[发明专利]耐环境开裂的低烟无卤聚烯烃电缆料

说明书

一、技术领域：本发明涉及改进低烟无卤阻燃电缆材料耐环境开裂性能的环保材料的方法及其组合物，尤其是耐环境开裂的低烟无卤聚烯烃电缆料

二、背景技术：在以镁铝体阻燃系为主的低烟无卤阻燃电缆材料，耐环境应力开裂性能差是一个普遍存在的问题。影响无卤低烟阻燃电缆的应力开裂的因素有很多，造成无卤低烟阻燃材料环境应力开裂的主要原因有：(1)聚合物特性所引起的：由于阻燃填料如氢氧化铝，氢氧化镁的高填充量导致聚合物体的强度降低，伸长率和柔顺性也同时降低，抗撕性及抗开裂性先天不足。(2)材料的挤出工艺：基于以金属水合物作为阻燃剂的无卤低烟材料的高填充特性，如挤出时的工艺温度，螺杆的压缩比选用不当，会造成水合氧化物分解和高剪切下聚合物断键。由于压缩比较大，挤出机的速度无法达到通常水平，致使物料在机筒和螺杆间滞留时间过长，在摩擦所产生的高温作用下，水合氧化物提前分解而在材料内部产生气泡(微孔)。使挤出后成品的机械强度和抗曲绕能力大大下降。目前，镁铝体系通过阻燃剂粉体表面处理技术改善该体系的耐环境应力开裂性能，但效果不太理想。

三、发明内容：本发明的目的是提供一种能改善低烟无卤电缆材料的耐环境开裂的低烟无卤聚烯烃电缆料，它解决了其它技术存在的问题，高分子材料的燃烧是一个包括热、氧、可燃材料三个要素的复杂过程。从原理上讲，只要减缓或阻止其中一个或几个要素，就可达到阻燃的目的。无卤添加阻燃剂不但可以起到稀释可燃材料浓度的作用，更重要的是，可以通过自身吸热脱水或促使材料脱水，吸收燃烧产生的热量，降低燃烧材料表面温度，达到阻止材料继续燃烧的目的。有些阻燃剂在自身脱水后形成一种不燃的隔氧层或使可燃材料表面炭化，隔离与空气的接触，从而起到阻燃的目的。

氮磷膨胀型阻燃剂的阻燃机理是：燃烧时，膨胀型阻燃剂和各组分之间发生一系列化学反应，并在聚合物表面形成泡沫碳层，此层不但能隔热、隔氧及防熔滴，而且还可以改善磷系阻燃剂发烟量大的缺点。膨胀型阻燃剂一般以磷、氮为主要成分，不含卤素，也不采用氧化锑为协效剂。含有这类阻燃剂的高聚物受热时，表面能够生成一层均匀的碳质泡沫层，起到隔热、隔氧、抑烟的作用，并防止产生熔滴现象，具有良好的阻燃性能。

制备耐环境开裂低烟无卤聚烯烃电缆料的生产技术如下：所用聚烯烃可以是低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯，例如齐鲁石化TN002102，燕山石化LD100等；也可以是双峰聚乙烯、弹性体材料、EVA、POE等。所用氮磷膨胀型阻燃剂可以为混合膨胀型、单组分膨胀型。混合膨胀型阻燃剂是由于个别的酸源(如磷酸盐或磷酸酯)、碳源(如多元醇)及气源(如含氮化合物)组成的混合物。混合设备可用双螺杆混炼机、密炼机、BUSS混炼机等设备。

聚烯烃混合物材料50～80份，氮磷膨胀型阻燃剂10～50份，阻燃协同剂0.2～20份，抗氧剂、分散剂0.2～10份，经过偶联剂表面处理和分散处理，在同向双螺杆混炼机中混合，混合温度在20℃～300℃，造粒包装。

加工区设备可以是一种通用的挤出机如单螺杆型挤出机，挤出机的螺杆可以分为三个部分(即供料部分，压缩部分和计量部分)和多个加热区(一般机身5个区，机头2～3区)，螺杆长径比为18∶1至30∶1的范围内。螺杆的型号可以为普通的单螺纹螺杆，BM螺杆和低压缩比螺杆。

例如，聚烯烃混合料60份，阻燃剂35份，其它助剂5份，制出的耐开裂型低烟无卤阻燃电缆护套用材料的性能如下：拉伸强度13MPa；断裂伸长率500％；热老化100℃×168h；拉伸强度变化率10％，断裂伸长率变化率12％；20℃体积电阻率8×10¹²Ω.m；氧指数32％；阻燃性能，布电线通过A类成束燃烧试验；介电强度27MV/m；卤酸释放量0mg/g。产品主要特点有：一、绝对无卤无毒，全部采用无卤无毒材料，该产品完全不含有卤素(PBDE、PBB及其他含卤物质)和Cr、Cd、Hg、Pb等有毒物质，各种毒性物质含量均为零，绝对符合欧盟制定的ROHS指令求。二、烟密度小，燃烧时不易产生有害气体和腐蚀性气体。三、阻燃性能好，燃烧时炭化速度快，成膜性好，产生致密的炭化层，点燃离火能达到快速自熄，避免了一般阻燃材料常见的熔滴(Flaming drops)现象。

由该低烟无卤电缆阻燃材料做成的各种电线电缆均可轻松通VW-1单根垂直燃烧试验和A类成束燃烧试验。单根垂直燃烧试验能达到快速离火自熄；成束燃烧时碳化高度小，一般在0.7米以下，稍超出燃烧火焰的高度。