專利名稱：電纜用無鹵素阻燃組合物和使用其的電纜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電纜用無鹵素阻燃組合物和使用所述組合物制造的電纜，具體而言， 本發(fā)明涉及如下的無鹵素阻燃組合物和使用該組合物制造的絕緣電纜所述無鹵素阻燃組 合物不包含商素成分而包含作為基體樹脂的乙烯類共聚物樹脂和聚烯烴類樹脂的混合樹 脂、阻燃劑和阻燃助劑，以顯示高抗張強(qiáng)度并滿足阻燃要求。
背景技術(shù)：
在船舶使用的用于進(jìn)行電力供應(yīng)、控制或發(fā)送信號(hào)的電纜通常具有編織層，該編 織層圍繞墊層結(jié)構(gòu)，而墊層結(jié)構(gòu)又圍繞中心導(dǎo)體，從而防止因安裝時(shí)可能施加至電纜的張 力和側(cè)壓力造成的變形，所述編織層由鍍鋅鐵絲、鍍鋅鋼絲或鍍銅鐵絲制成。特別是，根據(jù) IEC(國際電工委員會(huì))標(biāo)準(zhǔn)的無鹵素阻燃電纜用于危險(xiǎn)場所或要求防爆的場所時(shí)應(yīng)當(dāng)在 其內(nèi)部或外部具有編織層。然而，使用編織層會(huì)導(dǎo)致電纜的外徑較大且柔性較差，因而難以 在較小的空間安裝電纜。同時(shí)，編織層是通過電纜制造過程中的單獨(dú)步驟形成的，因此增大了制造的單位 成本，而且在編織層形成步驟中線絲被不規(guī)則編織的情況中，可能制得不良產(chǎn)品。此外，編 織層增加了電纜的總重量，限制了需要較輕重量的應(yīng)用。相關(guān)產(chǎn)業(yè)一直在穩(wěn)步研究各種技術(shù)以改善具有編織層的電纜中的對(duì)抗張力的物 理性質(zhì)，并開發(fā)了編織層的替代品來保護(hù)電纜的阻燃性，同時(shí)建議用無鹵素聚合物材料來 改善抗張強(qiáng)度。然而，無商素聚合物材料盡管具有優(yōu)異的抗張強(qiáng)度，但卻具有較低的阻燃特 性。而且，無鹵素聚合物材料的剛性較大，因而降低了電纜的柔性，導(dǎo)致難以安裝電纜。為 解決該問題，加入有機(jī)或無機(jī)阻燃劑來改善無鹵素聚合物材料的阻燃性，但在這樣的情況 中聚合物材料的抗張強(qiáng)度下降。如上所述，提出了一種無鹵素聚合物材料，并且利用所述無鹵素聚合物材料不斷 進(jìn)行研究，以開發(fā)不僅能夠提供阻燃性還能夠提供改善的物理性質(zhì)(如抗張強(qiáng)度和改善的 柔性)的絕緣體，從而允許容易地安裝電纜，并使電纜的體積或重量最小化。在該技術(shù)背景 下設(shè)計(jì)了本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是提供一種無鹵素聚合物組合物，所述組合物不僅能夠提供阻燃 性，而且還能夠提供圍繞電纜的中心導(dǎo)體的墊層結(jié)構(gòu)和編織結(jié)構(gòu)的功能和性質(zhì)，而且滿足 絕緣體所需的各種物理性質(zhì)。技術(shù)方案本發(fā)明的無商素阻燃組合物包含100重量份基體樹脂，所述基體樹脂含有60重 量％ 90重量％的乙烯類共聚物樹脂和10重量％ 40重量％的聚烯烴類樹脂；相對(duì)于 100重量份的所述基體樹脂為50重量份 160重量份的阻燃劑；和相對(duì)于100重量的所述
3基體樹脂為1重量份 30重量份的阻燃助劑。本發(fā)明的絕緣電纜包含中心導(dǎo)體；被覆所述中心導(dǎo)體的絕緣層；和圍繞被覆有 所述絕緣層的所述中心導(dǎo)體的墊層，其中所述墊層是使用上述無鹵素阻燃組合物形成的。


參考附圖，將在以下詳細(xì)描述中對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行更加充分地說明。 不過，應(yīng)當(dāng)理解，此處所作的說明是僅用于描述目的的優(yōu)選例，而非意圖限制本發(fā)明的范圍。圖1是傳統(tǒng)絕緣電纜的截面示意圖。圖2是本發(fā)明的絕緣電纜的截面示意圖。
具體實(shí)施例方式下面將參考附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述。此處所作的說明是僅用 于描述目的的優(yōu)選例，而非意圖限制本發(fā)明的范圍，因而應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行其他 的等價(jià)替換和修正而不脫離其精神和范圍。提供本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式以幫助本領(lǐng)域普通 技術(shù)人員更完全的理解本發(fā)明。根據(jù)本發(fā)明，無鹵素阻燃組合物在正常溫度具有的抗張強(qiáng)度為1. 5kgf/mm2以上， 所述組合物包含100重量份基體樹脂(其中包含60重量％ 90重量％的乙烯類共聚物樹 脂和10重量％ 40重量％的聚烯烴類樹脂)、相對(duì)于100重量份的所述基體樹脂為50重 量份 160重量份的阻燃劑和相對(duì)于100重量的所述基體樹脂為1重量份 30重量份的 阻燃助劑。對(duì)于基體樹脂的乙烯類共聚物樹脂的含量小于上述最小值的情況，因?yàn)樘畛浯罅?阻燃劑的能力下降使伸長率顯著降低，因而不優(yōu)選這種情況。對(duì)于乙烯類共聚物樹脂的含 量大于上述最大值的情況，因?yàn)榻Y(jié)晶性樹脂的比例減小從而不能確保與傳統(tǒng)絕緣電纜的編 織層相當(dāng)?shù)目箯垙?qiáng)度和抗沖擊性并且不能滿足80°C時(shí)的抗熱變形性和150°C時(shí)的高溫老 化特性，故不優(yōu)選這種情況。同時(shí)，對(duì)聚烯烴類樹脂的含量限制與對(duì)乙烯類共聚物樹脂的含 量限制的原因相反。具體而言，對(duì)于聚烯烴樹脂的含量小于上述最小值的情況，因?yàn)榻Y(jié)晶性 樹脂的比例減小從而不能確保與傳統(tǒng)絕緣電纜的編織層相當(dāng)?shù)目箯垙?qiáng)度和抗沖擊性并且 不能滿足80°C時(shí)的抗熱變形性和150°C時(shí)的高溫老化特性，因而不優(yōu)選這種情況。對(duì)于聚 烯烴類樹脂的含量大于上述最大值的情況，因?yàn)樘畛浯罅孔枞紕┑哪芰︼@著下降而使伸長 率降低，而且具有高熔點(diǎn)的樹脂的大量使用增加了擠出過程的溫度從而導(dǎo)致阻燃劑分解， 因此不優(yōu)選這種情況。此時(shí)，基體樹脂的乙烯類共聚物樹脂優(yōu)選為選自由乙烯_乙酸乙烯酯共聚物樹 脂、乙烯_丙烯酸甲酯共聚物樹脂、乙烯_丙烯酸乙酯共聚物樹脂和乙烯_丙烯酸丁酯共聚 物樹脂或其混合物組成的組的任一種樹脂，不過本發(fā)明在這方面并不受限制。更優(yōu)選的是， 所述乙烯類共聚物樹脂的比重為0. 93g/cm3 0. 96g/cm3，熔點(diǎn)為67 V 102°C，熔融指數(shù) 為0. 3g/10分鐘 10g/10分鐘。對(duì)于熔融指數(shù)小于上述最小值的情況，因?yàn)樯扉L率和擠出 率下降，因此不優(yōu)選這種情況；對(duì)于熔融指數(shù)大于上述最大值的情況，因?yàn)榭箯垙?qiáng)度和耐熱 性降低，因此不優(yōu)選這種情況。
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優(yōu)選的是，基體樹脂的聚烯烴類樹脂是選自由低密度聚乙烯(LDPE)樹脂、線性低 密度聚乙烯(LLDPE)樹脂、中密度聚乙烯(MDPE)樹脂、高密度聚乙烯(HDPE)樹脂、聚丙烯 樹脂和聚酯樹脂或其混合物組成的組的任一種樹脂，不過本發(fā)明在這方面并不受限制。更 優(yōu)選的是，選作所述聚烯烴類樹脂的材料具有馬來酸酐。對(duì)于阻燃劑的含量小于上述最小值的情況，因?yàn)樽枞夹圆蛔阋蚨粌?yōu)選這種情 況；對(duì)于阻燃劑的含量大于上述最大值的情況，因?yàn)樽枞夹圆⑽磁c過量的阻燃劑成比例地 增加，但抗張強(qiáng)度特性因阻燃劑過量所致而降低，因而不優(yōu)選這種情況。優(yōu)選的是，所述阻 燃劑是選自由氫氧化鎂與水菱鎂礦的混合物、碳酸鈣鎂石與水菱鎂礦的復(fù)合物以及氫氧化 鋁或上述物質(zhì)的混合物組成的組的任一種物質(zhì)，不過本發(fā)明在這方面并不受限制。此外，所 述阻燃劑可以是用選自以下組的任一種物質(zhì)進(jìn)行表面處理的金屬氫氧化物，所述組由乙烯 基硅烷、硬脂酸、油酸、氨基聚硅氧烷和聚合物樹脂、或其混合物組成。此時(shí)，優(yōu)選的金屬氫 氧化物是選自由氫氧化鎂與水菱鎂礦的混合物、碳酸鈣鎂石與水菱鎂礦的復(fù)合物以及氫氧 化鋁或上述物質(zhì)的混合物組成的組的任一種物質(zhì)，不過本發(fā)明在這方面并不受限制。對(duì)于阻燃助劑的含量小于上述最小值的情況，因?yàn)椴荒軐?shí)現(xiàn)阻燃性的改善，因而 不優(yōu)選這種情況；對(duì)于阻燃助劑的含量大于上述最大值的情況，因?yàn)閼?yīng)當(dāng)減少阻燃劑的量 以防止機(jī)械性質(zhì)的下降，從而導(dǎo)致阻燃性或耐熱性降低，因而不優(yōu)選這種情況。優(yōu)選的是， 所述阻燃助劑是選自由紅磷類化合物、硅類化合物、硼類化合物和碳粉或其混合物組成的 組的任一種物質(zhì)，不過本發(fā)明在這方面并不受限制。無鹵素阻燃組合物還可包含相對(duì)于100重量份的所述基體樹脂為0. 1重量份 15 重量份的抗氧化劑，所述抗氧化劑是選自由受阻酚類、磷酸鹽類、咪唑類和硫醇類或其混合 物組成的組的任一種物質(zhì)。對(duì)于抗氧化劑的含量小于上述最小值的情況，因?yàn)樯倭康目寡趸瘎?dǎo)致耐熱性不 足，因而不優(yōu)選這種情況；對(duì)于抗氧化劑的含量大于上述最大值的情況，因?yàn)檫^量的抗氧化 劑導(dǎo)致阻燃性和機(jī)械性質(zhì)降低，因而不優(yōu)選這種情況。本發(fā)明的上述無鹵素阻燃組合物在正常溫度的抗張強(qiáng)度為1. 5kgf/mm2以上，氧指 數(shù)為28%以上。所述組合物可用于在絕緣線絲或電纜中形成鐵絲或銅絲的墊層結(jié)構(gòu)和編織 結(jié)構(gòu)，或電線的內(nèi)護(hù)套層(sheath layer)。如下表1中所示，根據(jù)實(shí)施例1 6和比較例1 3制備各成分，并在約130°C的 開放式輥中混合。然后，將混合物在170°C進(jìn)行5分鐘擠壓成型，以制造用于性質(zhì)測定的各 樣品。表 1
權(quán)利要求
一種電纜用無鹵素阻燃組合物，所述組合物在正常溫度的抗張強(qiáng)度為1.5kgf/mm2以上，所述組合物中包含100重量份基體樹脂，所述基體樹脂含有60重量％～90重量％的乙烯類共聚物樹脂和10重量％～40重量％的聚烯烴類樹脂；相對(duì)于100重量份的所述基體樹脂為50重量份～160重量份的阻燃劑；和相對(duì)于100重量的所述基體樹脂為1重量份～30重量份的阻燃助劑。
2.如權(quán)利要求1所述的電纜用無鹵素阻燃組合物，其中所述乙烯類共聚物樹脂是選自 由乙烯_乙酸乙烯酯共聚物樹脂、乙烯_丙烯酸甲酯共聚物樹脂、乙烯_丙烯酸乙酯共聚物 樹脂和乙烯_丙烯酸丁酯共聚物樹脂或其混合物組成的組的任一種物質(zhì)。
3.如權(quán)利要求1所述的電纜用無鹵素阻燃組合物，其中所述聚烯烴類樹脂是選自由低 密度聚乙烯(LDPE)樹脂、線性低密度聚乙烯(LLDPE)樹脂、中密度聚乙烯(MDPE)樹脂、高 密度聚乙烯(HDPE)樹脂、聚丙烯樹脂和聚酯樹脂或其混合物組成的組的任一種物質(zhì)。
4.如權(quán)利要求3所述的電纜用無鹵素阻燃組合物，其中選作所述聚烯烴類樹脂的材料 具有馬來酸酐。
5.如權(quán)利要求1所述的電纜用無鹵素阻燃組合物，其中所述阻燃劑是選自由氫氧化鎂 與水菱鎂礦的混合物、碳酸鈣鎂石與水菱鎂礦的復(fù)合物和氫氧化鋁或上述物質(zhì)的混合物組 成的組的任一種物質(zhì)。
6.如權(quán)利要求1所述的電纜用無鹵素阻燃組合物，其中所述阻燃劑是用選自由乙烯基 硅烷、硬脂酸、油酸、氨基聚硅氧烷和聚合物樹脂、或其混合物組成的組的任一種物質(zhì)進(jìn)行 表面處理的金屬氫氧化物。
7.如權(quán)利要求6所述的電纜用無鹵素阻燃組合物，其中所述金屬氫氧化物是選自由氫 氧化鎂與水菱鎂礦的混合物、碳酸鈣鎂石與水菱鎂礦的復(fù)合物和氫氧化鋁、或其混合物組 成的組的任一種物質(zhì)。
8.如權(quán)利要求1所述的電纜用無鹵素阻燃組合物，其中所述阻燃助劑是選自由紅磷類 化合物、硅類化合物、硼類化合物和碳粉或其混合物組成的組的任一種物質(zhì)。
9.如權(quán)利要求1所述的電纜用無鹵素阻燃組合物，所述組合物還包含相對(duì)于100重量份的所述基體樹脂為0. 1重量份 15重量份的抗氧化劑，所述抗氧化 劑是選自由受阻酚類、磷酸鹽類、咪唑類和硫醇類、或其混合物組成的組的任一種物質(zhì)。
10.一種電纜，所述電纜包括中心導(dǎo)體；被覆所述中心導(dǎo)體的絕緣層；和圍繞被覆有所述絕緣層的所述中心導(dǎo)體的墊層，其中所述墊層使用權(quán)利要求1 9中任一項(xiàng)所述的無鹵素阻燃組合物而形成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電纜用無鹵素阻燃組合物和使用所述無鹵素阻燃組合物的電纜。所述無鹵素阻燃組合物在正常溫度具有的抗張強(qiáng)度為1.5kgf/mm2以上，并且包含100重量份基體樹脂，其中含有60重量％～90重量％的乙烯類共聚物樹脂和10重量％～40重量％的聚烯烴類樹脂；相對(duì)于100重量份的所述基體樹脂為50重量份～160重量份的阻燃劑；和相對(duì)于100重量的所述基體樹脂為1重量份～30重量份的阻燃助劑。
文檔編號(hào)C08L23/00GK101981109SQ200880128322
公開日2011年2月23日 申請(qǐng)日期2008年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月28日
發(fā)明者樸度炫, 黃炫珠 申請(qǐng)人:Ls電線有限公司