一種無(wú)鹵阻燃電纜料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種無(wú)鹵阻燃電纜料及其制備方法，屬于電纜用材料領(lǐng)域。本發(fā)明無(wú)鹵阻燃電纜料由34～46份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、28～37份高密度聚乙烯、12～24份改性納米氧化鋯、22～29份氫氧化鎂、10～17份硅藻土、3～5份鈦酸酯偶聯(lián)劑、2～6份潤(rùn)滑劑、3～6份抗氧劑組成，綠色環(huán)保，阻燃性能好，耐高溫，強(qiáng)度高，避免了常規(guī)有機(jī)阻燃劑導(dǎo)致的環(huán)境和健康危害。本發(fā)明電纜料可用于電纜、電線等線材。
【專利說(shuō)明】一種無(wú)南阻燃電纜料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電纜料及其制備方法，尤其是一種無(wú)鹵阻燃電纜料及其制備方 法，為電纜用材料領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 20世紀(jì)八十年代以來(lái)，阻燃劑的生產(chǎn)與使用已經(jīng)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，目前市場(chǎng)上 已經(jīng)形成了數(shù)百個(gè)不同種類、不同功能的有機(jī)、無(wú)機(jī)阻燃劑。
[0003] 阻燃劑按化學(xué)成份可以分為有機(jī)阻燃劑和無(wú)機(jī)阻燃兩大類。有機(jī)阻燃劑主要分為 磷系和鹵系兩個(gè)系列。由于有機(jī)阻燃劑存在著分解產(chǎn)物毒性大、煙霧大等缺點(diǎn)，正逐步被無(wú) 機(jī)阻燃劑所替代。
[0004] 無(wú)機(jī)阻燃劑主要品種有氫氧化鋁、氫氧化鎂、紅磷、氧化銻、氧化錫、氧化鑰、鑰酸 銨、硼酸鋅等，其中以氫氧化鋁和氫氧化鎂因分解吸熱量大，并產(chǎn)生H2o可起到隔絕空氣作 用，其分解后氧化物又是耐高溫物質(zhì)，故這兩種阻燃劑不僅可起到阻燃作用，而且可以起到 填充作用，具有不產(chǎn)生有害氣體、不揮發(fā)、效果持久、無(wú)毒、無(wú)煙、無(wú)熔滴等特點(diǎn)。
[0005] 與氫氧化鋁相比，氫氧化鎂具有更多的優(yōu)點(diǎn)。氫氧化鎂熱分解溫度為409°C,比氫 氧化鋁高，有利于塑料加工溫度的提高，加快擠塑速度，提高塑化效果，縮短模塑時(shí)間，制品 表面光澤度高，不會(huì)產(chǎn)生表面缺陷，同時(shí)，保證具有超強(qiáng)的剝離強(qiáng)度。氫氧化鎂的粒度分布 均勻，與基材相容性好，對(duì)制品力學(xué)性能影響小。氫氧化鎂燃燒脫水后生成的氧化鎂是一種 高強(qiáng)度、高耐熱材料，可作為一層保護(hù)墻，隔絕火源及有毒有害氣體，氫氧化鎂與酸的中和 能力強(qiáng)，可較快地中和塑料燃燒過(guò)程產(chǎn)生的酸性氣體S02、NOx、C02等。氫氧化鎂分解能力 高，阻燃效率高，抑煙能力強(qiáng)，價(jià)格低廉，是氫氧化鎂是氫氧化鋁價(jià)格的一半，充填量大，可 大大降低產(chǎn)品的成本。
[0006] 傳統(tǒng)阻燃劑中某些高效的阻燃劑具有優(yōu)良的阻燃性能，被廣泛使用，但是其自身 卻存在著對(duì)環(huán)境、人類健康的危害。如歐盟、日本、美國(guó)等已經(jīng)限制或禁止使用含鉛、汞、鎘、 鉻、鹵素等有害物質(zhì)的阻燃劑添加的電纜料。隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)環(huán)境保護(hù)的意識(shí)愈加 強(qiáng)化，電纜料也在向著環(huán)保方向發(fā)展。使用需求的多樣化，促進(jìn)了功能性電纜料產(chǎn)品尤其是 具有阻燃性能的電纜料的發(fā)展。中國(guó)專利CN102391566B公開(kāi)了一種高阻燃低煙無(wú)鹵電 纜料及其制備方法，所添加的阻燃劑選自氫氧化鎂和氫氧化鋁，僅以單一種類的金屬氧化 物為阻燃劑，難以獲得滿意的效果；中國(guó)專利CN102408622B公開(kāi)了一種低煙無(wú)鹵阻燃電 纜料及其制備方法，但并未指明所使用的阻燃劑組分，因而其阻燃性能有限；中國(guó)專利CN 102408623B公開(kāi)了一種低煙無(wú)鹵聚烯烴電纜料及其制備方法，該專利中僅公開(kāi)了一種PE 阻燃劑，性能單一，難以起到有效的阻燃作用。
[0007] 納米氧化鋯具有較高的熔點(diǎn)和耐熱、耐火性能，無(wú)毒無(wú)害，以氫氧化鎂、納米氧化 鋯為阻燃劑添加于聚乙烯等樹(shù)脂中，既可獲得優(yōu)良的阻燃性能，又綠色環(huán)保；此外，納米材 料的加入還有助于提升電纜料的力學(xué)和熱學(xué)性能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 根據(jù)上述電纜料產(chǎn)品阻燃性能不足的現(xiàn)狀，本發(fā)明提供一種無(wú)鹵阻燃電纜料，以 及制備該電纜料的方法，該電纜料綠色環(huán)保，阻燃性能好，耐高溫，強(qiáng)度高，避免了常規(guī)有機(jī) 阻燃劑導(dǎo)致的環(huán)境和健康危害。
[0009] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：
[0010] 一種無(wú)鹵阻燃電纜料，由34?46份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、28?37份高密度 聚乙烯、12?24份改性納米氧化鋯、22?29份氫氧化鎂、10?17份硅藻土、3?5份鈦酸 酯偶聯(lián)劑、2?6份潤(rùn)滑劑、3?6份抗氧劑組成。乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、高密度聚乙烯 為本發(fā)明電纜料的基材。
[0011] 作為阻燃劑的氫氧化鎂、納米氧化鋯均為極性無(wú)機(jī)物，表面存在大量的親水性基 團(tuán)-羥基，而聚乙烯為非極性材料，與極性的阻燃劑的溶解度參數(shù)存在偏差，因此，引入含 有極性基團(tuán)的乙烯醋酸乙烯酯聚合物，以改變體系的極性。乙烯-醋酸乙烯酯聚合物具有 良好的韌性、繞曲性、耐應(yīng)力開(kāi)裂性和粘結(jié)性能，乙烯-醋酸乙烯酯聚合物的引入有助于高 密度聚乙烯與無(wú)機(jī)化合物的界面結(jié)合更加精密，進(jìn)一步改善聚乙烯樹(shù)脂的綜合性能，同時(shí) 有助于增加阻燃劑的填充量。
[0012] 納米氧化鋯具有較大的比表面積，處于熱力學(xué)不穩(wěn)定狀態(tài)，粒子間容易發(fā)生團(tuán)聚 現(xiàn)象，而且氧化鋯表面存在大量的親水基團(tuán)-羥基，使得氧化鋯在聚乙烯等塑料的分散性 和相容性差，直接影響材料的力學(xué)性能和阻燃性能。作為阻燃劑、增強(qiáng)劑的納米氧化鋯，應(yīng) 具有低比表面、低微觀內(nèi)變應(yīng)力，并降低其表面的極性，排除表面親水性基團(tuán)的干擾，提高 與表面親油性高分子材料的親和力，從而使其在高分子材料內(nèi)部分散均勻。因此，需對(duì)納米 氧化鋯進(jìn)行表面改性。
[0013] 所述的改性納米氧化鋯由以下工藝制備：
[0014]a、將15?21份納米氧化鋯、50份去離子水分散于攪拌器中，攪拌20分鐘，制得納 米氧化鋯漿液；
[0015]b、取0. 5?0. 8份硅烷偶聯(lián)劑溶解于10份無(wú)水乙醇后，倒入納米氧化鋯漿液中， 40°C下攪拌1小時(shí)；
[0016] C、過(guò)濾、洗滌，將濾餅在120°C下干燥36小時(shí)，成改性納米氧化鋯粉體。
[0017] 所述的硅烷偶聯(lián)劑為KH-550或KH-570。
[0018] 電纜料的拉伸性能與納米氧化鋯、氫氧化鎂的含量及界面粘結(jié)牢度有關(guān)。當(dāng)材料 拉伸受力時(shí)，材料內(nèi)部粒子周?chē)纬蓱?yīng)力集中，而改性后的納米氧化鋯與聚乙烯等材料的 界面結(jié)合力較強(qiáng)，粒子在拉伸過(guò)程中不會(huì)從材料中脫落，而是產(chǎn)生空穴，并可以傳遞部分應(yīng) 力，有利于應(yīng)力分散，而能提高材料的拉伸強(qiáng)度。
[0019] 納米氧化鋯為白色粉末，熔點(diǎn)高達(dá)2680°C，導(dǎo)熱系數(shù)、熱膨脹系數(shù)、摩察系數(shù)低，化 學(xué)穩(wěn)定性高，抗蝕性能優(yōu)良，尤其具有抗化學(xué)侵蝕和微生物侵蝕的能力。納米氧化鋯還具有 獨(dú)特的相變?cè)鲰g性，可提高電纜料的強(qiáng)度和斷裂韌性。因此，納米氧化鋯不僅可以改善高分 子材料的耐火性能，還能提高電纜料的強(qiáng)力和韌性。
[0020] 硅藻土具有細(xì)膩、松散、質(zhì)輕、多孔、吸著力和滲透性強(qiáng)而且顆粒細(xì)小等特點(diǎn)，為塑 料的優(yōu)良填充劑。
[0021] 所述的娃藻土粒徑為45?100nm。
[0022] 鈦酸酯偶聯(lián)劑的作用應(yīng)歸結(jié)于它對(duì)界面的影響，即它能在無(wú)機(jī)填料和有機(jī)聚合物 之間形成化學(xué)橋鍵，這種偶聯(lián)劑的特點(diǎn)是能在填料表面形成單分子層而不會(huì)形成多分子 層，并且由于其本身的化學(xué)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使鈦酸酯偶聯(lián)劑具有表面改性效果，當(dāng)有過(guò)量偶聯(lián)劑 存在時(shí)會(huì)導(dǎo)致復(fù)合材料體系粘度降低。鈦酸酯偶聯(lián)劑使材料體系發(fā)生交聯(lián)，形成立體網(wǎng)狀 結(jié)構(gòu)，使得分子鏈的運(yùn)動(dòng)變得困難，從而增強(qiáng)材料的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率。
[0023] 所述的鈦酸酯偶聯(lián)劑選自雙（二辛氧基焦磷酸酯基）乙撐鈦酸酯、異丙基三（二 辛基焦磷酸酰氧基）鈦酸酯、異丙基三（二辛基磷酸酰氧基）鈦酸酯中的一種。
[0024] 所述的潤(rùn)滑劑為聚乙烯蠟乳液、石蠟中的一種。
[0025] 所述的抗氧劑包括四（2、4一二叔丁基苯基_4,4'聯(lián)苯基）雙亞膦酸酯、2, 6-二叔 丁基對(duì)甲基苯酚、硫代二丙酸雙十二烷酯中的一種。
[0026] -種制備無(wú)鹵阻燃電纜料的方法，包括如下步驟：
[0027] a、將34?46份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、28?37份高密度聚乙烯、12?24份改 性納米氧化鋯、22?29份氫氧化鎂、10?17份硅藻土、3?5份鈦酸酯偶聯(lián)劑、2?6份潤(rùn) 滑劑、3?6份抗氧劑加入到高速混合機(jī)中，在70°C下攪拌混合10分鐘，使物料混合混勻；
[0028]b、在180°C下，用雙螺桿擠出機(jī)將物料擠出造粒，得到電纜料。
[0029] 將擠出的粒料在平板硫化機(jī)上按照標(biāo)準(zhǔn)壓膜成片，剪裁后進(jìn)行性能測(cè)試。
[0030] 采用上述技術(shù)方案的電纜料與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有更優(yōu)良的耐熱性能、阻燃性能 和拉伸強(qiáng)度。

【具體實(shí)施方式】
[0031] 下列實(shí)施方案，僅是舉例說(shuō)明，不是僅有的，所以，一切在本發(fā)明范圍內(nèi)或是做與 本發(fā)明相似的改變均包含于本發(fā)明之內(nèi)。
[0032] -種無(wú)鹵阻燃電纜料，以乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、高密度聚乙烯為基材，以氫氧 化鎂、納米氧化鋯為阻燃劑，并添加起交聯(lián)作用的鈦酸酯偶聯(lián)劑以及少量的潤(rùn)滑劑、抗氧 齊U、硅藻土。在制備該電纜料時(shí)，先將配方量的各組分加入到高速混合機(jī)中，攪拌混合，使物 料混合混勻；再用雙螺桿擠出機(jī)將物料擠出造粒，得到電纜料。
[0033] 所述的改性納米氧化鋯，其制備工藝為：
[0034] a、將15?21份納米氧化鋯、50份去離子水分散于攪拌器中，攪拌20分鐘，制得納 米氧化鋯漿液；
[0035]b、取0. 5?0. 8份硅烷偶聯(lián)劑溶解于10份無(wú)水乙醇后，倒入納米氧化鋯漿液中， 40°C下攪拌1小時(shí)；
[0036] c、過(guò)濾、洗滌，將濾餅在120°C下干燥36小時(shí)，成改性納米氧化鋯粉體。
[0037] 實(shí)施例一
[0038] -種無(wú)鹵阻燃電纜料，其原料包括如下組份（以重量份計(jì)）：
[0039]

【權(quán)利要求】
1. 一種無(wú)鹵阻燃電纜料，其特征在于，由以下組分組成，各組分以質(zhì)量份計(jì)為： 乙烯-醋酸乙烯酯共聚物34?46份 高密度聚乙烯 28?37份 改性納米氧化鋯 12?24份 氫氧化鎂 22?29份 硅藻土 10?17份 鈦酸酯偶聯(lián)劑 3?5份 潤(rùn)滑劑 2?6份 抗氧劑 3?6份。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種無(wú)鹵阻燃電纜料，其特征在于：所述的改性納米氧化鋯由 以下工藝制備： a、 將15?21份納米氧化鋯、50份去離子水分散于攪拌器中，攪拌20分鐘，制得納米氧 化鋯漿液； b、 取0. 5?0. 8份硅烷偶聯(lián)劑溶解于10份無(wú)水乙醇后，倒入納米氧化鋯漿液中，40°C 下攪拌1小時(shí)； c、 過(guò)濾、洗滌，將濾餅在120°C下干燥36小時(shí)，成改性納米氧化鋯粉體。
3. 如權(quán)利要求2所述的一種無(wú)鹵阻燃電纜料，其特征在于：所述的硅烷偶聯(lián)劑為 KH-550、KH-570 中的一種。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種無(wú)鹵阻燃電纜料，其特征在于：所述的硅藻土粒徑為45? IOOnm0
5. 如權(quán)利要求1所述的一種無(wú)鹵阻燃電纜料，其特征在于：所述的鈦酸酯偶聯(lián)劑為雙 (二辛氧基焦磷酸酯基）乙撐鈦酸酯、異丙基三（二辛基焦磷酸酰氧基）鈦酸酯、異丙基三 (二辛基磷酸酰氧基）鈦酸酯中的一種。
6. 如權(quán)利要求1所述的一種無(wú)鹵阻燃電纜料，其特征在于：所述的潤(rùn)滑劑為聚乙烯蠟 乳液、石蠟中的一種。
7. 如權(quán)利要求1所述的一種無(wú)鹵阻燃電纜料，其特征在于：所述的抗氧劑為四（2、4一 二叔丁基苯基-4,4'聯(lián)苯基）雙亞膦酸酯、2, 6-二叔丁基對(duì)甲基苯酚、硫代二丙酸雙十二烷 酯中的一種。
8. -種制備如權(quán)利要求1所述的一種無(wú)鹵阻燃電纜料的方法，其特征在于：包括如下 步驟： a、 將34?46份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、28?37份高密度聚乙烯、12?24份改性 納米氧化鋯、22?29份氫氧化鎂、10?17份硅藻土、3?5份鈦酸酯偶聯(lián)劑、2?6份潤(rùn)滑 劑、3?6份抗氧劑加入到高速混合機(jī)中，在70°C下攪拌混合10分鐘，使物料混合混勻； b、 在180°C下，用雙螺桿擠出機(jī)將物料擠出造粒，得到電纜料。
【文檔編號(hào)】C08K9/06GK104448524SQ201410715566
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月1日
【發(fā)明者】杜群芳 申請(qǐng)人:成都冠禹科技有限公司