无卤无磷阻燃电缆材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种无卤无磷阻燃电缆材料及其制备方法，涉及阻燃电缆材料技术领域，所述无卤无磷阻燃电缆材料总重量按100份计，主要成分按重量份计包括：聚酰胺弹性体20～60份，氢氧化镁阻燃剂40～65份，偶联剂0.5～2份，分散剂0.5～3份，相容剂2～10份，抗氧剂0.1～1份；本发明专利技术的阻燃弹性体材料可用于电缆行业，无卤素危害，抑烟，阻燃性能好，同时力学性能优异，成本低廉，适合大规模工业生产。适合大规模工业生产。

【技术实现步骤摘要】
无卤无磷阻燃电缆材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及阻燃电缆材料
，尤其是涉及一种无卤无磷阻燃电缆材料及其制备方法和其制备的电缆。

技术介绍

[0002]随着社会的发展及技术的提高，阻燃电缆已成为电气和通讯电缆应用领域中的标配，有些场合对阻燃性能的要求甚至更高。
[0003]阻燃电缆护套通常材质为硬度适中的塑料，如聚乙烯阻燃电缆、聚氯乙烯阻燃电缆、聚四氟乙烯阻燃电缆等，一般采用的阻燃方法就是在护套材料中添加含有卤素的卤化物和金属氧化物，但是，由于这些材料中含有卤化物，在燃烧时释放大量的烟雾和卤化氢气体，所以，火灾时的能见度低，给人员的安全疏散和消防带来很大的妨碍，而且有毒气体可能导致窒息致死。此外，卤化氢气体与空气中的水反应后会生成卤化氢酸，严重腐蚀仪器设备，建筑物造成“二次灾害”。
[0004]目前，对聚酰胺弹性体作为基材的阻燃研究较少。在阻燃电缆领域，无卤阻燃交联聚乙烯材料研究应用较多，但在实现阻燃性能的同时，力学性能大幅降低，难以满足某些特定环境的使用要求。另外，塑料材质的限制，使得电缆柔韧性差，硬度较高，不便于施工。而部分聚氨酯材质的电缆，则力学强度不高，而且还存在成本高、阻燃效果不理想、相容性差的缺陷。
[0005]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的之一在于提供一种无卤无磷阻燃电缆材料。
[0007]本专利技术的目的之二在于提供一种该无卤无磷阻燃电缆材料的制备方法。
[0008]本专利技术的目的之三在于提供一种由该无卤无磷阻燃电缆材料制备的电缆。
[0009]本专利技术一方面提供了一种无卤无磷阻燃电缆材料，以总重量份数100份计，包括以下原料：聚酰胺弹性体20～60份，氢氧化镁阻燃剂40～65份，偶联剂0.5～2份，相容剂2～10份，分散剂0.5～3份，抗氧剂0.1～1份。例如，本专利技术一个实施方式的无卤无磷阻燃电缆材料，以总重量份数100份计，包括以下原料：聚酰胺弹性体20～30份，如28～30份；氢氧化镁阻燃剂55～65份，如60～65份；偶联剂0.5～1份，如0.8～1份；相容剂6～10份，如7～8份；分散剂2～3份；抗氧剂0.5～1份。再例如，本专利技术一个实施方式的无卤无磷阻燃电缆材料，以总重量份数100份计，包括以下原料：聚酰胺弹性体28～30份，氢氧化镁阻燃剂60～65份，偶联剂0.8～1份，相容剂7～8份，分散剂2～3份，抗氧剂0.5～1份。
[0010]下面对各组分进行详细说明。
[0011]聚酰胺弹性体
[0012]以聚酰胺弹性体作为阻燃电缆材料基材，聚酰胺弹性体为含有聚酰胺硬段(例如PA6、PA66、PA12等)和脂肪族聚酯或聚醚软段的嵌段共聚物。聚酰胺弹性体可以为长链或短
链聚醚嵌段酰胺(PEBA)、聚醚酯酰胺(PEEA)和聚酯酰胺(PEA)嵌段共聚物中的一种或多种共混，优选为聚醚嵌段酰胺，更优选为尼龙6型聚醚嵌段聚酰胺弹性体(即聚酰胺6型热塑性弹性体，TPAE
‑
6)。
[0013]在一些实施方式中，聚酰胺弹性体的相对粘度为1.5
‑
3.0，优选1.8
‑
3.0，更优选为2.0
‑
2.5。相对粘度以GB/T 12006.1(ISO307)标准方法，以甲酸溶液为溶剂测定。
[0014]在一种优选的实施方式中，聚酰胺6型热塑性弹性体通过包括以下步骤的方法(二元酸)制备：在反应器中加入聚醚/聚酯、己内酰胺、去离子水、催化剂、二酸，在氮气保护下、升温至200～240℃，机械搅拌下反应0.5～2小时；然后在250～280℃下、抽真空到20～500Pa继续机械搅拌反应0.5～3小时；然后经沸水萃取、干燥得到聚酰胺6热塑性弹性体树脂，其中，所述的二酸为乙二酸、丙二酸、丁二酸或者己二酸，其中，所述的催化剂为磷酸、硫酸、或者氨基己酸。
[0015]优选地，所述聚醚/聚酯为选自聚四氢呋喃、聚乙二醇、聚丙二醇和聚己二醇中的一种或几种。优选地，所述聚醚/聚酯的数均分子量为300
‑
8000。优选地，基于聚醚/聚酯和己内酰胺的总重，所述聚酯/聚醚的用量为10wt～60wt％。优选地，基于聚醚/聚酯和己内酰胺的总重，所述己内酰胺的用量为40wt～90wt％；和/或所述二酸用量为1～10wt％；和/或所述催化剂的用量为0.1～4wt％；和/或所述去离子水的用量为0.5～4wt％。优选地，所述机械搅拌转速为100～800rpm。
[0016]在优选的实施方式中，聚酰胺6型热塑性弹性体通过CN 104327266 B公开的方法制备，其公开的内容以引用的方式全部并入本文。
[0017]以此方法制得的TPAE
‑
6相对粘度在1.5～3.0之间(以GB/T 12006.1(ISO307)标准方法，以甲酸溶液为溶剂测定)，通过更精确的反应温度和时间的调整获得稳定粘度的TPAE
‑
6。
[0018]优选采用上述二元酸法制造的TPAE6材料，极性较强，并且含有大量的端氨基及端羧基，碳链短，相对含N量高，阻燃性能更优异，能很好的与氢氧化镁以及偶联剂结合，增强组合物体系的反应相容性，同时，与阻燃材料分子之间可形成较强的氢键，从而极大的提高制备后的阻燃材料的机械性能及阻燃性能。
[0019]基于约100重量份的无卤无磷阻燃电缆材料，无卤无磷阻燃电缆材料可包括约20重量份
‑
约60重量份的聚酰胺弹性体，例如可以为20重量份、25重量份、30重量份、35重量份、40重量份、45重量份、50重量份、55重量份、60重量份。
[0020]氢氧化镁阻燃剂
[0021]氢氧化镁可以是天然矿物粉碎法制备的矿化氢氧化镁(将矿石直接粉碎，经过干法粗磨和湿法超细研磨，制得所需要的粒度等级的氢氧化镁产品)，也可以是氧化镁水合法制备的水合氢氧化镁(将矿石进行煅烧，制备得到的氧化镁水化制备氢氧化镁，得到水合氢氧化镁)，优选水合氢氧化镁。
[0022]在一些实施方式中，氢氧化镁的白度(白度影响氢氧化镁的纯度和质量)≥95％，和/或
[0023]氢氧化镁的粒径为1
‑
10μm，优选为1
‑
3μm。
[0024]在一些实施方式中，所述聚酰胺弹性体与所述氢氧化镁阻燃剂的重量比为100：90～100：160。
[0025]基于约100重量份的无卤无磷阻燃电缆材料，无卤无磷阻燃电缆材料可包括约40重量份
‑
约65重量份的氢氧化镁阻燃剂，例如可以为40重量份、45重量份、50重量份、55重量份、60重量份、65重量份。
[0026]偶联剂
[0027]偶联剂用于对氢氧化镁进行表面改性。
[0028]偶联剂可以为硅烷偶联剂如KH560、KH550、KH570、KH792、DL602等，钛酸酯偶联剂201、101、105、311、TTS等其中的一种或几种，优选为硅烷偶联剂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无卤无磷阻燃电缆材料，其特征在于，所述无卤无磷阻燃电缆材料以总重量份数100份计，包括以下原料：聚酰胺弹性体20～60份，氢氧化镁阻燃剂40～65份，偶联剂0.5～2份，相容剂2～10份，分散剂0.5～3份，抗氧剂0.1～1份。2.根据权利要求1所述的无卤无磷阻燃电缆材料，其特征在于，所述无卤无磷阻燃电缆材料以总重量份数100份计，包括以下原料：聚酰胺弹性体20～30份，氢氧化镁阻燃剂55～65份，偶联剂0.5～1份，相容剂6～10份，分散剂2～3份，抗氧剂0.5～1份；优选地，所述无卤无磷阻燃电缆材料，以总重量份数100份计，包括以下原料：聚酰胺弹性体28～30份，氢氧化镁阻燃剂60～65份，偶联剂0.8～1份，相容剂7～8份，分散剂2～3份，抗氧剂0.5～1份。3.根据权利要求1或2所述的无卤无磷阻燃电缆材料，其特征在于，所述聚酰胺弹性体为选自聚醚嵌段酰胺、聚醚酯酰胺和聚酯酰胺嵌段共聚物中的一种或两种，优选为聚醚嵌段酰胺，更优选为尼龙6型聚醚嵌段聚酰胺；优选地，所述聚酰胺弹性体的相对粘度为1.5
‑
3.0，优选为2.0
‑
2.5。4.根据权利要求3所述的无卤无磷阻燃电缆材料，其特征在于，尼龙6型聚醚嵌段聚酰胺通过包括以下步骤的方法制备：在反应器中加入聚醚/聚酯、己内酰胺、去离子水、催化剂、二酸，在氮气保护下、升温至200～240℃，机械搅拌下反应0.5～2小时；然后在250～280℃下、抽真空到20～500Pa继续机械搅拌反应0.5～3小时；然后经沸水萃取、干燥得到聚酰胺6热塑性弹性体树脂，其中，所述的二酸为乙二酸、丙二酸、丁二酸或者己二酸，其中，所述的催化剂为磷酸、硫酸、或者氨基己酸；优选地，所述聚醚/聚酯为选自聚四氢呋喃、聚乙二醇、聚丙二醇或聚己二醇中的一种或几种；优选地，所述聚醚/聚酯的数均分子量为300
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8000；优选地，基于聚醚/聚酯和己内酰胺的总重，所述聚酯/聚醚的用量为10wt～60wt％；优选地，基于聚醚/聚酯和己内酰胺的总重，所述己内酰胺的用量为40wt～90wt％；和/或所述二酸用量为1～10wt％；和/或所述催化剂的用量为0.1～4wt％；和/或所述去离子水的用量为0.5～4wt％；优选地，所述机械搅拌转速为100～800rpm。5.根据权利要求1或2所述的无卤无磷阻燃电缆材料，其特征在于，所述氢氧化镁阻燃剂为天然矿物粉碎制备的矿化氢氧化镁或氧化镁水合制备的水合氢氧化镁，优选为水合氢氧化镁；优选地，...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳碧波，马伊，赵振伦，刘冬然，胡纲，潘宇，陈西波，
申请(专利权)人：沧州旭阳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：