一种电力电缆绝缘层材料及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种电力电缆绝缘层材料及其制备方法，所述材料按照重量份数表示包括：70份聚氯乙烯、3份乙烯-醋酸乙烯共聚物、10份聚偏二氯乙烯、10份甲基乙烯基硅橡胶、15份GNA型氯丁橡胶、5-6份的环氧脂肪酸辛酯、1份硬脂酸钡、10份氢氧化铝、5份相容剂，8-10份的阻燃体系，0.1份的抗氧剂。本发明制备的阻燃电缆材料，协同作用显著，抗氧效果好，稳定性高、阻燃效果显著，具有广阔的应用前景。
【专利说明】一种电力电缆绝缘层材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力电缆的高分子塑料领域，具体涉及一种电力电缆绝缘层材料及其 制备方法。
【背景技术】
[0002] 近年来随着生产生活电线电缆的运用日益发展和普及，电线电缆的需要量增加很 快，而且随着经济的发展，对其材料的要求也越来越高，它要求柔软、耐磨、耐低温等性能。 而较多的出现的是阻燃电缆，阻燃电缆顾名思义，指在规定试验条件下，试样被燃烧，在撤 去试验火源后，火焰的蔓延仅在限定范围内，残焰或残灼在限定时间内能自行熄灭的电缆。 其根本特性是：在火灾情况下有可能被烧坏而不能运行，但可阻止火势的蔓延。通俗地讲， 电线万一失火，能够把燃烧限制在局部范围内，不产生蔓延，保住其他的各种设备，避免造 成更大的损失。能更大限度的保护生命安全及财产安全，所以运用较为普遍。
[0003] 而无论从机械性、热火化学耐受性以及灾害防护角度考虑，电缆材料在防护内部 原料受损以维持其正常运行方面均起到至关重要的作用，在具体应用过程中，电缆材料必 须能都抵抗日晒、UV辐射、臭氧老化、化学药品侵蚀，同时在意外灾害情况下仍能保证或暂 时保证其正常运行，随着电气火灾事故的频繁发生，电线电缆的阻燃问题逐渐引起世界各 国的重视；电缆燃烧时释放出大量烟雾和有毒的、腐蚀性的气体是火灾中危险因素，在火灾 中妨碍了人们的安全撤离和灭火工作，使生命财产遭到严重损失，同时随着通讯事业、汽车 工业和计算机工业的发展，特别是航空导线、汽车用线、高温仪表电缆、石油钻井平台电缆 等许多场合，越来越需要使用阻燃、热稳定性能好、热变形温度高的电缆材料。
[0004] 聚氯乙烯电缆料是以PVC树脂为基础，加入各种配合剂的多组份混合材料。由于 它机械性能优越、耐气候性好、有优良的电气绝缘性能、加工容易和成本低廉等优点，因此 被广泛用于电线电缆的绝缘和护层材料。但是目前市场上的电缆料仍然存在缺陷，有的粘 性过大，有的伸长率不高，所以我们急需改良该材料，并且现有技术中为了增加电缆阻燃特 征，加入了大量的无机阻燃材料，导致电缆整体硬度增加，甚至容易出现外层断裂。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是解决现有技术存在的不足，提供一种电力电缆绝缘层材料，可提 高电缆的阻燃性，并提高耐用能力。
[0006] 为了实现上述目的，本发明公开了一种电力电缆绝缘层材料及其制备方法，所述 电力电缆绝缘层材料稳定性能好，阻燃效果极为优异，价格低廉，耐老化性能较好。
[0007] -种电力电缆绝缘层材料，所述材料按照重量份数表示包括：70份聚氯乙烯、3份 乙烯-醋酸乙烯共聚物、10份聚偏二氯乙烯、10份甲基乙烯基硅橡胶、15份GNA型氯丁橡 胶、5-6份的环氧脂肪酸辛酯、1份硬脂酸钡、10份氢氧化铝、5份相容剂，8-10份的阻燃体 系，〇. 1份的抗氧剂。
[0008] 其制备方法为：
[0009] (1)、按重量份取70份聚氯乙烯、5份乙烯-醋酸乙烯共聚物、10份聚偏二氯乙烯、 10份甲基乙烯基硅橡胶、15份GNA型氯丁橡胶混合均匀得到主料，将主料置于单螺杆挤出 机中共混，造粒得到基础树脂，打开密炼机并预热至50-55°C，然后加入上述基础树脂进行 密炼，密炼时间为2-3min，制备物料A ;
[0010] (2)向制备的物料A中加入5-6份的环氧脂肪酸辛酯（重量份，以下如无特别说明 均为重量份数）、1份硬脂酸钡、10份氢氧化铝、5份相容剂，7-10份的阻燃体系，0. 1份的抗 氧剂混合均匀；
[0011] 所述相容剂为：P〇E-g-MAH、EVA-g-MAH按照重量比1 : 2混合制备而得；
[0012] 所述抗氧剂为：2, 2' -亚甲基双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚）；
[0013] 所述阻燃体系为：阻燃剂、阻燃协效剂、复合型环保热稳定剂按照重量比为 5 : 3 : 2制备而得，所述阻燃剂为按照重量份数红磷：氢氧化镁：改性酚醛树脂= 10 : 1 : 3比例制备；
[0014] 所述改性酚醛树脂的制备方法为：
[0015] 首先称取浓度为98%苯酚、35%的甲醛及25%的氢氧化钠溶液，三者的摩尔比为 1 : 2 : 1，将氢氧化钠溶液与苯酚混合并在温度为40°C保温20min，然后加入甲醛，升温至 80°C保温25-30min ;然后向得到的溶液中加入相当于苯酚重量1 %的双酚A型环氧树脂、 0.2%的聚二甲基硅氧烷，在温度为901：回流50-601^11，降温得到改性酚醛树脂。
[0016] (3)待温度至105-110°C，加入占步骤（1)中主料0. 15wt%的四硫化双五亚甲基秋 兰姆与0. 2wt%的三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯混炼lmin，投入螺杆挤出机中挤出得到阻 燃电缆护套材料，其中挤出温度为180_190°C，在挤出过程中蒸汽压强控制在IMpa上下。 [0017] 本发明中，以聚氯乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚偏二氯乙烯、甲基乙烯基硅橡 胶、GNA型氯丁橡胶为基材，聚偏二氯乙烯耐燃、耐腐蚀性能好，与聚氯乙烯等配合作用，力口 工性能好，稳定性能优异，耐热性能显著增强，使用相容剂为：P〇E-g-MAH、EVA-g-MAH按照 重量比1 : 2混合制备而得，抗氧剂为：2,2'_亚甲基双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚），阻燃 体系为：阻燃剂、阻燃协效剂、复合型环保热稳定剂按照重量比为5 : 3 : 2制备而得，所述 阻燃剂为按照重量份数红磷：氢氧化镁：改性酚醛树脂=10 : 1 : 3比例制备，耐候性能 好，稳定性能优异，使用四硫化双五亚甲基秋兰姆作为促进剂，配合添加三羟甲基丙烷三甲 基丙烯酸酯进行助硫化反应，硫化时间短且充分，且制品护套具有良好的耐磨、耐溶剂及耐 腐蚀性能；并可改善加工性能，在其中配合添加适量的氢氧化铝，其价格低廉，不仅可降低 成本，且制品电缆护套可应用在对阻燃要求较为苛刻的场合，阻燃效果极为优异，且无卤环 保；上述阻燃剂与阻燃协效剂及复合型环保热稳定剂共同作用，协效作用明显，价格低廉， 护套层热稳定好，且电缆具有耐高低温和良好的阻燃性能；协同作用显著，抗氧效果好，稳 定性高、低毒，可进一步提高电线电缆护套的耐热、耐光老化性能。
【具体实施方式】
[0018] 实施例1
[0019] 一种高强度阻燃电缆及的制备方法，包括如下步骤：
[0020] (1)、按重量份取70份聚氯乙烯、3份乙烯-醋酸乙烯共聚物、10份聚偏二氯乙烯、 10份甲基乙烯基硅橡胶、15份GNA型氯丁橡胶混合均匀得到主料，将主料置于单螺杆挤出 机中共混，造粒得到基础树脂，打开密炼机并预热至50-55°C，然后加入上述基础树脂进行 密炼，密炼时间为2-3min，制备物料A ;
[0021] (2)向制备的物料A中加入5份的环氧脂肪酸辛酯（重量份，以下如无特别说明均 为重量份数）、1份硬脂酸钡、10份氢氧化铝、5份相容剂，8份的阻燃体系，0. 1份的抗氧剂 混合均勻；
[0022] 所述相容剂为：POE-g-MAH、EVA-g-MAH按照重量比1 : 2混合制备而得；
[0023] 所述抗氧剂为：2, 2' -亚甲基双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚）；
[0024] 所述阻燃体系为：阻燃剂、阻燃协效剂、复合型环保热稳定剂按照重量比为 5 : 3 : 2制备而得，所述阻燃剂为按照重量份数红磷：氢氧化镁：改性酚醛树脂= 10 : 1 : 3比例制备；
[0025] 所述阻燃协效剂为协效剂FR-B40 ;所述复合型环保热稳定剂为钙锌稳定剂；
[0026] 所述改性酚醛树脂的制备方法为：
[0027] 首先称取浓度为98 %的苯酚、35 %的甲醛及25 %的氢氧化钠溶液，三者的摩尔比 为1 : 2 : 1，将氢氧化钠溶液与苯酚混合并在温度为40°C保温20min，然后加入甲醛，升 温至80°C保温25-30min ;然后向得到的溶液中加入相当于苯酚重量1%的双酚A型环氧树 脂、0.2%的聚二甲基硅氧烷，在温度为901：回流50-60 1^11，降温得到改性酚醛树脂。
[0028] (3)待温度至105-110°C，加入占步骤（1)中主料0. 15wt%的四硫化双五亚甲基秋 兰姆与0. 2wt%的三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯混炼lmin，投入螺杆挤出机中挤出得到阻 燃电缆护套材料，其中挤出温度为180_190°C，在挤出过程中蒸汽压强控制在IMpa上下。
[0029] 实施例2
[0030] 一种高强度阻燃电缆及的制备方法，包括如下步骤：
[0031] (1)、按重量份取70份聚氯乙烯、3份乙烯-醋酸乙烯共聚物、10份聚偏二氯乙烯、 10份甲基乙烯基硅橡胶、15份GNA型氯丁橡胶混合均匀得到主料，将主料置于单螺杆挤出 机中共混，造粒得到基础树脂，打开密炼机并预热至50-55°C，然后加入上述基础树脂进行 密炼，密炼时间为2-3min，制备物料A ;
[0032] (2)向制备的物料A中加入6份的环氧脂肪酸辛酯（重量份，以下如无特别说明均 为重量份数）、1份硬脂酸钡、10份氢氧化铝、5份相容剂，10份的阻燃体系，0. 1份的抗氧剂 混合均勻；
[0033] 所述相容剂为：POE-g-MAH、EVA-g-MAH按照重量比1 : 2混合制备而得；
[0034] 所述抗氧剂为：2, 2' -亚甲基双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚）；
[0035] 所述阻燃体系为：阻燃剂、阻燃协效剂、复合型环保热稳定剂按照重量比为 5 : 3 : 2制备而得，所述阻燃剂为按照重量份数红磷：氢氧化镁：改性酚醛树脂= 10 : 1 : 3比例制备；
[0036] 所述阻燃协效剂为协效剂FR-B40 ;所述复合型环保热稳定剂为钙锌稳定剂；
[0037] 所述改性酚醛树脂的制备方法为：
[0038] 首先称取浓度为98%苯酚、35%的甲醛及25%的氢氧化钠溶液，三者的摩尔比为 1 : 2 : 1，将氢氧化钠溶液与苯酚混合并在温度为40°C保温20min，然后加入甲醛，升温 至80°C保温2530min ;然后向得到的溶液中加入相当于苯酚重量1%的双酚A型环氧树脂、 0.2%的聚二甲基硅氧烷，在温度为901：回流50-601^11，降温得到改性酚醛树脂。
[0039] (3)待温度至105-110°C，加入占步骤（1)中主料0. 15wt%的四硫化双五亚甲基秋 兰姆与0. 2wt%的三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯混炼lmin，投入螺杆挤出机中挤出得到阻 燃电缆护套材料，其中挤出温度为180_190°C，在挤出过程中蒸汽压强控制在IMpa上下。
[0040] 实施例3
[0041] 将实施例1-2中所述的阻燃电缆护套材料进行性能测试，测试结果如下：
[0042] 表1 :阻燃性能测试结果
[0043]
【权利要求】
1. 一种电力电缆绝缘层材料，所述材料按照重量份数表示包括：70份聚氯乙烯、3份乙 烯-醋酸乙烯共聚物、10份聚偏二氯乙烯、10份甲基乙烯基硅橡胶、15份GNA型氯丁橡胶、 5-6份的环氧脂肪酸辛酯、1份硬脂酸钡、10份氢氧化铝、5份相容剂，8-10份的阻燃体系， 〇. 1份的抗氧剂。
2. 权利要求1所述的电力电缆绝缘层材料，其特征在于所述相容剂为：POE-g-MAH、 EVA-g-MAH按照重量比1 : 2混合制备而得。
3. 权利要求1-2任其一所述的电力电缆绝缘层材料，其特征在于所述抗氧剂为：2， 2' -亚甲基双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚）。
4. 权利要求1-4任其一所述的电力电缆绝缘层材料，其特征在于所述阻燃体系为：阻 燃剂、阻燃协效剂、复合型环保热稳定剂按照重量比为5 : 3 : 2制备而得，所述阻燃剂为 按照重量份数红磷：氢氧化镁：改性酚醛树脂=10 : 1 : 3比例制备； 所述改性酚醛树脂的制备方法为： 首先称取浓度为98 %苯酚、35 %的甲醛及25 %的氢氧化钠溶液，三者的摩尔比为 1 : 2 : 1，将氢氧化钠溶液与苯酚混合并在温度为40°C保温20min，然后加入甲醛，升温至 80°C保温25-30min ;然后向得到的溶液中加入相当于苯酚重量1%的双酚A型环氧树脂、 0.2%的聚二甲基硅氧烷，在温度为901：回流50-601^11，降温得到改性酚醛树脂。
5. -种电力电缆绝缘层材料的制备方法，其特征在于步骤如下： (1) 、按重量份取70份聚氯乙烯、5份乙烯-醋酸乙烯共聚物、10份聚偏二氯乙烯、10份 甲基乙烯基硅橡胶、15份GNA型氯丁橡胶混合均匀得到主料，将主料置于单螺杆挤出机中 共混，造粒得到基础树脂，打开密炼机并预热至50-55°C，然后加入上述基础树脂进行密炼， 密炼时间为2-3min，制备物料A ; (2) 向制备的物料A中加入5-6份的环氧脂肪酸辛酯（重量份，以下如无特别说明均为 重量份数）、1份硬脂酸钡、10份氢氧化铝、5份相容剂，7-10份的阻燃体系，0. 1份的抗氧剂 混合均勻； 所述相容剂为：P〇E-g-MAH、EVA-g-MAH按照重量比1 : 2混合制备而得； 所述抗氧剂为：2,2' -亚甲基双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚）； 所述阻燃体系为：阻燃剂、阻燃协效剂、复合型环保热稳定剂按照重量比为5 : 3 : 2 制备而得，所述阻燃剂为按照重量份数红磷：氢氧化镁：改性酚醛树脂=10 : 1 : 3比例 制备； 所述改性酚醛树脂的制备方法为： 首先称取浓度为98 %苯酚、35 %的甲醛及25 %的氢氧化钠溶液，三者的摩尔比为 1 : 2 : 1，将氢氧化钠溶液与苯酚混合并在温度为40°C保温20min，然后加入甲醛，升温至 80°C保温25-30min ;然后向得到的溶液中加入相当于苯酚重量1%的双酚A型环氧树脂、 0. 2%的聚二甲基硅氧烷，在温度为90°C回流50-60min，降温得到改性酚醛树脂。 (3) 待温度至105-110°C，加入占步骤（1)中主料0. 15wt%的四硫化双五亚甲基秋兰姆 与0. 2wt%的三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯混炼lmin，投入螺杆挤出机中挤出得到阻燃电 缆护套材料，其中挤出温度为180_190°C，在挤出过程中蒸汽压强控制在IMpa上下。
6. 权利要求1-5所述电力电缆绝缘层材料的用途。
【文档编号】C08K3/22GK104140613SQ201410350216
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年7月18日 优先权日:2014年7月18日
【发明者】张平, 刘克伟, 杨金明, 耿敏, 袁磊, 刘超, 公绪波 申请人:国家电网公司, 山东电力集团公司临沂供电公司