紫外光交联膨胀型阻燃聚烯烃电缆绝缘护套料及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种紫外光交联膨胀型磷氮类阻燃聚烯烃电缆的绝缘与护套料及其制备方法，特征是以聚乙烯或马来酸酐接枝聚乙烯和／或乙烯醋酸乙烯酯或马来酸酐接枝乙烯醋酸乙烯酯或酰胺接枝乙烯醋酸乙烯酯共聚物为基料，加入膨胀型磷氮类无卤阻燃剂、光引发剂、多官能团交联剂和抗氧剂，配以阻燃增效剂、消烟剂和加工助剂，挤出造粒成光交联阻燃电缆料；然后在电缆导电线芯上熔融挤出包覆该阻燃料成绝缘层或护套层，随即对该绝缘层或护套层进行紫外光辐照交联。经检测，该绝缘层或护套层材料的氧指数大于３０％，垂直燃烧实验通过ＵＬ－９４　Ｖ０级，拉伸强度大于１２ＭＰａ，断裂伸长率大于３５０％，体积电阻率大于８×１０↑［１４］Ω．ｃｍ。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于聚烯烃电缆材料制备方法
，特别涉及紫外光交联膨胀型磷氮类 阻燃聚烯烃电缆的绝缘层与护套层材料及其制备方法。
技术介绍
交联聚烯烃材料具有电性能优异、长期使用温度高、耐腐蚀、耐压耐热性能好、机 械强度高等特点，正越来越多地被应用于制造交联电线电缆。但交联聚烯烃材料的主要 缺点是容易着火燃烧引起火灾。而目前最常使用的含卤素阻燃聚烯烃材料在燃烧时会释 放出大量烟雾和有毒、腐蚀性由化氢等气体，妨碍人们从火灾中^l敬离和灭火工作，因此 开发无卣阻燃材料新技术及其在交联电线电缆中的应用已成为一种必然的发展趋势。中国专利98126595.2描述了以聚乙烯(PE)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、 金属氢氧化物、红磷、碳黑、交联剂为组成的材料体系在高能电子束辐照交联条件下或 在过氧化物热引发的化学交联条件下制备交联无卣阻燃聚烯烃电缆，制品的极限氧指数 为41%,拉伸强度为llMPa,断裂伸长率为450%。日本专利JP20000265013描述了以 EVA、表面改性的金属氬氧化物、氨基硅烷偶联剂为复合材料体系通过化学交联法制备 交联无卣阻燃EVA材料，制品具有优良的力学和阻燃性能。美国专利US2002143114描 迷了以PE、 EVA、氢氧化铝、硅烷交联剂和一种可以装载硅烷交联剂的多孔聚合物、有 机过氧化物的体系在热引发条件下制备化学交联无卣阻燃聚烯烃电缆，制品具有较好的 力学性能、阻燃性能和电绝缘性能。中国专利申请号00112600.8描述了用PE、 EVA、氢 氧化镁、乙烯基硅氧烷、硅烷水解交联催化剂等硅烷交联法制备无卣阻燃聚烯烃电缆， 制品的极限氧指数达32.5%,拉伸强度和断裂伸长率分别达到12.8MPa和426。/。。中国专 利申请号200510102257.9描述了以EVA、乙烯-辛烯共聚物(POE )、氢氧化镁、交联 剂为主的共混物体系用高能辐照交联法制备无卣阻燃聚烯烃电缆材料，制品的氧指数大 于32%，力学性能优良。从目前所知的专利和检索相关文献资料中可以看出(1 )无卤 阻燃聚烯烃材料的交联方法主要包括高能辐射交联、过氧化物化学交联和硅烷交联法， 前者设备投资较高以及设备操作维护较为复杂，后者过氧化物化学交联需高温高压条件， 工艺较为复杂，而硅烷交联涉及水解反应，制品的稳定性差，耐压耐温等级低；(2)所 制备的无卣阻燃聚烯烃材料大多以金属氢氧化物为主阻燃剂，然而金属氢氧化物的阻燃 效率较低，至少需要在100 %~150 %的高添加量下才能达到较好的阻燃效果，这样就严 重劣化了聚合物基体的相关性能。膨胀型磷氮类阻燃剂是一类高效的无卤阻燃剂，这类 阻燃剂受热时，由于磷和氮的协同作用，表面形成一层致密的膨胀炭层，起到隔热、隔 氧、抑烟的作用。相对于金属氢氧化物阻燃剂如氢氧化镁、氢氧化铝等，具有添加量少， 一般仅需30 % 50 %的添加量，对聚合物基体的力学性能、加工性能影响较小和阻燃效 率高等优点。然而至今未见关于交联膨胀型磷氮类阻燃聚烯烃材料的报道，这是因为上4面所述的几种主要交联方法对制备交联膨胀型磷氮类阻燃聚烯烃材料存在某些缺点或问 题的缘故。高能辐射交联设备投资高、操作维护复杂、防护要求苛刻，即使可应用于交 联膨胀型磷氮类阻燃聚烯烃材料，但产品的成本高，同时由于电子束射线的辐照面很小， 很难适用于粗电缆的交联，电子束较高的能量也会一定程度上破坏材料的结构，导致相关性能的下降；过氧化物化学交联则需要高温高压条件，而高温会使磷氮类阻燃剂提前 分解，高压则难于使磷氮类阻燃剂发生膨胀；硅烷交联需要通过水解反应完成交联，而 磷氮类阻燃剂非常容易吸水而发生降解，从而降低了材料的阻燃性能和电性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种紫外光交联膨胀型磷氮类阻燃聚烯烃电缆的绝缘层与护套 层材料及其制备方法，以克服现有交联技术的上述缺点，获得一种兼有膨胀阻燃和耐高温 特性的光交联聚烯烃电缆。本专利技术的紫外光交联膨胀型磷氮类阻燃聚烯烃电缆绝缘与护套料，其特征在于以聚 乙烯或接枝改性聚乙烯和/或乙烯醋酸乙烯酯或接枝改性乙烯醋酸乙烯酯共聚物为基料， 按其总重量100份，加入膨胀型磷氮类无卤阻燃剂20-50份、光引发剂0.1-5.0份、多官 能团交联剂0.1-5.0份和复合抗氧剂0.01-1.0份，配以阻燃增效剂0.5-5.0份、消烟剂0.5-10.0 份和加工助剂0.5-5.0份组合而成。本专利技术的紫外光交联膨胀型磷氮类阻燃聚烯烃电缆绝缘与护套层的制备方法，其特 征在于以聚乙烯或接枝改性聚乙烯和/或乙烯醋酸乙烯酯或接枝改性乙烯醋酸乙烯酯共 聚物为基料，按其总重量100份，加入膨胀型磷氮类无卤阻燃剂20-50份、光引发剂 0. 1-5. 0份、多官能团交联剂0. 1-5. 0份和抗氧剂0. 01-1. 0份，配以阻燃增效剂0. 5-5. 0 份、消烟剂0. 5-10. 0份和加工助剂0. 5-5. 0份，混合均匀后，在140-200。C挤出造粒成 光交联阻燃电缆料；然后在电缆导电线芯上熔融挤出包覆该阻燃料成绝缘层或护套层， 随即在波长200-400 nm、光强400-2000 mW/cm2的紫外光下进行紫外光辐照交联。所述接枝改性聚乙烯或接枝改性乙烯醋酸乙烯酯共聚物为马来酸酐接枝改性聚乙烯 或马来酸酐接枝改性乙烯醋酸乙烯酯共聚物或酰胺接枝改性乙烯醋酸乙烯酯共聚物。所述膨胀型磷氮类无卣阻燃剂选自下列之一种或多种组合(1 )集酸源气源的化合 物与炭源化合物和气源化合物的组合；(2)集酸源气源的化合物与集炭源气源化合物的 组合；(3 )集酸源、气源和炭源于一体的磷氮类阻燃剂。所述光引发剂选自安息香双曱醚(BDK) 、 二烷氧基苯乙酮、占吨酮、蒽醌、芴酮 或二苯曱酮(BP)及其衍生物中的一种或多种组合。所述多官能团交联剂选自三聚氰酸三烯丙酯(TAC )、三聚异氰酸三烯丙酯(TAIC )、 三羟曱基丙烷三(曱基)丙烯酸酯(TMPTA)、三羟甲基丙烷三烯丙醚(TMPAE)、 季戊四醇三烯丙醚(PETAE )、季戊四醇四烯丙醚或/和三甘醇曱基丙烯酸酯(TEGMA)。所述抗氧剂选自酚类、亚磷酸酯类、磷酸酯类或含^J旨类抗氧剂；其中酚类抗氧剂 包括2, 6-二特丁基苯酚、2, 4, 6-三特丁基苯酚(抗氧剂246 )、 4， 4，-硫代双(6-特丁基 -3-曱基苯酚)(抗氧剂300 )或四季戊四醇酯(抗氧剂1010);所述亚磷酸酯类或磷酸酯类抗氧剂包括亚磷酸三苯酯(TPP)、 亚磷酸三(2， 4-二特丁基苯基)酯(抗氧剂168)、亚磷酸三异辛酯(TI0P)或磷酸三苯 曱酯；所述含硫酯类抗氧剂包括硫代二丙酸二月桂酯(DLTP)、 ^S克代二丙酸月桂十八酯 (LSTP )或硫代二丙酸二 (十三)酯(DTDTP );该复合抗氧剂以酚类抗氧剂与亚磷酸酯类 或含硫酯类为其优选配合，以四季 戊四醇酯(抗氧剂1010)与亚磷酸三苯酯(TPP)或亚磷酸三(2, 4-二特丁基苯基)酯 (抗氧剂168)或硫代二丙酸二月桂酯(DLTP)的配合尤佳。所述阻燃增效剂选自硼酸锌、超细硼酸锌、沸石、二茂铁、二氧化硅、气相二氧化 硅、硅胶、硅酸锌、有机硅类化合物、金属氧化物、硅钩酸和/或磷酸酯或亚磷酸酯。所述消烟剂包括三氧化二钼、七钼酸铵或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种紫外光交联膨胀型磷氮类阻燃聚烯烃电缆绝缘与护套料，其特征在于以聚乙烯或接枝改性聚乙烯和／或乙烯醋酸乙烯酯或接枝改性乙烯醋酸乙烯酯共聚物为基料，按其总重量１００份，加入膨胀型磷氮类无卤阻燃剂２０－５０份、光引发剂０．１－５．０份、多官能团交联剂０．１－５．０份和抗氧剂０．０１－１．０份，配以阻燃增效剂０．５－５．０份、消烟剂０．５－１０．０份和加工助剂０．５－５．０份组合而成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍文波，贾振山，瞿保钧，李巍，马树军，施文芳，吴强华，叶磊，
申请(专利权)人：黑龙江沃尔德电缆有限公司，中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：23[中国|黑龙江]