高端装备制造产业,制造业

技术领域

本发明属于电缆料及其制造领域，具体涉及一种满足低烟密度并具备良好机械力学性能的电缆料的制备方法。

背景技术

随着人们对于环境健康以及可持续发展的持续关注，用绿色材料替代燃烧有毒的聚氯乙烯(PVC)材料越来越引起关注。在电线电缆领域中，已经有大量的无卤阻燃电缆料被开发出来，满足了不同类型的电线需求。然而，在欧盟的电线电缆标准EN61034-2中，电线还需要满足低烟密度的要求。目前所使用的大部分阻燃剂，包括磷酸盐类等，以及所采用的树脂，如聚酯、聚苯醚等，其分子结构中还有苯环，在燃烧过程中产生大量烟雾，无法达到欧盟对于烟密度的最低要求(大约70％)。聚烯烃，包括聚乙烯、聚丙烯以及聚醋酸乙烯等，以及无机阻燃剂，包括氢氧化铝、氢氧化镁等，由于燃烧中几乎不产生烟雾，因此成为制备低烟无卤阻燃电缆料的绝佳配合。但是，由于聚烯烃树脂是非极性聚合物，与大部分的阻燃剂，包括有机磷酸盐类以及无机氢氧化铝等，均存在相容性差的弊端，因此很难进行加工，所得阻燃料的机械力学性能也无法达到要求。

发明内容

针对现有电缆料及其制造工艺存在的上述缺陷，本申请人经过研究改进，提供一种低烟密度无卤阻燃电缆料的制备方法。用本发明方法制备的电缆料能满足低烟密度要求，同时具备良好的阻燃及机械力学性能。

本发明的技术方案如下：

一种低烟密度无卤阻燃电缆料的制备方法，其特征在于工艺如下：将聚乙烯、聚醋酸乙烯、聚丙烯以及经聚乙烯包覆的氢氧化铝置于双螺杆挤出机中进行混合造粒，即得。

优选地，所述聚乙烯类型为线性低密度聚乙烯。

优选地，所述聚醋酸乙烯重量百分比不超过所述聚乙烯和聚丙烯重量百分比之和。

优选地，所述聚丙烯类型为等规聚丙烯。

具体地，所述经聚乙烯包覆的氢氧化铝制备方法如下：将无机阻燃剂氢氧化铝与适量添加剂混合后，与所述聚乙烯通过不同的喂料器加入单螺杆挤出机，充分混合并造粒，干燥，即得经聚乙烯包覆的氢氧化铝阻燃剂颗粒；所述聚乙烯的重量百分比不超过3％。

其进一步的技术方案为：

所述双螺杆挤出机工艺参数设置如下：加工温度160℃，熔体温度＜210℃，冷水冷却造粒。

所述无机阻燃剂氢氧化铝为纳米级别，分散粒径为100～200纳米。

所述添加剂包括抗氧化剂、分散剂，其用量为行业常规用量，所述抗氧化剂选自1010或168，所述分散剂选自硅油。

所述单螺杆挤出机工艺参数设置如下：加工温度160℃，熔体温度＜200℃，风切造粒。

本发明具有如下有益技术效果：

本发明通过采用聚乙烯包覆氢氧化铝的方法，在无机阻燃剂表面形成一层纳米结构的涂层，从而使得其在后续与聚烯烃的加工过程中，具备良好的界面相容性，解决了现有技术存在的弊端。经实验证明，该方法简便有效，制备的低烟密度阻燃电缆料具备良好的阻燃及机械力学性能，并且制备成电线之后，能够通过电线烟密度测试，满足欧盟电线电缆的烟密度标准EN60134-2：2005。

具体实施方式

以下结合实施例进一步说明本发明的具体实施方式。

实施例1～实施例3，对比例1～对比例2电缆料所采用各配方(单位：重量百分比％)及性能检测结果如表1所示。

表1

实施例1～实施例3电缆料制备方法如下：

将氢氧化铝(97wt％,日本昭和产品，型号H-42M)、抗氧化剂1010(***％,巴斯夫产品)和分散剂KH570(***％,南京向前化工产品)置于高混机中以1200转/分钟混合5分钟，混合温度60℃；将上述混合了添加剂的氢氧化铝与线性低密度聚乙烯按照97：3的重量比，分别由不同的喂料器加入单螺杆挤出机中，充分混合并造粒，其中喂料器速度为30公斤/小时，单螺杆挤出机工艺参数设置为：加工温度160℃，熔体温度＜200℃，风切造粒；采用真空干燥机烘干，烘干温度105℃，时间6小时，即得经聚乙烯包覆的氢氧化铝阻燃剂颗粒；将聚乙烯、聚醋酸乙烯、聚丙烯以及上述经聚乙烯包覆的氢氧化铝阻燃剂颗粒按比例分别由不同的喂料器加入双螺杆挤出机中，充分混合并造粒，其中喂料器速度为60～100公斤/小时，双螺杆挤出机工艺参数设置为：加工温度160℃，熔体温度＜210℃，采用冷却水冷却造粒；采用真空干燥机烘干，烘干温度105℃，时间6小时，即得低烟密度无卤阻燃电缆料。

对比例1～对比例2电缆料制备方法同上。

由表1数据可得出如下结论：

对比例1与对比例2相比，氢氧化铝阻燃剂较聚磷酸铵类阻燃剂能显著降低燃烧时的发烟量，从而降低电线的烟密度。

对比例1与实施例3相比，采用聚乙烯包覆的氢氧化铝能够大大改善树脂与阻燃剂之间的相容性，从结果来看，材料的断裂伸长率与断裂强度均有所增加，满足作为无卤电线材料的要求。然而，由于其化学组分相似，烟密度数据基本相差不大，但与采用聚磷酸铵的配方相比均有大幅度提高，能够满足欧盟对于电线电缆烟密度的要求(>70％)。

实施例1和实施例2相比，适当降低包覆氢氧化铝的含量，增加树脂的含量，能够提高材料的力学性能，反映在断裂伸长率与断裂强度的增加上。

实施例1和实施例3相比，增加聚醋酸乙烯的含量，能够进一步改善树脂与阻燃剂的界面相容性，提高断裂伸长率。但是由于材料中柔性结构的增加，其断裂强度有所下降。

综上，本发明所制电缆料能满足低烟密度要求，同时具备良好的阻燃及机械力学性能。

如无特殊说明，以上实施例和对比例所涉及各原料和试剂均为市售产品，所使用工业设备均为本领域常规设备。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。