專利名稱：一種用于光纜的低煙無鹵阻燃護套材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種材料及其制備方法，尤其涉及一種用于光纜的低煙無鹵阻燃護套材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
在某些環(huán)境中鋪設(shè)使用的光纜，要求具有阻燃特性。例如在地鐵、隧道、石油、煤礦以及大樓、計算機房、公共建筑等場合使用的光纜。這時應(yīng)采用阻燃材料制作光纜護套，特別是隨著光纖到戶(FTTH)的迅速發(fā)展，室內(nèi)光纜尤其是皮線(接入網(wǎng)蝶形光纜)光纜中，必須采用阻燃護套材料，阻燃護套料通常分兩大類，一是聚氯乙烯阻燃(PVC)護套材料，一是聚烯烴阻燃(如EVA，PE)護套材料。聚氯乙烯分子中有氯原子(鹵素原子)比起聚乙烯這類純碳?xì)浠衔铮哂锌扇?性較低的優(yōu)點，聚氯乙烯護套還具有良好機械性能、抗化學(xué)反應(yīng)以及良好的環(huán)境性能，被廣泛用作電纜護套材料。聚氯乙烯中加入無機填料、抗氧化劑制成的阻燃料具有良好有阻燃性能，但是當(dāng)阻燃PVC燃燒時產(chǎn)生的游離氯與空氣中水分會反應(yīng)生成具有強烈腐蝕性的HCI，還會產(chǎn)生濃重的黑煙。因此，即使是低煙低鹵的阻燃PVC在燃燒時生成的黑煙和腐蝕性HCI還會帶來滅火的困難和對建筑物的損害。因而最好采用低煙、無鹵的阻燃聚烯烴材料作為護套材料。但聚烯烴本身是易燃且延燃的物質(zhì)。為了降低其可燃性，要在混合物中填充無機物，如氫氧化鋁，氫氧化鎂等。這些無機填料在一定溫度下會熔融，其分解溫度略高于護套擠出溫度。在聚合物中加入無機填料后，勢必降低其機械性能和擠出性能，因此需要提出一種低煙無鹵的阻燃護套材料。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服以上缺陷，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提出一種阻燃效果好的用于光纜的低煙無鹵阻燃護套材料及其制備方法。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為一種用于光纜的低煙無鹵阻燃護套材料及其制備方法，其特征在于其組分及含量重量百分?jǐn)?shù)為聚烯烴基料55 % -65 %偶聯(lián)劑O. 5-2%阻燃劑25%-35%抗氧化劑O. 3% -I. 5%炭黑O. 5%-2%助劑7%-16%。根據(jù)本發(fā)明的另外一個實施例，進一步包括所述聚烯烴基料包括PE基料和改性齊U，所述PE基料為MDPE，所述PE基料由HDPE、LLDPE或LDPE配制而成，所述改性劑為EVA改性劑，所述PE基料的重量百分比為50-55 %，所述EVA改性劑的重量百分比為5_10 %。根據(jù)本發(fā)明的另外一個實施例，進一步包括所述炭黑為槽法炭黑，所述槽法炭黑的粒度為15-30nm。根據(jù)本發(fā)明的另外一個實施例，進一步包括所述阻燃劑為包含氫氧化鋁和氫氧化鎂，所述氫氧化鋁的重量百分比為21-27%，所述氫氧化鎂的的重量百分比為4-8%。根據(jù)本發(fā)明的另外一個實施例，進一步包括所述抗氧化劑包括主抗氧化劑和協(xié)同抗氧化劑，所述主抗氧化劑為1010酚類抗氧化劑，所述協(xié)同抗氧化劑為168亞磷酸酯類抗氧化劑。根據(jù)本發(fā)明的另外一個實施例，進一步包括所述助劑包括軟化劑、光亮劑、潤滑齊U、和增效阻燃劑，所述助劑的重量百分比分別為軟化劑O. 8% -2%、光亮劑O. 5% -I. 5%,潤滑劑O. 5% -I. 5%和增效阻燃劑5% -10%。根據(jù)本發(fā)明的另外一個實施例，進一步包括所述軟化劑為A6006，所述光亮劑為改性酰胺蠟，所述潤滑劑為PE蠟潤滑劑，所述增效阻燃劑為水合硼酸鋅。 根據(jù)本發(fā)明的另外一個實施例，進一步包括所述偶聯(lián)劑為單烷氧基型鈦酸酯類偶聯(lián)劑，所述偶聯(lián)劑可以為三異硬脂?；佀岙惐?。根據(jù)本發(fā)明的另外一個實施例，進一步包括其制備方法如下(a).將炭黑制成母料，加入基料混合；(b).將偶聯(lián)劑對阻燃劑進行表面處理先將阻燃劑烘干到含水量小于O. 5%，然后將偶聯(lián)劑和阻燃劑同時加入混合機在80-90°C溫度下混合8-10分鐘，表面改性并進一步去除水份；(c).將炭黑母料、抗氧化劑、塑料光亮劑、軟化劑先行混合10分鐘；(d).取步驟(c)得到的小劑量混合物料加到經(jīng)偶聯(lián)劑處理后的阻燃劑中混合10分鐘；
(e).將步驟(d)得到的混合料加到PE中混合10分鐘；(f).然后將步驟(e)中混合物放入到擠塑機中，在擠塑機中塑煉，塑煉溫度為150-170°C，擠出成品，冷卻并切粒；(g).將步驟
(f)中的護套材料稱重，包裝出廠。本發(fā)明的有益效果是這種光纜護套材料韌性強、回彈性強、耐寒性好、阻燃性能好、抑咽、抑陰燃、防止生成熔滴、低煙、無鹵、低毒、環(huán)保、成本低、綜合性能優(yōu)良。
具體實施例方式現(xiàn)在結(jié)合優(yōu)選實施例對本發(fā)明作進一步詳細(xì)的說明。這些附圖
均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。本發(fā)明提出一種用于光纜的低煙無鹵阻燃護套材料及其制備方法，其特征在于其組分及含量重量百分?jǐn)?shù)為聚烯烴基料55% -65%,偶聯(lián)劑O. 5-2%，阻燃劑25%-35%，抗氧化劑O. 3%-I. 5%，炭黑O. 5%-2%，助劑7% -16%。另外，所述聚烯烴基料包括PE基料和改性劑，所述PE基料為MDPE (中密度聚乙烯)，所述PE基料由HDPE (高密度聚乙烯)、LLDPE (線形密度聚乙烯)或LDPE (低密度聚乙烯)配制而成。所述改性劑為EVA改性劑，所述PE基料的重量百分比為50-55%，所述EVA改性劑的重量百分比為5-10%，通過向PE中添加EVA改性劑提高塑料的韌性。
另外，所述炭黑為槽法炭黑，所述槽法炭黑的粒度為15_30nm(納米)，槽法炭黑用以抗紫外光老化。另外，所述阻燃劑為包含氫氧化鋁和氫氧化鎂，所述氫氧化鋁的含量重量百分?jǐn)?shù)為25%，所述氫氧化鎂的含量重量百分?jǐn)?shù)為5%，金屬氫氧化物(水合金屬氧化劑)阻燃劑主要是指氫氧化鋁和氫氧化鎂。氫氧化鋁即三水合氧化鋁，、(簡稱ATH)，是主要的無機金屬氫氧化物阻燃劑，占無機阻燃劑用量的80%以上，ATH受熱后，三個結(jié)晶水會在三個不同的溫度下釋放。ATH的阻燃機理可以歸納為一，填充ATH可以使可燃性高聚合物的濃度下降；二，ATH吸熱后脫水，水化為水蒸氣吸收聚合物燃燒所放出的熱量，抑制聚合物的溫度升高，稀釋可燃性氣體和氧的濃度，阻止燃燒反應(yīng)繼續(xù)進行 三’ =ATH脫水后可在可燃物表面生成Al2O3隔熱層，阻止聚合物與氧接觸，起到阻燃作用。ATH的阻燃效果與其添加量有很大的關(guān)系，一般需要50%以上才能有明顯的效果。如此大的添加量會使塑料的粘度增大，塑性降低，斷裂伸長率下降。為了解決這個問題，一般采用偶聯(lián)劑處理ATH，可取得較好的效果。ATH的粒度對聚合物阻燃性能以及力學(xué)性能有很大的影響，研究表明，等量的阻燃齊U，粒度越小，比表面積越大，阻燃效果越好，超細(xì)粒度的ATH，可增強界面的相互作用，有效的改善共聚合物的力學(xué)性能。金屬氫氧化鎂(MH)也是一種有效的無鹵阻燃劑，其原理和氫 氧化鋁相似。據(jù)研究表明，采用氫氧化鎂阻燃聚烯烴氧指數(shù)可達(dá)到41。以氫氧化鎂為無鹵阻燃劑的研究很多，均取得較好的效果，氫氧化鎂阻燃劑和氫氧化鋁類似，也叫高添加型阻燃劑，為此，對氫氧化鎂進行了各種表面處理是必要的。單獨使用一種阻燃劑一般很難滿足無鹵阻燃電纜料的使用要求，因此，常常選用兩種或兩種以上的阻燃劑配合使用，將ATH與氫氧化鎂配合使用，可以起到協(xié)同作用，雖然氫氧化鎂分解吸收的熱量比氫氧化鋁小，但是分解溫度較高，可以達(dá)到340 V，氫氧化鎂有促進聚合物表面成炭作用，兩者結(jié)合使用使阻燃效果更好。所述抗氧化劑包括主抗氧化劑和協(xié)同抗氧化劑，所述主抗氧化劑為1010酚類抗氧化劑，所述協(xié)同抗氧化劑為168亞磷酸酯類抗氧化劑，抗氧化劑用于抗熱氧老化，1010酚類抗氧化劑可吸收氧化反應(yīng)產(chǎn)生的自由基，168亞磷酸酯類抗氧化劑可以阻斷連鎖反應(yīng)，抑制氧化過程的進行。另外，所述助劑包括軟化劑、光亮劑、潤滑劑、偶聯(lián)劑和增效阻燃劑，所述助劑的重量百分比分別為軟化劑O. 8% -2%、光亮劑O. 5% -I. 5%、潤滑劑O. 5% -I. 5%和增效阻燃劑 5% -10%。另外，包括所述軟化劑為A6006軟化劑，所述光亮劑為改性酰胺蠟，所述潤滑劑為PE蠟潤滑劑，所述增效阻燃劑為水合硼酸鋅，專用添加PE軟化劑可以增加PE的柔韌性、回彈性、耐寒性和屈撓性；光亮劑改性酰胺蠟具有良好的內(nèi)外潤滑性能和表面光亮性、良好的互熔性和防粘性，對填料具有良好的分散性，可提高護套材料的鮮艷度和光亮度，具有高熔點和在熔融體中低粘度的獨特性質(zhì)及很好的遷移性；增效阻燃劑具有阻燃、成光、抑咽、抑陰燃和防止生成熔滴等多種功能；高聚合物的在熔融之后通常具有較高的粘度，在加工過程中，熔融的高聚合物在擠出時，通過螺膛和模具流道時，聚合物熔體必定要與加工機械表面產(chǎn)生摩擦，有些摩擦對聚合物的加工是很不利的，這些摩擦使熔體流動性降低，同時嚴(yán)重的摩擦?xí)棺o套表面變得粗糙，缺乏光澤或出現(xiàn)流紋。為此，需要加入以提高潤滑性、減少摩擦、降低界面粘附性能為目的助劑，這就是潤滑劑。潤滑劑除了改進流動性外，還可以起熔融促進劑、防粘連和防靜電劑、爽滑劑等作用。潤滑劑可分為外潤滑劑和內(nèi)潤滑劑兩種，外潤滑劑的作用主要是改善聚合物熔體與加工設(shè)備的熱金屬表面的摩擦。它與聚合物相容性較差，容易從熔體內(nèi)往外遷移，所以能在塑料熔體與金屬的交界面形成潤滑的薄層。內(nèi)潤滑劑與聚合物有良好的相容性，它在聚合物內(nèi)部起到降低聚合物分子間內(nèi)聚力的作用，從而改善塑料熔體的內(nèi)摩擦生熱和熔體的流動性。常用的外潤滑劑是硬脂酸及其鹽類；內(nèi)潤滑劑是低分子量的聚合物。聚烯烴類常用的潤滑劑有HSt、CaSt、ZnSt、芥酸酰胺、高沸點石蠟、微晶右蠟、PE蠟等，由于PE蠟潤滑劑PE基料同質(zhì)，與其他潤滑劑相比具有更好的相容性。另外，所述偶聯(lián)劑為單烷氧基型鈦酸酯類偶聯(lián)劑，所述偶聯(lián)劑可以為三異硬脂酰基鈦酸異丙酯，在光纜以PE、EVA等聚烯烴為基料，以水合氧化鋁等不含游離水的干燥阻燃填充劑的護套材料中加入為三異硬脂酰基鈦酸異丙酯，可以降低合成樹脂熔體的粘度，改善填充性的分散度以提高加工性能，獲得良好的表面質(zhì)量及機械、熱和電性能。本發(fā)明的光纜護套材料的一優(yōu)選配方如下
組分材料/類型比例(％)
1.基料PE52. 6
EVA5. 6
2.阻燃劑氫氧化鋁25
氫氧化鎂5
3.增效阻燃劑水合硼酸鋅6
4.偶聯(lián)劑TTSI
5.軟化劑A60061.2
6.塑料光亮劑改性酰胺蠟0.8
7.潤滑劑PE蠟0.8
8.抗氧化劑1010，1680.8
9.炭黑槽法炭黑1.2本發(fā)明中所有實施例以除水外所有組分的加入量合計為100重量份計，其具體實施例如下實施例I :
(a).取炭黑I. 2份制成母料，加入基料58. 2份混合；(b).將偶聯(lián)劑對阻燃劑進行表面處理先將阻燃劑30份烘干到含水量小于0.5%,然后將偶聯(lián)劑I份和阻燃劑30份同時加入混合機，在90°C溫度下混合8-10分鐘，表面改性并進一步去除水份；(c).將炭黑母料I. 2份、抗氧化劑O. 8份、塑料光亮劑O. 8份、軟化劑I. 2份混合10分鐘；(d).取步驟(C)得到的小劑量混合物料加到經(jīng)偶聯(lián)劑處理后的阻燃劑中混合10分鐘；(e).將步驟(d)得到的混合料加到PE中混合均勻；(f).然后將步驟(d)中混合物放入到擠塑機中，在擠塑機中塑煉，塑煉溫度為170°C，擠出成品，冷卻并切粒； (g).將步驟(f)中的護套材料稱重，包裝出廠。實施例2 (a).取炭黑I. 5份制成母料，加入基料60份混合；(b).將偶聯(lián)劑對阻燃劑進行表面處理先將阻燃劑32份烘干到含水量小于
0.5%,然后將偶聯(lián)劑O. 8份和阻燃劑32份同時加入混合機，在90°C溫度下混合8_10分鐘，表面改性并進一步去除水份；(c).將炭黑母料I. 5份、抗氧化劑I. 5份、塑料光亮劑I. 2份、軟化劑I. 5份混合10分鐘；(d).取步驟(C)得到的小劑量混合物料加到經(jīng)偶聯(lián)劑處理后的阻燃劑中混合10分鐘；(e).將步驟(d)得到的混合料加到PE中混合均勻；(f).然后將步驟(d)中混合物放入到擠塑機中，在擠塑機中塑煉，塑煉溫度為170°C，擠出成品，冷卻并切粒；(g).將步驟(f)中的護套材料稱重，包裝出廠。實施例3 (a).取炭黑2份制成母料，加入基料62份混合；(b).將偶聯(lián)劑對阻燃劑進行表面處理先將阻燃劑29份烘干到含水量小于
0.5%,然后將偶聯(lián)劑I. 6份和阻燃劑29份同時加入混合機，在90°C溫度下混合8_10分鐘，表面改性并進一步去除水份；(c).將炭黑母料2份、抗氧化劑I. 8份、塑料光亮劑I. 6份、軟化劑2份混合10分鐘；(d).取步驟(C)得到的小劑量混合物料加到經(jīng)偶聯(lián)劑處理后的阻燃劑中混合10分鐘；(e).將步驟(d)得到的混合料加到PE中混合均勻；(f).然后將步驟(d)中混合物放入到擠塑機中，在擠塑機中塑煉，塑煉溫度為170°C，擠出成品，冷卻并切粒；(g).將步驟(f)中的護套材料稱重，包裝出廠。本發(fā)明的用于光纜的低煙無鹵阻燃護套材料韌性強、回彈性強、耐寒性好、阻燃性能好、抑咽、抑陰燃、防止生成熔滴、低煙、無鹵、低毒、環(huán)保、成本低、綜合性能優(yōu)良以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進行多樣的變更以及修改。本項發(fā)明的技術(shù) 性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于光纜的低煙無鹵阻燃護套材料，其特征在于其組分及含量重量百分?jǐn)?shù)為 聚烯烴基料55% -65% 偶聯(lián)劑O. 5-2% 阻燃劑25% -35% 抗氧化劑O. 3% -I. 5% 炭黑 O. 5% -2% 助劑 7% -16%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于光纜的低煙無鹵阻燃護套材料，其特征在于所述聚烯烴基料包括PE基料和改性劑，所述PE基料為MDPE，所述MDPE由HDPE、LLDPE或LDPE配制而成，所述改性劑為EVA改性劑，所述PE基料的重量百分比為50-55%，所述EVA改性劑的重量百分比為5-10%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于光纜的低煙無鹵阻燃護套材料，其特征在于所述炭黑為槽法炭黑，所述槽法炭黑的粒度為15-30nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于光纜的低煙無鹵阻燃護套材料，其特征在于所述阻燃劑包含氫氧化鋁和氫氧化鎂，所述氫氧化鋁的重量百分比為21-27%，所述氫氧化鎂的的重量百分比為4_8 %。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于光纜的低煙無鹵阻燃護套材料，其特征在于所述抗氧化劑包括主抗氧化劑和協(xié)同抗氧化劑，所述主抗氧化劑為1010酚類抗氧化劑，所述協(xié)同抗氧化劑為168亞磷酸酯類抗氧化劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于光纜的低煙無鹵阻燃護套材料，其特征在于所述助劑包括軟化劑、光亮劑、潤滑劑和增效阻燃劑，所述助劑的重量百分比分別為軟化劑O. 8% -2%、光亮劑O. 5% -I. 5%、潤滑劑O. 5% -I. 5%和增效阻燃劑5% -10%。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于光纜的低煙無鹵阻燃護套材料，其特征在于所述軟化劑為A6006軟化劑，所述光亮劑為改性酰胺蠟，所述潤滑劑為PE蠟潤滑劑，所述增效阻燃劑為水合硼酸鋅。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于光纜的低煙無鹵阻燃護套材料，其特征在于所述偶聯(lián)劑為單烷氧基型鈦酸酯類偶聯(lián)劑，所述偶聯(lián)劑可以為三異硬脂?；佀岙惐ァ?br> 9.一種權(quán)利要求I所述的用于光纜的低煙無鹵阻燃護套材料的制備方法，其特征在于其制備方法包括(a)，將炭黑制成母料，加入基料混合；(b)，將偶聯(lián)劑對阻燃劑進行表面處理先將阻燃劑烘干到含水量小于O. 5%，然后將偶聯(lián)劑和阻燃劑同時加入混合機在80-90°C溫度下混合8-10分鐘；(C)，將炭黑母料、抗氧化劑、塑料光亮劑、軟化劑先行混合10分鐘；(d)，取步驟(c)得到的小劑量混合物料加到經(jīng)偶聯(lián)劑處理后的阻燃劑中混合10分鐘；(e)，將步驟(d)得到的混合料加到PE中混合10分鐘；(f)，然后將步驟(e)中混合物放入到擠塑機中，在擠塑機中塑煉，塑煉溫度為150-170°C，擠出成品，冷卻并切粒；(g)，將步驟(f)中的護套材料稱重和包裝。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于光纜的低煙無鹵阻燃護套材料及其制備方法，其組分為聚烯烴基料、阻燃劑、抗氧化劑、炭黑和助劑，所述炭黑為槽法炭黑，所述基料為添加有EVA的PE，所述抗氧化劑采用酚類抗氧化劑作為主抗氧化劑，亞磷酸酯類抗氧化劑作為協(xié)同抗氧化劑，所述助劑包括偶聯(lián)劑、潤滑劑、光亮劑、潤滑劑和增效阻燃劑，所述阻燃劑為水合金屬氧化物，制備方法為將炭黑制成母料，將偶聯(lián)劑對阻燃劑進行改性處理，將炭黑母料、抗氧化劑、光亮劑、軟化劑混合加入到被偶聯(lián)劑改性處理過的阻燃劑中混合，將混合物放入到擠塑機中塑煉得到成品，本發(fā)明的阻燃護套材料低煙低毒、無鹵環(huán)保、成本低、綜合性能優(yōu)良。
文檔編號C08K13/06GK102807695SQ20111014344
公開日2012年12月5日 申請日期2011年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月31日
發(fā)明者石明, 於茹敏, 陳炳炎 申請人:江蘇南方通信科技有限公司