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CN109206786A - 一种高阻燃聚氯乙烯电缆料及其制备方法 - Google Patents

一种高阻燃聚氯乙烯电缆料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高阻燃聚氯乙烯电缆料及其制备方法，按照重量份计，包括聚氯乙烯80‑100份、高密度聚乙烯15‑20份、环氧大豆油3‑5份、季戊四醇油酸酯10‑15份、氯化石蜡5‑8份、改性镁铝水滑石3‑8份、硼酸锌1‑2份、抑烟剂8‑10份、热稳定剂3‑5份、润滑剂0.5‑1.0份、填料8‑10份。本发明采用改性镁铝水滑石，使得镁铝水滑石表面的疏水性增强，提高了粒子分散度，使镁铝水滑石在材料中分散更均匀，阻燃性能增强阻燃性能明显改善；改善了镁铝水滑石的相容性和分散性，当材料受到拉伸时，改性镁铝水滑石粒子起到了交联点的作用，使应力分布均匀，添加的改性镁铝水滑石也可作为成核剂，对材料的异相成核作用增强，增加复合材料的力学性提高，拉伸、弯曲和冲击强度具有提高。

Description

一种高阻燃聚氯乙烯电缆料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高阻燃聚氯乙烯电缆料及其制备方法，属于电缆材料领域。
背景技术
随着全球经济的迅猛发展，及人类环保意识的增强，各领域对电线电缆的质量和性能的要求越来越高，因电线、电缆的老化而引发的火灾也越来越多，如何降低火灾的发生率及发生火灾的时的死亡率，低烟、无卤、阻燃、环保也成为电线电缆行业的发展方向。其中无卤低烟阻燃电缆料的需求量越来越大，目前无卤低烟阻燃电缆料的生产大多是在聚烯烃基材中加入大量的氢氧化镁或氢氧化铝来达到阻燃效果。研究最多的就是以热塑性或交联的树脂为基材，如含氯或含氟的树脂、特别是聚氯乙烯(PVC)。PVC本身也是本质阻燃材料，其氧指数很高，阻燃效果很好，但纯的PVC是刚性链段，在90℃以上就开始分解，加工就要加入增塑剂，增塑剂都是易燃物，所以软质PVC须加入阻燃剂才有阻燃效果。而上述常用的高分子材料，为了达到阻燃电缆料的要求，必须加入阻燃剂。氢氧化物阻燃剂主要为氢氧化铝(ATH)、氢氧化镁(MDH)，阻燃原理为：1)在燃烧时分解，其中氢氧化铝的分解温度为200-300℃，氢氧化镁的分解温度为340-490℃；分解后发生脱水反应，吸收高分子材料表面大量热量，可降低燃烧材料表面温度；同时脱水产生大量水蒸气，稀释可燃气体和氧气浓度。2)分解残余物Mg O和Al2O3为致密的氧化物，它们沉积于高分子材料表面，限制可燃气体的生成，起到隔热、隔绝氧气的作用，并达到了抑烟的效果；而且氢氧化铝和氢氧化镁可以吸收酸性气体。氢氧化镁可促进高分子材料表面炭化，隔绝氧气与高分子材料接触，而氢氧化铝则无此作用；因此在相同添加量下，氢氧化镁的阻燃效果明显好于氢氧化铝。但氢氧化镁与高分子材料的相容性不如氢氧化铝好。氢氧化物的阻燃效率不高，要达到一定氧指数或阻燃效果，需要大的加入量。这会带来许多负面效应：燃烧产生滴落现象；影响材料的力学和电学性能；与高分子材料的相容性问题；会使加工流动性变差，造成加工不良。
发明内容
本发明提供了一种高阻燃聚氯乙烯电缆料及其制备方法，解决了现有无机阻燃电缆材料阻燃效率不高、且与与高分子材料的相容性问题，影响材料的力学和电学性能等问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种高阻燃聚氯乙烯电缆料，按照重量份计，包括聚氯乙烯80-100份、高密度聚乙烯15-20份、环氧大豆油3-5份、季戊四醇油酸酯10-15份、氯化石蜡5-8份、改性镁铝水滑石3-8份、硼酸锌1-2份、抑烟剂8-10份、热稳定剂3-5份、润滑剂0.5-1.0份、填料8-10份。
进一步，本发明的一种优选方案：所述的改性镁铝水滑石得制备方法为：称取20g镁铝水滑石加入到100ml水中，超声5-10min，然后加热至80℃，加入1gSTPP、0.2g脂肪醇聚氧乙烯醚和0.3g十八胺盐酸盐，超声15-20min，洗涤抽滤，100℃干燥8-10h，即得改性镁铝水滑石。
进一步，本发明的一种优选方案：所述的抑烟剂为三氧化钼、钼酸锌、八钼酸铵中一种或一种以上的混合物。
进一步，本发明的一种优选方案：所述的热稳定剂为钙锌稳定剂。
进一步，本发明的一种优选方案：所述的润滑剂为聚乙烯蜡。
进一步，本发明的一种优选方案：所述的填料为碳酸钙。
本发明的一种高阻燃聚氯乙烯电缆料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚氯乙烯、高密度聚乙烯、环氧大豆油、季戊四醇油酸酯、氯化石蜡、改性镁铝水滑石、硼酸锌、抑烟剂、热稳定剂、润滑剂、填料依次放入混合机中混炼，混和温度为70-80℃，转速为200-300r/min，混和时间8-10min；
(2)将混和后的物料加入双螺杆挤出机，熔融挤出造粒，挤出时挤出机各段温度为180-200℃，螺杆转速为200-300r/min，喂料机转速为10-60r/min，得到所述高阻燃聚氯乙烯电缆料。
本发明的有益效果：
无机阻燃用于高聚物的阻燃时，由于其与基体树脂间的相容性差并且阻燃效率低，为使聚烯烃材料的阻燃性能达到一定的要求，氢氧化物的添加量通常需超过50％，对材料的力学性能影响很大。本发明采用改性镁铝水滑石，使得镁铝水滑石表面的疏水性增强，提高了粒子分散度，使镁铝水滑石在材料中分散更均匀，阻燃性能增强阻燃性能明显改善；改善了镁铝水滑石的相容性和分散性，当材料受到拉伸时，改性镁铝水滑石粒子起到了交联点的作用，使应力分布均匀。同时，添加的改性镁铝水滑石也可作为成核剂，对材料的异相成核作用增强，使其晶粒更为细化，增加复合材料的力学性提高，拉伸、弯曲和冲击强度具有提高。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种高阻燃聚氯乙烯电缆料，按照重量份计，包括聚氯乙烯80份、高密度聚乙烯20份、环氧大豆油3份、季戊四醇油酸酯15份、氯化石蜡5份、改性镁铝水滑石8份、硼酸锌1份、抑烟剂8份、热稳定剂3份、润滑剂0.5份、填料10份。
聚氯乙烯采用山东齐鲁石化工程有限公司的PVC S-1000，高密度聚乙烯采用上海石化的SH850。聚乙烯蜡采用EUROCERAS公司的聚乙烯蜡：2E。
改性镁铝水滑石得制备方法为：称取20g镁铝水滑石加入到100ml水中，超声5min，超声功率800W，然后加热至80℃，加入1gSTPP、0.2g脂肪醇聚氧乙烯醚和0.3g十八胺盐酸盐，超声15min，超声功率800W，洗涤抽滤，100℃干燥8h，即得改性镁铝水滑石。
抑烟剂为三氧化钼；热稳定剂为钙锌稳定剂；润滑剂为聚乙烯蜡；填料为碳酸钙。
其制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚氯乙烯、高密度聚乙烯、环氧大豆油、季戊四醇油酸酯、氯化石蜡、改性镁铝水滑石、硼酸锌、抑烟剂、热稳定剂、润滑剂、填料依次放入混合机中混炼，混和温度为70℃，转速为300r/min，混和时间8min；
(2)将混和后的物料加入双螺杆挤出机，熔融挤出造粒，挤出时挤出机各段温度为180-200℃，具体为：一区180℃、二区185℃、三区190℃、四区到九区为200℃，机头200℃，螺杆转速为200r/min，喂料机转速为10r/min，得到所述高阻燃聚氯乙烯电缆料。
实施例2
一种高阻燃聚氯乙烯电缆料，按照重量份计，包括聚氯乙烯90份、高密度聚乙烯18份、环氧大豆油4份、季戊四醇油酸酯20份、氯化石蜡6份、改性镁铝水滑石6份、硼酸锌2份、抑烟剂9份、热稳定剂4份、润滑剂0.8份、填料8份。
改性镁铝水滑石得制备方法为：称取20g镁铝水滑石加入到100ml水中，超声8min超声功率800W，，然后加热至80℃，加入1gSTPP、0.2g脂肪醇聚氧乙烯醚和0.3g十八胺盐酸盐，超声20min，超声功率800W，洗涤抽滤，100℃干燥10h，即得改性镁铝水滑石。
抑烟剂为钼酸锌；热稳定剂为钙锌稳定剂；润滑剂为聚乙烯蜡；填料为碳酸钙。
其制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚氯乙烯、高密度聚乙烯、环氧大豆油、季戊四醇油酸酯、氯化石蜡、改性镁铝水滑石、硼酸锌、抑烟剂、热稳定剂、润滑剂、填料依次放入混合机中混炼，混和温度为80℃，转速为300r/min，混和时间8min；
(2)将混和后的物料加入双螺杆挤出机，熔融挤出造粒，挤出时挤出机各段温度为180-200℃，具体为：一区180℃、二区185℃、三区190℃、四区到九区为200℃，机头200℃，螺杆转速为300r/min，喂料机转速为60r/min，得到所述高阻燃聚氯乙烯电缆料。
实施例3
一种高阻燃聚氯乙烯电缆料，按照重量份计，包括聚氯乙烯100份、高密度聚乙烯15份、环氧大豆油5份、季戊四醇油酸酯13份、氯化石蜡8份、改性镁铝水滑石3份、硼酸锌2份、抑烟剂10份、热稳定剂5份、润滑剂1.0份、填料9份。
改性镁铝水滑石得制备方法为：称取20g镁铝水滑石加入到100ml水中，超声8min，超声功率800W，然后加热至80℃，加入1gSTPP、0.2g脂肪醇聚氧乙烯醚和0.3g十八胺盐酸盐，超声18min，超声功率800W，洗涤抽滤，100℃干燥9h，即得改性镁铝水滑石。
抑烟剂为钼酸锌；热稳定剂为钙锌稳定剂；润滑剂为聚乙烯蜡；填料为碳酸钙。
其制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚氯乙烯、高密度聚乙烯、环氧大豆油、季戊四醇油酸酯、氯化石蜡、改性镁铝水滑石、硼酸锌、抑烟剂、热稳定剂、润滑剂、填料依次放入混合机中混炼，混和温度为80℃，转速为200r/min，混和时间10min；
(2)将混和后的物料加入双螺杆挤出机，熔融挤出造粒，挤出时挤出机各段温度为180-200℃，具体为：一区180℃、二区185℃、三区190℃、四区到九区为200℃，机头200℃，螺杆转速为300r/min，喂料机转速为30r/min，得到所述高阻燃聚氯乙烯电缆料。
性能测试
性能指标测定：
拉伸强度和伸长率按GB/T1040.3-2006进行测试样；硬度：按GB/T2411-2008测量硬度；热稳定：按GB/T 8815-2008测试热稳定；熔融指数：GB/T3682-2000进行检测；氧指数：按GB/T 2406.2-2009进行检测；体积电阻：按GB/T 1410-2006；介电强度：按GB/T 1408-1-2006的方法测试；热变形：按GB/T8815-2008进行检测；热老化：制备哑铃片，再将试样放入干燥器里干燥24小时，称重，将老化室调至设定温度，将试样用钩子钩好垂直悬挂在老化箱的中部，试样相互间距不小于20mm，使其处于有效的工作区，然后按照设定时间进行老化，规定温度和时间处理后，立即将试样取出放回干燥器里，干燥24小时后取出称重。然后测量老化后拉伸强度和伸长率，并计算变化率和失重率。
按照上述标准，测定实施例1-3所制备的高阻燃聚氯乙烯电缆料，具体数据见下表。
由上表可知本发明的可交联聚乙烯绝缘材料具有良好的阻燃新、抗氧化性和电气性能。
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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高阻燃聚氯乙烯电缆料，其特征在于：按照重量份计，包括聚氯乙烯80-100份、高密度聚乙烯15-20份、环氧大豆油3-5份、季戊四醇油酸酯10-15份、氯化石蜡5-8份、改性镁铝水滑石3-8份、硼酸锌1-2份、抑烟剂8-10份、热稳定剂3-5份、润滑剂0.5-1.0份、填料8-10份。
2.根据权利要求1所述的一种高阻燃聚氯乙烯电缆料，其特征在于：所述的改性镁铝水滑石得制备方法为：称取20g镁铝水滑石加入到100ml水中，超声5-10min，然后加热至 80℃，加入1gSTPP、0.2g脂肪醇聚氧乙烯醚和0.3g十八胺盐酸盐，超声15-20min，洗涤抽滤，100 ℃干燥8-10h，即得改性镁铝水滑石。
3.根据权利要求1所述的一种高阻燃聚氯乙烯电缆料，其特征在于：所述的抑烟剂为三氧化钼、钼酸锌、八钼酸铵中一种或一种以上的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种高阻燃聚氯乙烯电缆料，其特征在于：所述的热稳定剂为钙锌稳定剂。
5.根据权利要求1所述的一种高阻燃聚氯乙烯电缆料，其特征在于：所述的润滑剂为聚乙烯蜡。
6.根据权利要求1所述的一种高阻燃聚氯乙烯电缆料，其特征在于：所述的填料为碳酸钙。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的高阻燃聚氯乙烯电缆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将聚氯乙烯、高密度聚乙烯、环氧大豆油、季戊四醇油酸酯、氯化石蜡、改性镁铝水滑石、硼酸锌、抑烟剂、热稳定剂、润滑剂、填料依次放入混合机中混炼，混和温度为70-80℃，转速为200-300r/min，混和时间8-10min ；
（2）将混和后的物料加入双螺杆挤出机，熔融挤出造粒，挤出时挤出机各段温度为180-200℃，螺杆转速为200-300r/min，喂料机转速为10-60r/min，得到所述高阻燃聚氯乙烯电缆料。
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