阻燃聚丙烯絕緣電纜料及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了阻燃聚丙烯絕緣電纜料，主要由下列原料制備而成，均為質量份：聚丙烯107?116，白炭黑5?10，硫磺3?8，硼酸鋅4?9，硬脂酸鈣6?10，羧甲基纖維素鈉6?12，環氧大豆油5?11，氫氧化鋁17?23，硅藻土10?16，木質素8?13。本發明所得產品機械性能良好，耐沖擊、耐腐蝕、耐拉伸，阻燃性高，絕緣性好，可更加安全有效地保護電纜。
【專利說明】
阻燃聚丙烯絕緣電纜料及其制備方法
技術領域
[0001] 本發明涉及電纜料領域，特別是涉及阻燃聚丙烯絕緣電纜料及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 電線電纜絕緣及護套用塑料俗稱電纜料，傳統的阻燃電纜一般采用聚氯乙烯做為 護套，雖然聚氯乙烯材料具有阻燃性好、價廉、工藝好等特點，但由于其含有鹵素，燃燒時會 放出大量鹵化氫氣和濃煙，造成火災的"二次危害"，從而加大了火災的損失。尤其是很多科 學研究已證實，鹵化物對人體健康與環境所造成的損害已愈來愈嚴重，人們越來越重視環 保。使得不含鹵素的低煙無鹵阻燃電纜料得到廣泛的使用并呈現出很大的發展潛力。
[0003] 公布號CN 104231401 A(申請號201410500796.7)的中國專利文獻公開了一種聚 丙烯電纜料，其是由下述重量份的原料制得:茂金屬線性聚乙烯40-57、無規聚丙烯25-30、 紅磷3-4、氫氧化鎂8-10、氣相白炭黑7-9、復合填料50-57、納米碳酸鈣2-4、辣椒素 0.4-0.6、 腰果殼油3-6、間苯二甲酸酯5-8、甘油三醋酸酯1-2、馬來酸二辛酯0.5-1、二茂鐵1-2、色釉 混合物料著色劑：1-3。公布號CN 103709487 A(申請號201410012208.5)的中國專利文獻公 開了一種聚丙烯電纜料，其是由下述重量份的原料制得:茂金屬線性聚乙烯60-77、等規聚 丙烯17-22、紅磷1-2、氫氧化鎂4-6、氣相白炭黑5-7、復合填料60-67,納米碳酸鈣2-4、辣椒 素 0.1-0.3、腰果殼油1-2、間苯二甲酸酯2-4、甘油三醋酸酯1-2、馬來酸二辛酯0.3-0.8、二 茂鐵1-2。公布號CN 103509262 A(申請號201310403479.9)的中國專利文獻公開了一種阻 燃聚丙烯電纜料，其是由下述重量份的原料制得:氯化聚乙烯100-110、等規聚丙烯10-20、 硬酯酸鎂1-2、氫氧化鋁10-15、氫氧化鎂2-4、順丁稀二酸二丁酯1-2、氧化媽1.5-3、氧化鋅 0.8-1、硬脂酸鋅0.4-0.6、鄰苯二甲酸聚酯0.3-0.5、環氧大豆油1-2、硫酸鋇1-2、改性白云 石粉60-70、甲基三甲氧基硅烷1 -2、抗氧劑DLTP1.4-3。
[0004] 目前市面上的阻燃電纜料，在實際應用過程中，其阻燃效果及機械性能均有不足， 市場推廣不容易，因此需要進一步加強對此方面的研究，改善缺點，提高電纜料性能。
【發明內容】
[0005] 針對現有技術的問題，本發明的目的是提供一種阻燃效果好、使用安全的阻燃聚 丙烯絕緣電纜料及其制備方法。
[0006] 本發明的技術方案是： 阻燃聚丙烯絕緣電纜料，主要由下列原料制備而成，均為質量份:聚丙烯107-116,白炭 黑5-10,硫磺3-8,硼酸鋅4-9,硬脂酸鈣6-10,羧甲基纖維素鈉 6-12,環氧大豆油5-11，氫氧 化鋁17-23,硅藻土 10-16,木質素 8-13。
[0007] 優選方案為，聚丙烯110-113，白炭黑6-9，硫磺5-7，硼酸鋅5-8，硬脂酸鈣7-9，羧甲 基纖維素鈉8-10,環氧大豆油6-10,氫氧化鋁19-21，硅藻土 12-14,木質素9-12。
[0008] 更加優選的是，聚丙烯111.5,白炭黑7.5,硫磺5.5,硼酸鋅6.5,硬脂酸鈣8,羧甲基 纖維素鈉9，環氧大豆油8，氫氧化鋁20，硅藻土13，木質素10.5。
[0009] 所述的阻燃聚丙烯絕緣電纜料的制備方法，步驟如下： (1) 取氫氧化鋁和硅藻土混合，加水研磨，粉碎30-50分鐘(優選的：粉碎35-45分鐘；更 加優選的:粉碎40分鐘），漿料過篩，烘干粉碎，制成粉末； (2) 將白炭黑、硫磺、硼酸鋅、硬脂酸鈣、羧甲基纖維素鈉、環氧大豆油和木質素混合，勻 速攪拌10-30分鐘(優選的：勻速攪拌15-25分鐘;更加優選的：勻速攪拌20分鐘），取出置于 捏合機中捏合10分鐘，取出冷卻； (3) 將步驟(2)所得混合物與聚丙烯混合，再加入步驟(1)所制粉末，加熱至95°C并高速 攪拌24-40分鐘(優選的：高速攪拌28-36分鐘;更加優選的：高速攪拌32分鐘），混合均勻后， 停止攪拌并冷卻； (4) 將步驟(3)所得產物放入雙螺桿擠出機中混煉造粒，經分離、篩選和包裝后，即得電 纜料。
[0010] 所述的制備方法，步驟(1)加水量為原料質量的0.4-0.6倍(優選的：加水量為原料 質量的0.5倍）。
[0011]所述的制備方法，步驟（1)漿料過200-400目篩(優選的：漿料過250-350目篩;更加 優選的:漿料過300目篩）。
[0012] 所述的制備方法，步驟(2)捏合機的設定溫度為100-130°C(優選的:捏合機的設定 溫度為110_120°C ;更加優選的:捏合機的設定溫度為115°C )。
[0013] 所述的制備方法，步驟（3)加熱至80-110°C (優選的：加熱至90-100 °C;更加優選 的：加熱至95 °C)。
[0014] 所述的制備方法，步驟(3)高速攪拌的速度為600-1000轉/分鐘(優選的：高速攪拌 的速度為700-900轉/分鐘;更加優選的：高速攪拌的速度為800轉/分鐘）。
[0015] 所述的制備方法，步驟(4)雙螺桿擠出機的擠出溫度為135-155Γ (優選的:擠出溫 度為140-150°C;更加優選的:擠出溫度為145°C)。
[0016] 本發明提供的阻燃聚丙烯絕緣電纜料制備科學，工藝簡單。除此之外，本發明的優 良效果還表現在:本發明所得產品機械性能良好，耐沖擊、耐腐蝕、耐拉伸，阻燃性高，絕緣 性好，可更加安全有效地保護電纜。
【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] 實施例1阻燃聚丙烯絕緣電纜料，主要由下列原料制備而成(每份5kg):聚丙烯107 份，白炭黑5份，硫磺3份，硼酸鋅4份，硬脂酸鈣6份，羧甲基纖維素鈉6份，環氧大豆油5份，氫 氧化鋁17份，硅藻土 10份，木質素8份。上述阻燃聚丙烯絕緣電纜料的制備方法是： (1) 取氫氧化鋁和硅藻土混合，加入原料質量〇. 4倍的水，粉碎30分鐘，漿料過200目篩， 烘干粉碎，制成粉末； (2) 將白炭黑、硫磺、硼酸鋅、硬脂酸鈣、羧甲基纖維素鈉、環氧大豆油和木質素混合，勻 速攪拌1 〇分鐘，取出置于捏合機中捏合1 〇分鐘，設定溫度為1 〇〇°C，取出冷卻； (3) 將步驟(2)所得混合物與聚丙烯混合，再加入步驟(1)所制粉末，加熱至80°C并高速 攪拌24分鐘，攪拌速度為600轉/分鐘，混合均勻后，停止攪拌并冷卻； (4) 將步驟(3)所得產物放入雙螺桿擠出機中混煉造粒，擠出溫度為135°C，經分離、篩 選和包裝后，即得電纜料。
[0019] 實施例2阻燃聚丙烯絕緣電纜料，主要由下列原料制備而成(每份5kg):聚丙烯116 份，白炭黑10份，硫磺8份，硼酸鋅9份，硬脂酸鈣10份，羧甲基纖維素鈉12份，環氧大豆油11 份，氫氧化鋁23份，硅藻土 16份，木質素 13份。上述阻燃聚丙烯絕緣電纜料的制備方法是： (1) 取氫氧化鋁和硅藻土混合，加入原料質量〇. 6倍的水，粉碎50分鐘，漿料過400目篩， 烘干粉碎，制成粉末； (2) 將白炭黑、硫磺、硼酸鋅、硬脂酸鈣、羧甲基纖維素鈉、環氧大豆油和木質素混合，勻 速攪拌30分鐘，取出置于捏合機中捏合10分鐘，設定溫度為130°C，取出冷卻； (3) 將步驟(2)所得混合物與聚丙烯混合，再加入步驟(1)所制粉末，加熱至110°C并高 速攪拌40分鐘，攪拌速度為1000轉/分鐘，混合均勻后，停止攪拌并冷卻； (4) 將步驟(3)所得產物放入雙螺桿擠出機中混煉造粒，擠出溫度為155°C，經分離、篩 選和包裝后，即得電纜料。
[0020] 實施例3阻燃聚丙烯絕緣電纜料，主要由下列原料制備而成(每份5kg):聚丙烯110 份，白炭黑6份，硫磺5份，硼酸鋅5份，硬脂酸鈣7份，羧甲基纖維素鈉8份，環氧大豆油6份，氫 氧化鋁19份，硅藻土 12份，木質素9份。上述阻燃聚丙烯絕緣電纜料的制備方法是： (1) 取氫氧化鋁和硅藻土混合，加入原料質量〇. 4倍的水，粉碎35分鐘，漿料過250目篩， 烘干粉碎，制成粉末； (2) 將白炭黑、硫磺、硼酸鋅、硬脂酸鈣、羧甲基纖維素鈉、環氧大豆油和木質素混合，勻 速攪拌15分鐘，取出置于捏合機中捏合10分鐘，設定溫度為110°C，取出冷卻； (3) 將步驟(2)所得混合物與聚丙烯混合，再加入步驟(1)所制粉末，加熱至90°C并高速 攪拌28分鐘，攪拌速度為700轉/分鐘，混合均勻后，停止攪拌并冷卻； (4) 將步驟(3)所得產物放入雙螺桿擠出機中混煉造粒，擠出溫度為140°C，經分離、篩 選和包裝后，即得電纜料。
[0021] 實施例4阻燃聚丙烯絕緣電纜料，主要由下列原料制備而成(每份5kg):聚丙烯113 份，白炭黑9份，硫磺7份，硼酸鋅8份，硬脂酸鈣9份，羧甲基纖維素鈉10份，環氧大豆油10份， 氫氧化鋁21份，硅藻土 14份，木質素 12份。上述阻燃聚丙烯絕緣電纜料的制備方法是： (1) 取氫氧化鋁和硅藻土混合，加入原料質量〇. 6倍的水，粉碎45分鐘，漿料過350目篩， 烘干粉碎，制成粉末； (2) 將白炭黑、硫磺、硼酸鋅、硬脂酸鈣、羧甲基纖維素鈉、環氧大豆油和木質素混合，勻 速攪拌25分鐘，取出置于捏合機中捏合10分鐘，設定溫度為120°C，取出冷卻； (3) 將步驟(2)所得混合物與聚丙烯混合，再加入步驟(1)所制粉末，加熱至100°C并高 速攪拌36分鐘，攪拌速度為900轉/分鐘，混合均勻后，停止攪拌并冷卻； (4) 將步驟(3)所得產物放入雙螺桿擠出機中混煉造粒，擠出溫度為150°C，經分離、篩 選和包裝后，即得電纜料。
[0022] 實施例5阻燃聚丙烯絕緣電纜料，主要由下列原料制備而成（每份5kg):聚丙烯 111.5份，白炭黑7.5份，硫磺5.5份，硼酸鋅6.5份，硬脂酸鈣8份，羧甲基纖維素鈉9份，環氧 大豆油8份，氫氧化鋁20份，硅藻土 13份，木質素 10.5份。上述阻燃聚丙烯絕緣電纜料的制備 方法是： (1)取氫氧化鋁(購自上海信裕生物科技有限公司）和硅藻土 (購自湖北藝康源化工有 限公司)混合，加入原料質量0.5倍的水，粉碎40分鐘，漿料過300目篩，烘干粉碎，制成粉末； (2) 將白炭黑(購自濟南春祿福商貿有限公司）、硫磺(購自臨沂昌盛化工有限公司）、硼 酸鋅(購自淄博旭貝化工有限公司）、硬脂酸鈣(購自上海元吉化工有限公司）、羧甲基纖維 素鈉(購自石家莊寧諾商貿有限公司）、環氧大豆油(購自上海邦景實業有限公司）和木質素 (購自河北邯鄲誠和建材化工有限公司）混合，勻速攪拌20分鐘，取出置于捏合機中捏合10 分鐘，設定溫度為115°C，取出冷卻； (3) 將步驟(2)所得混合物與聚丙烯(購自湖北巨勝科技有限公司）混合，再加入步驟 (1)所制粉末，加熱至95 °C并高速攪拌32分鐘，攪拌速度為800轉/分鐘，混合均勻后，停止攪 拌并冷卻； (4) 將步驟(3)所得產物放入雙螺桿擠出機中混煉造粒，擠出溫度為145°C，經分離、篩 選和包裝后，即得電纜料。
[0023]本發明所用主要原料： 聚丙烯:是由丙烯聚合而制得的一種熱塑性樹脂。其特點是無毒、無味，密度小，強度、 剛度、硬度耐熱性均優于低壓聚乙烯，可在l〇〇°C左右使用。具有良好的介電性能和高頻絕 緣性且不受濕度影響，化學穩定性很好，適于制作一般機械零件、耐腐蝕零件和絕緣零件。 常見的酸、堿等有機溶劑對它幾乎不起作用。
[0024] 白炭黑：即水合二氧化硅，其組成可用Si02 · ηΗ20表示，是微細粉末狀或超細粒子 狀的二氧化硅。能溶于苛性堿和氫氟酸，不溶于水、溶劑和酸(氫氟酸除外）。其化學穩定性 好，受高溫不易分解、不燃燒、比表面積大、電絕緣性強，具有很高的多孔性、吸水性，有很好 的補強和增黏作用、良好的分散性、懸浮和振動液化特性。
[0025] 硫磺:外觀為淡黃色脆性結晶或粉末，有特殊臭味。分子量為32.06，不溶于水，微 溶于乙醇、醚，易溶于二硫化碳。主要用于制造染料、農藥、火柴、火藥、橡膠、人造絲等。
[0026] 硼酸鋅:是一種環保型的非鹵素阻燃劑，無毒、低水溶性、高熱穩定性、粒度小、比 重小、分散性好等特點，可以有效提高阻燃性能，減少燃燒時煙霧的產生，并可以調節橡塑 產品的化學，機械，電等方面的性能。
[0027] 硬脂酸鈣：由氯化鈣與硬脂酸和棕櫚酸鈉鹽的混合物反應生成用水洗滌去除氯化 鈉得到硬脂酸鈣。白色粉末，不溶于水，遇強酸分解為硬脂酸和相應的鈣鹽，有吸濕性。可用 作穩定劑;潤滑劑;油漆平光劑;鉛筆芯的潤滑劑;塑料脫模劑;建筑防水劑;潤滑油的增稠 劑、聚丙烯、聚乙烯的鹵素吸收劑。
[0028] 羧甲基纖維素鈉:為纖維素羧甲基醚的鈉鹽，屬陰離子型纖維素醚，為白色或乳白 色纖維狀粉末或顆粒，無臭，無味，無味，有吸濕性，易于分散在水中成透明膠狀溶液，不溶 于有機溶劑。用途:食品工業中用作增稠劑，醫藥工業中用作藥物載體，日用化學工業中用 作黏結劑、抗再沉凝劑。印染工業中用作上漿劑和印花糊料的保護膠體等。在石油化工中可 作為采油壓裂液成分。
[0029] 環氧大豆油：是用大豆油經過氧化處理后制得的一種化工產品，常溫下為淺黃色 粘稠油狀液體，是一種使用廣泛的聚氯乙烯無毒增塑劑兼穩定劑:與PVC樹脂相容性好，揮 發性低、迀移性小。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，且無毒性，是國際認可的用于食品包裝材料的化學工藝助 劑。
[0030] 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。
[0031] 硅藻土:是一種生物成因的硅質沉積巖，它主要由古代硅藻的遺骸所組成。其化學 成分主要是Si〇2,含有少量的4120 3、？6203、0&0、1%0等和有機質。硅藻土通常呈淺黃色或淺 灰色，具有無毒性、多孔性，較大的比表面積，相對的不可壓縮性及化學穩定性等，工業上常 用來作為保溫材料、過濾材料、填料、研磨材料、水玻璃原料、脫色劑及硅藻土助濾劑，催化 劑載體等。
[0032] 木質素:是一種廣泛存在于植物體中的無定形的、分子結構中含有氧代苯丙醇或 其衍生物結構單元的芳香性高聚物。可作為增強劑、礦粉粘結劑、混凝土減水劑、防垢劑和 緩蝕劑等。
[0033]試驗例1本發明所得阻燃聚丙烯絕緣電纜料(實施例5)的性能測試： 1.選取本發明所得阻燃聚丙烯絕緣電纜料和常規聚丙烯電纜料，參照國家相關標準測 試主要性能，其結果如表1所示： 表1兩組產品的測試結果
由表 1 可知，本/Χ_ΗΛΙ/7Ι?寸；BncrjUSCI 工 ΟΚΜ?Λι」Bn，HIT：KK/又/Χ·Η?|? 裂伸長率尚， 機械性能好，便于加工，體積電阻率高，絕緣性好，氧指數高，阻燃等級最高，阻燃效果更好， 因此本發明所得產品綜合性能更加優越。
[0034]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. 阻燃聚丙烯絕緣電纜料，其特征在于，主要由下列原料制備而成，均為質量份:聚丙 烯107-116,白炭黑5-10,硫磺3-8,硼酸鋅4-9,硬脂酸鈣6-10,羧甲基纖維素鈉6-12,環氧大 豆油5-11，氫氧化鋁17-23,硅藻土 10-16,木質素8-13。2. 如權利要求1所述的阻燃聚丙烯絕緣電纜料，其特征在于，聚丙烯110-113,白炭黑6-9,硫磺5-7,硼酸鋅5-8,硬脂酸鈣7-9,羧甲基纖維素鈉8-10,環氧大豆油6-10,氫氧化鋁19-21，娃澡土 12-14,木質素9-12。3. 如權利要求1所述的阻燃聚丙烯絕緣電纜料，其特征在于，聚丙烯111.5,白炭黑7.5， 硫磺5.5，硼酸鋅6.5，硬脂酸鈣8，羧甲基纖維素鈉9，環氧大豆油8，氫氧化鋁20，硅藻土13， 木質素10.5。4. 如權利要求1-3任一所述的阻燃聚丙烯絕緣電纜料的制備方法，其特征在于，步驟如 下： (1) 取氫氧化鋁和硅藻土混合，加水研磨，粉碎30-50分鐘（優選的：粉碎35-45分鐘；更 加優選的:粉碎40分鐘），漿料過篩，烘干粉碎，制成粉末； (2) 將白炭黑、硫磺、硼酸鋅、硬脂酸鈣、羧甲基纖維素鈉、環氧大豆油和木質素混合，勻 速攪拌10-30分鐘(優選的：勻速攪拌15-25分鐘;更加優選的：勻速攪拌20分鐘），取出置于 捏合機中捏合10分鐘，取出冷卻； (3) 將步驟（2)所得混合物與聚丙烯混合，再加入步驟（1)所制粉末，加熱并高速攪拌 24-40分鐘(優選的：高速攪拌28-36分鐘；更加優選的：高速攪拌32分鐘），混合均勻后，停止 攪拌并冷卻； (4) 將步驟(3)所得產物放入雙螺桿擠出機中混煉造粒，經分離、篩選和包裝后，即得電 纜料。5. 如權利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟（1)加水量為原料質量的0.4-0.6倍 (優選的:加水量為原料質量的〇. 5倍）。6. 如權利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)漿料過200-400目篩(優選的：漿 料過250-350目篩;更加優選的:漿料過300目篩）。7. 如權利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)捏合機的設定溫度為100-130°C (優選的:捏合機的設定溫度為110-120°C ;更加優選的:捏合機的設定溫度為115°C )。8. 如權利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)加熱至80-110°C(優選的：加熱 至90-100°C ;更加優選的：加熱至95°C )。9. 如權利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)高速攪拌的速度為600-1000轉/ 分鐘（優選的：高速攪拌的速度為700-900轉/分鐘；更加優選的：高速攪拌的速度為800轉/ 分鐘）。10. 如權利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟(4)雙螺桿擠出機的擠出溫度為 135-155°C (優選的:擠出溫度為140-150°C ;更加優選的:擠出溫度為145°C )。
【文檔編號】C08K3/34GK106009261SQ201610372677
【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