耐刮擦低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料
阅读说明：本技术 耐刮擦低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料 (Scratch-resistant low-smoke halogen-free flame-retardant polyolefin cable material ) 是由 董建东 何亚丽 于 2020-07-04 设计创作，主要内容包括：本发明涉及电缆的技术领域,具体涉及一种耐刮擦低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料,包括如下重量份数的组分：EVA 30-50份、HDPE 50-70份、LDPE 15-25份、阻燃剂90-120份、相容剂8-12份、偶联剂1-2份、抗氧剂0.5-0.8份及润滑剂0.5-1.0份；其中,润滑剂至少由改性硅酮母粒、硬脂酸及芥酸酰胺混配而成。本发明提供的耐刮擦低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料具有耐刮擦性能好的效果。(The invention relates to the technical field of cables, in particular to a scratch-resistant low-smoke halogen-free flame-retardant polyolefin cable material which comprises the following components in parts by weight: 30-50 parts of EVA, 50-70 parts of HDPE, 15-25 parts of LDPE, 90-120 parts of flame retardant, 8-12 parts of compatilizer, 1-2 parts of coupling agent, 0.5-0.8 part of antioxidant and 0.5-1.0 part of lubricant; wherein, the lubricant is prepared by mixing modified silicone master batch, stearic acid and erucamide. The scratch-resistant low-smoke halogen-free flame-retardant polyolefin cable material provided by the invention has a good scratch-resistant effect.)
技术领域
本发明涉及电缆的技术领域，尤其是涉及一种耐刮擦低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料。
背景技术
随着全球经济的迅猛发展及人类环保意识的增强，各领域对电线电缆的质量和性能的要求越来越高。因电线、电缆的老化而引发的火灾也越来越多，因此低烟、无卤、阻燃、环保也成为电线电缆行业的发展方向。其中无卤低烟阻燃电缆料的需求量越来越大，目前无卤低烟阻燃电缆料的生产大多是在聚烯烃基材中加入大量的阻燃剂达到阻燃效果。
电线电缆在生产、运输及使用的过程中，不可避免的相互产生摩擦或者受到硬物的摩擦，而产生摩擦刮白等现象，对电缆的外观产生很大的影响。因此，如何提高电缆料的耐刮擦性能，从而提升电线电缆的耐刮擦性能，是一个非常重要且亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明目的在于提供一种耐刮擦低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料，其具有耐刮擦性能好的效果。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种耐刮擦低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料,包括如下重量份数的组分：
EVA 30-50份、HDPE 50-70份、LDPE 15-25份、阻燃剂90-120份、相容剂8-12份、偶联剂1-2份、抗氧剂0.5-0.8份及润滑剂0.5-1.0份；其中，润滑剂至少由改性硅酮母粒、硬脂酸及芥酸酰胺混配而成。
通过采用上述技术方案，改性硅酮母粒的表面能低而容易迁移到电缆料的表面，从而在电缆料表面形成一层致密的硅酮润滑层，降低了电缆料表面的摩擦系数，使电缆料表面的耐刮擦性能得到改善；硬脂酸为内润滑剂，其与原料各组分之间的相容性好，可以均匀分散到分子链之间，这样分子链之间的相互作用减弱，从而使外润滑剂芥酸酰胺更易迁移至电缆料表面，在电缆料表面形成润滑剂分子层，进一步降低了电缆料表面的摩擦系数，从而提升了电缆料的耐刮擦性能；EVA、HDPE及LDPE作为基础树脂，可使电缆料同时兼具EVA的耐腐蚀性、耐低温性及柔韧性，HDPE的耐磨性、电绝缘性及化学稳定性，LDPE的延伸性及易加工性能；阻燃剂可提升电缆的阻燃性能，保证电缆使用的安全性；原料中的树脂与其他助剂相容性较差，相容剂的加入可改善树脂及其他助剂的表面活性，使树脂与其他助剂能够均匀混合，保证电缆料质量的均一性；偶联剂通常包括亲无机基团和亲有机基团两种活性基团，因此偶联剂可起到粘结树脂与无机助剂的作用，使原料各组分之间的连接更加稳固，保证电缆料的稳定性；抗氧剂能够延缓或者抑制原料氧化过程的进行，从而减缓原料的老化速度，以此延长了电缆料的使用寿命。
本发明的进一步设置为：所述改性硅酮母粒的制备方法，包括如下步骤：1)、将PVC树脂、硅酮粉、发泡剂及改性苎麻纤维混合均匀后并预热；2)、将混合料经过熔融、挤出得到改性硅酮条；3)、将改性硅酮条经过冷却、烘干及切割工序，得改性硅酮母粒。
改性硅酮母粒的添加量很少，难以均匀分散在原料中，通过采用上述技术方案，利用发泡剂与PVC树脂、硅酮粉及改性苎麻纤维混合均匀，发泡剂可改变PVC树脂、硅酮粉及改性苎麻纤维，使其分子结构内部形成细孔，使相同重量份的改性硅酮母粒具有更大的体积，从而可使少量的改性硅酮母粒，亦能均匀分散在原料中，保证原料性能的均一性；同时多种物料相互填充，PVC树脂填充在硅酮粉内，可保证硅酮粉的力学性能；改性苎麻纤维十分坚韧，强力大而延伸度小，具有良好的耐磨性能，因此可提升改性硅酮母粒的耐磨性，从而也进一步提升了电缆料的耐磨性。
本发明的进一步设置为：所述改性苎麻纤维的制备方法，包括如下步骤：1)、将苎麻纤维浸泡在氢氧化钠溶液中，浸泡时间为12-14h；2)、将浸泡后的苎麻纤维洗净并烘干；3)、将烘干后的苎麻纤维粉碎，既得改性苎麻纤维。
通过采用上述技术方案，苎麻纤维自身的高模量使其较为僵硬，将苎麻纤维经过碱液浸泡后，其纤维长度收缩，直径膨润，表面形成卷曲，得到改性苎麻纤维；改性苎麻纤维更为柔韧，从而提升了电缆料的柔韧性，同时改性苎麻纤维内部结构的改变，使PVC树脂、硅酮粉更易与改性苎麻纤维交织成一体，使改性硅酮母粒的质量更加均一。
本发明的进一步设置为：所述改性硅酮母粒：硬脂酸：芥酸酰胺的重量份数之比为15：3：7。
本发明的进一步设置为：所述阻燃剂至少由氢氧化铝及氢氧化镁混合而成。
通过采用上述技术方案，氢氧化铝及氢氧化镁受热分解时释放出结晶水，该过程需要吸收大量的热量，从而可起到冷却的作用，同时反应产生的水蒸气可以稀释可燃气体，抑制燃烧的蔓延，达到阻燃的目的。
本发明的进一步设置为：所述阻燃剂需进行前处理，其处理方法包括如下步骤：1)、将阻燃剂加入高速混合机中混合均匀，并进行预热；2)、缓慢地以雾状形式向高速混合机内喷入偶联剂，使阻燃剂与偶联剂混合均匀；3)、将阻燃剂进行烘干，得处理后的阻燃剂。
氢氧化铝及氢氧化镁均为无机材料，其与聚合物的相容性较差，且为了达到规定的阻燃要求，助燃剂的添加量较大，阻燃剂易出现团聚的情况，通过采用上述技术方案，利用偶联剂对阻燃剂的表面进行改性，从而使阻燃剂可均匀分散在电缆料中，在电缆遇到高温时，阻燃剂分解产生的水蒸气更易释放出，其分解生成的氧化物炭层也可均匀地覆盖在电缆的表面，从而将热量与电缆分隔开，提高了阻燃效果。
本发明的进一步设置为：所述抗氧剂包括抗氧剂2246、抗氧剂CA及抗氧剂1010中的一种或多种。
通过采用上述技术方案，抗氧剂2246、抗氧剂CA及抗氧剂1010均为无毒无污染阻燃剂，与树脂具有良好的相容性，更易均匀分散在原料各组分中，能够有效限制电缆的老化，从而延长电缆的使用寿命。
本发明的进一步设置为：该耐刮擦低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料的制备方法包括以下步骤：1)、将重量份的EVA、HDPE及LDPE混合均匀后进行密炼，得到混合料；2)、向混合料中加入阻燃剂、相容剂、偶联剂、抗氧剂及润滑剂，混合均匀后再次进行密炼，得到密炼混合物；3)、将密炼混合物经过挤出、切粒、整粒、冷却及筛选后，得耐刮擦低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料。
通过采用上述技术方案，首先将EVA、HDPE及LDPE熔融混合均匀，可使基础树脂之间相互交联、混合更加均匀；然后再将阻燃剂、相容剂、偶联剂、抗氧剂及润滑剂等加入熔融的基础树脂中，从而使各类助剂与基础树脂的混合更加均匀，保证电缆料性能的均一性；整个制备工艺简单，易于操作，适用于大量电缆料的大量生产。
综上所述，本发明的有益技术效果为：
1、改性硅酮母粒的表面能低而容易迁移到电缆料的表面，从而在电缆料表面形成一层致密的硅酮润滑层，降低了电缆料表面的摩擦系数，使电缆料表面的耐刮擦性能得到改善；硬脂酸为内润滑剂，其与原料各组分之间的相容性好，可以均匀分散到分子链之间，这样分子链之间的相互作用减弱，从而使外润滑剂芥酸酰胺更易迁移至电缆料表面，在电缆料表面形成润滑剂分子层，进一步降低了电缆料表面的摩擦系数，从而提升了电缆料的耐刮擦性能；
2、利用发泡剂与PVC树脂、硅酮粉及改性苎麻纤维混合均匀，发泡剂可改变PVC树脂、硅酮粉及改性苎麻纤维，使其分子结构内部形成细孔，使相同重量份的改性硅酮母粒具有更大的体积，从而可使少量的改性硅酮母粒，亦能均匀分散在原料中，保证原料性能的均一性；
3、苎麻纤维自身的高模量使其较为僵硬，将苎麻纤维经过碱液浸泡后，其纤维长度收缩，直径膨润，表面形成卷曲，得到改性苎麻纤维；改性苎麻纤维更为柔韧，从而提升了电缆料的柔韧性，同时改性苎麻纤维内部结构的改变，使PVC树脂、硅酮粉更易与改性苎麻纤维交织成一体，使改性硅酮母粒的质量更加均一。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步详细说明。
硅酮母粒选用道康宁公司生产的MB20-002硅酮母粒。
实施例1：
实施例1提供的耐刮擦低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料的原料组成及配比按重量份数计，见表1所示。
改性硅酮母粒的制备方法，包括如下步骤：
1)、将重量份的PVC树脂、占PVC树脂重量份10％的硅酮粉、占PVC树脂重量份0.5％的发泡剂及占PVC树脂重量份1％的改性苎麻纤维混合均匀后并预热；
2)、将混合料经过熔融、挤出得到改性硅酮条；
3)、将改性硅酮条经过冷却、烘干及切割工序，得改性硅酮母粒。
其中，改性苎麻纤维的制备方法，包括如下步骤：
1)、将苎麻纤维浸泡在质量分数为17％的氢氧化钠溶液中，浸泡时间为13h；
2)、将浸泡后的苎麻纤维洗净并烘干；
3)、将烘干后的苎麻纤维粉碎，既得改性苎麻纤维。
阻燃剂需进行前处理，其处理方法包括如下步骤：
1)、将阻燃剂加入高速混合机中混合均匀，并进行预热；
2)、缓慢地以雾状形式向高速混合机内喷入占阻燃剂重量份0.8％的硅烷偶联剂KH-550，使阻燃剂与硅烷偶联剂KH-550混合均匀；
3)、将阻燃剂进行烘干，得处理后的阻燃剂。
该耐刮擦低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料的制备方法，包括以下步骤：
1)、将重量份的EVA、HDPE及LDPE混合均匀后进行密炼，得到混合料；
2)、向混合料中加入阻燃剂、相容剂、偶联剂、抗氧剂及润滑剂，混合均匀后再次进行密炼，得到密炼混合物；
3)、将密炼混合物经过挤出、切粒、整粒、冷却及筛选后，得耐刮擦低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料。
实施例2：
实施例2提供的耐刮擦低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料的原料组成及配比按重量份数计，与实施例1有所不同，具体参见表1所示。
其中，改性硅酮母粒的制备方法，同实施例1。
改性苎麻纤维的制备方法，同实施例1，与实施例1不同的是，苎麻纤维浸泡的时间为12h。
阻燃剂需进行前处理，其处理方法，同实施例1。
该耐刮擦低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料的制备方法，同实施例1。
实施例3：
实施例3提供的耐刮擦低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料的原料组成及配比按重量份数计，与实施例1有所不同，具体参见表1所示。
其中，改性硅酮母粒的制备方法，同实施例1。
改性苎麻纤维的制备方法，同实施例1，与实施例1不同的是，苎麻纤维浸泡的时间为14h。
阻燃剂需进行前处理，其处理方法，同实施例1。
该耐刮擦低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料的制备方法，同实施例1。
实施例4：
实施例4提供的耐刮擦低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料的原料组成及配比按重量份数计，与实施例1有所不同，具体参见表1所示。
其中，改性硅酮母粒的制备方法，同实施例1，与实施例1不同的是，苎麻纤维没有经过改性处理。
阻燃剂需进行前处理，其处理方法，同实施例1。
该耐刮擦低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料的制备方法，同实施例1。
实施例5：
实施例5提供的耐刮擦低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料的原料组成及配比按重量份数计，与实施例1不同的是，具体参见表1所示。
其中，阻燃剂需进行前处理，其处理方法，同实施例1。
该耐刮擦低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料的制备方法，同实施例1。
实施例6：
实施例6提供的耐刮擦低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料的原料组成及配比按重量份数计，与实施例1有所不同，具体参见表1所示。
其中，改性硅酮母粒的制备方法，同实施例1。
改性苎麻纤维的制备方法，同实施例1。
阻燃剂需进行前处理，其处理方法，同实施例1。
该耐刮擦低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料的制备方法，同实施例1。
实施例7：
实施例7提供的耐刮擦低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料的原料组成及配比按重量份数计，与实施例1有所不同，具体参见表1所示。
其中，改性硅酮母粒的制备方法，同实施例1。
改性苎麻纤维的制备方法，同实施例1。
阻燃剂需进行前处理，其处理方法，同实施例1
该耐刮擦低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料的制备方法，同实施例1。
实施例8：
实施例8提供的耐刮擦低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料的原料组成及配比按重量份数计，与实施例1有所不同，具体参见表1所示。
其中，改性硅酮母粒的制备方法，同实施例1。
改性苎麻纤维的制备方法，同实施例1。
与实施例1不同的是，阻燃剂不需要进行前处理。
该耐刮擦低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料的制备方法，同实施例1。
对比例1：
对比例1提供的耐刮擦低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料的原料组成及配比按重量份数计，与实施例1有所不同，具体参见表1所示。
其中，阻燃剂需进行前处理，其处理方法，同实施例1。
该耐刮擦低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料的制备方法，同实施例1。
对比例2：
对比例2提供的耐刮擦低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料的原料组成及配比按重量份数计，与实施例1有所不同，具体参见表1所示。
其中，阻燃剂需进行前处理，其处理方法，同实施例1。
该耐刮擦低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料的制备方法，同实施例1。
对比例3：
对比例3提供的耐刮擦低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料的原料组成及配比按重量份数计，与实施例1有所不同，具体参见表1所示。
其中，改性硅酮母粒的制备方法，同实施例1。
改性苎麻纤维的制备方法，同实施例1。
阻燃剂需进行前处理，其处理方法，同实施例1。
该耐刮擦低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料的制备方法，同实施例1。
对比例4：
对比例4提供的耐刮擦低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料的原料组成及配比按重量份数计，与实施例1有所不同，具体参见表1所示。
其中，阻燃剂需进行前处理，其处理方法，同实施例1。
该耐刮擦低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料的制备方法，同实施例1。
表1实施例1-8及对比例1-4的原料组成和重量份数配比表
性能检测试验
一、耐刮擦性能测定
参考纺织品色牢度实验耐摩擦色牢度标准GB/T3920-2008。首先将电缆料注塑成50mm*40mm*30mm的方板，放置24小时后，然后采用干摩擦布方法进行刮擦实验，摩擦头采用圆形摩擦头并包覆一层涤纶摩擦布，所施加向下压力为9.0N，刮擦100次数后，用二次元显微镜对方板表面划痕进行评价。
按照刮擦程度的不同，把无卤阻燃电线电缆料的耐刮擦等级分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ五个级别。由Ⅰ-Ⅴ，划痕程度依次减轻，代表耐刮擦等级越好，检测结果记录在表2中。
二、阻燃性能测定
氧指数(OI)是指在规定的条件下，材料在氧氮混合气流中进行有焰燃烧所需的最低氧浓度，氧指数越高表明阻燃性能越好。通过测定电缆料的氧指数进行阻燃性能的检测。其中，氧指数的测定参照GB2406-93标准规定的测试方法，用江宁县分析仪器厂生产的HC-2型氧指数仪进行测试，检测结果记录在表2中。
表2性能检测记录表
由性能检测表中的检测结果可知：
由实施例1-3可知，电缆料的各项性能均较优，这说明按照该原料组成进行配比，能够得到性能较好的电缆料。
实施例1与实施例4相比：实施例1的样品的耐刮擦性能优于实施例4的样品的耐刮擦性能，这可能是因为对苎麻纤维进行改性后，其内部结构的改变，使PVC树脂、硅酮粉更易与改性苎麻纤维交织成一体，使改性硅酮母粒的质量更加均一，从而提升了电缆料的耐刮擦性能。
实施例1与实施例5相比：实施例1的样品的耐刮擦性能优于实施例4的样品的耐刮擦性能，这可能是因为改性硅酮母粒的添加量较少，对其进行改性处理后，硅酮母粒的分子结构内部形成细孔，使相同重量份的改性硅酮母粒具有更大的体积，从而可使少量的改性硅酮母粒，亦能均匀分散在原料中，以此提升了电缆料的耐刮擦性能。
实施例1与实施例6-7相比：实施例1的样品的耐刮擦性能优于实施例6-7的样品的耐刮擦性能，这说明改性硅酮母粒：硬脂酸：芥酸酰胺的重量份数之比为15：3：7时，电缆料的耐刮擦性能最优。
实施例1与实施例8相比：实施例1的样品的氧指数明显高于实施例8的样品的氧指数，这可能是因为改性后的阻燃剂能够可均匀分散在电缆料中，减少了阻燃剂相容性差易出现团聚的问题，从而在阻燃剂发挥阻燃性能时，其分解生成的氧化物炭层也可均匀地覆盖在电缆的表面，从而将热量与电缆分隔开，以此提高了阻燃效果。
实施例1与对比例1-4相比：实施例1的样品的耐刮擦性能优于对比例1-4的样品的耐刮擦性能，这说明当润滑剂选用改性硅酮母粒、硬脂酸及芥酸酰胺三者的组合时，电缆料的阻燃性能最好。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，并非对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。