一种发热电缆用低烟无卤阻燃护套料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种发热电缆用低烟无卤阻燃护套料，其特征在于，按重量份计，包含如下组成部分：高密度聚乙烯(HDPE)60‑80份；乙烯‑辛烯共聚物(POE)20‑40份；阻燃剂50‑70份；阻燃协效剂5‑10份；经表面处理导热纳米材料60‑90份；抗氧剂2‑6份；润滑剂0.5‑1份，其中，所述的经表面处理导热纳米材料为表面处理的纳米氮化铝粉末，纳米氮化铝粉末粒径

A low smoke halogen-free flame retardant sheath for heating cable and its preparation method

The invention discloses a low smoke halogen-free flame retardant sheath material for heating cable, which is characterized by the following components in weight: high density polyethylene (HDPE) 60 80 copies; ethylene-octene copolymer (POE) 20 40 copies; flame retardant 50 70 copies; flame retardant synergist 5 10 copies; thermal conductive nanomaterials 60 90 copies after surface treatment; antioxidant 2 6 copies; lubricant 0.5 1 copies Among them, the surface-treated thermal conductive nano-material is a surface-treated nano-aluminium nitride powder and the particle size of nano-aluminium nitride powder.

【技术实现步骤摘要】
一种发热电缆用低烟无卤阻燃护套料及其制备方法
本专利技术属于发热电缆用低烟无卤阻燃电缆料领域，具体涉及一种发热电缆用低烟无卤阻燃护套料及其制备方法。
技术介绍
发热电缆，是以电力为能源，利用金属电阻丝或碳纤维制成电缆结构，进行通电发热，来达到采暖或者保温的效果，主要用法是水泥地下铺设施工，使用成本低廉，寿命较长。是我国北方冬季最理想的采暖方式，不仅具有安全、方便、高品质，而且舒适、健康、环保。但发热电缆存在的一个问题，即普通电缆外护套的散热效果不好，对此发展具有优良导热性的发热电缆用低烟无卤阻燃护套料具有重要意义。高密度聚乙烯具有较高的使用温度，力学强度及电绝缘性较好，将乙烯-辛烯嵌共聚物与其共混改性，可以使改性材料得具有力学性能优异且易加工的特点，同时又兼具优良绝缘性。氢氧化铝、氢氧化镁是近几年广泛应用的环境友好的新型无机阻燃剂，经特殊表面处理的纳米级氢氧化铝/氢氧化镁复合阻燃体系是低烟无卤阻燃材料的重要原材料。纳米氮化铝是近年来发展的一类无毒且导热性好，热膨胀系数小的热传导材料，同时其电绝缘性优异，介电性能良好；将纳米氮化铝对传统的低烟无卤电缆料进行复合改性，使其绝缘性能不下降，同时提高了6-10倍的导热率，把导热的概念引入发热电缆护套中，可以大大提高电缆的热效率和升温速度使，并且提高了用寿命。但是电缆护套料高的导热性能是以添加大量的无机导热材料为基础，不可避免带来护套料力学性能或相关性能的下降。因此，如何提高复合材料的导热绝缘性能，又不使复合材料的力学性能下降太多；或者在保证复合材料较高导热绝缘性能的同时，又能够增加其力学性能且保证良好的使用寿命成为本专利技术所关注的重点。
技术实现思路
为了克服现有技术所存在的上述缺陷，本专利技术的目的之一在于提供一种发热电缆用低烟无卤阻燃护套料，其具备导热性好、耐热变形、耐热老化、阻燃性优良、环保无毒的优良性能。本专利技术的目的之二在于提供一种发热电缆用低烟无卤阻燃护套料的制备方法。为了实现本专利技术的目的之一，所采用的技术方案是：一种发热电缆用低烟无卤阻燃护套料，按重量份计，包含如下组成部分：其中，所述的经表面处理导热纳米材料为表面处理的纳米氮化铝粉末，纳米氮化铝粉末粒径<100nm。在本专利技术一个优选的实施方式中，所述的高密度聚乙烯(HDPE)熔融指数为5～10g/10min，以GB/T3682-2000法测定。在本专利技术一个优选的实施方式中，所述的乙烯-辛稀共聚物(POE)包含两种或两种以上的乙烯-辛稀共聚物，其中，辛烯含量为10～40wt％，熔融指数为0.5～30g/10min，以ASTMD1238法测定。在本专利技术一个优选的实施方式中，所述阻燃剂采用氢氧化铝和氢氧化镁复配的阻燃体系，其氢氧化铝和氢氧化镁的质量配比为(80-100)∶(30-50)；所用氢氧化铝及氢氧化镁均为纳米级，粒径<100nm。在本专利技术一个优选的实施方式中，所述阻燃剂的氢氧化铝和氢氧化镁复配的阻燃体系进行了表面改性，所述的改性方法为：按配比称取共100份氢氧化铝和氢氧化镁粉末，用去离子水配成5％(质量分数)的浆料置于反应器中；加入2份质量比为1:1的硬脂酸钠/聚乙二醇复合改性剂，搅拌混合均匀。加热至75-85℃，以70-90r/min搅拌速度反应1.5-2.5小时，冷却过滤除水，90-100℃干燥7-9小时，研磨过200目筛，即完成表面改性处理。在本专利技术一个优选的实施方式中，所述阻燃协效剂为硅酮、膨胀石墨、红磷、硼酸锌中的任意一种或多种。在本专利技术一个优选的实施方式中，所述经表面处理导热纳米材料为纳米氮化铝粉末，所述纳米氮化铝粉末的表面处理方法为：将1.5份钛酸酯偶联剂用无水乙醇溶剂(无水溶剂与钛酸酯偶联剂用量为1∶1)稀释后，喷洒在100份纳米氮化铝粉末上，通过低温捏合机搅拌混合15分钟，然后升高温度至60℃，高速搅拌30分钟，干燥后得到表面处理的纳米氮化铝粉末。在本专利技术一个优选的实施方式中，所述抗氧剂为四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(168)的组合，其重量比为(1～2)∶(0.5～1)。在本专利技术一个优选的实施方式中，所述润滑剂为聚乙烯蜡、油酸酰胺、硬脂酸锌中的任意一种或多种。为了实现本专利技术的目的之二，所采用的技术方案是：一种发热电缆用低烟无卤阻燃护套料的制备方法，包括如下步骤：先将阻燃剂、阻燃协效剂、经表面处理导热纳米材料、抗氧剂和润滑剂按照比例混合至温度到75℃±5℃，出料放置；接着与其他组分按照配比加入双螺杆挤出造粒，螺杆各段温度为：加料段130～145℃，输送段145～155℃，熔融段155～165℃，机头165～170℃。本专利技术的有益效果在于：提高复合材料的导热绝缘性能的同时保证并增加了材料的力学性能。具体实施方式本专利技术人经过广泛而深入的研究，通过改进配方，获得了一种具有优良导热性的发热电缆用低烟无卤阻燃护套料及其制备方法，克服了传统发热电缆用护套料的散热效果的不足，使该材料具有良好的导热性，提高产品散热效率，可降低因电线导体过热老化引起短路的风险；而且具有优异的电绝缘性，耐热变形，高阻燃性，耐热老化及机械性能优异。以下对本专利技术的具有优良导热性的发热电缆用低烟无卤阻燃护套料的各组分进行详细描述：高密度聚乙烯(HDPE)高密度聚乙烯(HDPE)树脂分子中支链少，结晶度高(85％-90％)，密度高(0.941-0.965)，具有较高的使用温度，力学强度及电绝缘性较好。在本专利技术一个优选的实施方式中，所述高密度聚乙烯熔融指数为5～10g/10min，以GB/T3682-2000法测定。乙烯-辛稀共聚物(POE)乙烯-辛稀共聚物(POE)是一类由乙烯和辛烯聚合而成的热塑性弹性体，具有优异的弹性和韧性，易于加工。POE作为增韧材料，具有添加量少、增韧效果明显、对基础树脂性能影响小等特点。在本专利技术一个优选的实施方式中，所述乙烯-辛稀共聚物(POE)包含两种或两种以上的乙烯-辛稀共聚物，辛烯含量为10～40wt％，熔融指数为0.5～30g/10min，以ASTMD1238法测定。阻燃剂本专利技术的阻燃剂为氢氧化铝及氢氧化镁复配阻燃体系，具有很好的协效作用，具有很好的低烟无卤协同阻燃作用。在本专利技术一个优选的实施方式中，所述采用氢氧化铝和氢氧化镁复配的阻燃体系，其重量配比为(80-100)∶(30-50)；所用氢氧化铝及氢氧化镁为纳米级，粒径<100nm。所述阻燃剂的氢氧化铝和氢氧化镁复配的阻燃体系进行了表面改性，其特征在于按配比称取100份氢氧化铝和氢氧化镁粉末，用去离子水配成5％(质量分数)的浆料置于反应器中，加人2份的质量比为1:1的硬脂酸钠/聚乙二醇复合改性剂，搅拌混合均匀。加热至80℃，以80r/min搅拌速度反应2小时，冷却过滤除水，95℃干燥8小时，研磨过200目筛，即完成表面改性处理。阻燃协效剂阻燃协效剂是用于提高阻燃剂阻燃效果的添加剂，能够在不影响的阻燃的效率的前提下，有效的降低无机阻燃剂的添加量。在本专利技术一个优选的实施方式中，所述阻燃协效剂为硅酮、膨胀石墨、红磷、硼酸锌中的至少一种。经表面处理导热纳米材料导热纳米材料是一类具有极高的导热性的无机纳米材料，添加入树脂中可以提高材料的导热系数。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发热电缆用低烟无卤阻燃护套料，其特征在于，按重量份计，包含如下组成部分：

【技术特征摘要】
1.一种发热电缆用低烟无卤阻燃护套料，其特征在于，按重量份计，包含如下组成部分：其中，所述的经表面处理导热纳米材料为表面处理的纳米氮化铝粉末，纳米氮化铝粉末粒径<100nm。2.如权利要求1所述的一种发热电缆用低烟无卤阻燃护套料，其特征在于，所述的高密度聚乙烯(HDPE)熔融指数为5～10g/10min，以GB/T3682-2000法测定。3.如权利要求1所述的一种发热电缆用低烟无卤阻燃护套料，其特征在于，所述的乙烯-辛稀共聚物(POE)包含两种或两种以上的乙烯-辛稀共聚物，其中，辛烯含量为10～40wt％，熔融指数为0.5～30g/10min，以ASTMD1238法测定。4.如权利要求1所述的一种发热电缆用低烟无卤阻燃护套料，其特征在于，所述阻燃剂采用氢氧化铝和氢氧化镁复配的阻燃体系，其氢氧化铝和氢氧化镁的质量配比为(80-100)∶(30-50)；所用氢氧化铝及氢氧化镁均为纳米级，粒径<100nm。5.如权利要求4所述的一种发热电缆用低烟无卤阻燃护套料，其特征在于，所述阻燃剂的氢氧化铝和氢氧化镁复配的阻燃体系进行了表面改性，所述的改性方法为：按配比称取共100份氢氧化铝和氢氧化镁粉末，用去离子水配成5％(质量分数)的浆料置于反应器中；加入2份质量比为1:1的硬脂酸钠/聚乙二醇复合改性剂，搅拌混合均匀。加热至75-85℃，以70-90r/min搅拌速度反应1.5-2.5小时，冷却过滤除水，90-100℃干燥7-9小时，研磨过200目...

【专利技术属性】
技术研发人员：何臻，宋刚，怀宝祥，
申请(专利权)人：上海至正道化高分子材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31