纳米改性低热释放速率低烟无卤阻燃电缆料及其制备方法技术

一种纳米改性低热释放速率低烟无卤阻燃电缆料，其特征在于：原料配方包括以下重量份数的组分：10~15份硅烷偶联剂高效阻燃母粒，45~65份乙烯‑醋酸乙烯酯共聚物，15~30份线性低密度聚乙烯，10~15份马来酸酣接枝物，80~120份氢氧化铝，30~80份镁基核壳阻燃剂，1~10份成炭剂，1~10份纳米粘土。本发明专利技术的阻燃电缆料综合运用了纳米粘土成炭与抑烟原理，材料的阻燃大大提高，并且其热释放速度、烟释放速率较普通低烟无卤阻燃电缆料有明显降低。

【技术实现步骤摘要】
纳米改性低热释放速率低烟无卤阻燃电缆料及其制备方法
本专利技术涉及低烟无卤阻燃电缆料领域，尤其涉及一种纳米改性低热释放速率低烟无卤阻燃电缆料及其制备方法。
技术介绍
2013年7月1日起欧盟强制执行最新的建筑产品法规（305/2011/EU-CPR），新CPR法规相比旧的CPD建筑产品指令（89/106/EEC-CPD）更加严格，关于电缆燃烧性能，该指令主要以下采用两个标准：EN50575：2014《电力、控制盒通信电缆在建筑施工期间要符合防火性要求》与EN13501-6：2014《建筑制品和构件的火灾分级第6部分：采用电缆对火反应试验数据的分级》。其中，EN13501-6：2014就总热值、火焰蔓延、热释放速率、燃烧增长速率指数等电缆材料燃烧量化指标进行了分级，共7个等级。同时，对部分主分级规定了产烟量、燃烧滴落物/微粒和酸度的附加分级。该法规将会在过渡期2016年12月01日后强制执行。我国也于2014年发布了GB31247-2014《电缆及光缆燃烧性能分级》，该标准参考了EN50399与EN13501-6：2014，结合我国建筑防火安全的实际需要分为4个等级。其中，B1等级等效于EN13501-6：2014标准中的B2ca等级。随着我国建筑业的蓬勃发展与电缆行业走出国门走向世界，近两年来，各国与组织相继发布了阻燃等级更高、更安全的电缆标准与规范（如：CPR法规与国标GB31247-2014），对电缆材料的要求由从传统意义上的火焰传播和蔓延性能方面的研究转入到实际运用中，直接模拟其实际使用情况，从燃烧热释放特性、产烟特性、火焰传播特性以及腐蚀性等方面来综合考核电缆、光缆的燃烧性能。无疑，各种新法规与标准的实施，大大地降低了电缆发生火灾的概率，保障了人民的生命与财务安全。因此，开发出一种符合CPR法规或GB31247的低热释放速率的低烟无卤阻燃电缆料，既符合低烟无卤阻燃电缆料的发展趋势，也利于推动整个电缆行业的快速发展与水平提高。同时，还可以为我国电缆产品出口欧盟创造条件。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种纳米改性低热释放速率低烟无卤阻燃电缆料及其制备方法，该阻燃电缆料综合运用了纳米粘土成炭与抑烟原理，材料的阻燃大大提高，并且其热释放速度、烟释放速率较普通低烟无卤阻燃电缆料有明显降低。为达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案是：一种纳米改性低热释放速率低烟无卤阻燃电缆料，其特征在于：原料配方包括以下重量份数的组分：硅烷偶联剂高效阻燃母粒10~15份，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物45~65份，线性低密度聚乙烯15~30份，马来酸酣接枝物10~15份，氢氧化铝80~120份，镁基核壳阻燃剂30~80份，成炭剂1~10份，纳米粘土1~10份；其中，所述硅烷偶联剂高效阻燃母粒是由乙烯-醋酸乙烯酯共聚物与硅烷偶联剂类化合物按照重量比为9:1，经过熔融共混、挤出、冷却、切粒而得到；在所述原料配方中，所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的熔融指数为2~8g/10min，其醋酸乙烯酯（VA）含量占乙烯-醋酸乙烯酯共聚物总质量的10~40%；所述线性低密度聚乙烯为茂金属线性低密度聚乙烯（mLLDPE），其熔融指数为0.5~10g/10min；所述马来酸酣接枝物为线性低密度聚乙烯接枝马来醋酸（LLDPE-g-MAH）或乙烯-醋酸乙烯酯共聚物接枝马来醋酸（EVA-g-MAH），马来醋酸接枝物的熔融指数为0.5~7g/10min；所述氢氧化铝是粒径为1.5~3.0μm、比表面积为4~7m2/g的微粒；所述镁基核壳阻燃剂是以粒径为1.5~3.0μm的氢氧化镁为“核”，粒径为1~100nm的纳米硼酸锌为“壳”的复合阻燃剂；所述成炭剂为氧化铁、钼酸铵、氧化锑以及沸石中的任意一种；所述纳米粘土为蒙脱土、海泡石、凹凸棒土、高岭土、坡缕石以及层状双羟基复合金属氢氧化物中的任意一种。上述技术方案中的有关内容解释如下：1、上述方案中，所述硅烷偶联剂类化合物为硅烷偶联剂A-151、A-171、A-172、KH-550、KH-560、KH-570、S320、S330以及S210中的任意一种。2、上述方案中，所述纳米粘土与成炭剂按重量份数来计算，两者重量份数之和不大于10份。3、上述方案中，所述原料配方还包括1~3重量份的分散剂，分散剂为莱茵公司生产的莱茵散A-16或莱茵散A-25。4、上述方案中，所述原料配方还包括1~4重量份的润滑剂，润滑剂为分子量为60~100万的超高分子硅酮母粒、PE蜡、EVA蜡以及环烷基橡胶油中的任意一种。5、上述方案中，所述原料配方还包括1~3重量份的抗氧剂，该抗氧剂是以四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯为主抗氧剂、硫代二丙酸双月桂酯为辅助抗氧剂的复配抗氧剂，二者的复配比例按重量比为1：1~2：1。6、上述方案中，所述硅烷偶联剂高效阻燃母粒中所用的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物与原料配方中的组分乙烯-醋酸乙烯酯共聚物保持一致。7、上述方案中，所述镁基核壳阻燃剂中的氢氧化镁与纳米硼酸锌的质量比为90：10~60：40。进一步地，所述纳米改性低热释放速率低烟无卤阻燃电缆料的制备方法依次包括以下步骤：（1）制备硅烷偶联剂高效阻燃母粒：将密炼机温度控制在50~90℃，转速为10~50转/分，将乙烯-醋酸乙烯酯共聚物加入到密炼机中，待其熔融加入硅烷偶联剂类化合物，熔融共混5~20分钟，再经挤出、冷却、切粒，得到硅烷偶联剂高效阻燃母粒，收于铝箔袋中，真空包装保存待用；（2）成品料生产：按配方称取各原材料后加入到温度为80~90℃的密炼机中，密炼10~15分钟后再排入温度为110~130℃双螺杆/单螺杆双阶混炼机组中塑化挤出，再经冷风磨面切粒、风冷、振动筛分选，即可制得一种纳米改性低热释放速率低烟无卤阻燃电缆料。与现有技术相比本专利技术具有以下特性：（1）本专利技术配方中的硅烷偶联剂高效阻燃母粒作为阻燃剂应用于低烟无卤阻燃电缆料中，专利技术人还发现当硅烷偶联剂高效阻燃母粒中的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物与硅烷偶联剂类化合物按照重量比为9:1进行配比后，能够克服整个基体树脂热释放量大和纳米粒子易于在基体中团聚的缺点。（2）本专利技术配方中的镁基核壳阻燃剂有较大的比表面积，利于提高与聚合物基体的相互作用，进而改善复合物力学性能，且有优良的阻燃剂，减少无机阻燃剂的填充比例。（3）本专利技术配方中的成炭剂促使聚合物与纳米粘土共同形成致密的炭层，以降低热释放速率。总之，本专利技术将硅烷偶联剂高效阻燃母粒作为阻燃剂添加至共混物中，克服了基体树脂（乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、线性低密度聚乙烯以及马来酸酣接枝物三者构成了基体树脂）热释放量大和纳米粒子易于在基体中团聚的缺点；综合运用了纳米粘土成炭性好与表面吸附抑烟等原理、镁基核壳阻燃剂高效阻燃，使得共混物在燃烧过程释放出更少的热量与烟尘，达到低热释放速率与烟释放速率的目的。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步描述：实施例1~4：一种纳米改性低热释放速率低烟无卤阻燃电缆料及其制备方法一、原料配方：表1对比例与实施例1~4具体配方（重量份数）原材料对比例实施例1实施例2实施例3实施例4硅烷偶联剂类高效阻燃母粒　10131515乙烯-醋酸乙烯酯共聚物6055555060线性低密度聚乙烯2520182213马来酸酣接枝物1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米改性低热释放速率低烟无卤阻燃电缆料，其特征在于：原料配方包括以下重量份数的组分：硅烷偶联剂高效阻燃母粒                              10~15份，乙烯‑醋酸乙烯酯共聚物                               45~65份，线性低密度聚乙烯                                    15~30份，马来酸酣接枝物                                      10~15份，氢氧化铝                                            80~120份，镁基核壳阻燃剂                                      30~80份，成炭剂                                              1~10份，纳米粘土                                            1~10份；其中，所述硅烷偶联剂高效阻燃母粒是由乙烯‑醋酸乙烯酯共聚物与硅烷偶联剂类化合物按照重量比为9:1，经过熔融共混、挤出、冷却、切粒而得到；在所述原料配方中，所述乙烯‑醋酸乙烯酯共聚物的熔融指数为2~8g/10min，其醋酸乙烯酯含量占乙烯‑醋酸乙烯酯共聚物总质量的10~40%；所述线性低密度聚乙烯为茂金属线性低密度聚乙烯，其熔融指数为0.5~10g/10min；所述马来酸酣接枝物为线性低密度聚乙烯接枝马来醋酸或乙烯‑醋酸乙烯酯共聚物接枝马来醋酸，马来醋酸接枝物的熔融指数为0.5~7g/10min；所述氢氧化铝是粒径为1.5~3.0μm、比表面积为4~7m...

【技术特征摘要】
1.一种纳米改性低热释放速率低烟无卤阻燃电缆料，其特征在于：原料配方包括以下重量份数的组分：硅烷偶联剂高效阻燃母粒10~15份，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物45~65份，线性低密度聚乙烯15~30份，马来酸酣接枝物10~15份，氢氧化铝80~120份，镁基核壳阻燃剂30~80份，成炭剂1~10份，纳米粘土1~10份；其中，所述硅烷偶联剂高效阻燃母粒是由乙烯-醋酸乙烯酯共聚物与硅烷偶联剂类化合物按照重量比为9:1，经过熔融共混、挤出、冷却、切粒而得到；在所述原料配方中，所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的熔融指数为2~8g/10min，其醋酸乙烯酯含量占乙烯-醋酸乙烯酯共聚物总质量的10~40%；所述线性低密度聚乙烯为茂金属线性低密度聚乙烯，其熔融指数为0.5~10g/10min；所述马来酸酣接枝物为线性低密度聚乙烯接枝马来醋酸或乙烯-醋酸乙烯酯共聚物接枝马来醋酸，马来醋酸接枝物的熔融指数为0.5~7g/10min；所述氢氧化铝是粒径为1.5~3.0μm、比表面积为4~7m2/g的微粒；所述镁基核壳阻燃剂是以粒径为1.5~3.0μm的氢氧化镁为“核”，粒径为1~100nm的纳米硼酸锌为“壳”的复合阻燃剂；所述成炭剂为氧化铁、钼酸铵、氧化锑以及沸石中的任意一种；所述纳米粘土为蒙脱土、海泡石、凹凸棒土、高岭土、坡缕石以及层状双羟基复合金属氢氧化物中的任意一种。2.根据权利要求1所述的纳米改性低热释放速率低烟无卤阻燃电缆料，其特征在于：所述硅烷偶联剂类化合物为硅烷偶联剂A-151、A-171、A-172、KH-550、KH-560、KH-570、S320、S330以及S210中的任意一种。3.根据权利要求1所述的纳米改性低热释放速率低烟无卤阻燃电缆料，其特征在于：所述纳米粘土与成炭剂按重...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖小军，黄玉龙，苏忠兴，
申请(专利权)人：中广核三角洲中山高聚物有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44