本發(fā)明涉及一種含石墨烯的高阻燃低煙無鹵電纜料及其制備方法，屬于電線電纜料領域。

背景技術：

因低煙無鹵電纜料燃燒時煙密度釋放較低，國內(nèi)市場對低煙無鹵電纜的需求量越來越大。一般低煙無鹵電纜料廠家通過在配方中加入大量的無機阻燃劑，并添加紅磷來提高電纜的阻燃性能。但這會帶來三個問題：1.電纜料的機械性能惡化，對于大截面的電纜，容易造成開裂現(xiàn)象；2.紅磷燃燒產(chǎn)生大量的煙，大大的增加了電纜燃燒時產(chǎn)生的煙密度，這與“低煙”性能相違背；3.材料質(zhì)硬，對電纜的敷設造成不便。因此尋找一種與無機填料具有協(xié)同阻燃作用的添加劑顯得尤為重要。

技術實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術中電纜料機械性能差、低阻燃高煙、質(zhì)硬等缺陷，本發(fā)明提供一種含石墨烯的高阻燃低煙無鹵電纜料及其制備方法。

為解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案如下：

一種含石墨烯的高阻燃低煙無鹵電纜料，其原料包括如下組分：

乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、彈性體和茂金屬線性低密度聚乙烯的重量和為100份，無機填料為氫氧化鎂或氫氧化鋁中的至少一種與碳酸鈣鎂石的混合物，所述份數(shù)為重量份數(shù)。

也即無機填料為氫氧化鎂+碳酸鈣鎂石，或氫氧化鋁+碳酸鈣鎂石，或氫氧化鎂+氫氧化鋁+碳酸鈣鎂石。

乙烯-乙酸乙烯酯共聚物簡稱為EVA。茂金屬線性低密度聚乙烯簡稱為mLLDPE。

申請人經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，在聚烯烴電纜料中加入碳酸鈣鎂石和石墨烯作為氫氧化鎂和/或氫氧化鋁的協(xié)效阻燃劑，碳酸鈣鎂石和石墨烯與氫氧化鎂和/或氫氧化鋁及其他組分之間的協(xié)同效應非常顯著；碳酸鈣鎂石的加入增加了電纜料燃燒過程形成的炭層厚度；而石墨烯的加入提高了炭層的強度，從而大大提高炭層的質(zhì)量，較好的隔絕了氧氣與燃燒物的接觸，提高了阻燃性能；本申請通過對原料組分及用量的選擇，使它們之間的協(xié)同效應發(fā)揮到最佳，從而制得了柔軟型高阻燃低煙無鹵電纜料，該電纜料能通過0.8mm UL 94V-0垂直燃燒試驗。

為了進一步提高含石墨烯的高阻燃低煙無鹵電纜料的低煙阻燃性劑柔軟性，優(yōu)選，乙烯-乙酸乙烯酯共聚物中乙酸乙烯的質(zhì)量含量為20％～50％；乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的熔融指數(shù)為2～10g/10min。

為了進一步保證含石墨烯的高阻燃低煙無鹵電纜料的柔軟性同時保證其低煙阻燃性，優(yōu)選，彈性體為乙烯與α-烯烴的共聚物或乙丙橡膠中的至少一種，彈性體的熔融指數(shù)為0.5～10g/10min。

為了進一步保證含石墨烯的高阻燃低煙無鹵電纜料的柔軟性，同時促進各組分之間的協(xié)同效應，提高阻燃性，優(yōu)選，茂金屬線性低密度聚乙烯的熔融指數(shù)為0.5～20g/10min。

為了進一步保證含石墨烯的高阻燃低煙無鹵電纜料的均勻性，同時進一步促進各組分之間的協(xié)同效應，優(yōu)選，相容劑為PE-g-MAH或EVA-g-MAH，其中，PE-g-MAH中，PE的熔融指數(shù)為0.5～20g/10min；EVA-g-MAH中，EVA的VA含量為5％～30％，EVA的熔融指數(shù)為2～10g/10min。

PE-g-MAH馬來酸酐(MAH)接枝聚乙烯(PE)，EVA-g-MAH為馬來酸酐(MAH)接枝乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)。

為了進一步促進各組分之間的協(xié)同效應，優(yōu)選，潤滑劑為硬脂酸、硅酮母粒、PE蠟或EVA蠟。

PE蠟為聚乙烯蠟，EVA蠟為乙烯-醋酸乙烯共聚物蠟。

為了提高含石墨烯的高阻燃低煙無鹵電纜料耐候性的同時，促進各組分之間協(xié)同效應，從而改善材料的高阻燃低煙性，優(yōu)選，抗氧劑為四[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯和三[2,4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯質(zhì)量比為1：1～1.5：0.5的混合物。

為了進一步提高含石墨烯的高阻燃低煙無鹵電纜料的綜合性能，優(yōu)選，無機填料中氫氧化鎂和/或氫氧化鋁與碳酸鈣鎂石的質(zhì)量比為3:1；氫氧化鎂與氫氧化鋁均采用鈦酸酯、硅烷偶聯(lián)劑或硬脂酸中的至少一種進行處理，氫氧化鎂與氫氧化鋁的粒徑均不超過2微米，碳酸鈣鎂石的粒徑不超過10微米。

為了進一步提高含石墨烯的高阻燃低煙無鹵電纜料的綜合性能，尤其是高阻燃低煙性，優(yōu)選，石墨烯為多層結構石墨烯，石墨烯的平均粒徑為1～100nm。

所述的含石墨烯的高阻燃低煙無鹵電纜料的制備方法，其特征在于：將乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、彈性體和茂金屬線性低密度聚乙烯、相容劑、潤滑劑、抗氧劑、炭黑母粒、無機填料和石墨烯依次加入捏煉機捏練，然后經(jīng)雙階機組擠出造粒；其中，捏煉機出料溫度為155℃～165℃，捏煉時間為15-16min，捏煉過程中上頂栓每2-3min抬起一次，確保物料混合均勻；雙階機組中雙螺桿和單螺桿溫度范圍均為105℃～135℃。

本發(fā)明未提及的技術均參照現(xiàn)有技術。

本發(fā)明石墨烯的高阻燃低煙無鹵電纜料可達到UL94V-0的阻燃級別,且質(zhì)地柔軟、機械性能優(yōu)良、使用壽命長，利于電纜的加工以及敷設。

具體實施方式

為了更好地理解本發(fā)明，下面結合實施例進一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實施例。

實施例1～5含石墨烯的高阻燃低煙無鹵電纜料的原料組分如表1所示：

表1實施例1～5含石墨烯的高阻燃低煙無鹵電纜料的原料組分

表1中EVA為美國杜邦EVA 40L-03；彈性體為POE 8200(美國陶氏)、POE8230(?？松梨?、POE6102(埃克森化學美孚)；聚乙烯為mLLDPE 3518CB(?？松瘜W)；相容劑為杜邦的588P；硅酮母粒為MB50-B004硅酮母粒(上海同卓新材料科技有限公司)；抗氧劑為抗氧劑1010和抗氧劑168的1：1復配體系；氫氧化物為氫氧化鋁與氫氧化鎂質(zhì)量比為2：1的混合物，所用氫氧化鋁的型號為雅寶107LEO，氫氧化鎂型號為雅寶H5，碳酸鈣鎂石的粒徑≤10微米(南陽豐源新型材料)；石墨烯為SE1430(常州第六元素材料科技股份有限公司)；炭黑母粒為BLACK MAX HCB 70。

上述氫氧化鋁經(jīng)過如下方式處理：將110份氫氧化鋁放入高攪機加入1.5份硬脂酸，在700r/min下攪拌10分鐘，所得粒徑約為2μm。

上述氫氧化鎂經(jīng)過如下方式處理：將氫氧化鎂20份放入高攪機加入0.15份四異丙基鈦酸酯，在700r/min下攪拌10分鐘，所得粒徑約為2μm。

各實施例中石墨烯的高阻燃低煙無鹵電纜料的制備方法為：按表1的配比準確稱量，將乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、彈性體和茂金屬線性低密度聚乙烯、相容劑、潤滑劑、抗氧劑、炭黑母粒、無機填料和石墨烯依次加入捏煉機捏練，然后經(jīng)雙階機組擠出造粒；其中，捏煉機出料溫度控制為155℃～165℃，捏煉時間為15min，捏煉過程中上頂栓每3min抬起一次，確保物料混合均勻，雙螺桿及單螺桿溫度控制范圍為105℃～135℃。

檢測：將各實施例所得粒料在平板硫化機上經(jīng)175℃*10min壓片，壓力為15Mpa，樣片厚度1mm及0.8mm，在室溫下放置16h后測試常規(guī)性能，所得材料質(zhì)地柔軟，具體見表2。其中,機械性能測試方法參考標準為GB/T 1040，邵氏硬度參考標準為GB/T 2411，UL94燃燒試驗參考標準為GB/T 2408。

表2

上述實施例只為說明本發(fā)明的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項目技術的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。