一種耐高溫、防火絕緣加強(qiáng)型電力電纜及其制造方法
【專利摘要】一種耐高溫、防火絕緣加強(qiáng)型電力電纜，其電纜料按質(zhì)量百分比主要由以下原料組成：酚醛樹脂?65-75份、高密度聚乙烯HDPE?20-30份、阻燃劑10-20份、改性丙烯酸樹脂--5-10份、焙燒沸石粉10-15份、納米碳酸鈣粉10-15份、硅烷偶聯(lián)劑1-2份、炭黑2-5份鈦酸酯1-2份、抗氧劑1-1.5份、硬脂酸鋇0.5-1份、樹脂粘結(jié)劑?0.5-1份過氧化二烷烴?4-5份。
【專利說明】一種耐高溫、防火絕緣加強(qiáng)型電力電纜及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電纜領(lǐng)域，尤其涉及一種耐高溫、防火絕緣加強(qiáng)型電力電纜及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人類對(duì)保護(hù)生態(tài)環(huán)境及自身健康的日益重視，對(duì)電纜的環(huán)保性能提出了更高更全面的要求。目前，國內(nèi)阻燃電線電纜通常分為一般阻燃電線電纜、低煙低鹵阻燃電線電纜和低煙無鹵阻燃電線電纜，這些阻燃電線電纜產(chǎn)品以含鹵阻燃為主，這些阻燃電纜通常是在護(hù)套及絕緣層中添加含磷等阻燃劑，在高溫下生成鹵氫酸、磷酸等，進(jìn)一步脫水生成的穩(wěn)定的編磷酸覆蓋在被燃電纜表面，以阻隔氧氣，從而阻止燃燒進(jìn)一步發(fā)展。但是，由于填充層不結(jié)實(shí)，使電纜的絕緣層與空氣中氧氣阻隔不夠充分，燃燒時(shí)仍釋放出有毒性的HCL氣體,且有大量煙霧和腐蝕性鹵化物產(chǎn)生，HCL氣體刺激人體器官使人窒息，給人員造成傷害，也對(duì)高精密儀器及各種設(shè)備造成腐蝕，還給救護(hù)工作帶來非常大的困難，并造成環(huán)境等危害，即所謂的“二次災(zāi)害”。
[0003]電力電纜從聚氯乙烯絕緣或聚乙烯絕緣、聚氯乙烯或聚乙烯護(hù)套非阻燃型電纜，發(fā)展到上世紀(jì)90年代開始的阻燃型聚氯乙烯絕緣或阻燃型聚乙烯絕緣、交聯(lián)聚乙烯絕緣或硅橡膠及氟塑料絕緣(高溫場(chǎng)合用)、阻燃型聚氯乙烯護(hù)套或阻燃型聚乙烯護(hù)套、阻燃型(主要分為A類、B類、C 類)硅橡膠及氟塑料電纜，再發(fā)展到本世紀(jì)初開始的低煙無鹵阻燃型電力電纜，可見對(duì)電纜的阻燃性能要求越來越高。
[0004]低煙無鹵阻燃電纜的絕緣基本采用低煙無鹵聚烯烴絕緣，護(hù)套采用低煙無鹵阻燃聚烯烴護(hù)套，而這類材料制造的電纜都不能達(dá)到無煙無鹵不燃的性能要求。
[0005]隨著人們環(huán)保意識(shí)的提高和我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)步伐的加快，低煙無鹵阻燃電纜被廣泛地應(yīng)用在高層建筑、地鐵、發(fā)電廠、核電站和軌道交通等重要部門及公共場(chǎng)所。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，電纜燃燒時(shí)不釋放腐蝕性氣體，并且透光性良好，對(duì)救援工作有很大的幫助，在很大程度上可以減少人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。
[0006]當(dāng)存在外部火源或因內(nèi)部故障，電線電纜很容易燃燒，而一旦發(fā)生火災(zāi)，如果電線電纜不能及時(shí)自熄，火焰將會(huì)蔓延，造成人員人身傷害和財(cái)產(chǎn)損失，因此，電線電纜的絕緣或護(hù)套材料要求具有良好的阻燃性能，以及較小的發(fā)煙量和毒性指數(shù)，即無鹵、低煙，就是現(xiàn)有市場(chǎng)上通常使用的低煙無鹵阻燃聚烯烴電纜料。為減少火災(zāi)損失，保障人民生活生產(chǎn)安全，隨著社會(huì)的發(fā)展，對(duì)電線電纜材料的阻燃要求越來越高，普通的低煙無鹵阻燃聚烯烴電纜料已無法滿足日益增長的阻燃要求了，如無法滿足VW-1 (垂直燃燒試驗(yàn))的阻燃要求，或無法滿足FT-4的阻燃要求，電線電纜市場(chǎng)亟需滿足各種阻燃要求的聚烯烴電纜料。
[0007]現(xiàn)有普通低煙無鹵阻燃聚烯烴電纜料主要采用添加大量無機(jī)阻燃填料來達(dá)到阻燃的目的，然而大量添加無機(jī)阻燃填料后，電線電纜的抗開裂性能會(huì)劣化，機(jī)械性能變差，尤其是有鋼帶鎧裝的電纜在戶外敷設(shè)時(shí)，電纜開裂問題更嚴(yán)重。另一方面，即使是這樣添加大量無機(jī)阻燃填料，電纜料的阻燃性能也不是確定就能過關(guān)，產(chǎn)品質(zhì)量不合格，又會(huì)給電纜廠造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是提供一種能克服上述缺陷、工作性能優(yōu)良的具有良好耐高溫、防火絕緣加強(qiáng)型電力電纜及其制造方法。
[0009]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種耐高溫、防火絕緣加強(qiáng)型電力電纜，其特征在于電纜料按質(zhì)量百分比主要由以下原料組成:
酚醛樹脂65-75份
高密度聚乙烯HDPE20-30份
阻燃劑10-20份
改性丙烯酸樹脂5-10份
焙燒沸石粉10-15份 納米碳酸鈣粉10-15份
硅烷偶聯(lián)劑1-2份
炭黑2-5份
鈦酸酯1-2份
抗氧劑卜1.5份
硬脂酸鋇0.5-1份
樹脂粘結(jié)劑0.5-1份
過氧化二烷烴4-5份。
[0010]所述的阻燃劑選自氫氧化鋁和氫氧化鎂中的一種或混合物。
[0011]所述的硅烷偶聯(lián)劑用于對(duì)無機(jī)阻燃劑進(jìn)行表面改性；所述硅烷偶聯(lián)劑選自乙烯基二甲氧基硅烷、乙烯基二乙氧基硅烷、乙烯基二(2_甲氧基乙氧基)硅烷中的一種或至少兩種以任意比例混合的混合物。
[0012]所述的抗氧劑為受阻酚類抗氧劑和亞磷酸酯類抗氧劑按任意比例的混合物，其中，受阻酚類抗氧劑選擇四[β_ (3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯，或者N, N’ -雙-(3-(3，5- 二叔丁基-4-羥基苯基)丙?；?己二胺；亞磷酸酯類抗氧劑選擇亞磷酸三壬基苯酯，或者三(2，4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯。
[0013]一種耐高溫、防火絕緣加強(qiáng)型電力電纜，其特征在于制備包括以下步驟:
(1)按組成原料的重量份稱取各原料，將酚醛樹脂、高密度聚乙烯HDPE、改性丙烯酸樹脂和納米碳酸鈣粉混合均勻，得到混合料A ;
(2)在上述步驟(1)中的混合料A中按重量份加入阻燃劑、焙燒沸石粉、納米碳酸鈣粉、硅烷偶聯(lián)劑、炭黑、鈦酸酯、抗氧劑、硬脂酸鋇、樹脂粘結(jié)劑、過氧化二烷烴，常溫下低速攪拌1-2分鐘，使得混合均勻，得到混合料B ;
(3)將上述步驟(2)得到的混合料B加入開煉機(jī)和密煉機(jī)或雙螺桿擠出機(jī)混煉、造粒，控制溫度140-170°C，得到成品。
[0014]所述的擠出機(jī)L/D = 20: I~25: 1，轉(zhuǎn)速50~70r/min ;擠出溫度:進(jìn)料段120~140°C，壓縮段160~180°C，均化段210~230°C，機(jī)頭220~230°C。[0015]本發(fā)明與普通電纜料相比，提高了產(chǎn)品的耐溫等級(jí)，耐溫等級(jí)可達(dá)到150°C ;提高了機(jī)械性能，消除了開裂問題；提高了阻燃性能，制成的材料可通過UL的VW-1和FT-4燃燒測(cè)試；另外，制造工藝簡(jiǎn)單，設(shè)備投資少，產(chǎn)品性能穩(wěn)定。本發(fā)明的材料可廣泛用于電力、建筑、通信、制造等眾多國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)，電線電纜行業(yè)是我國僅次于汽車行業(yè)的第二大行業(yè)，產(chǎn)品品種滿足率和國內(nèi)市場(chǎng)占有率均超過90 %。在世界范圍內(nèi)，我國電線電纜總產(chǎn)值已超過美國，成為世界上第一大電線電纜生產(chǎn)國。這種優(yōu)化改性后的低煙無鹵阻燃抗靜電耐老化電線電纜料使線纜更加優(yōu)越、耐用，由此可見優(yōu)化改性將給我國線纜材料市場(chǎng)帶來巨大市場(chǎng)空間。
【具體實(shí)施方式】
[0016]實(shí)施例1
一種耐高溫、防火絕緣加強(qiáng)型電力電纜，其特征在于電纜料按質(zhì)量百分比主要由以下原料組成:
酚醛樹脂65份
高密度聚乙烯HDPE20份
阻燃劑10份
改性丙烯酸樹脂5份
焙燒沸石粉10份 納米碳酸鈣粉10份
硅烷偶聯(lián)劑1份
炭黑2份
鈦酸酯1份
抗氧劑1份
硬脂酸鋇0.5份
樹脂粘結(jié)劑0.5份
過氧化二烷烴4份。
[0017]所述的阻燃劑選自氫氧化鋁和氫氧化鎂中的一種或混合物。
[0018]所述的硅烷偶聯(lián)劑用于對(duì)無機(jī)阻燃劑進(jìn)行表面改性；所述硅烷偶聯(lián)劑選自乙烯基二甲氧基硅烷、乙烯基二乙氧基硅烷、乙烯基二(2_甲氧基乙氧基)硅烷中的一種或至少兩種以任意比例混合的混合物。
[0019]所述的抗氧劑為受阻酚類抗氧劑和亞磷酸酯類抗氧劑按任意比例的混合物，其中，受阻酚類抗氧劑選擇四[β_ (3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯，或者N, N’ -雙-(3-(3，5- 二叔丁基-4-羥基苯基)丙酰基)己二胺；亞磷酸酯類抗氧劑選擇亞磷酸三壬基苯酯，或者三(2，4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯。
[0020](I)按組成原料的重量份稱取各原料，將酚醛樹脂、高密度聚乙烯HDPE、改性丙烯酸樹脂和納米碳酸鈣粉混合均勻，得到混合料A ；
(2)在上述步驟(1)中的混合料A中按重量份加入阻燃劑、焙燒沸石粉、納米碳酸鈣粉、硅烷偶聯(lián)劑、炭黑、鈦酸酯、抗氧劑、硬脂酸鋇、樹脂粘結(jié)劑、過氧化二烷烴，常溫下低速攪拌1-2分鐘，使得混合均勻，得到混合料B ;(3)將上述步驟(2)得到的混合料B加入開煉機(jī)和密煉機(jī)或雙螺桿擠出機(jī)混煉、造粒，控制溫度140-170°C，得到成品。
[0021]所述的擠出機(jī)L/D = 20: I~25: 1，轉(zhuǎn)速50~70r/min ;擠出溫度:進(jìn)料段120~140°C，壓縮段160~180°C，均化段210~230°C，機(jī)頭220~230°C。
[0022]電纜絕緣層性能:制成的電纜絕緣層燃燒產(chǎn)物pH加權(quán)值為6.2，燃燒時(shí)產(chǎn)生的煙塵透光率81.5 %，單根燃燒、成束燃燒均滿足GB/T18380要求；電纜絕緣層抗拉強(qiáng)度為18.5MPa，斷裂伸長率為520% ;該電纜絕緣層可耐受IOkV高壓。
[0023]實(shí)施例2
一種耐高溫、防火絕緣加強(qiáng)型電力電纜，其特征在于電纜料按質(zhì)量百分比主要由以下原料組成:
酚醛樹脂75份
高密度聚乙烯HDPE30份
阻燃劑20份
改性丙烯酸樹脂10份
焙燒沸石粉15份
納米碳酸鈣粉15份
硅烷偶聯(lián)劑2份
炭黑5份
鈦酸酯2份
抗氧劑1.5份
硬脂酸鋇1份
樹脂粘結(jié)劑1份
過氧化二烷烴5份。
[0024]所述的阻燃劑選自氫氧化鋁和氫氧化鎂中的一種或混合物。
[0025]所述的硅烷偶聯(lián)劑用于對(duì)無機(jī)阻燃劑進(jìn)行表面改性；所述硅烷偶聯(lián)劑選自乙烯基二甲氧基硅烷、乙烯基二乙氧基硅烷、乙烯基二(2_甲氧基乙氧基)硅烷中的一種或至少兩種以任意比例混合的混合物。
[0026]所述的抗氧劑為受阻酚類抗氧劑和亞磷酸酯類抗氧劑按任意比例的混合物，其中，受阻酚類抗氧劑選擇四[β_ (3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯，或者N, N’ -雙-(3-(3，5- 二叔丁基-4-羥基苯基)丙酰基)己二胺；亞磷酸酯類抗氧劑選擇亞磷酸三壬基苯酯，或者三(2，4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯。
[0027](I)按組成原料的重量份稱取各原料，將酚醛樹脂、高密度聚乙烯HDPE、改性丙烯酸樹脂和納米碳酸鈣粉混合均勻，得到混合料A ；
(2)在上述步驟(1)中的混合料A中按重量份加入阻燃劑、焙燒沸石粉、納米碳酸鈣粉、硅烷偶聯(lián)劑、炭黑、鈦酸酯、抗氧劑、硬脂酸鋇、樹脂粘結(jié)劑、過氧化二烷烴，常溫下低速攪拌1-2分鐘，使得混合均勻，得到混合料B ;
(3)將上述步驟(2)得到的混合料B加入開煉機(jī)和密煉機(jī)或雙螺桿擠出機(jī)混煉、造粒，控制溫度140-170°C，得到成品。
[0028]所述的擠出 機(jī)L/D = 20: I~25: 1，轉(zhuǎn)速50~70r/min ;擠出溫度:進(jìn)料段120~140°C，壓縮段160~180°C，均化段210~230°C，機(jī)頭220~230°C。
[0029]電纜絕緣層性能:制成的電纜絕緣層燃燒產(chǎn)物PH加權(quán)值為4.5，燃燒時(shí)產(chǎn)生的煙塵透光率65%，單根燃燒滿足GB/T18380要求、成束燃燒均不滿足GB/T18380要求；電纜絕緣層抗拉強(qiáng)度為14.2MPa，斷裂伸長率為400% ;該電纜絕緣層可耐受3kV高壓。
[0030]上述內(nèi)容，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用于限制本發(fā)明的實(shí)施方案，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的主要構(gòu)思和精神，可以十分方便地進(jìn)行相應(yīng)的變通或修改，故本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以 權(quán)利要求書所要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種耐高溫 、防火絕緣加強(qiáng)型電力電纜，其特征在于電纜料按份數(shù)主要由以下原料組成:酚醛樹脂65-75份 高密度聚乙烯HDPE20-30份 阻燃劑10-20份 改性丙烯酸樹脂5-10份 焙燒沸石粉10-15份 納米碳酸鈣粉10-15份 硅烷偶聯(lián)劑1-2份炭黑2-5份鈦酸酯1-2份 抗氧劑1-1.5份 硬脂酸鋇0.5-1份 樹脂粘結(jié)劑0.5-1份 過氧化二烷烴4-5份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐高溫、防火絕緣加強(qiáng)型電力電纜，其特征在于:所述的阻燃劑選自氫氧化鋁和氫氧化鎂中的一種或混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐高溫、防火絕緣加強(qiáng)型電力電纜，其特征在于:硅烷偶聯(lián)劑用于對(duì)無機(jī)阻燃劑進(jìn)行表面改性；所述硅烷偶聯(lián)劑選自乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷中的一種或至少兩種以任意比例混合的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐高溫、防火絕緣加強(qiáng)型電力電纜，其特征在于:抗氧劑為受阻酚類抗氧劑和亞磷酸酯類抗氧劑按任意比例的混合物，其中，受阻酚類抗氧劑選擇四[β- (3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯，或者N，N’-雙-(3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酰基)己二胺；亞磷酸酯類抗氧劑選擇亞磷酸三壬基苯酯，或者三(2，4- 二叔丁基苯基)亞磷酸酯。
5.一種如權(quán)利要求1所述的耐高溫、防火絕緣加強(qiáng)型電力電纜，其特征在于制備包括以下步驟: (1)按組成原料的重量份稱取各原料，將酚醛樹脂、高密度聚乙烯HDPE、改性丙烯酸樹脂和納米碳酸鈣粉混合均勻，得到混合料A ; (2)在上述步驟(1)中的混合料A中按重量份加入阻燃劑、焙燒沸石粉、納米碳酸鈣粉、硅烷偶聯(lián)劑、炭黑、鈦酸酯、抗氧劑、硬脂酸鋇、樹脂粘結(jié)劑、過氧化二烷烴，常溫下低速攪拌1-2分鐘，使得混合均勻，得到混合料B ； (3)將上述步驟(2)得到的混合料B加入開煉機(jī)和密煉機(jī)或雙螺桿擠出機(jī)混煉、造粒，控制溫度140-170°C，得到成品。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于:所述的擠出機(jī)L/D= 20: I~.25: 1，轉(zhuǎn)速50~70r/min;擠出溫度:進(jìn)料段120~140°C，壓縮段160~180°C，均化段.210 ~230O，機(jī)頭 220 ~230O。
【文檔編號(hào)】C08K5/134GK103980658SQ201410183854
【公開日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年5月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月4日
【發(fā)明者】陳海波, 陳桂蘭, 陳愛國, 陳仁訓(xùn), 陳冰玲, 劉桂春, 陳春燕 申請(qǐng)人:南安市國高建材科技有限公司