一種無滷磷-氮膨脹型阻燃劑阻燃的橡膠電纜料及製備方法
2023-05-04 23:33:36
專利名稱：一種無滷磷-氮膨脹型阻燃劑阻燃的橡膠電纜料及製備方法
技術領域：
本發明涉及電纜料及其製備方法，具體是一種無滷磷-氮膨脹型阻燃劑阻燃的橡膠電纜料及其製備方法。
背景技術：
目前，無滷阻燃電纜料通常以聚烯烴塑料為基體添加無滷阻燃劑(如紅磷、氫氧化鋁、氫氧化鎂、多聚磷酸銨等)及其他助劑構成，阻燃性能(極限氧指數大於30)還不是很理想，不能達到更加嚴格的阻燃等級要求。磷-氮膨脹型阻燃劑(intumescent flame retardant, IFR)具有良好的阻燃性和安全性，符合健康環保的要求，是無滷阻燃劑的理想選擇。目前，磷-氮膨脹型阻燃劑在聚烯烴或聚苯乙烯系聚合物中的相容性及水敏性問題還沒有有效解決，限制了其在無滷阻燃電纜料中的應用。橡膠配方體系包含橡膠基體相和配合劑分散相。橡膠基體相包含天然膠和合成膠，品種多，可選擇範圍寬，有良好的可設計性。橡膠配合劑種類多，品種多，也有良好的可設計性。橡膠經配合混煉製成混煉膠，再經過硫化，可形成理想的有機/無機複合體系，獲得理想的綜合性能。以橡膠作無滷阻燃電纜料的基體連續相，以磷-氮膨脹型阻燃劑作阻燃劑分散相，結合橡膠配合體系，製備無滷阻燃磷-氮膨脹型阻燃劑阻燃橡膠電纜料，可有效解決磷-氮膨脹型阻燃劑在基體連續向中的相容性、水敏性及極易遷移的問題，所得電纜料經硫化，可獲得良好的綜合性能。
發明內容
本發明的目的是解決磷-氮膨脹型阻燃劑在聚烯烴電纜料中相容性差、易遷移、導致力學性能、低溫柔性差、耐寒性下降的問題，而提供一種快速硫化的無滷磷-氮膨脹型阻燃劑阻燃橡膠電纜料，其可顯著提高無滷阻燃電纜料的綜合性能。實現本發明目的技術方案是:
一種無滷磷-氮膨脹型阻燃劑阻燃橡膠電纜料，主要由下列重量份原料組成:
天然膠25-60份；
丁苯膠40-75份；
IFR70-120 份；
白炭黑5-10份；
二甲級二硫代氨基甲酸鋅 1-2份；
硫化劑1-5份；
氧化鋅6-8份；
硬脂酸1-3份；
抗氧劑1-2份；其中:
(1)所述天然膠的主要成分是聚異戊二烯，為煙片膠和縐片膠中的一種；
(2)所述丁苯膠為苯乙烯-丁二烯共聚物，其中苯乙烯的重量百分含量為5-50%，丁二烯的重量百分含量為50-95% ；
(3)所述磷-氮膨脹型阻燃劑重量份組成為:炭源18-22份、氣源18-22份、酸源59-61份、偶聯劑1-3份，其中炭源是季戊四醇及其磷酸酯中的一種，氣源為三聚氰胺、三聚氰胺磷酸鹽或三聚氰胺氰脲酸鹽中的一種，酸源為多聚磷酸銨，偶聯劑為乙烯基三乙氧基矽烷或Y_氨丙基二乙氧基娃燒中的一種；
(4)所述硫化劑指硫黃、過氧化物、金屬氧化物、雙馬來醯亞胺或大分子交聯劑中的一種。本發明快速硫化的無滷磷-氮膨脹型阻燃劑阻燃橡膠電纜料的製備方法是:先將原料按重量份配好，將按常規方法塑煉的天然膠、丁苯膠投入啟動的開放式煉膠機或密閉式煉膠機，搗膠，然後依次加入抗氧劑、氧化鋅、硬脂酸、二甲級二硫代氨基甲酸鋅、IFR及白炭黑，混煉均勻，再加入硫磺， 繼續混煉均勻，下片，混煉溫度不超過80 V，混煉後，橡膠電纜料與線芯擠包，擠包溫度為90° C，擠包後進入熱硫化階段，熱硫化溫度為155° C，硫化時間為 10-18 min。本發明的有益效果:電纜料易加工，擠包工藝良好；所得無滷磷-氮膨脹型阻燃劑阻燃橡膠電纜料的基體與阻燃劑等配合劑相容性好，無配合劑遷移現象，產品具有優良的阻燃性能，力學性能、低溫柔性良好。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明內容作進一步的說明，但不是對本發明的限定。實施例1
1)一種無滷磷-氮膨脹型阻燃劑阻燃橡膠電纜料，由下列重量份原料組成:
煙片膠40份；
丁苯膠60份；
IFR100 份；
白炭黑10份；
二甲級二硫代氨基甲酸鋅2份；
硫磺1.5份；
氧化鋅5份；
硬脂酸3份；
抗氧劑10101.5份；
其中IFR的重量份原料組成為:
季戊四醇20份；
三聚氰胺20份；
多聚磷酸銨60份；
乙烯基三乙氧基矽烷1.5份；
2)無滷磷-氮膨脹型阻燃劑阻燃橡膠電纜料的混煉工藝(1)IFR複合工藝如下:
將季戊四醇、三聚氰胺、多聚磷酸銨及乙烯基三乙氧基矽烷加入高速混合機中，混合10分鐘，放料；
(2)無滷磷-氮膨脹型阻燃劑阻燃橡膠電纜料混煉及擠包工藝如下:
啟動開煉機，將按常規方法塑煉的煙片膠及丁苯膠加入輥隙使膠料包輥，然後依次加入抗氧劑1010、氧化鋅、硬脂酸、二甲級二硫代氨基甲酸鋅、IFR及白炭黑，混煉均勻，最後加入硫磺，繼續混煉均勻，下片，混煉溫度不超過80°C。3)無滷磷-氮膨脹型阻燃劑阻燃橡膠電纜的製備工藝如下:
混煉後，無滷磷-氮膨脹型阻燃劑阻燃橡膠電纜料與線芯擠包，擠包後，隨即進入熱硫化階段，擠包溫度為90°C，熱硫化溫度為155°C，硫化時間為15min。
4)無滷IFR阻燃橡膠電纜料性能檢測(執行標準JB/T10707-2007)如下:
平均熱釋放速率為79kW.πΓ2 ;垂直燃燒試驗等級為V-O級；極限氧指數:31.0 ;拉伸強度為 12.2MPa。其他各項性能均達到標準JB/T10707-2007的要求。實施例2
O 一種無滷磷-氮膨脹型阻燃劑阻燃橡膠電纜料，由下列重量份原料組成:
縐片膠35份；
丁苯膠65份；
IFR100 份；
白炭黑10份；
二甲級二硫代氨基甲酸鋅 2份；
硫磺1.5份；
氧化鋅5份；
硬脂酸2份；
抗氧劑10101.5份；
其中IFR的重量份原料構成為:
季戊四醇磷酸酯20份；
三聚氰胺磷酸鹽20份；
多聚磷酸銨60份；
Y-氨丙基二乙氧基娃燒1.5份；
2)無滷磷-氮膨脹型阻燃劑阻燃橡膠電纜料的混煉工藝 Cl) IFR複合工藝如下:
將季戊四醇磷酸酯、三聚氰胺磷酸鹽、多聚磷酸銨及Y-氨丙基三乙氧基矽烷加入高速混合機中，混合10分鐘，放料；
(2)無滷磷-氮膨脹型阻燃劑阻燃橡膠電纜料混煉及擠包工藝如下:
啟動開煉機，將按常規方法塑煉的縐片膠及丁苯膠加入輥隙使膠料包輥，然後依次加入抗氧劑1010、氧化鋅、硬脂酸、二甲級二硫代氨基甲酸鋅、IFR及白炭黑，混煉均勻，最後加入硫磺，繼續混煉均勻，下片，混煉溫度不超過80°C。3)無滷磷-氮膨脹型阻燃劑阻燃橡膠電纜的製備工藝如下:混煉後，無滷磷-氮膨脹型阻燃劑阻燃橡膠電纜料與線芯擠包，擠包後，隨即進入熱硫化階段，擠包溫度為90°C，熱硫化溫度為155°C，硫化時間為15min。4)無滷IFR阻燃橡膠電纜料性能檢測(執行標準JB/T10707-2007)如下:
平均熱釋放速率為72kW.Μ_2 ;垂直燃燒試驗等級為V-O級；極限氧指數為33.0力學性能:13.6MPa。 其他各項性能達到標準JB/T10707-2007的要求。
權利要求
1.一種無滷磷-氮膨脹型阻燃劑阻燃橡膠電纜料，主要由下列重量份原料組成: 天然膠25-60份； 丁苯膠40-75份； IFR70-120 份； 白炭黑5-10份；二甲級二硫代氨基甲酸鋅 1-3份； 硫化劑1-5份； 氧化鋅6-8份； 硬脂酸1-3份； 抗氧劑1-2份； 其中: (1)所述天然膠的主要成分是聚異戊 二烯，系由橡膠樹採集的膠乳經加工而得到的煙片膠、縐片膠、標準膠及膠粒的一種； (2)所述丁苯膠為苯乙烯-丁二烯共聚物，其中苯乙烯的重量百分含量為5-50%，丁二烯的重量百分含量為50-95% ； (3)所述磷-氮膨脹型阻燃劑重量份組成為:炭源18-22份、氣源18-22份、酸源56-64份、偶聯劑1-3份，其中炭源是季戊四醇及其磷酸酯中的一種，氣源為三聚氰胺、三聚氰胺磷酸鹽或三聚氰胺氰脲酸鹽中的一種，酸源為多聚磷酸銨，偶聯劑為乙烯基三乙氧基矽烷或Y_氨丙基二乙氧基娃燒中的一種； (4)所述白炭黑指二氧化矽，為氣相法白炭黑或沉澱法白炭黑的一種； (5)所述硫化劑指硫黃、過氧化物、金屬氧化物、雙馬來醯亞胺或大分子交聯劑的一種。
2.根據權利要求1所述的橡膠電纜料的製備方法，其特徵是:先將原料按重量份配好，將按常規方法塑煉的天然膠、丁苯膠投入啟動的開放式煉膠機或密閉式煉膠機，搗膠，然後依次加入抗氧劑、氧化鋅、硬脂酸、二甲級二硫代氨基甲酸鋅、IFR及白炭黑，混煉均勻，再加入硫磺，繼續混煉均勻，下片，混煉溫度不超過80°C，混煉後，橡膠電纜料與線芯擠包，擠包溫度為90°C，擠包後進入熱硫化階段，熱硫化溫度為155°C，硫化時間為10-18 min。
全文摘要
本發明公開了一種無滷磷-氮膨脹型阻燃劑阻燃橡膠電纜料，主要由下列重量份原料組成天然膠25-60份；丁苯膠40-75份；IFR70-120份；白炭黑5-10份；二甲級二硫代氨基甲酸鋅1-2份；硫化劑1-5份；氧化鋅6-8份；硬脂酸1-3份；抗氧劑1-2份。本發明的有益效果電纜料易加工，擠包工藝良好；所得無滷磷-氮膨脹型阻燃劑阻燃橡膠電纜料的基體與阻燃劑等配合劑相容性好，無配合劑遷移現象，產品具有優良的阻燃性能，力學性能、低溫柔性良好。
文檔編號C08K3/32GK103194011SQ20131012911
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月15日 優先權日2013年4月15日
發明者戴培邦, 馬傳國, 王亞珍, 何玉汝, 盧悅群 申請人:桂林電子科技大學