一種阻燃PE複合電纜料及其製備方法與流程

2023-12-03 17:18:01 1

本發明涉及一種電纜料，特別是涉及一種阻燃PE複合電纜料及其製備方法。

背景技術：

PE是聚乙烯的英文簡稱，是乙烯經聚合而成的一種熱塑性樹脂，無臭、無毒，手感似蠟，具有優良的耐低溫性能(最低使用溫度可達-70至-100℃)，化學穩定性好，能耐大多數酸鹼的腐蝕(不耐具有氧化性質的酸)，常溫下不溶於一般溶劑，吸水性小，電絕緣性能優良，因此是製作電纜料的較佳原料。不過，PE易燃且離火後會繼續燃燒，在燃燒時熱釋放速率大，熱值高，火焰傳播速度快，因此不易熄滅。

公開號為CN103214712B、公開日為2015.09.09、申請人為安徽雙榮電器電纜有限公司的中國專利公開了「一種耐寒聚乙烯電纜料及其製備方法」，其組成原料的重量份為：線型聚乙烯1802：95-105、聚乙烯蠟：0.04-0.06、乙二醇：0.04-0.06、抗氧劑1010：0.09-0.11、乙撐雙硬脂酸醯胺：0.02-0.04、流變劑PPA：0.07-0.09、防老劑MB：0.01-0.03、改性樹木灰燼：0.3-0.5、硼酸鋅：0.008-0.012和抗氧劑1024：0.04-0.06；該發明採用線型聚乙烯1802作為本發明的基礎材料，同時增加了輔料聚乙烯蠟、乙二醇、改性樹木灰燼、防老劑、硼酸鋅和多種抗氧劑，解決了電纜材料不能滿足在耐寒的環境下工作使用現狀，以及具有良好的耐磨、耐油、絕緣電氣、物理機械以及柔軟的特性。然而，該聚乙烯電纜料也同樣存在阻燃性較差、易燃的缺陷。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是提供一種阻燃PE複合電纜料，其阻燃性較強。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案是：

一種阻燃PE複合電纜料，其重量份組份為：PE 100份，潤滑劑0.4～0.9份，交聯劑2～4份，抗氧劑1～1.5份，填料20～25份，偶聯劑0.5～1份，紫外線吸收劑0.1～0.6份，彈性體10～15份，磷硼矽複合阻燃劑9～14份。

優選地，本發明所述PE為LLDPE。

優選地，本發明所述潤滑劑為乙烯基雙硬脂醯胺。

優選地，本發明所述交聯劑為三烯丙基異氰脲酸酯。

優選地，本發明所述抗氧劑為抗氧劑1024和抗氧劑1010的混合物。

優選地，本發明所述填料為納米陶土。

優選地，本發明所述偶聯劑為矽烷偶聯劑。

優選地，本發明所述紫外線吸收劑為UV-531。

優選地，本發明所述彈性體為POE。

本發明要解決的另一技術問題是提供上述阻燃PE複合電纜料的製備方法。

為解決上述技術問題，技術方案是：

一種阻燃PE複合電纜料的製備方法，其步驟如下：

(1)按P與B的化學計量比為1:1稱取磷酸氫二銨、硼酸銨，加入去離子水中加熱至65℃後水浴攪拌過夜，待水分蒸發後成糊狀後置於恆溫乾燥箱中110℃下乾燥3小時，轉入馬弗爐中550℃下焙燒5小時得到前驅體，將前驅體粉碎後過40目篩，然後裝入還原爐中，氫氣氛圍下以1℃/分的速度升溫至600℃後保溫5小時，自然冷卻至室溫後鈍化10小時，研磨後得到磷硼複合物；

(2)將1:3重量比的正矽酸乙酯、無水乙醇加入燒瓶中，加入稀鹽酸調節ph值為8後加熱至75℃後攪拌4小時，得到透明均勻的矽溶膠，將矽溶膠加入2倍體積的去離子水中，攪拌均勻後得到矽溶膠溶液，將磷硼複合物加入5倍重量的無水乙醇中，加熱至90℃後攪拌1小時，然後超聲分散30分鐘得到均勻的磷硼複合物溶液；

(3)按Si與B的化學計量比為1:1將矽溶膠溶液、磷硼複合物溶液混合，置於55℃的水浴鍋中以400轉/分的攪拌速度攪拌2小時得到均勻的混合液，將混合液用噴霧乾燥儀噴霧乾燥得到混合物前驅體，將混合物前驅體放入馬弗爐中900℃下焙燒6小時，隨爐冷卻至室溫後取出，研磨後過40目篩得到磷硼矽複合阻燃劑；

(4)按重量份稱取各組份，將各組份投入高混機中混合15分鐘，排料後得到混合料，將混合料投入雙螺杆擠出機擠出造粒得到粒料，雙螺杆擠出機的擠出溫度為120～190℃，將粒料置於熱風乾燥機中85～90℃下熱風流動乾燥2小時，得到阻燃PE複合電纜料。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：

磷和硼是環保型阻燃元素，本發明以磷酸氫二銨為磷源、以硼酸銨為硼源依次通過溶解、蒸發、焙燒、升溫還原製得了磷硼複合物，磷硼複合物的阻燃性優異，但是穩定性、分散性不佳，因此本發明將磷硼複合物和矽溶膠通過噴霧乾燥法製得前驅體，在通過焙燒製得磷硼矽複合阻燃劑，磷硼矽複合阻燃劑中的矽元素的形式為二氧化矽，其具有很好的穩定性和分散性，而且還具有較好的抑煙成炭性，也屬於環保型阻燃元素，因此可進一步提高磷硼矽複合阻燃劑的阻燃性，與PE共混時磷硼矽複合阻燃劑能均勻分散於PE基體中，使得PE複合電纜料的阻燃性得到了大幅提升。

具體實施方式

下面將結合具體實施例來詳細說明本發明，在此本發明的示意性實施例以及說明用來解釋本發明，但並不作為對本發明的限定。

實施例1

阻燃PE複合電纜料，其重量份組份為：LLDPE 100份，乙烯基雙硬脂醯胺0.4份，三烯丙基異氰脲酸酯4份，抗氧劑1024和抗氧劑1010的混合物1.4份，納米陶土21份，矽烷偶聯劑0.7份，UV-531 0.2份，POE 11份，磷硼矽複合阻燃劑13份。

其製備方法的步驟如下：

(1)按P與B的化學計量比為1:1稱取磷酸氫二銨、硼酸銨，加入去離子水中加熱至65℃後水浴攪拌過夜，待水分蒸發後成糊狀後置於恆溫乾燥箱中110℃下乾燥3小時，轉入馬弗爐中550℃下焙燒5小時得到前驅體，將前驅體粉碎後過40目篩，然後裝入還原爐中，氫氣氛圍下以1℃/分的速度升溫至600℃後保溫5小時，自然冷卻至室溫後鈍化10小時，研磨後得到磷硼複合物；

(2)將1:3重量比的正矽酸乙酯、無水乙醇加入燒瓶中，加入稀鹽酸調節ph值為8後加熱至75℃後攪拌4小時，得到透明均勻的矽溶膠，將矽溶膠加入2倍體積的去離子水中，攪拌均勻後得到矽溶膠溶液，將磷硼複合物加入5倍重量的無水乙醇中，加熱至90℃後攪拌1小時，然後超聲分散30分鐘得到均勻的磷硼複合物溶液；

(3)按Si與B的化學計量比為1:1將矽溶膠溶液、磷硼複合物溶液混合，置於55℃的水浴鍋中以400轉/分的攪拌速度攪拌2小時得到均勻的混合液，將混合液用噴霧乾燥儀噴霧乾燥得到混合物前驅體，將混合物前驅體放入馬弗爐中900℃下焙燒6小時，隨爐冷卻至室溫後取出，研磨後過40目篩得到磷硼矽複合阻燃劑；

(4)按重量份稱取各組份，將各組份投入高混機中混合15分鐘，排料後得到混合料，將混合料投入雙螺杆擠出機擠出造粒得到粒料，雙螺杆擠出機的擠出溫度為120～190℃，將粒料置於熱風乾燥機中85～90℃下熱風流動乾燥2小時，得到阻燃PE複合電纜料。實施例2

阻燃PE複合電纜料，其重量份組份為：LLDPE 100份，乙烯基雙硬脂醯胺0.6份，三烯丙基異氰脲酸酯2.5份，抗氧劑1024和抗氧劑1010的混合物1.2份，納米陶土23份，矽烷偶聯劑0.5份，UV-531 0.6份，POE 13份，磷硼矽複合阻燃劑11份。

其製備方法與實施例1一樣。

實施例3

阻燃PE複合電纜料，其重量份組份為：LLDPE 100份，乙烯基雙硬脂醯胺0.8份，三烯丙基異氰脲酸酯3份，抗氧劑1024和抗氧劑1010的混合物1份，納米陶土25份，矽烷偶聯劑0.9份，UV-531 0.4份，POE 15份，磷硼矽複合阻燃劑9份。

其製備方法與實施例1一樣。

實施例4

阻燃PE複合電纜料，其重量份組份為：LLDPE 100份，乙烯基雙硬脂醯胺0.5份，三烯丙基異氰脲酸酯3.5份，抗氧劑1024和抗氧劑1010的混合物1.5份，納米陶土20份，矽烷偶聯劑0.8份，UV-531 0.5份，POE 10份，磷硼矽複合阻燃劑14份。

其製備方法與實施例1一樣。

實施例5

阻燃PE複合電纜料，其重量份組份為：LLDPE 100份，乙烯基雙硬脂醯胺0.7份，三烯丙基異氰脲酸酯2.2份，抗氧劑1024和抗氧劑1010的混合物1.3份，納米陶土22份，矽烷偶聯劑1份，UV-531 0.1份，POE 12份，磷硼矽複合阻燃劑12份。

其製備方法與實施例1一樣。

實施例6

阻燃PE複合電纜料，其重量份組份為：LLDPE 100份，乙烯基雙硬脂醯胺0.9份，三烯丙基異氰脲酸酯2份，抗氧劑1024和抗氧劑1010的混合物1.1份，納米陶土24份，矽烷偶聯劑0.6份，UV-531 0.3份，POE 14份，磷硼矽複合阻燃劑10份。

其製備方法與實施例1一樣。

將實施例1-6以及對比例的阻燃性能分別進行測試，其中，

對比例為公開號為CN103214712B的中國專利；

阻燃性能從極限氧指數和垂直燃燒性能兩方面測試，極限氧指數參照GB/T 2406-2008標準測試，垂直燃燒性能則參照UL-94標準測試，極限氧指數越高、UL-94等級越低表明阻燃性越強。

測試結果如下表所示：

可以從上表看出，實施例1-6的極限氧指數高於對比例很多，UL-94等級則低於對比例，表明具有較強的阻燃性。

上述實施例僅例示性說明本發明的原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本發明的精神及範疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本發明所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發明的權利要求所涵蓋。