[發明專利]耐環境開裂的低煙無鹵聚烯烴電纜料

無效

• 申請號: 200910172428.3
• 申請日: 2009-10-15
• 公開（公告）號: CN101698715A
• 公開（公告）日: 2010-04-28
• 發明（設計）人: 張軍艦;曹保軍;李國強;靳紅濤;肖玉朝;婁素峰
• 申請（專利權）人: 濮陽市義達塑料化工有限公司
• 主分類號: C08L23/00
• 分類號: C08L23/00;C08L23/06;C08L23/12;C08L23/08;C08K13/06;C08K3/32;C08K5/521;C08K5/053;C08K3/28;C08K5/16;H01B3/44;H01B7/295
• 代理公司: 鄭州科維專利代理有限公司 41102
• 代理人: 張國文

一、技術領域：本發明涉及改進低煙無鹵阻燃電纜材料耐環境開裂性能的環保材料的方法及其組合物，尤其是耐環境開裂的低煙無鹵聚烯烴電纜料

二、背景技術：在以鎂鋁體阻燃系為主的低煙無鹵阻燃電纜材料，耐環境應力開裂性能差是一個普遍存在的問題。影響無鹵低煙阻燃電纜的應力開裂的因素有很多，造成無鹵低煙阻燃材料環境應力開裂的主要原因有：(1)聚合物特性所引起的：由于阻燃填料如氫氧化鋁，氫氧化鎂的高填充量導致聚合物體的強度降低，伸長率和柔順性也同時降低，抗撕性及抗開裂性先天不足。(2)材料的擠出工藝：基于以金屬水合物作為阻燃劑的無鹵低煙材料的高填充特性，如擠出時的工藝溫度，螺桿的壓縮比選用不當，會造成水合氧化物分解和高剪切下聚合物斷鍵。由于壓縮比較大，擠出機的速度無法達到通常水平，致使物料在機筒和螺桿間滯留時間過長，在摩擦所產生的高溫作用下，水合氧化物提前分解而在材料內部產生氣泡(微孔)。使擠出后成品的機械強度和抗曲繞能力大大下降。目前，鎂鋁體系通過阻燃劑粉體表面處理技術改善該體系的耐環境應力開裂性能，但效果不太理想。

三、發明內容：本發明的目的是提供一種能改善低煙無鹵電纜材料的耐環境開裂的低煙無鹵聚烯烴電纜料，它解決了其它技術存在的問題，高分子材料的燃燒是一個包括熱、氧、可燃材料三個要素的復雜過程。從原理上講，只要減緩或阻止其中一個或幾個要素，就可達到阻燃的目的。無鹵添加阻燃劑不但可以起到稀釋可燃材料濃度的作用，更重要的是，可以通過自身吸熱脫水或促使材料脫水，吸收燃燒產生的熱量，降低燃燒材料表面溫度，達到阻止材料繼續燃燒的目的。有些阻燃劑在自身脫水后形成一種不燃的隔氧層或使可燃材料表面炭化，隔離與空氣的接觸，從而起到阻燃的目的。

氮磷膨脹型阻燃劑的阻燃機理是：燃燒時，膨脹型阻燃劑和各組分之間發生一系列化學反應，并在聚合物表面形成泡沫碳層，此層不但能隔熱、隔氧及防熔滴，而且還可以改善磷系阻燃劑發煙量大的缺點。膨脹型阻燃劑一般以磷、氮為主要成分，不含鹵素，也不采用氧化銻為協效劑。含有這類阻燃劑的高聚物受熱時，表面能夠生成一層均勻的碳質泡沫層，起到隔熱、隔氧、抑煙的作用，并防止產生熔滴現象，具有良好的阻燃性能。

制備耐環境開裂低煙無鹵聚烯烴電纜料的生產技術如下：所用聚烯烴可以是低密度聚乙烯、線性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯，例如齊魯石化TN002102，燕山石化LD100等；也可以是雙峰聚乙烯、彈性體材料、EVA、POE等。所用氮磷膨脹型阻燃劑可以為混合膨脹型、單組分膨脹型。混合膨脹型阻燃劑是由于個別的酸源(如磷酸鹽或磷酸酯)、碳源(如多元醇)及氣源(如含氮化合物)組成的混合物。混合設備可用雙螺桿混煉機、密煉機、BUSS混煉機等設備。

聚烯烴混合物材料50～80份，氮磷膨脹型阻燃劑10～50份，阻燃協同劑0.2～20份，抗氧劑、分散劑0.2～10份，經過偶聯劑表面處理和分散處理，在同向雙螺桿混煉機中混合，混合溫度在20℃～300℃，造粒包裝。

加工區設備可以是一種通用的擠出機如單螺桿型擠出機，擠出機的螺桿可以分為三個部分(即供料部分，壓縮部分和計量部分)和多個加熱區(一般機身5個區，機頭2～3區)，螺桿長徑比為18∶1至30∶1的范圍內。螺桿的型號可以為普通的單螺紋螺桿，BM螺桿和低壓縮比螺桿。

例如，聚烯烴混合料60份，阻燃劑35份，其它助劑5份，制出的耐開裂型低煙無鹵阻燃電纜護套用材料的性能如下：拉伸強度13MPa；斷裂伸長率500％；熱老化100℃×168h；拉伸強度變化率10％，斷裂伸長率變化率12％；20℃體積電阻率8×10¹²Ω.m；氧指數32％；阻燃性能，布電線通過A類成束燃燒試驗；介電強度27MV/m；鹵酸釋放量0mg/g。產品主要特點有：一、絕對無鹵無毒，全部采用無鹵無毒材料，該產品完全不含有鹵素(PBDE、PBB及其他含鹵物質)和Cr、Cd、Hg、Pb等有毒物質，各種毒性物質含量均為零，絕對符合歐盟制定的ROHS指令求。二、煙密度小，燃燒時不易產生有害氣體和腐蝕性氣體。三、阻燃性能好，燃燒時炭化速度快，成膜性好，產生致密的炭化層，點燃離火能達到快速自熄，避免了一般阻燃材料常見的熔滴(Flaming?drops)現象。

由該低煙無鹵電纜阻燃材料做成的各種電線電纜均可輕松通VW-1單根垂直燃燒試驗和A類成束燃燒試驗。單根垂直燃燒試驗能達到快速離火自熄；成束燃燒時碳化高度小，一般在0.7米以下，稍超出燃燒火焰的高度。