专利名称：一种电缆用低烟无卤阻燃绝缘料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种绝缘料，尤其涉及一种电缆用低烟无卤阻燃绝缘料，属于新型绝缘材料技术领域。
背景技术：
电缆用绝缘料一般要求必须具有优良的耐长期热老化性能、耐辐照、电气性能稳定、阻燃性能及绝缘性能优等特点。目前常用的电缆用绝缘料的基料为聚乙烯、聚氯乙烯、乙丙橡胶等材料，但是，这些基料的主要缺点是容易着火燃烧引起火灾。而采用含卤素的阻燃聚氯乙烯，虽然具有一定的阻燃作用，但是，与采用聚烯烃等无卤基料相比，采用聚氯乙烯基料在燃烧时会产生有毒的氯化氢气体及大量烟雾，使人中毒和窒息，妨碍人们从火灾中撤离和灭火工作的进行，造成了生命和财产的损失。因此，现有的绝缘料基本上是采用无卤阻燃电缆用绝缘料，该绝缘料通常是在有机高分子基料中添加无机阻燃剂，如氢氧化铝，氢氧化镁等。添加的无机阻燃物本身不燃烧，并且在300°C左右开始发生分解，分解产生的金属氧化物附着在有机物表面，能够阻止有机物基料进一步燃烧，且分解过程本身要吸收大量的热，降低了燃烧的温度，另外，分解产生的水蒸气又可吸收一定的烟雾，具有较好的阻燃效果。但是，由于加入的无机阻燃剂本身具有较高的吸水性能，在使用过程中浸湿时容易吸引水分，而水本身是一种导电的介质，从而使现有的电缆用绝缘料在浸湿过程中电绝缘性能下降，达不到较好的绝缘效果，还会使抗拉强度变差等缺点，且采用现有的无机阻燃 剂与有机基料相容性不好，导致混炼，挤出加工困难的缺点。如中国专利(授权公告号CN101456992B，授权公告日2011年03月06日)公开了一种核电站电缆用绝缘料，该绝缘料包括以下重量份的组分基料100. O份；阻燃剂100. O 200. O份；抗氧剂2. O 8. O份;抗辐照剂2. O 20. O份；交联敏化剂1. O 10. O份，其中，所述的基料为乙烯-甲基丙烯酸共聚物、乙烯-辛烯共聚物、高密度聚乙烯中的一种或多种混合，基料中必须含有乙烯-甲基丙烯酸共聚物；所述的阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌中的一种或多种混合，阻燃剂必须含有氢氧化铝；所述的抗辐照剂为2-氨基-5-(对-甲氧基苯基)-1, 3,4-噻二唑稀土金属有机配合物与碳化硼的混合。上述绝缘料具有较好的阻燃性能，但是，由于采用大量的氢氧化铝等无机阻燃剂具有较强的吸水性，吸附的水分子具有导电性，从而使该绝缘料在浸湿条件下的绝缘性能降低的缺点；且采用大量的氢氧化铝无机阻燃剂与有机基料的相容性不好，存在混炼、挤出加工困难的缺点。
发明内容
本发明针对以上现有技术中存在的缺陷，提供一种电缆用低烟无卤阻燃绝缘料，解决的问题之一是解决现有的电缆用绝缘料因具有较强的吸水性能，从而使浸湿条件下电绝缘性能差的缺点，能够同时实现阻燃性和电绝缘性能好，且浸湿条件下电绝缘性能稳定、所用的无机阻燃剂与基料具有较好相容性的效果。
本发明的目的是通过以下技术方案得以实现的，一种电缆用低烟无卤阻燃绝缘料，该绝缘料包括以下成分的重量份基料100.O ；无机阻燃剂100. O 200. O ；抗氧剂0· I 8. O ;交联敏化剂I. O 5. O ;抗辐照剂0. 3 10. O ;其中，所述的基料至少含有聚乙烯和乙烯-甲基丙烯酸共聚物；所述的无机阻燃剂至少含有氢氧化铝和高岭土 ；所述的抗辐照剂选自二茂铁、2-氨基-5-(对-甲氧基苯基)-1, 3,4-噻二唑镧配合物、6-节氨基嘌呤铜配合物的一种或多种。本发明的电缆用低烟无卤阻燃绝缘料以乙烯-甲基丙烯酸共聚物和聚乙烯为主要基料具有较好的特性，与本发明的绝缘料中各成份之间具有较好的相容性。所述的基料还可以包括聚烯烃化合物、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物中的一种或几种。 通过将高岭土作为本发明的必须无机阻燃剂，能够增加电缆用绝缘料的绝缘性能，所述的高岭土与氢氧化铝之间具有协同作用，不仅能够起到多重阻燃效果，且高岭土本身具有吸水性差，能够降低电缆用绝缘料的吸水性，从而实现提高阻燃性能的同时实现提高电缆用绝缘料的绝缘性能。另外，本发明选用的抗辐照剂不仅能够提高绝缘料的抗辐照和耐老化性能，还能够降低电缆用绝缘料在有焰燃烧和无焰燃烧实验中的烟密度，实现具有低烟的效果；而且，本发明选用的抗辐照剂与阻燃剂同样具有协同作用，所述的抗辐照剂能够包裹在阻燃剂的表面，尤其是能够包裹在氢氧化铝等吸水性强的阻燃剂的表面，降低了无机阻燃剂(如氢氧化铝)的吸水性，从而解决采用氢氧化铝等易吸水的无机阻燃剂作为阻燃剂时所存在的缺陷，实现提高电缆用绝缘料的绝缘性能和阻燃性能，且绝缘料在浸湿条件下仍具有较好的绝缘性能，绝缘性能稳定。通过在绝缘料中加入抗氧剂和交联敏化剂，与本发明的各成分之间同样具有较好的协同作用，实现提高产品抗老化性能和使用寿命。在上述的电缆用低烟无卤阻燃绝缘料中，所述的无机阻燃剂还包括硼酸锌、碳酸钙中的一种或两种。加入的碳酸钙在高温时能够发生分解反应，产生的氧化钙附着在基料(如聚乙烯等基料)表层，实现阻止电缆燃烧的作用，且分解产生的二氧化碳氛围可阻止电缆与空气接触，从而能够实现阻止环境中物质的燃烧向电缆传递的作用，同样能够起到阻燃的作用。作为优选，所述的无机阻燃剂由以下重量份的成分组成氢氧化铝60· O 100. O ； 高岭土 40· O 60. O ；硼酸锌0 20. O;碳酸钙0 30. O。作为进一步的优选，所述的无机阻燃剂由以下重量份的成分组成氢氧化铝70·O 90. O ; 高岭土 45· O 55. O ;硼酸锌2.0 8. O;碳酸钙5· O 15. O。在上述的电缆用低烟无卤阻燃绝缘料中，所述的无机阻燃剂的粒径为I. O 5. O微米。控制无机阻燃剂的粒径能够提高阻燃剂与基料之间的分散均匀性，防止阻燃剂在基料中结粒状聚集。如果阻燃剂结粒状聚集会大大降低电缆用绝缘料的品质和防老化性能、防龟裂性能。在上述的电缆用低烟无卤阻燃绝缘料中，作为优选，所述的抗辐照剂由以下重量份的成分组成2-氨基-5-(对-甲氧基苯基)-I, 3，4-噻二唑镧配合物0· I 5. O ;二茂铁0· 2 10. O ;
6-苄氨基嘌呤铜配合物0 5. O。二茂铁的加入具有较好的抗辐照性能和灭火作用。二茂铁是一种橙色晶体或淡黄色粉未，熔点为172°C 174°C，具有高度的热稳定性，在400°C的温度以内不分解。另外，二茂铁具有强烈的吸收紫外线的作用，从化学结构上看，二茂铁是环戊二烯与铁分子的配合物，两个环戊二烯负离子分别位于二价铁离子的两面，整个分子呈现出夹心饼干结构，且两个环戊二烯基在空间的不同位置对应着不同的能级，当紫外光和其它波长的光照射到二茂铁时，光被吸收，使二茂铁从一个能级跃迁到另一个能级，从而能够实现阻止有机高分子物质中碳-碳键的断裂，阻止了光对基料的降解作用，因而二茂铁具有保护聚乙烯及其它共聚物等基料的降解作用，相当于起到保护剂的作用。二茂铁等抗辐照剂的加入还能够降低绝缘料在有焰燃烧实验和无焰燃烧实验中的烟密度，起到消烟作用，实现低烟的效果。而加入的辅助抗辐照剂6-苄氨基嘌呤铜配合物是首次用作电缆用绝缘料的抗辐照剂，且能够提高电缆用绝缘料的耐老化和耐辐照性能。作为进一步的优选，所述的抗辐照剂由以下重量份的成分组成 2-氨基-5-(对-甲氧基苯基)-I, 3，4-噻二唑镧配合物1· O 3. O ;二茂铁:2· O 8. O ;6-苄氨基嘌呤铜配合物0· 2 4. O。在上述的电缆用低烟无卤阻燃绝缘料中，所述的绝缘料还包括重量份为2. 5 7. O的润滑剂。由于加入大量的无机阻燃剂，因相容性的问题使绝缘料在加工混炼、挤出过程较困难，不利于工艺的加工，特别是挤出压力大的问题。为解决该问题本发明通过加入的润滑剂能够更好的实现无机阻燃剂与基料及其他成分之间的相容性，从而解决混炼、挤出困难的问题。作为优选，所述的润滑剂选自硅脂、硅油、石蜡中的一种或几种。硅油是一种不同聚合度链状结构的有机硅氧烷，且硅油具有卓越的耐热性和电绝缘性能。相比现有的绝缘料中单纯采用石蜡作润滑剂而言，具有更好的阻燃效果和烟密度低的效果，测试显示其在27cm3烟室试验透光率高达93%以上(IEC标准透光率> 60%为合格)。作为进一步的优选，所述的润滑剂由以下成分的重量份组成硅脂0 3. O ;硅油0· 5 5. O ;石蜡1· O 6. O。在上述的电缆用低烟无卤阻燃绝缘料中，所述的抗氧剂选自4，4'-硫代双-(6-叔丁基-3-甲基苯酚)、硫代二丙酸二月桂酯、7-羟基-6，8-二甲氧基苯并吡喃-2-酮中的一种或几种。本发明采用抗氧剂4，4'-硫代双-(6-叔丁基-3-甲基苯酚)(也称为抗氧剂300)替换现有的抗氧剂β- (3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八醇酯，能够同时具有自由基终止剂和氢过氧化物分解剂的双重功能；所述的7-羟基-6，8-二甲氧基苯并吡喃-2-酮能够吸收紫外线发出淡兰色的莹光，从而把紫外线分解碳-碳化学键的能量以萤光的形式失散掉，实现阻止碳自由基产生的作用，所述的抗氧剂与本发明抗辐照剂共用，具有良好的协同效应，进一步提高电缆料在抗老化性能和电绝缘性等方面的性能。作为优选，所述的抗氧剂由以下成分的重量份组成4,4/ -硫代双-(6-叔丁基-3-甲基苯酚)2.0 6.0 ;硫代二丙酸二月桂酯0 5. O ;7-羟基-6，8-二甲氧基苯并吡喃-2-酮0 2. O。作为进一步的优选，在上述的电缆用低烟无卤阻燃绝缘料中，所述的抗氧剂由以下成分的重量份组成
4,4/ -硫代双-(6-叔丁基-3-甲基苯酚)3. O 5. O;硫代二丙酸二月桂酯I. O 3. O ;7-羟基-6，8-二甲氧基苯并吡喃-2-酮0· 5 I. O0在上述的电缆用低烟无卤阻燃绝缘料中，所述的交联敏化剂选自三烯丙基异氰脲
酸酯、三甲基丙烯酸三羟甲基丙酯中的一种。在上述的电缆用低烟无卤阻燃绝缘料中，所述的基料由以下成分的重量份组成乙烯-甲基丙烯酸共聚物60. O 90. O ;乙烯-乙酸乙烯酯共聚物5. O 10. O ; 聚乙烯15. O 20. O。所述的聚乙烯为高密度聚乙烯，熔融指数在I. 5 2. 5。聚乙烯具有良好的耐热性、耐寒性、介电性和耐化学腐蚀性等优点，且主基料乙烯-甲基丙烯酸共聚物同样具有较好的绝缘性能和耐酸碱性能。综上所述，本发明与现有技术相比，具有以下优点I.本发明的电缆用低烟无卤阻燃绝缘料，不需要加入含卤素的聚氯乙烯等含卤素基料，就能够实现较好的阻燃效果，且通过各成分之间的协同作用，降低了绝缘料的吸水性能，同时，结合加入的高岭土阻燃剂，实现高阻燃效果的同时实现高电绝缘效果且在浸湿条件下绝缘料仍具有较好的电绝缘稳定性，且本发明的基料、抗氧剂、无机阻燃剂、交联敏化齐U、润滑剂和抗辐照剂之间均具有较好的协同作用，提高了绝缘料的综合性能，且还具有消烟的作用，实现低烟的效果。2.本发明的电缆用低烟无卤阻燃绝缘料，在实现阻燃性能和电绝缘性能及浸湿条件下电绝缘性能稳定的同时，仍具有较高的机械性能和抗老化性能，如拉伸强度性能、断裂伸长率性能高的优点。3.本发明的电缆用低烟无卤阻燃绝缘料，通过加入润滑剂，进一步提高了绝缘料的性能，解决了绝缘料在加工过程中混炼困难、挤出压力大等问题，简化了生产工艺、降低了对设备的要求，实现降低生产成本的作用，有利于工业化生产的目的。
具体实施例方式下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明，但是本发明并不限于这些实施例。本发明的电缆用低烟无卤阻燃绝缘料，采用本领域常规的方法制备即可，作为优选，以下实施例中所述的电缆用低烟无卤阻燃绝缘料采用以下方法制备得到即按照以下表I 表3中相应的实施例中各成分的重量份选取原料，加入到混合机中，升温，并控制温度在常温条件下充分混炼2 7分钟，然后，再放入双阶双螺杆挤出造粒机(型号南京诚盟CM-80/150型)在145°C 175°C的条件下进行挤出造粒，制成本发明的电缆用低烟无卤阻燃绝缘料。表I是本发明的实施例I 4中电缆用低烟无卤阻燃绝缘料各成分的重量份表2是本发明的实施例5 8中电缆用低烟无卤阻燃绝缘料各成分的重量份表3是本发明的实施例9 12中电缆用低烟无卤阻燃绝缘料各成分的重量份表I :
权利要求
1.一种电缆用低烟无卤阻燃绝缘料，其特征在于，该绝缘料包括以下成分的重量份 基料100. O;无机阻燃剂100. O 200.0 ; 抗氧剂0. I 8. O; 交联敏化剂1. O 5.0 ; 抗辐照剂0. 3 10 ; 其中，所述的基料至少含有聚乙烯和乙烯-甲基丙烯酸共聚物；所述的无机阻燃剂至少含有氢氧化铝和高岭土 ；所述的抗辐照剂选自二茂铁、2-氨基-5-(对-甲氧基苯基)-1，3,4-噻二唑镧配合物、6-苄氨基嘌呤铜配合物的一种或多种。
2.根据权利要求I所述的电缆用低烟无卤阻燃绝缘料，其特征在于，所述的无机阻燃剂由以下重量份的成分组成 氢氧化铝60. O 100. O ； 高岭土 40. O 60. O ; 硼酸锌0 20;碳酸钙0 30。
3.根据权利要求I所述的电缆用低烟无卤阻燃绝缘料，其特征在于，所述的抗辐照剂由以下重量份的成分组成 2-氨基-5-(对-甲氧基苯基)-I, 3，4-噻二唑镧配合物0. I 5. O ; 二茂铁0· 2 10. O ; 6-苄氨基嘌呤铜配合物0 5.O。
4.根据权利要求I所述的电缆用低烟无卤阻燃绝缘料，其特征在于，还包括重量份为2.5 7. O的润滑剂。
5.根据权利要求4所述的电缆用低烟无卤阻燃绝缘料，其特征在于，所述的润滑剂选自硅脂、硅油、石蜡中的一种或几种。
6.根据权利要求4或5所述的电缆用低烟无卤阻燃绝缘料，其特征在于，所述的润滑剂由以下成分的重量份组成 硅脂0 3. O ;硅油0· 5 5. O ;石蜡1· O 6. O。
7.根据权利要求1-5任意一项所选的电缆用低烟无卤阻燃绝缘料，其特征在于，所述的抗氧剂选自4，4'-硫代双-(6-叔丁基-3-甲基苯酚)、硫代二丙酸二月桂酯、7-羟基-6，8-二甲氧基苯并吡喃-2-酮中的一种或几种。
8.根据权利要求6所述的电缆用低烟无卤阻燃绝缘料，其特征在于，所述的抗氧剂由以下成分的重量份组成 4,4/ -硫代双-(6-叔丁基-3-甲基苯酚)2.0 6.0 ; 硫代二丙酸二月桂酯0 5. O ; 7-羟基_6，8-二甲氧基苯并吡喃-2-酮0 2. O。
9.根据权利要求1-5任意一项所述的电缆用低烟无卤阻燃绝缘料，其特征在于，所述的交联敏化剂选自三烯丙基异氰脲酸酯、三甲基丙烯酸三羟甲基丙酯中的一种。
10.根据权利要求1-5任意一项所述的电缆用低烟无卤阻燃绝缘料，所述的基料由以下成分的重量份组成 乙烯-甲基丙烯酸共聚物60. O 90. O ; 乙烯-乙酸乙烯酯共聚物5. O 10. O ; 聚乙烯10. O 30. O。
全文摘要
本发明涉及一种电缆用低烟无卤阻燃绝缘料，属于新型绝缘材料技术领域。为了解决现有的电缆用绝缘料在浸湿条件下电绝缘性能差的问题，提供一种电缆用低烟无卤阻燃绝缘料，包括以下成分的重量份基料100.0；无机阻燃剂100.0～200.0；抗氧剂0.1～8.0；交联敏化剂1.0～5.0；抗辐照剂0.3～10.0；所述的基料至少含有聚乙烯和乙烯-甲基丙烯酸共聚物；所述的无机阻燃剂至少含有氢氧化铝和高岭土；所述的抗辐照剂选自二茂铁、2-氨基-5－(对-甲氧基苯基)-1，3，4-噻二唑镧配合物、6-苄氨基嘌呤铜配合物的一种或多种。具有协同作用好、阻燃性能和电绝缘性能稳定及机械和抗老化性能好的优点。
文档编号C08L23/08GK102875887SQ201210419150
公开日2013年1月16日 申请日期2012年10月26日 优先权日2012年10月26日
发明者周巍, 周才辉, 陈万木, 章凯 申请人:临海市亚东特种电缆料厂