[发明专利]负载金属氧化物的活性炭协效膨胀阻燃电缆料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种以负载金属氧化物植物基活性炭为协效剂的膨胀阻燃电缆料及制备方法，具体涉及一种以乙烯-醋酸乙烯酯橡胶为基体，以负载金属氧化物植物基活性炭为协效剂的膨胀阻燃的电缆料及制备方法，属于阻燃材料技术领域。

背景技术

据统计，国内每年发生电气火灾中，电线电缆火灾约占50％，经济财产损失巨大。因此，对阻燃电缆的火灾安全性要求也随之提高。阻燃电缆火灾安全性的提高主要是通过提高电缆护套料的阻燃、抑烟性及耐老化性来实现的。迫于全球环保意识的增强及阻燃法律法规的完善，实现电缆护套料的无卤阻燃显得更为重要。

无卤膨胀阻燃电缆护套料由于其阻燃剂添加量较无机氢氧化物阻燃剂添加量较低、材料力学性能损失较少，燃烧后可形成多孔炭层，有更优的隔热性能及强度，火灾安全性更高等优点，近年来发展迅速。如专利CN 103450549 A公开的膨胀型无卤阻燃电缆料以乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)和聚丙烯(PP)的混合物为基体，以聚磷酸铵、双季戊四醇、三聚氰胺等为膨胀型阻燃剂，通过添加相容剂、抗氧剂、润滑剂制备而成，所制备的电缆护套料具有优异的阻燃及力学性能。专利CN 101070412 A公开的无卤膨胀阻燃电缆料以聚烯烃树脂为基材，以聚磷酸铵、季戊四醇、三聚氰胺为阻燃剂，通过添加有机蒙脱土、抗氧剂、改性剂制备而成，以此方法制备电缆护套料阻燃性能达到GB/T 19666要求，燃烧发烟少，透光率高。

乙烯-醋酸乙烯酯橡胶(EVM)是乙烯和含量为40～80％的醋酸乙烯酯(VA)的共聚物，由于其优异的耐天侯老化性、耐臭氧性、耐热性和耐油性，在用作电缆护套料时表现出优异的性能，但其本身的可燃性决定了使用时必须对其进行阻燃。聚磷酸铵(APP)与双季戊四醇(DPER)为传统膨胀阻燃体系，其用作阻燃剂时表现出低烟、低毒及良好的膨胀成炭阻燃特性。通过添加阻燃协效剂可进一步提高膨胀阻燃体系的阻燃效率。植物基活性炭不仅材料来源广泛、可再生、成本低且制备工艺简单环保，同时由于其本身独特的富孔、大比表面积结构，在用作膨胀阻燃协效剂时体现出优势，但活性炭阻燃协效效率还有很大提升空间。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种以负载金属氧化物植物基活性炭为协效剂的膨胀阻燃电缆料，所述电缆料具有优异的催化成炭阻燃性能、低烟低毒、良好的成炭性以及耐老化性能；目的之二是提供一种以负载金属氧化物植物基活性炭为协效剂的膨胀阻燃电缆料的制备方法，所述方法简单，操作简便。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明的一种以负载金属氧化物植物基活性炭为协效剂的膨胀阻燃电缆料，以所述膨胀阻燃电缆料总质量为100％计，各组分及质量百分含量如下：

其中，EVM为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物橡胶，是乙烯(E)和醋酸乙烯酯(VA)的共聚物，优选以E和VA总摩尔含量为100％计，其中VA的摩尔含量为70±1.5％的EVM70，EVM70密度为1.08g/cm³；

阻燃剂为聚磷酸铵Ⅱ型(APP)与双季戊四醇(DPER)的混合物，APP与DPER的质量比优选3:1；

阻燃协效剂为负载金属氧化物植物基活性炭，所负载金属氧化物为氧化铁(Fe₂O₃)、氧化铜(CuO)、氧化锌(ZnO)中的一种；

硫化剂优选过氧化二异丙苯(DCP)；

硫化促进剂优选三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)；

活化剂优选硬脂酸(SA)、氧化锌(ZnO)中的一种；

抗水解剂优选聚碳酸二亚胺(P-50)；

加工助剂优选聚乙烯蜡(PE蜡)。

所述植物基活性炭的制备方法如下：

[1]在N₂气氛下，将植物原材料在500℃下保温2h，得到粗产物1；将粗产物1加入氢氧化钾溶液中，搅拌2h，干燥，得到粗产物2；

[2]在N₂气氛下，将粗产物2在700℃下保温2h，得到本发明所述植物基活性炭；

其中，升温速率优选5℃/min；步骤[1]所述粗产物1与氢氧化钾的质量比优选1:4～1:2；搅拌速率优选100～150r/min；反应温度优选70～90℃；所述植物原材料优选竹叶、竹块中的一种。

所述负载金属氧化物植物基活性炭的制备方法如下：