[发明专利]紫外光交联膨胀型阻燃聚烯烃电缆绝缘护套料及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于聚烯烃电缆材料制备方法技术领域，特别涉及紫外光交联膨胀型磷氮类 阻燃聚烯烃电缆的绝缘层与护套层材料及其制备方法。

背景技术

交联聚烯烃材料具有电性能优异、长期使用温度高、耐腐蚀、耐压耐热性能好、机 械强度高等特点，正越来越多地被应用于制造交联电线电缆。但交联聚烯烃材料的主要 缺点是容易着火燃烧引起火灾。而目前最常使用的含卤素阻燃聚烯烃材料在燃烧时会释 放出大量烟雾和有毒、腐蚀性卤化氢等气体，妨碍人们从火灾中撤离和灭火工作，因此 开发无卤阻燃材料新技术及其在交联电线电缆中的应用已成为一种必然的发展趋势。

中国专利98126595.2描述了以聚乙烯(PE)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、 金属氢氧化物、红磷、碳黑、交联剂为组成的材料体系在高能电子束辐照交联条件下或 在过氧化物热引发的化学交联条件下制备交联无卤阻燃聚烯烃电缆，制品的极限氧指数 为41％，拉伸强度为11MPa，断裂伸长率为450％。日本专利JP20000265013描述了以 EVA、表面改性的金属氢氧化物、氨基硅烷偶联剂为复合材料体系通过化学交联法制备 交联无卤阻燃EVA材料，制品具有优良的力学和阻燃性能。美国专利US2002143114描 述了以PE、EVA、氢氧化铝、硅烷交联剂和一种可以装载硅烷交联剂的多孔聚合物、有 机过氧化物的体系在热引发条件下制备化学交联无卤阻燃聚烯烃电缆，制品具有较好的 力学性能、阻燃性能和电绝缘性能。中国专利申请号00112600.8描述了用PE、EVA、氢 氧化镁、乙烯基硅氧烷、硅烷水解交联催化剂等硅烷交联法制备无卤阻燃聚烯烃电缆， 制品的极限氧指数达32.5％，拉伸强度和断裂伸长率分别达到12.8MPa和426％。中国专 利申请号200510102257.9描述了以EVA、乙烯-辛烯共聚物(POE)、氢氧化镁、交联 剂为主的共混物体系用高能辐照交联法制备无卤阻燃聚烯烃电缆材料，制品的氧指数大 于32％，力学性能优良。从目前所知的专利和检索相关文献资料中可以看出：(1)无卤 阻燃聚烯烃材料的交联方法主要包括高能辐射交联、过氧化物化学交联和硅烷交联法， 前者设备投资较高以及设备操作维护较为复杂，后者过氧化物化学交联需高温高压条件， 工艺较为复杂，而硅烷交联涉及水解反应，制品的稳定性差，耐压耐温等级低；(2)所 制备的无卤阻燃聚烯烃材料大多以金属氢氧化物为主阻燃剂，然而金属氢氧化物的阻燃 效率较低，至少需要在100％～150％的高添加量下才能达到较好的阻燃效果，这样就严 重劣化了聚合物基体的相关性能。膨胀型磷氮类阻燃剂是一类高效的无卤阻燃剂，这类 阻燃剂受热时，由于磷和氮的协同作用，表面形成一层致密的膨胀炭层，起到隔热、隔 氧、抑烟的作用。相对于金属氢氧化物阻燃剂如氢氧化镁、氢氧化铝等，具有添加量少， 一般仅需30％～50％的添加量，对聚合物基体的力学性能、加工性能影响较小和阻燃效 率高等优点。然而至今未见关于交联膨胀型磷氮类阻燃聚烯烃材料的报道，这是因为上 面所述的几种主要交联方法对制备交联膨胀型磷氮类阻燃聚烯烃材料存在某些缺点或问 题的缘故。高能辐射交联设备投资高、操作维护复杂、防护要求苛刻，即使可应用于交 联膨胀型磷氮类阻燃聚烯烃材料，但产品的成本高，同时由于电子束射线的辐照面很小， 很难适用于粗电缆的交联，电子束较高的能量也会一定程度上破坏材料的结构，导致相 关性能的下降；过氧化物化学交联则需要高温高压条件，而高温会使磷氮类阻燃剂提前 分解，高压则难于使磷氮类阻燃剂发生膨胀；硅烷交联需要通过水解反应完成交联，而 磷氮类阻燃剂非常容易吸水而发生降解，从而降低了材料的阻燃性能和电性能。

发明内容

本发明的目的是提出一种紫外光交联膨胀型磷氮类阻燃聚烯烃电缆的绝缘层与护套 层材料及其制备方法，以克服现有交联技术的上述缺点，获得一种兼有膨胀阻燃和耐高温 特性的光交联聚烯烃电缆。

本发明的紫外光交联膨胀型磷氮类阻燃聚烯烃电缆绝缘与护套料，其特征在于以聚 乙烯或接枝改性聚乙烯和/或乙烯醋酸乙烯酯或接枝改性乙烯醋酸乙烯酯共聚物为基料， 按其总重量100份，加入膨胀型磷氮类无卤阻燃剂20-50份、光引发剂0.1-5.0份、多官 能团交联剂0.1-5.0份和复合抗氧剂0.01-1.0份，配以阻燃增效剂0.5-5.0份、消烟剂0.5-10.0 份和加工助剂0.5-5.0份组合而成。