一種陶瓷化聚烯烴材料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于電線電纜材料技術領域，具體涉及一種陶瓷化聚烯烴材料，并且還涉 及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 隨著經(jīng)濟發(fā)展和社會進步以及生活水平的顯著改善，人們對諸如吃、穿、住、行、用 之類的安全意識全方位提高，其中，對用電安全日趨嚴苛。鑒于電線電纜是用電系統(tǒng)的重要 載體，因而其安全性倍受人們的關注。由于耐火電纜在燃燒狀態(tài)下能在合理的時間段內保 障應急設施、設備繼續(xù)維持一定的運行時間，為火災被困人員的逃生、消防人員的施救贏取 寶貴的時間和/或創(chuàng)造有利的條件，因而較受業(yè)界的器重。
[0003] 近年來，我國城鄉(xiāng)建設迅速發(fā)展，用電容量不斷提高，高層建筑、大型商場、地鐵、 隧道之類的建筑物如果采用傳統(tǒng)的0.6/1KV低壓配電，那么在電纜用量、敷設安裝工作量 及敷設空間用量和維護成本上都需要很大的投入，尤其，過多地敷設電纜不僅給日常管護 造成困難，而且給安全產生影響。為了解決實際供電難題，目前，高層建筑、大型商場等開始 采用中壓（6-35KV)供電，從而使適應這種場所用電要求的中、低壓耐火電纜的市場需求不 斷增加。
[0004] 在公開的中國專利文獻中可見諸適于中、低壓耐火場合使用的耐火電纜的技術信 息，如授權公告號CN101169993B推薦有"中壓耐火電纜"，包括中壓結構的絕緣纜芯、外側 的耐火層和外護套，耐火層為內側耐火無機纖維隔熱層、外側正常使用為柔軟型熱固性彈 性體、遇著火則轉變?yōu)閾趸鸶魺釋拥膹秃夏突鸶魺釋?，其中，熱固性彈性體由30-50Wt%的 硅基彈性材料、40-60Wt %的無機填料、5-15Wt %中低溫熔塊以及4-10Wt %硫化劑混合擠壓 成型并經(jīng)碳化而成。該專利方案的缺憾是：當使用時，需要憑借專用的橡膠擠出機擠出，并 且還需經(jīng)過硫化工序進行硫化處理，因而工藝相對復雜，適用范圍有限；如果將電纜料制成 硅橡膠帶，并且在電線電纜加工過程中將其纏包至纜芯外，那么生產效率低并且成本高，不 利于工業(yè)化放大生產；又如發(fā)明專利申請公布號CN103525092A提供有"一種陶瓷化硅橡膠 電纜料及其制備方法"，配方（按重量份數(shù)計）：硅橡膠80-90份、天然橡膠10-20份、礦物硅 酸鹽20-30份、三氧化二銻10-15份、聚磷酸銨10-20份、氧化鋅4-6份、防老劑（DTPD) 1-2 份、噴霧炭黑20-30份、輕質碳酸鈣10-20份、次磷酸鋁14-16份、硬酯酸鈣1-2份、季戊四 醇1-2份、滑石粉1-2份和改性填料12-14份。該專利申請方案如同前述CN101169993B均 采用陶瓷化硅橡膠材料，并且該專利申請方案除了配方復雜外同樣存在前述CN10116999B 的所述缺憾；再如授權公告號CN101404189B介紹有"一種快速陶瓷化耐火電纜料及其制備 方法"（該專利的發(fā)明人之一即為本申請的第一發(fā)明人），該專利方案具備陶瓷化性能并且 客觀上能體現(xiàn)其說明書第0023至0025段記載的技術效果，但是配方及制備工藝復雜，并且 由于含有較多的聚乙烯（體系中的重量份數(shù)為30-40份），因而加工溫度較高，能耗大，有 失經(jīng)濟廉價；進而如發(fā)明專利申請公布號CN103509237A公開有"一種快速陶瓷化耐火電纜 料"，由該專利申請的說明書第0005段可知其配方甚為復雜，并且因填料占比有失合理，瓷 化物的強度、致密性難以達到預期；更而如發(fā)明專利申請公布號CN103865166A揭示有"低 煙無鹵陶瓷化聚烯烴電纜料及其制備方法"，該電纜料在單獨擠包時，具有較好的瓷化結殼 性能，但當在其外層再擠包其他材料后，其瓷化結殼性能明顯下降，殘余物強度很低。

【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明的首要任務在于提供一種有助于使良好的擠出加工性能與高溫絕緣性能 兼而得之而藉以滿足工業(yè)化生產要求并且保障安全性、有利于在自然或火災情況下在電纜 線芯外形成一層陶瓷化殼體而藉以體現(xiàn)對絕緣線芯的優(yōu)異的保護效果并且保障線路系統(tǒng) 正常運行、有益于體現(xiàn)良好的柔韌性而藉以方便敷設的陶瓷化聚烯烴材料。
[0006] 本發(fā)明的另一任務在于提供一種陶瓷化聚烯烴材料的制備方法，該方法工藝過程 簡潔、工藝要求不苛刻、制備成本低廉并且能使得到的陶瓷化聚烯烴材料的所述技術效果 得以全面體現(xiàn)。
[0007] 本發(fā)明的首要任務是這樣來完成的，一種陶瓷化聚烯烴材料，其原料組分及各組 分的重量份分別為：
[0008] 乙烯-α -烯烴共聚物 100份； 瓷化粉A 100-200份； 瓷化粉B 20-100份； 瓷化粉C 100-200份； 潤滑劑 5-40份； 抗氧劑 0.1-1份；
[0009] 其中：所述的乙烯-α -烯烴共聚物為乙烯與α -丙烯、α - 丁烯、α -己烯、α -辛 烯共聚物的一種或任意幾種并且按任意重量比相混合的混合物；所述的瓷化粉A為層狀 無機粉、纖維狀無機粉和針狀無機粉中的一種或以上的組合；所述的瓷化粉B為硼砂、硼 酸銨、硼酸鋅及硼熔塊、低熔點磷酸鹽玻璃粉、低熔點硼酸鹽玻璃粉、低熔點硅酸鹽玻璃粉 中的至少一種；所述的瓷化粉C為高溫絕緣性優(yōu)異的顆粒狀粉體；所述的抗氧劑為1010、 1076、168、626、300、DSTDP 中的至少一種。
[0010] 在本發(fā)明的一個具體的實施例中，所述的層狀無機粉為層狀瓷化粉；所述的纖維 狀無機粉為纖維狀瓷化粉；所述的針狀無機粉為針狀瓷化粉。
[0011] 在本發(fā)明的另一個具體的實施例中，所述的層狀瓷化粉為凹凸棒土、膨潤土、蒙脫 土、高嶺土、絹云母、白云母、金云母、滑石粉中的至少一種；所述的纖維狀瓷化粉為玻璃纖 維、氧化鋁納米管中的至少一種；所述的針狀瓷化粉為硅酸鈣、硅灰石、碳酸鈣晶須、硫酸鈣 晶須、硼酸鋁晶須中的至少一種。
[0012] 在本發(fā)明的又一個具體的實施例中，所述的顆粒狀粉體為顆粒狀瓷化粉。
[0013] 在本發(fā)明的再一個具體的實施例中，所述的顆粒狀瓷化粉為氣相法白炭黑、沉淀 法白炭黑、高純石英粉、石英玻璃粉、氧化鋁中的至少一種。
[0014] 在本發(fā)明的還有一個具體的實施例中，所述的潤滑劑為硬脂酸、硬脂酸酯類衍生 物、金屬皂類、飽和烴類、硅系潤滑劑中的至少一種。
[0015] 在本發(fā)明的更而一個具體的實施例中，所述的硬脂酸酯類衍生物為硬脂酸正丁酯 和硬脂酸辛酯；所述的金屬皂類潤滑劑為硬脂酸鈣和硬脂酸鋅；所述的飽和烴類潤滑劑為 液體石蠟、固體石蠟、微晶石蠟和聚乙烯蠟；所述的硅系潤滑劑為高粘度硅油、硅酮母料。
[0016] 本發(fā)明的另一任務是這樣來完成的，一種陶瓷化聚烯烴材料的制備方法，其是將 按重量份數(shù)稱取的乙烯-α -烯烴共聚物100份、瓷化粉A100-200份、瓷化粉B20-100份、 瓷化粉C100-200份、潤滑劑5-40份和抗氧劑0. 1-1份投入密煉機中混煉，當混煉至溫度 為100-115°C時出料并經(jīng)錐形喂料斗引入雙螺桿擠出機熔融擠出，并且控制雙螺桿擠出機 的一區(qū)至九區(qū)的溫度以及控制雙螺桿擠出機的機頭的溫度，出雙螺桿擠出機后，經(jīng)冷切，得 到陶瓷化聚烯烴材料，其中：所述的乙烯一 α-烯烴共聚物為乙烯與α-丙烯、α-丁烯、 α -己烯、α-辛烯共聚物的一種或任意幾種并且按任意重量比相配合的混合物；所述的瓷 化粉A為層狀無機粉、纖維狀無機粉和針狀無機粉中的一種或以上的組合；所述的瓷化粉B 為硼砂、硼酸銨、硼酸鋅及硼熔塊、低熔點磷酸鹽玻璃粉、低熔點硼酸鹽玻璃粉、低熔點硅酸 鹽玻璃粉中的至少一種；所述的瓷化粉C為高溫絕緣性優(yōu)異的顆粒狀粉體；所述的抗氧劑 為 1010、1076、168、626、300、DSTDP 中的至少一種。
[0017] 在本發(fā)明的進而一個具體的實施例中，所述的控制雙螺桿擠出機的一區(qū)至九區(qū)的 溫度是將一區(qū)至九區(qū)的溫度分別控制為：一區(qū)50?60°C，二區(qū)60?70°C，三區(qū)70?80°C， 四區(qū)80?90°C，五區(qū)90?95°C，六區(qū)90?95°C，七區(qū)90?95°C，八區(qū)90?95°C，九區(qū) 90?95°C ;所述的控制雙螺桿擠出機的機頭的溫度是將機頭溫度控制為95?KKTC。
[0018] 本發(fā)明提供的陶瓷化聚烯烴材料的技術效果之一，由于配方原料選擇及其配比合 理，因而能使良好的擠出加工性能、瓷化性能以及高溫絕緣性能兼得，既可滿足工業(yè)化放大 生產要求，又能保障使用中的安全性；之二，在自燃或火災情況下可在電纜線芯外形成一層 陶瓷化殼體，并且能耐750-950°C乃至更高的溫度，對絕緣線芯的保護以及線路的正常運行 具有極致的效果；之三，具有良好的柔韌性，能滿足柔軟敷設的要求；之四，能作為理想的 耐火層材料取代傳統(tǒng)的云母帶而應用于低壓耐火電纜；之五，提供的制備方法