欢迎光临小豌豆知识网!
当前位置:首页 > 化学技术 > 高分子化合> 布电线用耐大电流辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘料独创技术15189字

布电线用耐大电流辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘料

2021-02-03 19:33:32

布电线用耐大电流辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘料

  技术领域

  本发明涉及绝缘料,尤其涉及一种布电线用耐大电流辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘料。

  背景技术

  随着安全、环保要求的提高,低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘料凭着其低烟、无卤环保的优势在许多线缆产品中取代了传统的PVC产品,在民用布电线产品中更是得到了广泛的应用,而辐照交联低烟无卤聚烯烃绝缘料与热塑性产品相比具有更高的耐温等级,因此更是得到了线缆产品的青睐。

  常规的低烟无卤聚烯烃绝缘料产品,不论是热塑性还是辐照交联的均需满足GB/T32129-2015的标准要求就可以。配方设计也较常规,均采用乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚乙烯、改性聚乙烯、聚烯烃树脂、三元乙丙橡胶等聚烯烃类树脂为基体材料,添加大量的氢氧化铝、氢氧化镁等无机阻燃剂,再添加聚乙烯蜡、硅烷偶联剂、硅酮母粒、硬脂酸盐等加工助剂,经过密炼加双阶挤出机组塑化混合造粒而成。

  但随着市场竞争以及对布电线产品使用安全性要求的提高,目前市场对布电线产品提出了过载大电流的破坏性试验测试要求,因此、大电流过载测试将成品布电线产品一个新的主要考核指标。该破坏性试验主要考查低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘布电线产品在100A甚至更高的短路电流发热作用下,其是否发烟、发泡、黄变、开裂以及发生几种现象的时间长短。采用上述的常规配方生产辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘料制备的布电线均在很短时间就出现发烟、发泡、黄变、开裂的现象,不能满足市场对布电线产品耐大电流或者超载不燃的新要求。

  发明内容

  为解决上述技术问题,本发明的目的是提供一种布电线用耐大电流辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘料,本发明提供了一种在过载大电流作用下不易发烟、不发泡、不易黄变、耐开裂的辐照交联聚烯烃绝缘料,在140A甚至是150A的电流条件下,不发生明火燃烧,在发生电路短路时可以有效的延长电线的使用时间,并且减少线路起火的危险。

  本发明采用如下技术方案:

  一种布电线用耐大电流辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘料,以重量计,包括以下重量份的组分:

  

  其中,改性聚丙烯为马来酸酐接枝的共聚聚丙烯;其接枝率为0.2%-0.6%,190℃×2.16kg条件下的熔指为0.5-5g/10min;

  改性聚乙烯为马来酸酐接枝的线性低密度聚乙烯、茂金属聚乙烯和双峰聚乙烯中的一种或几种;其接枝率为0.4%~0.6%,190℃×2.16kg条件下的熔指为0.5~3g/10min;

  抗收缩母粒包括聚甲基硅树脂和乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA),抗收缩母粒中聚甲基硅树脂的质量分数为60%以上;

  抗氧剂母粒包括抗氧剂、线性低密度聚乙烯和硅酮,抗氧剂、线性低密度聚乙烯和硅酮的质量比为50:49:1。线性低密度聚乙烯的熔指在190℃×2.16kg条件下为1~5g/10min,硅酮的硅氧烷含量≥70%,分子量≥100万。

  进一步地,布电线用耐大电流辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘料中还包括以下重量份的组分:

  氢氧化铝30~180份(优选为100~180份);

  氢氧化镁30~180份(优选为100~180份);

  色母粒2~5份。

  添加氢氧化铝、氢氧化镁与硼酸锌和碳化硅配合使用,可提高绝缘料的阻燃性能。可根据对布电线的颜色需求,选择合适颜色的色母粒以制备不同颜色的聚烯烃绝缘料。

  进一步地,乙烯-醋酸乙烯酯共聚物包括至少两种VA含量的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物,且其中一种乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的VA含量不低于26%,另一种乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的VA含量不低于14%。

  进一步地,乙烯-醋酸乙烯酯共聚物包括第一乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和第二乙烯-醋酸乙烯酯共聚物,其中第一乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的VA含量≥26%,190℃×2.16kg条件下熔指≥4g/10min;第二乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的VA含量≥14%,190℃×2.16kg条件下,熔指≥2g/10min。

  进一步地,乙烯-丁烯共聚物在190℃×2.16kg条件下的熔指为1.0~5.0g/10min,维卡软化点≥70℃。

  进一步地,聚乙烯为线性低密度聚乙烯、茂金属聚乙烯和双峰聚乙烯中的一种或多种,其在190℃×2.16kg条件下熔指为0.5~5g/10min。

  进一步地,硅烷偶联剂为乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷和/或乙烯基三甲氧基硅烷。

  进一步地,润滑剂为硅酮母粒、聚乙烯蜡、硬脂酸钙、硬脂酸锌、油酸酰胺和硬脂酸中的一种或几种。

  进一步地,交联敏化剂为三烯丙基异三聚氰酸酯和/或三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯。

  进一步地,抗氧剂是四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、硫代二丙酸双月桂酯、4,4'-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚和三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯中的至少三种

  进一步地,氢氧化铝的粒径选择D50:1.2~2.0μm。

  氢氧化镁的粒径选择D50:1.2~2.0μm。

  进一步地,碳化硅的粒径选择D50:3~5μm。

  进一步地,硼酸锌的粒径为D50:1~3μm

  进一步地,色母粒为聚乙烯基材的耐高温色母。

  进一步地,抗氧剂母粒的制备方法包括以下步骤:

  按照配比将抗氧剂、线性低密度聚乙烯和硅酮母粒称量后,加入到高混机中均合均匀,低速混合5分钟,高速混合2分钟,物料温度控制在60~80℃,然后将混合均匀粉料进行塑化挤出造粒。优选地,采用布斯机进行塑化挤出造粒,布斯机相较于传统的挤出机具有优异的挤出剪切分散功能,保证抗氧剂不产生团聚,分散均匀。

  进一步地,布电线用耐大电流辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘料的制备方法包括以下步骤:

  将称量好各组分在密炼机中进行塑化混合,混合均匀后再经双阶挤出机组进行挤出造粒。

  其中,密炼温度为155℃~160℃;

  喂料温度为130℃;

  双阶机的双螺杆工艺温度为:110℃,115℃,115℃,120℃,125℃,125℃,120℃,115℃,110℃;

  双阶机单螺杆工艺温度为:110℃,120℃,130℃。

  机头温度:135℃。

  本发明中,耐大电流中的“大电流”指的是电流为100A~300A。

  借由上述方案,本发明至少具有以下优点:

  1、本发明提供了一种布电线用耐大电流辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘料,以乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、聚乙烯、改性聚乙烯和改性聚丙烯树脂为基体材料,再添加硼酸锌、碳化硅无机阻燃填充剂赋予绝缘料良好的阻燃性,同时加入抗收缩母粒和抗氧剂母粒提高材料的耐热老化性和耐热性,提高聚烯烃绝缘料在制备成布电线后在大电流下的融化时间,再辅助添加一定量的润滑剂、硅烷偶联剂等功能助剂提高各组分的相容性。

  2、本发明的布电线用耐大电流辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘料中含有抗氧剂母粒,而不是直接将抗氧剂与其他组分混合,将抗氧剂预先与线性低密度聚乙烯和硅酮混合后制成抗氧剂母粒,可以使抗氧剂不发生团聚,与其他组分混合后能够均匀分散于绝缘料中,可以保证产品具有良好的耐热老化性能,进而延长产品分解时间,提高分解温度,进而延长发烟、发泡、黄变时间。抗氧剂母粒中,线性低密度聚乙烯作为载体,既可以分散抗氧剂又便于挤出造粒成型,硅酮作为润滑剂便于挤出造粒,提高生产效率。

  3、本发明的布电线用耐大电流辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘料中含有抗收缩母粒,抗收缩母粒的主要成分是聚甲基硅树脂,以母粒的形式与其他组分混合,能提高聚甲基硅树脂的分散性,聚甲基硅树脂能有效改善聚烯烃绝缘料耐热性,提高电线在进行大电流测试时的融化时间。

  4、本发明添加的改性聚乙烯为马来酸酐接枝的聚乙烯,并且添加量较大,用接枝聚乙烯代替的常规聚乙烯树脂,同时配合改性聚丙烯(马来酸酐接枝聚丙烯)使用,添加马来酸酐接枝聚乙烯和聚丙烯树脂可以大大提高产品的耐温等级,延迟产品在耐大电流测试时的发泡、黄变、开裂的起始时间。

  5、使用本发明的布电线用耐大电流辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘料所制备的布电线在进行耐大电流测试时,例如WDZA-BYJR 1×4规格的布电线,在140A的电流条件下,开始发烟时间≥150s,发泡时间≥180s甚至不发泡、黄变时间≥200s,开裂时间≥300s。并且绝缘层直接炭化,不发生明火燃烧,在发生电路短路时可以有效的延长电线的使用时间,并且减少线路起火的危险。

  上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,并可依照说明书的内容予以实施,以下以本发明的较佳实施例并配合详细说明如后。

  具体实施方式

  下面结合实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。

  本发明以下实施例中,线缆的制备方法如下:

  将称量好各组份按照阻燃剂、润滑剂、抗氧剂母粒、抗收缩母粒、基体材料、色母粒、偶联剂的顺序加入密炼机中进行塑化混合。混合均匀后再经75/180双阶挤出机组进行挤出造粒。其中:

  密炼温度为155℃~160℃;

  喂料温度为:130℃;

  双阶机的双螺杆工艺温度为:110℃,115℃,115℃,120℃,125℃,125℃,120℃,115℃,110℃;

  双阶机单螺杆工艺温度为:110℃,120℃,130℃;

  机头温度:135℃。

  抗氧剂母粒的制备方法如下:

  按照配比抗氧剂、聚乙烯树脂、硅酮母粒称量后,加入到高混机中均合均匀,低速混合5分钟,高速混合2分钟,物料温度控制在60~80℃,不能结团,然后将混合均匀粉料加入布斯机的喂料斗中,采用布斯机进行塑化挤出造粒。按照质量百分比计算,母粒的材料配比如下:

  抗氧剂:50%

  聚乙烯树脂:49%

  硅酮母粒:1%;

  抗氧剂是四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、4,4'-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯中的三种,比例为3:1:1。

  聚乙烯树脂为粉状的线性低密度聚乙烯,其熔指在190℃×2.16kg条件下为2g/10min,

  硅酮母粒的硅氧烷含量75%,分子量120万。

  抗收缩母粒由聚甲基硅树脂和EVA组成,其中聚甲基硅树脂的质量分数为70%。

  按照表1中的配方制备低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘料,并制备成线缆,然后对辐照交联后的产品进行测试,结果如表1所示。表1中的线缆的规格为WDZA-BYJ R 1×4,测试电流为140A~150A。表1中各物质的用量单位均为重量份。

  表1不同低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘料的配方和性能测试结果

  

  

  表1中,乙烯-醋酸乙烯酯共聚物由第一乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和第二乙烯-醋酸乙烯酯共聚物组成,其中第一乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的VA含量为28%,190℃×2.16kg条件下熔指为5g/10min,第二乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的VA含量为18%,190℃×2.16kg条件下,熔指为2.5g/10min。

  乙烯-丁烯共聚物在190℃×2.16kg条件下的熔指为4.5g/10min,维卡软化点80℃。

  聚乙烯为双峰聚乙烯或线性低密度聚乙烯,其在190℃×2.16kg条件下熔指为1.0g/10min。

  改性聚乙烯为马来酸酐接枝的双峰聚乙烯,其接枝率为0.5%,190℃×2.16kg条件下的熔指为2g/10min。

  改性聚丙烯为马来酸酐接枝的共聚聚丙烯;其接枝率为0.5%,190℃×2.16kg条件下的熔指为1.5g/10min。

  阻燃剂为氢氧化铝(D50:1.2~2.0μm)和氢氧化镁(D50:1.2~2.0μm)。

  润滑剂为硅酮母粒和硬脂酸钙。

  对比例1和2所使用的抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和硫代二丙酸双月桂酯。

  硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷。

  交联敏化剂为三烯丙基异三聚氰酸酯与三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯混合物。

  表1中的结果表明,采用本发明的辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘料所制备的布电线与市场上常规产品相比,其具有更优的耐热性,在进行耐大电流测试时,通电到开始发烟时间长,发烟量小,发泡时间长,更主要是发泡小而少,甚至不发泡,黄变时间与开裂时间长。

  另外,为了证实树脂基体的VA含量、熔指等特性参数对聚烯烃绝缘料性能的影响,以下提供对比例3-5,按照与表1相同的测试条件测试其性能,结果如表2所示。与表1中的结果对比,可看出对比例3-5的耐大电流性能不及实施例1-3。

  表2不同低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘料的配方和性能测试结果

  

  

  表2中乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的VA含量为40%,190℃×2.16kg条件下,熔指为8g/10min。

  乙烯-丁烯共聚物在190℃×2.16kg条件下,熔指为18g/10min。

  聚乙烯为在190℃×2.16kg条件下,熔指为10g/10min。

  改性聚乙烯马来酸酐接枝线性低密度聚乙烯,接枝率为0.5%,190℃×2.16kg条件下熔指为7g/10min。

  改性聚丙烯为马来酸酐接枝均聚聚丙烯,接枝率为0.4%,在190℃×2.16kg条件下,熔指为6g/10min。

  阻燃剂为氢氧化铝(D50:1.2~2.0μm)和氢氧化镁(D50:1.2~2.0μm)。

  润滑剂为硅酮母粒和聚乙烯蜡。

  抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和硫代二丙酸双月桂酯。

  硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷。

  交联敏化剂为三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯。

  以上仅是本发明的优选实施方式,并不用于限制本发明,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变型,这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

《布电线用耐大电流辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘料.doc》
将本文的Word文档下载到电脑,方便收藏和打印
推荐度:
点击下载文档

文档为doc格式(或pdf格式)