一種高阻燃聚乙烯電纜料及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種高阻燃聚乙烯電纜料，主要由下列原料制備而成，均為質量份：聚乙烯110?124，氯化石蠟16?21，硫磺4?10，環氧大豆油6?11，硅藻土6?12，硼酸鋅5?11，陶土8?12，鄰苯二甲酸二辛酯2?6，白炭黑3?6，氫氧化鋁10?16，硬脂酸2?4，硫代二丙酸月桂醇酯0.4?0.8。本發明所制產品具有突出的阻燃性能和力學性能，且發煙量少，安全性高。
【專利說明】
一種高阻燃聚乙烯電纜料及其制備方法
技術領域
[0001] 本發明涉及電纜料領域，特別是涉及一種高阻燃聚乙烯電纜料及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 隨著社會的進步，科技的發展，人們對低煙無鹵阻燃材料的需求越來越大。在許多 大型公共場所，為避免電纜著火造成的二次災難，（電纜燃燒時產生大量的煙霧和酸性氣 體）。對專供傳輸電能和通訊信號使用的電線電纜，不僅要求具有在電纜及周圍環境著火 時，具有可阻止火焰蔓延等阻燃性能，并能維持電纜繼續傳輸電能和通訊信號，而且在燃燒 時還應具有低發煙量，產生氣體腐蝕性低，利于工作人員安全撤離現場的性能，即應使電纜 具有無鹵、低煙、阻燃等性能。
[0003] 公布號CN 104861271 A(申請號201510304830.8)的中國專利文獻公開了一種阻 燃聚乙烯絕緣電纜料，由原料為聚乙烯80份、氧化鋁5份、氫氧化鎂20-35份、抗老化劑1-5份 配制而成。公布號CN 104231466 A(申請號201310250710.5)的中國專利文獻公開了一種接 枝交聯聚乙烯電纜料，由以下各組分組成，它們的重量份數如下所示:聚氯乙烯樹脂100份， PBT樹脂3份，氧化鎂5份，氫氧化鋁30份，硬脂酸6份，硅膠8份，所述無機填料包括滑石粉、云 母粉、碳墨粉、抗氧化劑、阻燃劑、鈦白粉。公布號CN 103509223 A(申請號201310393053.X) 的中國專利文獻公開了一種節能環保耐環境開裂聚乙烯電纜料，由下述重量份的原料制 得：線性低密度聚乙烯50-55、高密度聚乙烯60-75、抗氧劑1010 1.5-3、抗氧劑168 0.3-0.5、改性納米陶土 30-40、抗紫外劑0.1-1、防焦劑CTP0.8-1.2、馬來酸二辛酯0.8-1.6、硬酯酸鋅1.4-2.5、乙酰檸檬酸三乙酯0.7-1.4。
[0004] 現有聚乙烯電纜料力學性能雖較好，但阻燃性較差，當添加較多的阻燃材料后，阻 燃性的到提高，但力學性能又會下降，使得聚乙烯電纜料的推廣受到阻礙，因此需改善配 方，研制出一種力學性能和阻燃性能均較好的聚乙烯電纜料。
【發明內容】
[0005] 針對現有技術的不足，本發明的目的是提供一種制備簡單、性能優良的高阻燃聚 乙烯電纜料及其制備方法。
[0006] 本發明的技術方案是： 一種高阻燃聚乙烯電纜料，主要由下列原料制備而成，均為質量份:聚乙烯110-124,氯 化石蠟16-21，硫磺4-10，環氧大豆油6-11，硅藻土 6-12，硼酸鋅5-11，陶土 8-12，鄰苯二甲酸 二辛酯2-6,白炭黑3-6,氫氧化鋁10-16,硬脂酸2-4,硫代二丙酸月桂醇酯0.4-0.8。
[0007] 優選的方案中，聚乙烯114-120,氯化石蠟18-19,硫磺6-8,環氧大豆油8-9,硅藻土 8-10,硼酸鋅7-9,陶土9-11，鄰苯二甲酸二辛酯3-5,白炭黑4-5,氫氧化鋁12-14,硬脂酸 2.5-3.5,硫代二丙酸月桂醇酯0.5-0.7。
[0008] 更加優選的，聚乙烯117，氯化石蠟18.5，硫磺7，環氧大豆油8.5，硅藻土9，硼酸鋅 8,陶土 10,鄰苯二甲酸二辛酯4,白炭黑4.5,氫氧化鋁13,硬脂酸3,硫代二丙酸月桂醇酯 0.6〇
[0009] 所述的一種高阻燃聚乙烯電纜料的制備方法，步驟是： (1) 將氫氧化鋁放入烘箱內80°c下恒溫干燥至恒重，取出，粉碎過篩； (2) 將氯化石蠟、硫磺、硼酸鋅、陶土、鄰苯二甲酸二辛脂和白炭黑置于混合機內，攪拌 混合，再轉入研磨機內，研磨2-4小時； (3) 取聚乙烯投入混合機內，并通入蒸汽加熱，以60轉/分鐘的速度低速攪拌，加熱至 80-100°C時加入步驟(2)所制最終產品，均勻后再加入環氧大豆油、硬脂酸和硫代二丙酸二 月桂酯，5分鐘內完成加料，繼續加熱至110°C時，加入硅藻土和步驟(1)所制氫氧化鋁粉，并 高速攪拌，然后轉入低速冷卻攪拌機內，冷卻至常溫，出料； (4) 將步驟(3)所制最終產品造粒，壓片，冷卻，即得電纜料。
[0010] 所述的一種高阻燃聚乙烯電纜料的制備方法，步驟（1)粉碎過60-100目篩（優選 的，粉碎過70-90目篩;更加優選的，粉碎過80目篩）。
[0011] 所述的一種高阻燃聚乙烯電纜料的制備方法，步驟(2)研磨2.5-3.5小時(優選的， 研磨3小時）。
[0012] 所述的一種高阻燃聚乙烯電纜料的制備方法，步驟(3)蒸汽的壓力為0.2-0.4MPa (優選的，蒸汽的壓力為〇 · 3MPa)。
[0013]所述的一種高阻燃聚乙烯電纜料的制備方法，步驟(3)加熱至85-95°C(優選的，加 熱至90°C)。
[0014]所述的一種高阻燃聚乙烯電纜料的制備方法，步驟（3)高速攪拌速度為300-700 轉/分鐘(優選的，攪拌速度為400-600轉/分鐘;更加優選的，攪拌速度為500轉/分鐘）。 [0015]所述的一種高阻燃聚乙烯電纜料的制備方法，步驟(3)高速攪拌18-30分鐘(優選 的，高速攪拌20-28分鐘;更加優選的，高速攪拌24分鐘）。
[0016] 本發明提供的一種高阻燃聚乙烯電纜料低煙，無鹵，成本低。除此之外，本發明的 優良效果還表現在:本發明所制產品具有突出的阻燃性能和力學性能，且發煙量少，安全性 尚。
【具體實施方式】
[0017] 下面結合實施例和實驗例詳細說明本發明的技術方案，但保護范圍不限于此。
[0018] 本發明所用原料如聚乙烯購自上海帥曼塑膠有限公司，氯化石蠟購自山東玉嶺化 工有限公司，硫磺購自臨沂優美化工有限公司，環氧大豆油購自臨沂全諾化工有限公司，硅 藻土購自靈壽縣恒石礦產品加工廠，硼酸鋅購自濟南泰星精細化工有限公司，陶土購自石 家莊昇平礦產有限公司，鄰苯二甲酸二辛酯購自濟南恒瑞化工有限公司，白炭黑和硬脂酸 購自石家莊百納化工助劑有限公司，氫氧化鋁購自濟南泰星精細化工有限公司，硫代二丙 酸二月桂酯購自河南盛泰源化工產品有限公司。
[0019] 實施例1 一種高阻燃聚乙烯電纜料，主要由下列原料制備而成（每份100kg):聚 乙烯110份，氯化石蠟16份，硫磺4份，環氧大豆油6份，硅藻土6份，硼酸鋅5份，陶土8份，鄰苯 二甲酸二辛酯2份，白炭黑3份，氫氧化鋁10份，硬脂酸2份，硫代二丙酸二月桂酯0.4份。
[0020] 一種高阻燃聚乙烯電纜料的制備方法是： (1)將氫氧化鋁放入烘箱內80°c下恒溫干燥至恒重，取出，粉碎過60目篩； (2) 將氯化石蠟、硫磺、硼酸鋅、陶土、鄰苯二甲酸二辛脂和白炭黑置于混合機內，攪拌 混合，再轉入研磨機內，研磨2小時； (3) 取聚乙烯投入混合機內，并通入0.2MPa蒸汽加熱，以60轉/分鐘的速度低速攪拌，加 熱至80°C時加入步驟(2)所制最終產品，均勻后再加入環氧大豆油、硬脂酸和硫代二丙酸二 月桂酯，5分鐘內完成加料，繼續加熱至110°C時，加入硅藻土和步驟(1)所制氫氧化鋁粉，并 高速攪拌18分鐘，轉速為300轉/分鐘，然后轉入低速冷卻攪拌機內，冷卻至常溫，出料； (4) 將步驟(3)所制最終產品造粒，壓片，冷卻，即得電纜料。
[0021]實施例2 -種高阻燃聚乙烯電纜料，主要由下列原料制備而成(每份100kg):聚 乙烯124份，氯化石蠟21份，硫磺10份，環氧大豆油11份，硅藻土 12份，硼酸鋅11份，陶土 12 份，鄰苯二甲酸二辛酯6份，白炭黑6份，氫氧化鋁16份，硬脂酸4份，硫代二丙酸二月桂酯0.8 份。
[0022] 一種高阻燃聚乙烯電纜料的制備方法是： (1) 將氫氧化鋁放入烘箱內80°c下恒溫干燥至恒重，取出，粉碎過100目篩； (2) 將氯化石蠟、硫磺、硼酸鋅、陶土、鄰苯二甲酸二辛脂和白炭黑置于混合機內，攪拌 混合，再轉入研磨機內，研磨4小時； (3) 取聚乙烯投入混合機內，并通入0.4MPa蒸汽加熱，以60轉/分鐘的速度低速攪拌，加 熱至100°C時加入步驟(2)所制最終產品，均勻后再加入環氧大豆油、硬脂酸和硫代二丙酸 二月桂酯，5分鐘內完成加料，繼續加熱至110°C時，加入硅藻土和步驟(1)所制氫氧化鋁粉， 并高速攪拌30分鐘，轉速為700轉/分鐘，然后轉入低速冷卻攪拌機內，冷卻至常溫，出料； (4) 將步驟(3)所制最終產品造粒，壓片，冷卻，即得電纜料。
[0023]實施例3 -種高阻燃聚乙烯電纜料，主要由下列原料制備而成（每份100kg):聚 乙烯114份，氯化石蠟18份，硫磺6份，環氧大豆油8份，硅藻土8份，硼酸鋅7份，陶土9份，鄰苯 二甲酸二辛酯3份，白炭黑4份，氫氧化鋁12份，硬脂酸2.5份，硫代二丙酸二月桂酯0.5份。 [0024] 一種高阻燃聚乙烯電纜料的制備方法是： (1) 將氫氧化鋁放入烘箱內80°c下恒溫干燥至恒重，取出，粉碎過70目篩； (2) 將氯化石蠟、硫磺、硼酸鋅、陶土、鄰苯二甲酸二辛脂和白炭黑置于混合機內，攪拌 混合，再轉入研磨機內，研磨2.5小時； (3) 取聚乙烯投入混合機內，并通入0.2MPa蒸汽加熱，以60轉/分鐘的速度低速攪拌，加 熱至85°C時加入步驟(2)所制最終產品，均勻后再加入環氧大豆油、硬脂酸和硫代二丙酸二 月桂酯，5分鐘內完成加料，繼續加熱至110°C時，加入硅藻土和步驟(1)所制氫氧化鋁粉，并 高速攪拌20分鐘，轉速為400轉/分鐘，然后轉入低速冷卻攪拌機內，冷卻至常溫，出料； (4) 將步驟(3)所制最終產品造粒，壓片，冷卻，即得電纜料。
[0025]實施例4 一種高阻燃聚乙烯電纜料，主要由下列原料制備而成（每份100kg):聚 乙烯120份，氯化石蠟19份，硫磺8份，環氧大豆油9份，硅藻土 10份，硼酸鋅9份，陶土 11份，鄰 苯二甲酸二辛酯5份，白炭黑5份，氫氧化鋁14份，硬脂酸3.5份，硫代二丙酸二月桂酯0.7份。 [0026] 一種高阻燃聚乙烯電纜料的制備方法是： (1) 將氫氧化鋁放入烘箱內80°c下恒溫干燥至恒重，取出，粉碎過90目篩； (2) 將氯化石蠟、硫磺、硼酸鋅、陶土、鄰苯二甲酸二辛脂和白炭黑置于混合機內，攪拌 混合，再轉入研磨機內，研磨3.5小時； (3) 取聚乙烯投入混合機內，并通入0.4MPa蒸汽加熱，以60轉/分鐘的速度低速攪拌，加 熱至95°C時加入步驟(2)所制最終產品，均勻后再加入環氧大豆油、硬脂酸和硫代二丙酸二 月桂酯，5分鐘內完成加料，繼續加熱至110°C時，加入硅藻土和步驟(1)所制氫氧化鋁粉，并 高速攪拌28分鐘，轉速為600轉/分鐘，然后轉入低速冷卻攪拌機內，冷卻至常溫，出料； (4) 將步驟(3)所制最終產品造粒，壓片，冷卻，即得電纜料。
[0027]實施例5 -種高阻燃聚乙烯電纜料，主要由下列原料制備而成（每份100kg):聚 乙烯117份，氯化石蠟18.5份，硫磺7份，環氧大豆油8.5份，硅藻土9份，硼酸鋅8份，陶土 10 份，鄰苯二甲酸二辛酯4份，白炭黑4.5份，氫氧化鋁13份，硬脂酸3份，硫代二丙酸二月桂酯 0.6份。
[0028] 一種高阻燃聚乙烯電纜料的制備方法是： (1) 將氫氧化鋁放入烘箱內80°c下恒溫干燥至恒重，取出，粉碎過80目篩； (2) 將氯化石蠟、硫磺、硼酸鋅、陶土、鄰苯二甲酸二辛脂和白炭黑置于混合機內，攪拌 混合，再轉入研磨機內，研磨3小時； (3) 取聚乙烯投入混合機內，并通入0.3MPa蒸汽加熱，以60轉/分鐘的速度低速攪拌，加 熱至90°C時加入步驟(2)所制最終產品，均勻后再加入環氧大豆油、硬脂酸和硫代二丙酸二 月桂酯，5分鐘內完成加料，繼續加熱至110°C時，加入硅藻土和步驟(1)所制氫氧化鋁粉，并 高速攪拌24分鐘，轉速為500轉/分鐘，然后轉入低速冷卻攪拌機內，冷卻至常溫，出料； (4) 將步驟(3)所制最終產品造粒，壓片，冷卻，即得電纜料。
[0029] 本發明所用原料如下： 聚乙烯：為白色蠟狀半透明材料，是乙烯烴聚合制得的一種熱塑性樹脂。化學穩定性 好，能耐大多數酸堿的侵蝕，常溫下不溶于一般溶劑，吸水性小，電絕緣性優良，可用吹塑、 擠出、注射成型等方法加工，廣泛應用于制造薄膜、中空制品、纖維和日用雜品等。
[0030] 氯化石蠟:為淡黃色油狀物，具有低揮發性、阻燃、電絕緣性良好、價廉等優點，可 用作阻燃劑和聚氯乙烯輔助增塑劑，廣泛用于生產電纜料、地板料、軟管、人造革、橡膠等制 品，以及應用于涂料、塑膠跑道，潤滑油等的添加劑。
[0031 ]硫磺:為淡黃色脆性粉末，主要用于制造染料、農藥、火柴、火藥、橡膠、人造絲等。 [0032]環氧大豆油:為淺黃色粘稠油狀液體，具有優良的熱穩定性和光穩定性，耐水性和 耐油性亦佳，可賦予制品良好的機械強度、耐候性及電性能。
[0033] 硅藻土:主要是Si02,含有少量的六1203、？620 3、0&0、1%0等和有機質，有細膩、松散、 質輕、多孔、吸水性和滲透性強的性質。
[0034]硼酸鋅:為無規則(或菱形）白色或淡黃色粉末，非鹵素阻燃劑，無毒、低水溶性、高 熱穩定性、粒度小、比重小、分散性好等特點，作為一種高效阻燃劑被廣泛應用在塑料、橡 膠、涂料等領域。
[0035]陶土:可塑性的粘土，有抗凍融、透氣性、吸音等作用，主要用作燒制外墻、地磚、陶 器具等。
[0036] 鄰苯二甲酸二辛酯:為無色透明液體，通用型增塑劑，廣泛用于塑料、橡膠、油漆及 乳化劑等工業中。用其增塑的PVC可用于制造人造革、農用薄膜、包裝材料、電纜等。
[0037] 白炭黑：為白色粉末狀X-射線無定形硅酸和硅酸鹽產品的總稱，耐高溫、不燃、無 味、無嗅、具有很好的電絕緣性。
[0038] 氫氧化鋁：為白色固體，用作無機阻燃添加劑，還可以防止發煙、不產生滴下物、不 產生有毒氣體，用作熱固性塑料、熱塑性塑料、合成橡膠、涂料及建材等行業。
[0039] 硬脂酸：為白色略帶光澤的蠟狀小片結晶體，廣泛用于制化妝品、塑料耐寒增塑 劑、脫模劑、穩定劑、表面活性劑、橡膠硫化促進劑、防水劑、拋光劑、金屬皂、金屬礦物浮選 劑、軟化劑、醫藥品及其他有機化學品。
[0040] 硫代二丙酸二月桂酯:為白色粉末或鱗片狀物，可作為聚乙烯、聚丙烯、ABS樹脂、 聚氯乙烯等的輔助抗氧劑。有不污染、不著色、高溫加工時不分解的特點。
[0041] 試驗例1本發明所得一種高阻燃聚乙烯電纜料(實施例5)的部分性能測試： 將本發明所制產品和從市面上購買的同類高阻燃聚乙烯電纜料一同進行性能測試，比 較兩種產品的性能。拉伸強度和伸長率的測定按GB/T1040.3-2006進行測試樣，拉伸速度 250mm/min;氧指數的測定按GB/T 2406.2-2009進行檢測；垂直燃燒性能的測定按照GB/ T2408-2008進行檢測，其中阻燃等級分為FV-0、FV-1、FV-2三個等級，FV-0阻燃等級最高，阻 燃性能最優;發煙量在測試氧指數時，利用目視比較法對各個試樣可燃的條件下充分有焰 燃燒產生的煙霧進行比較，試樣燃燒產生的煙量有一部分吸附在干凈的玻璃筒的器壁上， 根據玻璃筒壁的透光程度可以判斷試樣發煙量的相對大小，發煙量評判為小、一般、大。測 定結果見于表1。
[0042] 表1兩組產品主要性能的測試結果
由表1可知:本發明所制產品所測各項性能均優于市面上購買的電纜料，其中抗張強度 和斷裂伸長率明顯較市面上購買的電纜料好(P<〇.03)，且本發明所制產品的垂直燃燒級 別為FV-0，說明其具有較突出的阻燃性。
[0043] 應當指出的是，【具體實施方式】只是本發明比較有代表性的例子，顯然本發明的技 術方案不限于上述實施例，還可以有很多變形。本領域的普通技術人員，以本發明所明確公 開的或根據文件的書面描述毫無異議的得到的，均應認為是本專利所要保護的范圍。
【主權項】
1. 一種高阻燃聚乙烯電纜料，其特征在于，主要由下列原料制備而成，均為質量份:聚 乙烯110-124,氯化石蠟16-21，硫磺4-10,環氧大豆油6-11，硅藻土 6-12,硼酸鋅5-11，陶土 8-12,鄰苯二甲酸二辛酯2-6,白炭黑3-6,氫氧化鋁10-16,硬脂酸2-4,硫代二丙酸二月桂酯 0.4-0.8 〇2. 如權利要求1所述的一種高阻燃聚乙烯電纜料，其特征在于，聚乙烯114-120,氯化石 蠟18-19,硫磺6-8,環氧大豆油8-9,硅藻土 8-10,硼酸鋅7-9,陶土 9-11，鄰苯二甲酸二辛酯 3-5，白炭黑4-5，氫氧化鋁12-14，硬脂酸2.5-3.5，硫代二丙酸二月桂酯0.5-0.7。3. 如權利要求1所述的一種高阻燃聚乙烯電纜料，其特征在于，聚乙烯117,氯化石蠟 18.5,硫磺7,環氧大豆油8.5,硅藻土9,硼酸鋅8,陶土 10,鄰苯二甲酸二辛酯4,白炭黑4.5， 氫氧化鋁13,硬脂酸3,硫代二丙酸二月桂酯0.6。4. 如權利要求1-3任一所述的一種高阻燃聚乙烯電纜料的制備方法，其特征在于，步驟 是： (1) 將氫氧化鋁放入烘箱內80°C下恒溫干燥至恒重，取出，粉碎過篩； (2) 將氯化石蠟、硫磺、硼酸鋅、陶土、鄰苯二甲酸二辛脂和白炭黑置于混合機內，攪拌 混合，再轉入研磨機內，研磨2-4小時； (3) 取聚乙烯投入混合機內，并通入蒸汽加熱，以60轉/分鐘的速度低速攪拌，加熱至 80-100°C時加入步驟(2)所制最終產品，均勻后再加入環氧大豆油、硬脂酸和硫代二丙酸二 月桂酯，5分鐘內完成加料，繼續加熱至110°C時，加入硅藻土和步驟(1)所制氫氧化鋁粉，并 高速攪拌，然后轉入低速冷卻攪拌機內，冷卻至常溫，出料； (4 )將步驟(3 )所制最終產品造粒，壓片，冷卻，即得電纜料。5. 如權利要求4所述的一種高阻燃聚乙烯電纜料的制備方法，其特征在于，步驟（1)粉 碎過60-100目篩(優選的，粉碎過70-90目篩;更加優選的，粉碎過80目篩）。6. 如權利要求4所述的一種高阻燃聚乙烯電纜料的制備方法，其特征在于，步驟(2)研 磨2.5-3.5小時(優選的，研磨3小時）。7. 如權利要求4所述的一種高阻燃聚乙烯電纜料的制備方法，其特征在于，步驟(3)蒸 汽的壓力為0 · 2-0 · 4MPa (優選的，蒸汽的壓力為0 · 3MPa )。8. 如權利要求4所述的一種高阻燃聚乙烯電纜料的制備方法，其特征在于，步驟(3)加 熱至85-95°C (優選的，加熱至90°C )。9. 如權利要求4所述的一種高阻燃聚乙烯電纜料的制備方法，其特征在于，步驟(3)高 速攪拌速度為300-700轉/分鐘（優選的，攪拌速度為400-600轉/分鐘；更加優選的，攪拌速 度為500轉/分鐘）。10. 如權利要求4所述的一種高阻燃聚乙烯電纜料的制備方法，其特征在于，步驟(3)高 速攪拌18-30分鐘(優選的，高速攪拌20-28分鐘;更加優選的，高速攪拌24分鐘）。
【文檔編號】C08K3/34GK106009151SQ201610372764
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月31日
【發明人】不公告發明人
【申請人】李小濤