無滷阻燃電纜料的製作方法
2023-11-10 17:36:17 4
本發明涉及電纜領域，更具體為無滷阻燃電纜料。
背景技術：
為了滿足電氣線路的安全要求，電線電纜的阻燃問題越來越引起人們的關注，電線電纜的阻燃研究已成為電纜行業的一個綜合性發展方向，電線電纜行業對阻燃方面的需求特別突出。目前已有為數眾多的電線電纜料的供應商，如Dupond、Union Carbide、Alpha Gary、BASF、Bayer、Borealis、Exxon和Shell Chemicals等。市場上出現了多種用途(建築、通信、交通、鐵路等)的無滷阻燃電線電纜產品。英國自從倫敦皇家地鐵站慘痛火災事故發生以後，相關部門已經明令公共場合必須使用符合技術指標的LSZH(low smoke zero halogen)電纜料。
近代計算機網絡的出現帶動了計算機區域網(local area network,LAN)的快速發展，進而導致對數據傳輸電纜的的渴求。在重要場合下LSZH將成為線纜料的首選。核工業是最早推廣使用無滷產品的領域之一。歐洲粒子物理研究所制定的線纜標準明文規定進入該領域的前提條件必須是無滷、無硫、低煙低毒、低腐蝕。由於數據電纜的電性能遠優於電話線纜，下一步的發展，LAN電纜必將進入建築物內部的電話系統，需求量很大。據估計，每臺計算機平均需要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滷電纜材料由於燃燒時放出大量的腐蝕性氣體和濃煙，危及人們的生命安全，所以近年來無滷低煙電纜得到了廣泛的應用。因此尋求PVC的替代物，推進建築物內部市電布線(220/240V)、電話線纜已經數據電纜的無滷化己迫在眉睫。2001年，在歐洲成立了FROOC(Fire Retardant Olefinic Cable Compounds)協會，目的在於推動協同以無滷聚烯烴電纜料為主的線纜行業的發展。
聚乙烯分為低密度，高密度和交聯三種，具有優異的電氣性能、耐寒性、耐化學性，可作電纜絕緣。乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)因其具有優越的柔韌性、光學性能、耐低溫性能及耐環境應力開裂性，而被廣泛應用於電線電纜、發泡材料、功能性棚膜、包裝膜、熱熔膠及玩具等領域。但EVA同大多數聚合物一樣，容易燃燒，且放熱量大、發煙量大，並釋放有毒氣體，從而使得採用無滷、低煙、低毒的環保型阻燃劑製備阻燃EVA複合材料的研究越來越引起人們的重視。
阻燃劑發展要求主要是在能提高阻燃性能的同時，更加注重生態安全與環保。近年來，無滷阻燃劑的發展隨著環保呼聲的日益高漲而受到廣泛的關注。金屬水合氫氧化物(氫氧化鎂，簡稱MH屬於添加型的無機阻燃劑，與同類無機阻燃劑相比較而言，除了能使高分子材料獲得優良的阻燃性能之外，還能夠抑制聚合物材料在燃燒時釋放滷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，能夠同時氯乙烯、聚烯烴和ABS等諸多塑料行業。相對於日本、西歐和美國等具有較高的年增長率(8％-12％)的國家而言，我國對於金屬水合氫氧化物阻燃劑的應用研究起步晚、發展慢，但中國的金屬水合氫氧化物阻燃劑的發展前景是很廣闊的。
金屬水合氫氧化物是一種無機化合物，表面極性很強且晶體表面帶有正電荷，具有親水性質，因此與親油性的聚合物分子的親和力欠佳。採用常規方法合成的產物比表面積大、粒子之間的團聚性強，如果直接添加到高聚物中則分散性及相容性很差，導致複合材料的熔融流動性不好，加工性能差。其單獨用作阻燃劑時，其添加質量分數60％才能取得較為理想的阻燃效果，而太高的添加量必然導致阻燃複合材料力學性能的降低。因此，目前對常規的金屬水合氫氧化物阻燃劑進行表面改性、納米技術及復配阻燃技術的研究越來越熱。
希望在滿足材料有優異的力學性能的前提下，可使材料同時擁有優異的阻燃性能。目前，國內外專家將無機阻燃劑阻燃EVA作為研究重點，特別是無機阻燃劑中消耗量最大的氫氧化鎂(MH)。但是MH阻燃效率低，填充量達到60％左右才能起到阻燃性，這種高的添加量會導致體系力學性能的下降。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到阻燃的同時又能保證體系具有較優的力學性能。
現有技術中仍然需要對電纜用基礎樹脂進行阻燃改性的新型阻燃劑或複合阻燃體系，以繼續改善樹脂的性能，至少提供一種補充。
技術實現要素：
為了解決上述問題，發明人進行積極的研究，結果他們發現使用水合金屬氫氧化物阻燃劑與特定的阻燃增效劑復配，能夠得到綜合性能較好的無滷阻燃電纜料。
因此，在一個方面中，本發明提供了一種無滷阻燃電纜料，包含：
相對於無滷阻燃電纜料的總重量，30-50重量％的基礎樹脂、50-60重量％的水合金屬氫氧化物阻燃劑和0.1-5.0重量％的阻燃增效劑，其中所述阻燃增效劑為
優選地，其中所述基礎樹脂包含乙烯-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。
優選地，其中所述聚烯烴為聚乙烯、聚丙烯或其任意的組合。
優選地，其中所述的聚烯烴為熔融指數為1.3g/10min的線性低密度聚乙烯，或者熔融指數為1.7g/10min的線性低密度聚乙烯。
優選地，其中所述水合金屬氫氧化物阻燃劑為矽烷偶聯劑改性的氫氧化鎂或氫氧化鋁。
優選地，其中所述組合物還包含2-10重量％的相容劑或聚乙烯蠟。
優選地，其中所述相容劑選自馬來酸酐接枝改性的聚乙烯、馬來酸酐接枝改性的乙烯-醋酸乙烯共聚物或其任意組合。
優選地，其中所述聚乙烯蠟為乳液形式。
本發明的無滷阻燃電纜料可通過下列方法製備：按照配方比例稱取一定量阻燃劑、阻燃增效劑和基礎樹脂(EVA和聚烯烴)，在擠出機(例如密煉機)中加入基礎樹脂、阻燃劑和阻燃增效劑，使之軟化熔融共混，進行造粒。然後在硫化機中進行模壓成型，冷卻制樣，備用。
總之，本發明的阻燃電纜料可以用於各種電線電纜，能夠表現出優良的阻燃性能和機械性能的平衡。
具體實施方式
以下將描述實施本發明的實施方案。然而，本發明的範圍不局限於所述的實施方式，只要不損害主旨，可以對本發明進行各種更改。除非另有說明，否則以下的比例和％分別是指重量比和重量％。
實施例1
無滷阻燃電纜料的總重量為1千克，相對於無滷阻燃電纜料的總重量，40重量％的基礎樹脂、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矽烷偶聯劑改性的氫氧化鎂。將上述物質混合，待混合均勻後，投入哈克轉矩流變儀內，在160℃、60rpm下熔融共混10min，採用平板硫化機將混合所得的物料在175℃,10MPa下模壓成型，製得所需的2mm-3mm厚的片材，再用萬能裁樣機製成標準樣條。
實施例2
按照和實施例1相同的方式製備樣品2，不同之處在於不使用阻燃增效劑。
性能測試
氧指數測試
HC-2C型氧指數測定儀，南京上元分析儀器有限公司，按照GB/T 2406-93的氧指數法評價聚合物材料的燃燒特性，測試試樣燃燒5Omm長熄滅時氧的百分比濃度，重複三次，取最後三次氧濃度的平均值，為此試樣的極限氧指數(LOI)。
實施例1的樣品的LOI為32.8，實施例1的樣品的LOI為23.5。