負(fù)載金屬氧化物的活性炭協(xié)效膨脹阻燃電纜料及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種W負(fù)載金屬氧化物植物基活性炭為協(xié)效劑的膨脹阻燃電纜料及 制備方法，具體設(shè)及一種W乙締-醋酸乙締醋橡膠為基體，W負(fù)載金屬氧化物植物基活性 炭為協(xié)效劑的膨脹阻燃的電纜料及制備方法，屬于阻燃材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 據(jù)統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)每年發(fā)生電氣火災(zāi)中，電線電纜火災(zāi)約占50%，經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)損失巨大。 因此，對(duì)阻燃電纜的火災(zāi)安全性要求也隨之提高。阻燃電纜火災(zāi)安全性的提高主要是通過(guò) 提高電纜護(hù)套料的阻燃、抑煙性及耐老化性來(lái)實(shí)現(xiàn)的。迫于全球環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)及阻燃法 律法規(guī)的完善，實(shí)現(xiàn)電纜護(hù)套料的無(wú)面阻燃顯得更為重要。
[0003] 無(wú)面膨脹阻燃電纜護(hù)套料由于其阻燃劑添加量較無(wú)機(jī)氨氧化物阻燃劑添加量較 低、材料力學(xué)性能損失較少，燃燒后可形成多孔炭層，有更優(yōu)的隔熱性能及強(qiáng)度，火災(zāi)安全 性更高等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)發(fā)展迅速。如專利CN103450549A公開(kāi)的膨脹型無(wú)面阻燃電纜料W 乙締-醋酸乙締共聚物巧VA)和聚丙締（P巧的混合物為基體，W聚憐酸錠、雙季戊四醇、S 聚氯胺等為膨脹型阻燃劑，通過(guò)添加相容劑、抗氧劑、潤(rùn)滑劑制備而成，所制備的電纜護(hù)套 料具有優(yōu)異的阻燃及力學(xué)性能。專利CN101070412A公開(kāi)的無(wú)面膨脹阻燃電纜料W聚締 控樹(shù)脂為基材，W聚憐酸錠、季戊四醇、=聚氯胺為阻燃劑，通過(guò)添加有機(jī)蒙脫上、抗氧劑、 改性劑制備而成，W此方法制備電纜護(hù)套料阻燃性能達(dá)到GB/T19666要求，燃燒發(fā)煙少， 透光率高。
[0004] 乙締-醋酸乙締醋橡膠巧VM)是乙締和含量為40~80 %的醋酸乙締醋（VA)的共 聚物，由于其優(yōu)異的耐天侯老化性、耐臭氧性、耐熱性和耐油性，在用作電纜護(hù)套料時(shí)表現(xiàn) 出優(yōu)異的性能，但其本身的可燃性決定了使用時(shí)必須對(duì)其進(jìn)行阻燃。聚憐酸錠（AP巧與雙 季戊四醇值PER)為傳統(tǒng)膨脹阻燃體系，其用作阻燃劑時(shí)表現(xiàn)出低煙、低毒及良好的膨脹成 炭阻燃特性。通過(guò)添加阻燃協(xié)效劑可進(jìn)一步提高膨脹阻燃體系的阻燃效率。植物基活性炭 不僅材料來(lái)源廣泛、可再生、成本低且制備工藝簡(jiǎn)單環(huán)保，同時(shí)由于其本身獨(dú)特的富孔、大 比表面積結(jié)構(gòu)，在用作膨脹阻燃協(xié)效劑時(shí)體現(xiàn)出優(yōu)勢(shì)，但活性炭阻燃協(xié)效效率還有很大提 升空間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的之一是提供一種W負(fù)載金屬氧化物植物基活性炭為協(xié)效劑的膨脹 阻燃電纜料，所述電纜料具有優(yōu)異的催化成炭阻燃性能、低煙低毒、良好的成炭性W及耐老 化性能；目的之二是提供一種W負(fù)載金屬氧化物植物基活性炭為協(xié)效劑的膨脹阻燃電纜料 的制備方法，所述方法簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便。
[0006] 本發(fā)明的目的是通過(guò)W下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0007] 本發(fā)明的一種W負(fù)載金屬氧化物植物基活性炭為協(xié)效劑的膨脹阻燃電纜料，W所 述膨脹阻燃電纜料總質(zhì)量為100%計(jì)，各組分及質(zhì)量百分含量如下：
[0008] E￥M 53.5% ~62.4% 阻燃劑 25.7%~34.6% 阻燃協(xié)效劑 1.8%~3.6% 硫化劑 0.9%~1.3%
[0009] 硫化促進(jìn)劑 0 9%~1.8 % 幸舌化齊IJ 0.9%~1進(jìn)說(shuō) 抗水解劑 2.7%~3.6% 加工藤剤 1.8%~2.7%
[0010] 其中，EVM為乙締-醋酸乙締醋共聚物橡膠，是乙締巧）和醋酸乙締醋（VA)的共聚 物，優(yōu)選WE和VA總摩爾含量為100%計(jì)，其中VA的摩爾含量為70 + 1. 5%的EVM70,EVM70 密度為 1. 〇8g/cm3;
[0011] 阻燃劑為聚憐酸錠II型（AP巧與雙季戊四醇值陽(yáng)時(shí)的混合物，APP與D陽(yáng)R的質(zhì) 量比優(yōu)選3:1;
[0012] 阻燃協(xié)效劑為負(fù)載金屬氧化物植物基活性炭，所負(fù)載金屬氧化物為氧化鐵 (化2〇3)、氧化銅（化0)、氧化鋒狂nO)中的一種；
[0013] 硫化劑優(yōu)選過(guò)氧化二異丙苯值CP);
[0014] 硫化促進(jìn)劑優(yōu)選S締丙基異氯脈酸醋（TAIC);
[0015]活化劑優(yōu)選硬脂酸（SA)、氧化鋒狂nO)中的一種；
[0016] 抗水解劑優(yōu)選聚碳酸二亞胺（P-50);
[0017] 加工助劑優(yōu)選聚乙締蠟（PE蠟）。
[0018] 所述植物基活性炭的制備方法如下：
[001引 山在成氣氛下，將植物原材料在500°C下保溫2h，得到粗產(chǎn)物1 ;將粗產(chǎn)物1加 入氨氧化鐘溶液中，攬拌化，干燥，得到粗產(chǎn)物2;
[0020] [2]在成氣氛下，將粗產(chǎn)物2在700°C下保溫化，得到本發(fā)明所述植物基活性炭；
[0021] 其中，升溫速率優(yōu)選5°C/min;步驟[1]所述粗產(chǎn)物1與氨氧化鐘的質(zhì)量比優(yōu)選 1:4~1:2 ;攬拌速率優(yōu)選100~15化/min;反應(yīng)溫度優(yōu)選70~90°C;所述植物原材料優(yōu) 選竹葉、竹塊中的一種。
[0022] 所述負(fù)載金屬氧化物植物基活性炭的制備方法如下：
[0023] 1)將金屬氧化物前驅(qū)體溶解于無(wú)水乙醇中，加入植物基活性炭，攬拌均勻，待溶劑 蒸干后，將所得混合物置于鼓風(fēng)干燥箱中烘干移除殘余溶劑，得到混合物1。
[0024] 2)在成氣氛下，將混合物1在高溫下保溫一段時(shí)間，制得負(fù)載金屬氧化物植物基 活性炭。
[00幼其中，步驟1)中金屬氧化物前驅(qū)體優(yōu)選Fe(N03)3? 9&0、Cu(N03)2? 3&0、Zn(N03)2 ? 6&0其中的一種；金屬氧化物前驅(qū)體加入到無(wú)水乙醇中的質(zhì)量?jī)?yōu)選按照金屬氧 化物理論負(fù)載量為20wt. %、40wt. %、60wt. %計(jì)算加入，其中當(dāng)理論負(fù)載量為20wt. %時(shí)， 金屬氧化物與活性炭質(zhì)量比為20% :80%;鼓風(fēng)干燥箱烘干溫度優(yōu)選80~100°C;步驟2) 中的升溫速率優(yōu)選l0°C/min,保溫溫度為300~350°C，保溫時(shí)間優(yōu)選4~化。
[0026] -種W負(fù)載金屬氧化物植物基活性炭為協(xié)效劑的膨脹阻燃電纜料的制備方法，具 體步驟如下：
[0027] (1)混煉：將EVM加入混煉機(jī)中，通入冷卻水，塑煉，然后依次加入活化劑、加工助 劑、抗水解劑、阻燃劑、阻燃協(xié)效劑、硫化劑和硫化促進(jìn)劑，混煉均勻，下料，得到固體1。
[0028] (2)硫化：將所述固體1進(jìn)行硫化處理，得到本發(fā)明所述W負(fù)載金屬氧化物植物基 活性炭為協(xié)效劑的膨脹阻燃電纜料；
[0029] 其中，步驟（1)所述混煉機(jī)優(yōu)選雙漉混煉機(jī)；塑煉時(shí)間為15~30min，混煉時(shí)間為 1~化；所述塑煉溫度為30~50°C，混煉漉溫優(yōu)選30~50°C;
[0030]步驟（2)所述硫化參數(shù)優(yōu)選硫化溫度150~160°C、硫化時(shí)間10~15min、硫化壓 強(qiáng) 10 ~15MPa。
[0031] 有益效果
[0032] (1)本發(fā)明所述膨脹阻燃電纜料W負(fù)載金屬氧化物植物基活性炭作為APP/DP邸 膨脹阻燃體系的協(xié)效劑，負(fù)載的金屬氧化物提高了植物基活性炭阻燃協(xié)效效率，提高了膨 脹阻燃電纜料的阻燃性能；最終所得電纜料極限氧指數(shù)> 31. 0%，垂直燃燒測(cè)試等級(jí)為化 94V-0 級(jí)；
[003引似本發(fā)明所述膨脹阻燃電纜料阻燃劑添加量較少，電纜料力學(xué)性能損失較小，其 中拉伸強(qiáng)度> 8. 4MPa，斷裂伸長(zhǎng)率> 298%;老化后拉伸強(qiáng)度略有升高，斷裂伸長(zhǎng)率降低。
[0034] (3)本發(fā)明所述膨脹阻燃電纜料，所選用協(xié)效劑植物基活性炭來(lái)源豐富、可再生、 環(huán)境友好，負(fù)載金屬氧化物制備工藝簡(jiǎn)單易行，且由于選擇EVM為基體，電纜料耐老化性 好，且加工工藝簡(jiǎn)單，便于擴(kuò)大化生產(chǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0035] 下面W具體實(shí)施例來(lái)詳述本發(fā)明，但不限于此。
[0036]W下實(shí)施例中均按照GB/T2406-93標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試極限氧指數(shù)化01);按ANSI/UL 94-2013標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行化94垂直燃燒測(cè)試；標(biāo)準(zhǔn)GB/T528-1998制樣，W拉伸速度為200mm/ min測(cè)試材料力學(xué)性能（拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率）；耐老化性能由熱老化后力學(xué)性能變化評(píng) 定，熱老化條件為120°CX16化。
[0037] 實(shí)施例1
[0038] -種W負(fù)載化2〇3竹炔基活性炭為協(xié)效劑的膨脹阻燃電纜料，W所述膨脹阻燃電 纜料總質(zhì)量為lOOg計(jì)，各組分的含量如下：
[0039] EVM70 53 5g
[0040]
[0041] 20wt. %化203竹炔基活性炭是指化2〇3與竹炔基活性炭的質(zhì)量比為20% :80% ;
[0042] 所述竹炔基活性炭的制備方法如下：
[004引 （1)在成氣氛下，將竹塊在500°C下保溫2h，升溫速率為5°C/min,得到粗產(chǎn)物1 ; 將粗產(chǎn)物1加入氨氧化鐘溶液中，粗產(chǎn)物1與氨氧化鐘的質(zhì)量比優(yōu)選1:4,Wl(K)r/min攬拌 速率在70°C下攬拌化，干燥，得到粗產(chǎn)物2 ;
[0044] (2)在成氣氛下，將粗產(chǎn)物2在700°C下保溫化，升溫速率為5°C/min,得到本發(fā) 明所述竹炔基活性炭。
[004引所述負(fù)載化203竹炔基活性炭的制備方法如下：
[004引 （1)將1. 01評(píng)e(N03)3 .9&0與溶解于30血無(wú)水乙醇中，加入0. 8g竹炔基活性炭， 攬拌均勻，待溶劑蒸干后，將所得混合物置于鼓風(fēng)干燥箱中8(TC下烘干移除殘余溶劑，得到 混合物1。
[0047] 似烘干后的混合物1在成氣氛中，300°C下保