燃電纜料具有較好的阻燃效果，且能實(shí)現(xiàn)低煙無鹵的目的。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：

一種磷酸三甲苯酯改性低煙無鹵阻燃電纜料，其特征在于，所述電纜料由以下重量份的成分制成：聚烯烴100份、磷酸三甲苯酯1～5份、納米石墨烯粉2～8份、二茂鐵5～8份、二月桂酸二丁基錫0.5～1.5份。

優(yōu)選的，所述電纜料由以下重量份的成分制成：聚烯烴100份、磷酸三甲苯酯2～4份、納米石墨烯粉4～6份、二茂鐵6～7份、二月桂酸二丁基錫0.8～1.2份。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述電纜料由以下重量份的成分制成：聚烯烴100份、磷酸三甲苯酯3份、納米石墨烯粉5份、二茂鐵6.5份、二月桂酸二丁基錫1份。

所述磷酸三甲苯酯改性低煙無鹵阻燃電纜料制備方法如下：

a)稱取上述重量份的聚烯烴、磷酸三甲苯酯、納米石墨烯粉、二茂鐵、二月桂酸二丁基錫，混合后加入高速混合機(jī)中，在300～500轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速下混合15～20min，制得預(yù)混料；

b)將步驟a)所得的預(yù)混料在捏煉機(jī)中進(jìn)行捏煉，在140～150℃溫度下，在捏煉機(jī)中混煉20～30min，制得混煉后原料；

c)將步驟b)所得的混煉后原料加入雙階式單螺桿擠出機(jī)中，在機(jī)身溫度150～185℃、機(jī)頭溫度190～210℃下擠出造粒，制得低煙無鹵阻燃電纜料。

所述的聚烯烴為硅烷接枝低密度聚乙烯。

所述磷酸三甲酯生成的受熱放出二氧化碳、和水等不燃性氣體?？諝庵醒鹾透叻肿硬牧鲜軣岱纸鈺r(shí)所產(chǎn)生的可燃性氣體的濃度被這些氣體所稀釋，同時(shí)在形成的過載中所產(chǎn)生的熱對流能帶走一部分熱量。并且燃燒時(shí)能形成膨脹炭層，其絕熱效應(yīng)是基于束縛在膨脹炭質(zhì)層上氣體的導(dǎo)熱性比固體差一個(gè)數(shù)量級以及熱輻射的反射作用，此外，膨脹炭質(zhì)層還可以有效的限制氧氣擴(kuò)散到基材的表面，從而有效的延緩和阻止聚合物材料的熱降解，限制可燃性氣體的釋放，制止高分子材料的繼續(xù)燃燒。

所述二茂鐵燃燒時(shí)，二茂鐵迅速轉(zhuǎn)化為α-Fe2O3,對炭化起催化灼燒使生成CO和CO2，從而減少了燃燒時(shí)的煙黑數(shù)量和抑制酸的生成。

所述納米石墨烯粉加入聚烯烴材料中，在燃燒時(shí)，加入的石墨烯會在聚合物表面會形成泡沫狀炭，在材料表面形成有效的保護(hù)層，阻止了熱和氧向聚合物內(nèi)部傳遞，同時(shí)也阻止了聚合物降解產(chǎn)物向火焰擴(kuò)散，使聚合物的熱分解速率小于維持火焰所需的速率，最終熄滅火焰。此外，石墨烯性能的炭化物層吸附在燃燒的聚合物熔融區(qū)域，防止了滴流，避免了電纜料常會出現(xiàn)的火焰蔓延。

本發(fā)明的有益效果為：提供一種磷酸三甲苯酯改性低煙無鹵阻燃電纜料，不含有鹵族元素，燃燒時(shí)不會釋放有毒氣體，起到環(huán)保的目的，并且改性的電纜具有很好低煙、阻燃效果，電纜料的氧指數(shù)可以達(dá)到36，UL94阻燃級別達(dá)到V-0，有焰煙密度最大不超過50，毒性指數(shù)不超過2.0。

具體實(shí)施方式

為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為進(jìn)一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，而不是對本發(fā)明權(quán)利要求的限制。

實(shí)施例1

(1)稱取聚烯烴100份、磷酸三甲苯酯1份、納米石墨烯粉2份、二茂鐵5份、二月桂酸二丁基錫0.5份混合后，加入高速混合機(jī)中，在300轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速下混合15min，制得預(yù)混料；

(2)將步驟(1)所得的預(yù)混料在捏煉機(jī)中進(jìn)行捏煉，在140℃溫度下，在捏煉機(jī)中混煉20min，制得混煉后原料；

(3)將步驟(2)所得的混煉后原料加入雙階式單螺桿擠出機(jī)中，在機(jī)身溫度150～185℃、機(jī)頭溫度190～210℃下擠出造粒，制得低煙無鹵阻燃電纜料。

經(jīng)試驗(yàn)測得，電纜料的氧指數(shù)可以達(dá)到36，UL94阻燃級別達(dá)到V-0，有焰煙密度49，毒性指2.0。

實(shí)施例2

(1)稱取聚烯烴100份、磷酸三甲苯酯5份、納米石墨烯粉8份、二茂鐵8份、二月桂酸二丁基錫1.5份混合后，加入高速混合機(jī)中，在300轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速下混合16min，制得預(yù)混料；

(2)將步驟(1)所得的預(yù)混料在捏煉機(jī)中進(jìn)行捏煉，在143℃溫度下，在捏煉機(jī)中混煉22min，制得混煉后原料；

(3)將步驟(2)所得的混煉后原料加入雙階式單螺桿擠出機(jī)中，在機(jī)身溫度150～185℃、機(jī)頭溫度190～210℃下擠出造粒，制得低煙無鹵阻燃電纜料。

經(jīng)試驗(yàn)測得，電纜料的氧指數(shù)可以達(dá)到38，UL94阻燃級別達(dá)到V-0，有焰煙密度46，毒性指1.9。

實(shí)施例3

(1)稱取聚烯烴100份、磷酸三甲苯酯2份、納米石墨烯粉3份、二茂鐵5份、二月桂酸二丁基錫0.8份混合后，加入高速混合機(jī)中，在300轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速下混合17min，制得預(yù)混料；

(2)將步驟(1)所得的預(yù)混料在捏煉機(jī)中進(jìn)行捏煉，在145℃溫度下，在捏煉機(jī)中混煉24min，制得混煉后原料；

(3)將步驟(2)所得的混煉后原料加入雙階式單螺桿擠出機(jī)中，在機(jī)身溫度150～185℃、機(jī)頭溫度190～210℃下擠出造粒，制得低煙無鹵阻燃電纜料。

經(jīng)試驗(yàn)測得，電纜料的氧指數(shù)可以達(dá)到37，UL94阻燃級別達(dá)到V-0，有焰煙密度45，毒性指1.74。

實(shí)施例4

(1)稱取聚烯烴100份、磷酸三甲苯酯2份、納米石墨烯粉4份、二茂鐵6份、二月桂酸二丁基錫1.2份混合后，加入高速混合機(jī)中，在300轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速下混合18min，制得預(yù)混料；

(2)將步驟(1)所得的預(yù)混料在捏煉機(jī)中進(jìn)行捏煉，在147℃溫度下，在捏煉機(jī)中混煉26min，制得混煉后原料；

(3)將步驟(2)所得的混煉后原料加入雙階式單螺桿擠出機(jī)中，在機(jī)身溫度150～185℃、機(jī)頭溫度190～210℃下擠出造粒，制得低煙無鹵阻燃電纜料。

經(jīng)試驗(yàn)測得，電纜料的氧指數(shù)可以達(dá)到36.8，UL94阻燃級別達(dá)到V-0，有焰煙密度46，毒性指1.85。

實(shí)施例5

(1)稱取聚烯烴100份、磷酸三甲苯酯4份、納米石墨烯粉6份、二茂鐵7份、二月桂酸二丁基錫0.9份混合后，加入高速混合機(jī)中，在300轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速下混合19min，制得預(yù)混料；

(2)將步驟(1)所得的預(yù)混料在捏煉機(jī)中進(jìn)行捏煉，在149℃溫度下，在捏煉機(jī)中混煉28min，制得混煉后原料；

(3)將步驟(2)所得的混煉后原料加入雙階式單螺桿擠出機(jī)中，在機(jī)身溫度150～185℃、機(jī)頭溫度190～210℃下擠出造粒，制得低煙無鹵阻燃電纜料。

經(jīng)試驗(yàn)測得，電纜料的氧指數(shù)可以達(dá)到37.6，UL94阻燃級別達(dá)到V-0，有焰煙密度45，毒性指1.8。

實(shí)施例6

(1)稱取聚烯烴100份、磷酸三甲苯酯3份、納米石墨烯粉5份、二茂鐵6.5份、二月桂酸二丁基錫1份混合后加入高速混合機(jī)中300轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速下混合20min，制得預(yù)混料；

(2)將步驟(1)所得的預(yù)混料在捏煉機(jī)中進(jìn)行捏煉，在150℃溫度下，在捏煉機(jī)中混煉30min，制得混煉后原料；

(3)將步驟(2)所得的混煉后原料加入雙階式單螺桿擠出機(jī)中，在機(jī)身溫度150～185℃、機(jī)頭溫度190～210℃下擠出造粒，制得低煙無鹵阻燃電纜料。

經(jīng)試驗(yàn)測得，電纜料的氧指數(shù)可以達(dá)到38，UL94阻燃級別達(dá)到V-0，有焰煙密度40，毒性指1.6。

燃燒釋出氣體的毒性，最為直觀的是動物暴露法。但簡便其且實(shí)用的是測量毒性指數(shù)，根據(jù)JB/T10707-2007標(biāo)準(zhǔn)，所謂毒性指數(shù)就是100g材料在1m3體積中充分燃燒所產(chǎn)生的各種氣體的濃度與暴露在相應(yīng)氣體中30min致人死命的濃度比值的總和。試驗(yàn)箱中燃燒產(chǎn)物的分析應(yīng)該包括的氣體有：二氧化碳(CO2)、一氧化碳(CO)、硫化氫(H2S)、氨氣(NH3)、甲醛(HCHO)、氯化氫(HCl)、丙烯氰(CH2CHCN)、二氧化硫(SO2)、氧化氮(NO+NO2)、苯酚(C6H5OH)、氰化氫(HCN)、溴化氫(HBr)、氟化氫(HF)、光氣(COCl2)。毒性指數(shù)試驗(yàn)可按照J(rèn)B/T10707-2007中的規(guī)定進(jìn)行，具體試驗(yàn)參照標(biāo)準(zhǔn)附錄A中的規(guī)定。

煙密度試驗(yàn)是在有焰條件下進(jìn)行，按照J(rèn)B/T10707-2007中的規(guī)定進(jìn)行煙密度試驗(yàn)。

對所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。