本發明涉及耐寒電纜,具體地,涉及一種耐極寒低煙無鹵阻燃聚烯烴護套、其制備方法和電纜。
背景技術:
1、電線電纜是用以傳輸電能、信息和實現電磁能轉換的線材產品。廣義的電線電纜亦簡稱為電纜,狹義的電纜是指絕緣電纜,它可定義為:由下列部分組成的集合體:一根或多根絕緣線芯,以及它們各自可能具有的包覆層,總保護層及外護層,電纜亦可有附加的沒有絕緣的導體。
2、由于部分電線電纜長期需要放置在戶外使用,所以避免不了受到嚴寒的干擾,現有的電線電纜在使用的過程中,存在著一個很大的問題就是電線電纜抗寒性較差,當長期在極低的溫度下使用時,電線電纜的外表皮容易損壞,從而造成線路損壞,造成經濟損失。
3、俄羅斯因地理環境導致的極寒環境線纜市場對我方開放,但國內缺乏類似極寒工況,普遍缺少相應產品及技術儲備。
技術實現思路
1、針對為改善國內缺少極寒工況下相應線纜產品的問題,本發明提供了一種耐極寒低煙無鹵阻燃聚烯烴護套、其制備方法和在極寒地區用耐寒-52℃低煙無鹵阻燃a類電纜中的制備應用。在護套中添加磷酸基團功能化的聚乙烯,低溫和阻燃性能均有較大提升。
2、為了實現上述目的,本發明一方面提供一種耐極寒低煙無鹵阻燃聚烯烴護套,該護套按質量份計包括如下原料:乙烯-醋酸乙烯共聚物4~16份、磷酸基團功能化線性低密度聚乙烯7~13份、乙烯-辛稀共聚物9~15份、馬來酸酐接枝乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物5~10份、氫氧化鎂10~15份、氫氧化鋁40~50份、成炭劑(如高嶺土、海泡石)2~5份、潤滑劑(如芥酸酰胺)1~2份、抗氧劑(如抗氧劑1010、抗氧劑1024)0.1~0.2份、著色劑(如炭黑色母)2~3份、偶聯劑(如道康寧11-100)1~2份;
3、其中,所述磷酸基團功能化線性低密度聚乙烯的制備方法為:在預冷的乙烯單體中加入催化劑,反應后加入乙烯基磷酸酯和引發劑,在溫度為65~75℃、壓力為15~35mpa條件下反應1~2小時終止反應,即得。
4、本發明中,磷酸基團功能化的聚乙烯相較于未功能化的聚乙烯,低溫和阻燃性能均有較大提升,可提升配方整體阻燃和低溫性能。磷酸基團功能化聚乙烯的引入,可以降低護套料中分體顆粒阻燃劑的添加量,在最終阻燃效果與原來差不多的情況下,因粉體阻燃劑降添加量降低,使得電纜料整體低溫性能得到提升。
5、磷酸基團功能化線性低密度聚乙烯的制備過程中通過在聚乙烯單體聚合過程中引入磷酸基團,能提高磷酸基團含量,可在增強阻燃的基礎上大幅度改善線纜護套的低溫脆性。
6、優選地,所述催化劑為乙烯基三氯化鈦、甲基鋁氧烷或乙烯基四氯化鉿;和/或
7、所述引發劑為過氧化苯甲酰或過氧化二異丙苯。
8、優選地,所述乙烯單體、催化劑、乙烯基磷酸酯、引發劑的摩爾比為1000:(1~1.1):(12~15):(3~5)。
9、優選地,在終止反應后,將產物過濾分離,去除未反應的單體和催化劑殘余,然后進行純化、穩定處理得到所述磷酸基團功能化線性低密度聚乙烯。具體地,將聚合物溶解在如甲苯,進行進一步的純化。通過沉淀、過濾等方法去除不溶性雜質。加入穩定劑bht(2,6-二叔丁基對甲酚),防止聚合物氧化降解。干燥處理,得到純凈的磷酸基團功能化線性低密度聚乙烯。
10、優選地,所述馬來酸酐接枝乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物的接枝率為3~5%。其甲基丙烯酸甲酯共聚物作為基體可保障整體的低溫性能,且馬來酸酐的接枝率處于本范圍內可在保障整體電纜料低溫性能的前提下,對力學性能的影響降至最低。
11、優選地,所述乙烯-醋酸乙烯共聚物的醋酸乙烯含量為9~12%。
12、優選地,所述乙烯-辛稀共聚物的斷裂伸長率≥800%。其本身具有優異的低溫性能且高伸長率可彌補磷酸功能化聚乙稀斷裂伸長率相對較低的缺陷。
13、優選地,所述氫氧化鋁的純度≥99%,粒徑d50≤1微米,其低粒徑在保障阻燃性能的前提下,進一步提升整體的低溫性能。
14、所述氫氧化鎂經由磷酸酯進行表面改性且平均粒徑≤1微米,在保障低溫性能的前提下,阻燃性能進一步提升。氫氧化鎂的改性方法為:磷酸酯與鎂離子絡合反應形成磷酸鹽沉積包覆氫氧化鎂。
15、本發明第二方面提供上述耐極寒低煙無鹵阻燃聚烯烴護套的制備方法,該制備方法包括如下步驟:50~60℃環境下將原料在10~12hz下混合2~3min,45~55hz混合5~8min,然后將混合物于密煉機中密煉20~25min,將密煉產物置于螺桿擠出機進行擠出,上階料筒溫度范圍120~130℃,下階料筒溫度范圍135~150℃,將雙螺桿產物置于單螺桿擠出機進行擠出,料筒溫度為130~145℃,造粒包裝。
16、本發明第三方面提供包括上述的耐極寒低煙無鹵阻燃聚烯烴護套的極寒地區用耐寒-52℃低煙無鹵阻燃a類電纜。在本發明的一個優選技術方案中,該電纜由導體、交聯聚乙烯絕緣、彈性體填充條、耐極寒低煙無鹵阻燃聚烯烴護套組成,所述彈性體填充條為聚甲基丙烯酸甲酯擠出而成,彈性體填充條可在低溫下為電纜提供充足的回彈空間,而護套中則通過引入原位聚合法制備的磷酸基團功能化線性低密度聚乙烯,保障在阻燃性能的基礎上,獲得更加突出的低溫性能,保證了線纜可適應極寒地區的使用環境。
17、通過上述技術方案,本發明實現了以下有益效果:
18、本發明采用的磷酸基團功能化的聚乙烯相較于未功能化的聚乙烯,低溫和阻燃性能均有較大提升,可提升配方整體阻燃和低溫性能。磷酸基團功能化聚乙烯的引入,可以降低護套料中分體顆粒阻燃劑的添加量,在最終阻燃效果與原來差不多的情況下,因粉體阻燃劑降添加量降低,使得電纜料整體低溫性能得到提升。采用本發明的方法磷酸基團功能化線性低密度聚乙烯的制備過程中通過在聚乙烯單體聚合過程中引入磷酸基團,能提高磷酸基團含量,可在增強阻燃的基礎上大幅度改善線纜護套的低溫脆性。
1.一種耐極寒低煙無鹵阻燃聚烯烴護套,其特征在于,按質量份計,包括如下原料:乙烯-醋酸乙烯共聚物4~16份、磷酸基團功能化線性低密度聚乙烯7~13份、乙烯-辛稀共聚物9~15份、馬來酸酐接枝乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物5~10份、氫氧化鎂10~15份、氫氧化鋁40~50份、成炭劑2~5份、潤滑劑1~2份、抗氧劑0.1~0.2份、著色劑2~3份、偶聯劑1~2份;
2.根據權利要求1所述的耐極寒低煙無鹵阻燃聚烯烴護套,其特征在于,所述催化劑為乙烯基三氯化鈦、甲基鋁氧烷或乙烯基四氯化鉿;和/或
3.根據權利要求2所述的耐極寒低煙無鹵阻燃聚烯烴護套,其特征在于,所述乙烯單體、催化劑、乙烯基磷酸酯、引發劑的摩爾比為1000:(1~1.1):(12~15):(3~5)。
4.根據權利要求1所述的耐極寒低煙無鹵阻燃聚烯烴護套,其特征在于,在終止反應后,將產物過濾分離,去除未反應的單體和催化劑殘余,然后進行純化、穩定處理得到所述磷酸基團功能化線性低密度聚乙烯。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的耐極寒低煙無鹵阻燃聚烯烴護套,其特征在于,所述馬來酸酐接枝乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物的接枝率為3~5%。
6.根據權利要求1至4中任一項所述的耐極寒低煙無鹵阻燃聚烯烴護套,其特征在于,所述乙烯-醋酸乙烯共聚物的醋酸乙烯含量為9~12%。
7.根據權利要求1至4中任一項所述的耐極寒低煙無鹵阻燃聚烯烴護套,其特征在于,所述乙烯-辛稀共聚物的斷裂伸長率≥800%。
8.根據權利要求1至4中任一項所述的耐極寒低煙無鹵阻燃聚烯烴護套,其特征在于,所述氫氧化鋁的純度≥99%,粒徑d50≤1微米;和/或
9.權利要求1至8中任一項所述的耐極寒低煙無鹵阻燃聚烯烴護套的制備方法,其特征在于,包括如下步驟:50~60℃環境下將原料在10~12hz下混合2~3min,45~55hz下混合5~8min,然后將混合物于密煉機中密煉20~25min,將密煉產物置于螺桿擠出機進行擠出,上階料筒溫度范圍120~130℃,下階料筒溫度范圍135~150℃,將雙螺桿產物置于單螺桿擠出機進行擠出,料筒溫度為130~145℃,造粒包裝。
10.一種耐極寒地區用耐寒-52℃低煙無鹵阻燃a類電纜,其特征在于,包括權利要求1至8中任一項所述的耐極寒低煙無鹵阻燃聚烯烴護套。