阻燃低烟无卤免硅烷交联聚乙烯电缆料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了阻燃低烟无卤免硅烷交联聚乙烯电缆料及其制备方法，由以下重量份原料制成：聚烯烃树脂9.3‑9.4份、阻燃剂0.1‑0.2份、阻聚剂0.1‑0.2份、相容剂0.15‑0.2份、催化剂0.1‑0.2份、免辐射交联敏化剂0.15‑0.25份、抗氧剂0.1‑0.2份、引发剂0.1‑0.2份、偶联剂0.1‑0.2份、助剂0.1‑0.2份。本发明专利技术通过对阻燃低烟无卤免硅烷交联聚乙烯电缆料配方的优化设计，得到了机械性能、阻燃性能、加工性能优秀的复合材料，符合无卤阻燃聚烯烃绝缘料的技术要求。

【技术实现步骤摘要】
阻燃低烟无卤免硅烷交联聚乙烯电缆料及其制备方法
本专利技术涉及阻燃绝缘材料
，具体涉及阻燃低烟无卤免硅烷交联聚乙烯电缆料及其制备方法。
技术介绍
电线电缆中主要使用聚氯乙烯(PVC)树脂，聚氯乙烯树脂是目前世界上仅次于聚乙烯的第二大树脂品种。PVC树脂由于具有刚性好、强度高、耐腐蚀、电气绝缘性好以及加工性能良好、价格低廉的优点，在电缆行业有着广泛的应用。聚氯乙烯电缆料主要用于电力电缆、控制电缆、通信电缆等各类电缆的护套材料。PVC电缆料是以聚氯乙烯为基础树脂，添加稳定剂、邻苯二甲酸二辛酯，邻苯二甲酸二异癸酯，对苯二甲酸二辛酯、偏苯三酸三辛酯等增塑剂以及碳酸钙等无机填充物、助剂和润滑剂等添加剂，经过混配捏合挤出而制备的粒子。但是由于聚氯乙烯树脂属于不耐耐温的材料，聚氯乙烯对光、热的稳定性较差，软化点仅为80℃，在130℃就开始分解。当电线电缆在运行中存在外部和内部故障时，电线电缆很容易因耐温等级达不到要求产生溶胶并发生燃烧，电缆在传输电能过程中往往会由其自身发热、短路或火灾等引发电缆燃烧，对生命财产造成损害。为了降低故障损失，需在材料中增加特殊的被肤耦合剂材料来提高聚氯乙烯耐热性。传统的聚氯乙烯电线电缆材料最高长期耐温等级只能达到105℃，一旦电流过高或者负载高时，传统的聚氯乙烯电线电缆极其容易溶胶开裂并发生火灾，容易产生大量烟雾对周围的环境造成污染。目前，国内电缆领域的高阻燃PVC护套料有许多，但其在大规模火焰燃烧时容易碳化，材料容易从电缆表面脱落，对电缆的实际使用产生巨大的破坏，甚至中断运行，并且电缆在燃烧过程中也会产生大量的有毒烟气、腐蚀性气体会使人窒息、中毒，不仅对逃生者和救援人员造成极大的危害而且污染环境。中国专利申请CN107619560A公开了一种耐高温阻燃PVC电缆料，所述耐高温阻燃PVC电缆料由以下重量份的组分组成：聚氯乙烯120-150份、镁铝合金5-10份、阻燃剂50-100份、分散剂20-50份和复合阻燃协效剂5.2-10份，该专利中的阻燃剂高达50-100份，占原料的百分比为25-31％，虽然提高了电缆的阻燃性能，但是大量阻燃剂的添加会引起电缆力学性能、体积电阻率和耐低温等性能的下降。中国专利申请CN105482296A公开了一种轻质耐热阻燃改性PVC树脂复混电缆料及其制备方法，该电缆料由以下重量份的原料制成：PVC树脂55-65、乙烯-醋酸乙烯共聚物30-40、拖玛琳0.01-0.02、可膨胀石墨10-15、聚四亚甲基乙二醇醚5-8、硅酸铝15-22、桐油酸3-4、六甲基二氮硅烷3-4、棉浆22-30、硬脂酸锌2-4、二甘醇二苯甲酸酯14-18、色母料8-10、助剂2-3；该电缆料将PVC树脂与乙烯-醋酸乙烯共聚物共混作为树脂基料，并以经改性处理后的棉浆作为填料，再结合具有改善加工性能功效的助剂及其它辅助原料，使得该电缆料相比于传统PVC树脂在使用时表现出更为优良的耐热阻燃性能，但是其在树脂基料中添加了较多的可膨胀石墨，由于可膨胀石墨为导电体，将其作为填料加入电缆料中会大幅降低其绝缘性能，导致漏电触电等危险的发生，具有很大的安全隐患。综上所述，研发阻燃低烟无卤免硅烷交联聚乙烯电缆料，具有很好的市场前景。
技术实现思路
针对现有技术的上述缺陷和问题，本专利技术目的是提供阻燃低烟无卤免硅烷交联聚乙烯电缆料及其制备方法，通过对阻燃低烟无卤免硅烷交联聚乙烯电缆料配方的优化设计，得到了机械性能、阻燃性能、加工性能优秀的复合材料，符合无卤阻燃聚烯烃绝缘料的技术要求。本专利技术所述的阻燃低烟无卤免硅烷交联聚乙烯电缆料，由以下重量份原料制成：本专利技术所述的聚烯烃树脂，选自熔体指数(MI)为2的低密度聚乙烯(LDPE)树脂或者线性低密度聚乙烯(LLDPE)中的一种，聚烯烃树脂作为基材树脂，不同的树脂由于其大分子内部结构的差异，对其接枝交联产生很大影响，所以使用不同的基材树脂或不同生产厂家的同一种类型的树脂，其用量也将随之而修正。所述的阻燃剂，选自Al(OH)3。所述的阻聚剂，选自对羟基苯甲醚或对叔丁基邻苯二酚，加入阻聚剂是为了抑制一些接枝和交联过程的副反应发生，加入的阻聚剂在相同条件下会先于接枝上的硅烷水解，能降低接枝聚乙烯的水解，提高接枝料的长期稳定性。所述的相容剂，选自马来酸酐接枝聚乙烯(PE-g-MAH)。所述的催化剂，来源于有机锡衍生物(自然交联除外)，具体选自二月桂酸二丁基锡(DBDTL)。催化剂一般以母料形式加入，在二步法中，接枝料(A料)和催化剂母料(B料)是分别包装，在加入挤出机前才把A料和B料混在一起，这样是为了防止A料的预交联。所述的免辐射交联敏化剂，选自聚乙烯醇，聚乙烯醇水溶液辐照时交联成凝胶，能有效地降低C2C交联的发生，从而提高加工流动性，添加聚乙烯醇，来明显降低所用辐照剂量。所述的抗氧剂，选自抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂330中的一种，加入抗氧剂是为了保证聚乙烯加工过程中的稳定性及电缆的抗老化，抗氧剂在偶联剂(硅烷)接枝过程中有抑制接枝反应的作用，在二步法交联过程中，大部分的抗氧剂可在催化剂母料中加入，这样能减少对接枝过程的影响，而在一步法交联过程中，抗氧剂存在于整个接枝过程，所以其品种和量的选择更为重要。所述的引发剂，选自过氧化二异丙苯(DCP)，引发剂的用量很关键，过少导致硅烷接枝不够；过多引起聚乙烯交联，从而使其流动性降低，挤出的绝缘线芯表面粗糙，挤制困难。所述的偶联剂，选自乙烯基不饱和硅烷，具体是乙烯基三乙氧基硅烷(A2151)或乙烯基三甲氧基硅烷(A2171)，因为乙烯基三甲氧基硅烷(A2171)的水解速率快，优选乙烯基三乙氧基硅烷(A2151)。所述的助剂，选自高吸水性丙烯酸树脂，制备方法是：将玉米淀粉与丙烯酰胺、丙烯酸在水溶液中聚合制备高吸水性树脂，原料按照以下质量比例：硫酸钾、玉米淀粉、偶氮二异庚腈、N，N-亚甲基双丙烯酰胺、丙烯酰胺、丙烯酸＝1:1:0.02：0.002：1：24，反应温度为50℃，反应时间为2h，丙烯酸中和度为95％时，获得吸水倍数为700倍的吸水性树脂，得到二元接枝聚合物的高吸水性丙烯酸树脂。本专利技术所述的阻燃低烟无卤免硅烷交联聚乙烯电缆料的制备方法，包括如下步骤：1)将阻燃剂、阻聚剂、相容剂、催化剂，按照配方量复配在一起，通过混料、造粒、冷却、包装，得到配料A；2)将抗氧剂、引发剂、偶联剂，按照配方量复配在一起，通过混料、造粒、冷却、包装，得到配料B；3)将聚烯烃树脂、免辐射交联敏化剂、助剂、配料A、配料B，按照配方量复配在一起，混合均匀，输送至双螺杆挤出机，经双螺杆挤出机造粒后，进行水冷热切，得到阻燃低烟无卤免硅烷交联聚乙烯电缆料。本专利技术步骤3)所述的双螺杆挤出机，双螺杆挤出机中各区的温度控制如下：进料区为170-180℃，塑化区为185-190℃，机头温度为190-195℃，水冷的温度为20-40℃。和现有技术相比，本专利技术具有如下优点：1、本专利技术阻燃低烟无卤免硅烷交联本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.阻燃低烟无卤免硅烷交联聚乙烯电缆料，其特征在于：由以下重量份原料制成：/n

【技术特征摘要】
1.阻燃低烟无卤免硅烷交联聚乙烯电缆料，其特征在于：由以下重量份原料制成：



所述的聚烯烃树脂，选自熔体指数为2的低密度聚乙烯树脂或者线性低密度聚乙烯中的一种；
所述的阻燃剂，选自Al(OH)3；
所述的阻聚剂，选自对羟基苯甲醚或对叔丁基邻苯二酚；
所述的相容剂，选自马来酸酐接枝聚乙烯；
所述的催化剂，选自二月桂酸二丁基锡；
所述的免辐射交联敏化剂，选自聚乙烯醇；
所述的抗氧剂，选自抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂330中的一种；
所述的偶联剂，选自乙烯基三乙氧基硅烷或乙烯基三甲氧基硅烷；
所述的引发剂，选自过氧化二异丙苯；
所述的助剂，选自高吸水性丙烯酸树脂，制备方法是：将玉米淀粉与丙烯酰胺、丙烯酸在水溶液中聚合制备高吸水性树脂，原料按照以下质量比例：硫酸钾、玉米淀粉、偶氮二异庚腈、N，N-亚甲基双丙烯酰胺、丙烯酰胺、丙烯酸＝1:1:0.02：0.002：1：24，反应温度为50℃，反应时间为2h，丙烯酸中和度为95％时，获得吸水倍数为700倍的吸水性树脂，得到二元接枝聚合物的高吸水性丙烯酸树脂。


2.根据权利要求1所述的阻燃低烟无卤免硅烷交联聚乙烯电缆料，其特征在于：所述的聚烯烃树脂，选自熔体指数为2的低密度聚乙烯树脂。

【专利技术属性】
技术研发人员：张永学，陈锐兵，
申请(专利权)人：广西宏锐科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广西;45