本發(fā)明涉及電纜領(lǐng)域,更具體為無(wú)鹵阻燃電纜料的制備方法。
背景技術(shù):
為了滿足電氣線路的安全要求,電線電纜的阻燃問題越來(lái)越引起人們的關(guān)注,電線電纜的阻燃研究已成為電纜行業(yè)的一個(gè)綜合性發(fā)展方向,電線電纜行業(yè)對(duì)阻燃方面的需求特別突出。目前已有為數(shù)眾多的電線電纜料的供應(yīng)商,如Dupond、Union Carbide、Alpha Gary、BASF、Bayer、Borealis、Exxon和Shell Chemicals等。市場(chǎng)上出現(xiàn)了多種用途(建筑、通信、交通、鐵路等)的無(wú)鹵阻燃電線電纜產(chǎn)品。英國(guó)自從倫敦皇家地鐵站慘痛火災(zāi)事故發(fā)生以后,相關(guān)部門已經(jīng)明令公共場(chǎng)合必須使用符合技術(shù)指標(biāo)的LSZH(low smoke zero halogen)電纜料。
近代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)帶動(dòng)了計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)(local area network,LAN)的快速發(fā)展,進(jìn)而導(dǎo)致對(duì)數(shù)據(jù)傳輸電纜的的渴求。在重要場(chǎng)合下LSZH將成為線纜料的首選。核工業(yè)是最早推廣使用無(wú)鹵產(chǎn)品的領(lǐng)域之一。歐洲粒子物理研究所制定的線纜標(biāo)準(zhǔn)明文規(guī)定進(jìn)入該領(lǐng)域的前提條件必須是無(wú)鹵、無(wú)硫、低煙低毒、低腐蝕。由于數(shù)據(jù)電纜的電性能遠(yuǎn)優(yōu)于電話線纜,下一步的發(fā)展,LAN電纜必將進(jìn)入建筑物內(nèi)部的電話系統(tǒng),需求量很大。據(jù)估計(jì),每臺(tái)計(jì)算機(jī)平均需要100m的LAN電纜。
電線電纜用塑料主要包括聚氯乙烯(PVC)、聚烯烴(如聚乙烯、聚丙烯)、氟塑料等。聚氯乙烯絕緣電纜和一些其他含鹵電纜材料由于燃燒時(shí)放出大量的腐蝕性氣體和濃煙,危及人們的生命安全,所以近年來(lái)無(wú)鹵低煙電纜得到了廣泛的應(yīng)用。因此尋求PVC的替代物,推進(jìn)建筑物內(nèi)部市電布線(220/240V)、電話線纜已經(jīng)數(shù)據(jù)電纜的無(wú)鹵化己迫在眉睫。2001年,在歐洲成立了FROOC(Fire Retardant Olefinic Cable Compounds)協(xié)會(huì),目的在于推動(dòng)協(xié)同以無(wú)鹵聚烯烴電纜料為主的線纜行業(yè)的發(fā)展。
聚乙烯分為低密度,高密度和交聯(lián)三種,具有優(yōu)異的電氣性能、耐寒性、耐化學(xué)性,可作電纜絕緣。乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)因其具有優(yōu)越的柔韌性、光學(xué)性能、耐低溫性能及耐環(huán)境應(yīng)力開裂性,而被廣泛應(yīng)用于電線電纜、發(fā)泡材料、功能性棚膜、包裝膜、熱熔膠及玩具等領(lǐng)域。但EVA同大多數(shù)聚合物一樣,容易燃燒,且放熱量大、發(fā)煙量大,并釋放有毒氣體,從而使得采用無(wú)鹵、低煙、低毒的環(huán)保型阻燃劑制備阻燃EVA復(fù)合材料的研究越來(lái)越引起人們的重視。
阻燃劑發(fā)展要求主要是在能提高阻燃性能的同時(shí),更加注重生態(tài)安全與環(huán)保。近年來(lái),無(wú)鹵阻燃劑的發(fā)展隨著環(huán)保呼聲的日益高漲而受到廣泛的關(guān)注。金屬水合氫氧化物(氫氧化鎂,簡(jiǎn)稱MH屬于添加型的無(wú)機(jī)阻燃劑,與同類無(wú)機(jī)阻燃劑相比較而言,除了能使高分子材料獲得優(yōu)良的阻燃性能之外,還能夠抑制聚合物材料在燃燒時(shí)釋放鹵化氫和煙霧等毒性氣體,也就是氫氧化鎂兼具了消煙、阻燃和填充這三種功能,能夠同時(shí)氯乙烯、聚烯烴和ABS等諸多塑料行業(yè)。相對(duì)于日本、西歐和美國(guó)等具有較高的年增長(zhǎng)率(8%-12%)的國(guó)家而言,我國(guó)對(duì)于金屬水合氫氧化物阻燃劑的應(yīng)用研究起步晚、發(fā)展慢,但中國(guó)的金屬水合氫氧化物阻燃劑的發(fā)展前景是很廣闊的。
金屬水合氫氧化物是一種無(wú)機(jī)化合物,表面極性很強(qiáng)且晶體表面帶有正電荷,具有親水性質(zhì),因此與親油性的聚合物分子的親和力欠佳。采用常規(guī)方法合成的產(chǎn)物比表面積大、粒子之間的團(tuán)聚性強(qiáng),如果直接添加到高聚物中則分散性及相容性很差,導(dǎo)致復(fù)合材料的熔融流動(dòng)性不好,加工性能差。其單獨(dú)用作阻燃劑時(shí),其添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)60%才能取得較為理想的阻燃效果,而太高的添加量必然導(dǎo)致阻燃復(fù)合材料力學(xué)性能的降低。因此,目前對(duì)常規(guī)的金屬水合氫氧化物阻燃劑進(jìn)行表面改性、納米技術(shù)及復(fù)配阻燃技術(shù)的研究越來(lái)越熱。
希望在滿足材料有優(yōu)異的力學(xué)性能的前提下,可使材料同時(shí)擁有優(yōu)異的阻燃性能。目前,國(guó)內(nèi)外專家將無(wú)機(jī)阻燃劑阻燃EVA作為研究重點(diǎn),特別是無(wú)機(jī)阻燃劑中消耗量最大的氫氧化鎂(MH)。但是MH阻燃效率低,填充量達(dá)到60%左右才能起到阻燃性,這種高的添加量會(huì)導(dǎo)致體系力學(xué)性能的下降。因此,為了降低其添加量,需添加一種增效阻燃劑,與金屬水合氫氧化物一起達(dá)到阻燃的同時(shí)又能保證體系具有較優(yōu)的力學(xué)性能。
現(xiàn)有技術(shù)中仍然需要對(duì)電纜用基礎(chǔ)樹脂進(jìn)行阻燃改性的新型阻燃劑或復(fù)合阻燃體系,以繼續(xù)改善樹脂的性能,至少提供一種補(bǔ)充。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
為了解決上述問題,發(fā)明人進(jìn)行積極的研究,結(jié)果他們發(fā)現(xiàn)使用水合金屬氫氧化物阻燃劑與特定的阻燃增效劑復(fù)配,能夠得到綜合性能較好的無(wú)鹵阻燃電纜料。
因此,在一個(gè)方面中,本發(fā)明提供了一種無(wú)鹵阻燃電纜料的制備方法,該方法包括:
無(wú)鹵阻燃電纜料的總重量為1千克,相對(duì)于無(wú)鹵阻燃電纜料的總重量,40重量%的基礎(chǔ)樹脂、55重量%的水合金屬氫氧化物阻燃劑和5.0重量%的阻燃增效劑,其中所述阻燃增效劑為
所述基礎(chǔ)樹脂為乙烯-醋酸乙烯共聚物,所述水合金屬氫氧化物阻燃劑為硅烷偶聯(lián)劑改性的氫氧化鎂,將上述物質(zhì)混合,待混合均勻后,投入哈克轉(zhuǎn)矩流變儀內(nèi),在160℃、60rpm下熔融共混10min,采用平板硫化機(jī)將混合所得的物料在175℃,10MPa下模壓成型,制得所需的2mm-3mm厚的片材,再用萬(wàn)能裁樣機(jī)制成標(biāo)準(zhǔn)樣條。
優(yōu)選地,其中所述基礎(chǔ)樹脂包含乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚氯乙烯、聚烯烴、氟塑料、改性聚烯烴或其任意的組合。
優(yōu)選地,其中所述聚烯烴為聚乙烯、聚丙烯或其任意的組合。
優(yōu)選地,其中,所述的聚烯烴為熔融指數(shù)為1.3g/10min的線性低密度聚乙烯,或者熔融指數(shù)為1.7g/10min的線性低密度聚乙烯。
優(yōu)選地,其中所述水合金屬氫氧化物阻燃劑為硅烷偶聯(lián)劑改性的氫氧化鎂或氫氧化鋁。
優(yōu)選地,其中所述組合物還包含2-10重量%的相容劑或聚乙烯蠟。
優(yōu)選地,其中所述相容劑選自馬來(lái)酸酐接枝改性的聚乙烯、馬來(lái)酸酐接枝改性的乙烯-醋酸乙烯共聚物或其任意組合。
優(yōu)選地,其中所述聚乙烯蠟為乳液形式。
本發(fā)明的無(wú)鹵阻燃電纜料可通過下列方法制備:按照配方比例稱取一定量阻燃劑、阻燃增效劑和基礎(chǔ)樹脂(EVA和聚烯烴),在擠出機(jī)(例如密煉機(jī))中加入基礎(chǔ)樹脂、阻燃劑和阻燃增效劑,使之軟化熔融共混,進(jìn)行造粒。然后在硫化機(jī)中進(jìn)行模壓成型,冷卻制樣,備用。
總之,本發(fā)明的阻燃電纜料可以用于各種電線電纜,能夠表現(xiàn)出優(yōu)良的阻燃性能和機(jī)械性能的平衡。
具體實(shí)施方式
以下將描述實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施方案。然而,本發(fā)明的范圍不局限于所述的實(shí)施方式,只要不損害主旨,可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種更改。除非另有說(shuō)明,否則以下的比例和%分別是指重量比和重量%。
實(shí)施例1
無(wú)鹵阻燃電纜料的總重量為1千克,相對(duì)于無(wú)鹵阻燃電纜料的總重量,40重量%的基礎(chǔ)樹脂、55重量%的水合金屬氫氧化物阻燃劑和5.0重量%的阻燃增效劑,其中所述阻燃增效劑為
所述基礎(chǔ)樹脂為乙烯-醋酸乙烯共聚物。所述水合金屬氫氧化物阻燃劑為硅烷偶聯(lián)劑改性的氫氧化鎂。將上述物質(zhì)混合,待混合均勻后,投入哈克轉(zhuǎn)矩流變儀內(nèi),在160℃、60rpm下熔融共混10min,采用平板硫化機(jī)將混合所得的物料在175℃,10MPa下模壓成型,制得所需的2mm-3mm厚的片材,再用萬(wàn)能裁樣機(jī)制成標(biāo)準(zhǔn)樣條。
實(shí)施例2
按照和實(shí)施例1相同的方式制備樣品2,不同之處在于不使用阻燃增效劑。
性能測(cè)試
氧指數(shù)測(cè)試
HC-2C型氧指數(shù)測(cè)定儀,南京上元分析儀器有限公司,按照GB/T 2406-93的氧指數(shù)法評(píng)價(jià)聚合物材料的燃燒特性,測(cè)試試樣燃燒5Omm長(zhǎng)熄滅時(shí)氧的百分比濃度,重復(fù)三次,取最后三次氧濃度的平均值,為此試樣的極限氧指數(shù)(LOI)。
實(shí)施例1的樣品的LOI為32.8,實(shí)施例1的樣品的LOI為23.5。