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CN108912474A - 一种抗开裂阻燃电缆料 - Google Patents

一种抗开裂阻燃电缆料 Download PDF

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CN108912474A CN201810762769.5A CN201810762769A CN108912474A CN 108912474 A CN108912474 A CN 108912474A CN 201810762769 A CN201810762769 A CN 201810762769A CN 108912474 A CN108912474 A CN 108912474A
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杨帮燕
兰梅菊
朱东东
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Abstract

本发明公开了一种抗开裂阻燃电缆料，属于高分子材料技术领域。本发明将基体树脂和高密度聚乙烯置于混练机中，于温度为155～165℃条件下，混炼10～20min，接着向混练机中加入改性填料，增塑剂，抗氧化剂，晶须，有机硅树脂，于温度为155～165℃条件下，继续混炼10～20min，再移入双螺杆挤出机中于温度为140～160℃的条件下，挤出造粒，得坯料，接着将坯料移入鼓风干燥机，于温度为80～100℃的条件下，鼓风干燥1～2h后，即得抗开裂阻燃电缆料。本发明提供的抗开裂阻燃电缆料具有优异的阻燃性能和抗裂性能。

Description

一种抗开裂阻燃电缆料
技术领域
本发明公开了一种抗开裂阻燃电缆料，属于高分子材料技术领域。
背景技术
塑料、橡胶广泛用作电线电缆的包覆材料，大多数塑料、橡胶容易燃烧，为非阻燃材料。电线电缆在能量传输及信息传递过程中，由于发热或外部火灾而引起燃烧，产生大量的浓烟，并释放出有毒气体，严重危及人的性命安全及腐蚀仪器设备。公共场所人员密度大，在公共场所火灾中，大多数的人员死亡是因为吸入有毒气体所致，所以在地铁、机场、船舶、大型图书馆等室内公共场所，应选用低烟、阻燃、低毒的电线电缆。
近年来，随着网络、城市轨道交通、铁路、楼宇建设等工程的大力发展，移动通信用射频（RF）电缆、漏泄电缆、铁路信号缆等射频电缆的需求量急剧上升，促使低烟无卤阻燃电缆料的使用量迅速增长。对于低烟无卤阻燃电缆料的研究和生产已有十几年历史，虽然随着该材料技术的不断改进，与十年前相比，低烟无卤阻燃电缆料的挤出工艺和速度已有了很大的提升，但是一直困扰着业界的低烟无卤阻燃电缆护套易开裂的问题却始终未能解决。
通常低烟无卤阻燃电缆护套开裂具有以下特点：在电缆成盘时低烟无卤阻燃电缆护套往往发生开裂，尤其位于缆盘最外层的向阳面的低烟无卤阻燃电缆护套；大规格低烟无卤阻燃电缆的护套比小规格低烟无卤阻燃电缆的护套更易发生开裂；夏季发生低烟无卤阻燃护套开裂的概率比冬季大。业界普遍认为电缆弯曲受力和受热是导致上述问题的原因。为了使业界不再受低烟无卤阻燃电缆护套开裂问题的困扰，必须重新研发一种综合性能优良且抗开裂性能优良的低烟无卤阻燃电缆料。针对目前传统电缆料还存在的阻燃性能和抗裂性能不佳的问题，还需对其进行研究。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是：针对传统电缆料阻燃性能和抗裂性能不佳的问题，提供了一种抗开裂阻燃电缆料。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种抗开裂阻燃电缆料，是由以下重量份数的原料组成：
基体树脂 60～80份
高密度聚乙烯 20～30份
改性填料 10～20份
增塑剂 5～8份
抗氧化剂 3～5份
晶须 8～10份
有机硅树脂 10～20份
所述抗开裂阻燃电缆料的制备过程为：按原料组成称量各原料，将基体树脂和高密度聚乙烯混炼，接着加入改性填料，增塑剂，抗氧化剂，晶须，有机硅树脂，继续混炼，挤出造粒，干燥，即得抗开裂阻燃电缆料。
所述基体树脂为EVA树脂或TPU树脂中的任意一种。
所述改性填料的制备过程为：按重量份数计，将2～3份纤维素酶，2～3份果胶酶，20～30份水恒温搅拌混合，得混合酶液，将木纤维短切至35～45mm，得短切木纤维，将短切木纤维与混合酶液按质量比1：10～1：20混合浸泡，升温灭酶，过滤，洗涤，干燥，得预处理短切木纤维，将预处理短切木纤维与硝酸铜溶液按质量比1：10～1：20搅拌混合，接着滴加氢氧化钠溶液调节pH至9.6～9.9，过滤，洗涤，干燥，保压炭化，即得改性填料。
所述增塑剂为邻苯二甲酸二正锌酯，邻苯二甲酸二丁酯或邻苯二甲酸二甲酯中的任意一种。
所述抗氧化剂为丁基羟基茴香醚，二丁基羟基甲苯或叔丁基对苯二酚中的任意一种。
所述晶须为氮化硅晶须，碳化硅晶须或氮化铝晶须中的任意一种。
所述有机硅树脂为聚甲基有机硅树脂，聚乙基有机硅树脂或聚芳基有机硅树脂中任意一种。
本发明的有益效果是：
本发明通过添加改性填料和有机硅树脂，在制备过程中，首先，将短切木纤维置于混合酶液中浸泡，混合酶液中的纤维素酶和果胶酶能够分解木纤维中的纤维素和果胶，使得木纤维的通透性得到提升，接着将预处理短切木纤维浸泡于硝酸铜溶液，使得铜离子能够渗透到预处理短切木纤维中，再通过滴加氢氧化钠溶液，使得铜离子沉淀，并固定在预处理短切木纤维中，随后经过保压炭化，使得预处理短切木纤维中的氢氧化铜沉淀脱水，生成氧化铜，同时，通过保压，使得炭化炭化过程中产生的焦油保留在体系中，在混炼过程中，改性填料受热，内部包含的焦油受热渗出，使得基体树脂与改性填料间的力学性能得到改善，同时，起到增塑作用，在火灾条件下，改性填料中的氧化铜与单质碳发生反应，生成二氧化碳和单质铜，生成的二氧化碳在体系表面形成二氧化碳阻燃层，使得体系的阻燃性能得到提升，同时，有机硅树脂发生分解，有机硅树脂分子链中的硅氧健断裂分解，而残余的硅氧健可与改性填料中的单质铜结合，生成硅氧铜合金层，硅氧铜合金层有效阻隔外界的热量和氧气入侵，使得体系的阻燃性能得到提升，同时，硅氧铜合金层可将体系中的二氧化碳包裹在体系中，使得体系的阻燃性能得到进一步的提升。
具体实施方式
按重量份数计，将2～3份纤维素酶，2～3份果胶酶，20～30份水置于1号烧杯中，并将1号烧杯置于超声分散仪中，于温度为35℃，转速为200～300r/min条件下，恒温搅拌混合40～60min，得混合酶液，将木纤维短切至35～45mm，得短切木纤维，将短切木纤维与混合酶液按质量比1：10～1：20置于2号烧杯中，并将2号烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为30～35℃，转速为300～500r/min条件下，混合浸泡1～2h后，升温至80～95℃灭酶后，得混合浆液，再将混合浆液过滤，得滤饼，接着将滤饼用去离子水洗涤5～8次，接着将滤饼置于烘箱中，于温度为105～110℃条件下，干燥至恒重，得预处理短切木纤维，将预处理短切木纤维与质量分数为10～20%的硝酸铜溶液按质量比1：10～1：20置于反应釜中，于转速为300～500r/min条件下，搅拌混合40～60min，接着向反应釜中滴加质量分数为20～30%的氢氧化钠溶液调节pH至9.6～9.9，得混合液，再将混合液过滤，得滤渣，接着用去离子水将滤渣洗涤3～5次，接着将洗涤后的滤渣置于烘箱中，于温度为105～110℃条件下，干燥至恒重，得干燥滤渣，接着将干燥滤渣置于炭化炉中，并以100～120mL/min速率向炉内充入氮气，于温度为450～600℃条件下，压力为10～12MPa条件下，保压炭化1～2h，即得改性填料；按重量份数计，依次取60～80份基体树脂，20～30份高密度聚乙烯，10～20份改性填料，5～8份增塑剂，3～5份抗氧化剂，8～10份晶须，10～20份有机硅树脂，将基体树脂和高密度聚乙烯置于混练机中，于温度为155～165℃条件下，混炼10～20min，接着向混练机中加入改性填料，增塑剂，抗氧化剂，晶须，有机硅树脂，于温度为155～165℃条件下，继续混炼10～20min，再移入双螺杆挤出机中于温度为140～160℃的条件下，挤出造粒，得坯料，接着将坯料移入鼓风干燥机，于温度为80～100℃的条件下，鼓风干燥1～2h后，即得抗开裂阻燃电缆料。所述基体树脂为EVA树脂或TPU树脂中的任意一种。所述增塑剂为邻苯二甲酸二正锌酯，邻苯二甲酸二丁酯或邻苯二甲酸二甲酯中的任意一种。所述抗氧化剂为丁基羟基茴香醚，二丁基羟基甲苯或叔丁基对苯二酚中的任意一种。所述晶须为氮化硅晶须，碳化硅晶须或氮化铝晶须中的任意一种。所述有机硅树脂为聚甲基有机硅树脂，聚乙基有机硅树脂或聚芳基有机硅树脂中任意一种。
实例1
按重量份数计，将3份纤维素酶，3份果胶酶，30份水置于1号烧杯中，并将1号烧杯置于超声分散仪中，于温度为35℃，转速为300r/min条件下，恒温搅拌混合60min，得混合酶液，将木纤维短切至45mm，得短切木纤维，将短切木纤维与混合酶液按质量比1：20置于2号烧杯中，并将2号烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为35℃，转速为500r/min条件下，混合浸泡2h后，升温至95℃灭酶后，得混合浆液，再将混合浆液过滤，得滤饼，接着将滤饼用去离子水洗涤8次，接着将滤饼置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得预处理短切木纤维，将预处理短切木纤维与质量分数为20%的硝酸铜溶液按质量比1：20置于反应釜中，于转速为500r/min条件下，搅拌混合60min，接着向反应釜中滴加质量分数为30%的氢氧化钠溶液调节pH至9.9，得混合液，再将混合液过滤，得滤渣，接着用去离子水将滤渣洗涤5次，接着将洗涤后的滤渣置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得干燥滤渣，接着将干燥滤渣置于炭化炉中，并以120mL/min速率向炉内充入氮气，于温度为600℃条件下，压力为12MPa条件下，保压炭化2h，即得改性填料；按重量份数计，依次取80份基体树脂，30份高密度聚乙烯，20份改性填料，8份增塑剂，5份抗氧化剂，10份晶须，20份有机硅树脂，将基体树脂和高密度聚乙烯置于混练机中，于温度为165℃条件下，混炼20min，接着向混练机中加入改性填料，增塑剂，抗氧化剂，晶须，有机硅树脂，于温度为165℃条件下，继续混炼20min，再移入双螺杆挤出机中于温度为160℃的条件下，挤出造粒，得坯料，接着将坯料移入鼓风干燥机，于温度为100℃的条件下，鼓风干燥2h后，即得抗开裂阻燃电缆料。所述基体树脂为EVA树脂。所述增塑剂为邻苯二甲酸二正锌酯。所述抗氧化剂为丁基羟基茴香醚。所述晶须为氮化硅晶须。所述有机硅树脂为聚甲基有机硅树脂。
实例2
按重量份数计，依次取80份基体树脂，30份高密度聚乙烯，8份增塑剂，5份抗氧化剂，10份晶须，20份有机硅树脂，将基体树脂和高密度聚乙烯置于混练机中，于温度为165℃条件下，混炼20min，接着向混练机中加入增塑剂，抗氧化剂，晶须，有机硅树脂，于温度为165℃条件下，继续混炼20min，再移入双螺杆挤出机中于温度为160℃的条件下，挤出造粒，得坯料，接着将坯料移入鼓风干燥机，于温度为100℃的条件下，鼓风干燥2h后，即得抗开裂阻燃电缆料。所述基体树脂为EVA树脂。所述增塑剂为邻苯二甲酸二正锌酯。所述抗氧化剂为丁基羟基茴香醚。所述晶须为氮化硅晶须。所述有机硅树脂为聚甲基有机硅树脂。
实例3
按重量份数计，将3份纤维素酶，3份果胶酶，30份水置于1号烧杯中，并将1号烧杯置于超声分散仪中，于温度为35℃，转速为300r/min条件下，恒温搅拌混合60min，得混合酶液，将木纤维短切至45mm，得短切木纤维，将短切木纤维与混合酶液按质量比1：20置于2号烧杯中，并将2号烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为35℃，转速为500r/min条件下，混合浸泡2h后，升温至95℃灭酶后，得混合浆液，再将混合浆液过滤，得滤饼，接着将滤饼用去离子水洗涤8次，接着将滤饼置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得预处理短切木纤维，将预处理短切木纤维与质量分数为20%的硝酸铜溶液按质量比1：20置于反应釜中，于转速为500r/min条件下，搅拌混合60min，接着向反应釜中滴加质量分数为30%的氢氧化钠溶液调节pH至9.9，得混合液，再将混合液过滤，得滤渣，接着用去离子水将滤渣洗涤5次，接着将洗涤后的滤渣置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得干燥滤渣，接着将干燥滤渣置于炭化炉中，并以120mL/min速率向炉内充入氮气，于温度为600℃条件下，压力为12MPa条件下，保压炭化2h，即得改性填料；按重量份数计，依次取80份基体树脂，30份高密度聚乙烯，20份改性填料，8份增塑剂，5份抗氧化剂，20份有机硅树脂，将基体树脂和高密度聚乙烯置于混练机中，于温度为165℃条件下，混炼20min，接着向混练机中加入改性填料，增塑剂，抗氧化剂，有机硅树脂，于温度为165℃条件下，继续混炼20min，再移入双螺杆挤出机中于温度为160℃的条件下，挤出造粒，得坯料，接着将坯料移入鼓风干燥机，于温度为100℃的条件下，鼓风干燥2h后，即得抗开裂阻燃电缆料。所述基体树脂为EVA树脂。所述增塑剂为邻苯二甲酸二正锌酯。所述抗氧化剂为丁基羟基茴香醚。所述有机硅树脂为聚甲基有机硅树脂。
实例4
按重量份数计，将3份纤维素酶，3份果胶酶，30份水置于1号烧杯中，并将1号烧杯置于超声分散仪中，于温度为35℃，转速为300r/min条件下，恒温搅拌混合60min，得混合酶液，将木纤维短切至45mm，得短切木纤维，将短切木纤维与混合酶液按质量比1：20置于2号烧杯中，并将2号烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为35℃，转速为500r/min条件下，混合浸泡2h后，升温至95℃灭酶后，得混合浆液，再将混合浆液过滤，得滤饼，接着将滤饼用去离子水洗涤8次，接着将滤饼置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得预处理短切木纤维，将预处理短切木纤维与质量分数为20%的硝酸铜溶液按质量比1：20置于反应釜中，于转速为500r/min条件下，搅拌混合60min，接着向反应釜中滴加质量分数为30%的氢氧化钠溶液调节pH至9.9，得混合液，再将混合液过滤，得滤渣，接着用去离子水将滤渣洗涤5次，接着将洗涤后的滤渣置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得干燥滤渣，接着将干燥滤渣置于炭化炉中，并以120mL/min速率向炉内充入氮气，于温度为600℃条件下，压力为12MPa条件下，保压炭化2h，即得改性填料；按重量份数计，依次取80份基体树脂，30份高密度聚乙烯，20份改性填料，8份增塑剂，5份抗氧化剂，10份晶须，将基体树脂和高密度聚乙烯置于混练机中，于温度为165℃条件下，混炼20min，接着向混练机中加入改性填料，增塑剂，抗氧化剂，晶须，于温度为165℃条件下，继续混炼20min，再移入双螺杆挤出机中于温度为160℃的条件下，挤出造粒，得坯料，接着将坯料移入鼓风干燥机，于温度为100℃的条件下，鼓风干燥2h后，即得抗开裂阻燃电缆料。所述基体树脂为EVA树脂。所述增塑剂为邻苯二甲酸二正锌酯。所述抗氧化剂为丁基羟基茴香醚。所述晶须为氮化硅晶须。
对比例：河北某电缆材料有限公司生产的阻燃电缆料。
将实例1至4所得电缆料和对比例产品进行性能检测，具体检测方法如下：
根据GB/T17651检测其阻燃性能和抗裂性能，具体检测结果如表1所示：
表1：性能检测表
由表1检测结果可知，本发明所得抗开裂阻燃电缆料具有优异的阻燃性能和抗裂性能。

Claims (7)

1.一种抗开裂阻燃电缆料，其特征在于：是由以下重量份数的原料组成：
基体树脂 60～80份
高密度聚乙烯 20～30份
改性填料 10～20份
增塑剂 5～8份
抗氧化剂 3～5份
晶须 8～10份
有机硅树脂 10～20份
所述抗开裂阻燃电缆料的制备过程为：按原料组成称量各原料，将基体树脂和高密度聚乙烯混炼，接着加入改性填料，增塑剂，抗氧化剂，晶须，有机硅树脂，继续混炼，挤出造粒，干燥，即得抗开裂阻燃电缆料。
2.根据权利要求1所述一种抗开裂阻燃电缆料，其特征在于：所述基体树脂为EVA树脂或TPU树脂中的任意一种。
3.根据权利要求1所述一种抗开裂阻燃电缆料，其特征在于：所述改性填料的制备过程为：按重量份数计，将2～3份纤维素酶，2～3份果胶酶，20～30份水恒温搅拌混合，得混合酶液，将木纤维短切至35～45mm，得短切木纤维，将短切木纤维与混合酶液按质量比1：10～1：20混合浸泡，升温灭酶，过滤，洗涤，干燥，得预处理短切木纤维，将预处理短切木纤维与硝酸铜溶液按质量比1：10～1：20搅拌混合，接着滴加氢氧化钠溶液调节pH至9.6～9.9，过滤，洗涤，干燥，保压炭化，即得改性填料。
4.根据权利要求1所述一种抗开裂阻燃电缆料，其特征在于：所述增塑剂为邻苯二甲酸二正锌酯，邻苯二甲酸二丁酯或邻苯二甲酸二甲酯中的任意一种。
5.根据权利要求1所述一种抗开裂阻燃电缆料，其特征在于：所述抗氧化剂为丁基羟基茴香醚，二丁基羟基甲苯或叔丁基对苯二酚中的任意一种。
6.根据权利要求1所述一种抗开裂阻燃电缆料，其特征在于：所述晶须为氮化硅晶须，碳化硅晶须或氮化铝晶须中的任意一种。
7.根据权利要求1所述一种抗开裂阻燃电缆料，其特征在于：所述有机硅树脂为聚甲基有机硅树脂，聚乙基有机硅树脂或聚芳基有机硅树脂中任意一种。
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