阻燃性组合物以及使用该组合物制成的阻燃性电缆制造技术

技术编号:3097968 阅读:171 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
阻燃性组合物按下列方法配制:按重量计.100份无卤橡胶或塑料中混入约50~200份平均粒径约为0.3~2μm的氢氧化镁及约5~50份吸油能力约为0.5~2.0ml/g的碳黑粉.再用有机过氧化物、硫或硫化物作硫化剂将混合物交联.该组合物及用其作绝缘层和(或)外皮的阻燃性电缆.包括外裹绝缘层单根或用填料扭在一起并由外皮包裹的数根缆芯.具有优良的阻燃及机械性能.起火时烟雾较少且不发散卤化氢或其它有毒气体,危害性小.(*该技术在2005年保护过期,可自由使用*)

【技术实现步骤摘要】
本专利技术是关于无卤阻燃性组合物,以及使用该组合物制成的阻燃性电缆。普通电缆阻燃的方法有三种(1)采用由含有氯或溴等卤素〔如聚氯乙烯(PVC)、氯丁橡胶、氯横化聚乙烯(海普隆)橡胶、或氯化聚乙烯〕的高阻燃性树脂或为了提高阻燃性而加有氧化锑或其它类似阻燃剂的同类树脂制成的电缆绝缘层或外皮。(2)使用由可燃树脂〔如聚乙烯,乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA),乙烯-丙烯酸乙脂(EEA),或乙丙橡胶(EPR)〕和含有氯或溴等卤素并加上氧化锑的阻燃剂制成的绝缘层和外皮。(3)使用氢氧化铝代替含卤阻燃剂作为主要阻燃剂加到可燃树脂中。在方法(1)和(2)中,电缆的绝缘层和外皮是由一种含卤树脂加添或者不加添阻燃剂制成的。这样,当树脂和阻燃剂燃烧时或在其它情况下所产生的诸如氯化氢((HCl)或溴化氢(HBr)一类的大量卤化氢气会腐蚀金属,危害人体。燃烧时产生的浓烟也是一个不好解决的难题。综上所述,这些阻燃性组合物以及用这些组合物制成的电缆不是无害物品。因此,这些物品不能用于地铁、地下商场、医院、办公楼、船舶、核电站、化工厂以及其它一些与人身安全十分有关的设施。最后一种方法(8)是使用氢氧化铝作为主要阻燃剂加到可燃树脂中。这种方法与方法(1)和(2)不同,它不会散发有毒气体和浓烟。但是,要想提高阻燃能力,就必须增加氢氧化铅在组合物中的比例。这样就会降低这种阻燃性组合物本身或者由该组合物制成的阻燃电缆外皮或绝缘层的机械性能和(或)电气性能。方法(3)另一缺点是这种组合物在挤压等加工过程中可能产生无用泡沫。本专利技术旨在解决常规工艺中存在的上述问题。阻燃性组合物是本项专利技术的一个内容。其配制方法是先在100份(以下均以重量计算)无卤橡胶或塑料中混入大约50至200份平均颗粒直径约为0.3至2微米的氢氧化镁和大约5至50份吸油能力约为0.5至2.0毫升/克的碳黑粉,然后用作为硫化剂的有机过氧化物、硫或硫化物使此混合物交联。本项专利技术的另一内容是阻燃电缆。它包括敷有绝缘层的单导体独根缆芯,或数根拧在一起并同填料一起由外皮复盖的同类缆芯。上述绝缘层和(或)外皮是由一种阻燃性组合物制成的。这种阻燃性组合物的配制方法是在100份(以下均以重量计算)无卤橡胶或塑料中,混入大约50至200份平均颗粒直径约为0.3至2微米的氢氧化镁和大约5至50份吸油能力约为0.5至2.0毫升/克的碳黑粉,然后用作为硫化剂的有机过氧化物,硫或硫化物使此混合物交联。如上所述,根据本专利技术制成的阻燃性组合物和用此阻燃性组合物制成的阻燃性电缆具有较强的防火能力,而且,由作为原树脂的无卤橡胶或塑料和无卤添加剂组成的组合物本身是无卤的。因此,这种电缆在火中或其它易燃处燃烧时不会释放任何卤化氢或其它有毒气体。燃烧电缆产生的燃气既不腐蚀邻近的金属,也不伤害人体。由于这种电缆燃烧时产生的烟雾较常规电缆少,因此,在易燃地方使用比较安全。它的另一个优点是机械性能好。图1和图2为用阻燃性组合物所制阻燃电缆的横截面。这是作为本专利技术的实施例。本专利技术中使用的橡胶和塑料是无卤的,这类材料有聚乙烯(PE)、天然橡胶,丁基橡胶、硅(氧)橡胶、二元乙丙橡胶(EPR)、三聚乙丙橡胶(EPDM)、乙烯-乙酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-α-烯烃共聚物、乙烯-丙烯酸橡胶、氢化丁苯橡胶、聚酯橡胶及其它们的混合物。为了获得较高的抗拉强度和其它良好的机械性能,应使用至少具有90%乙烯成份的聚烯树脂或者使用两种或两种以上聚烯树脂的化合物。根据本专利技术规定,阻燃性组合物中所含氢氧化镁的平均颗粒直径约为0.3至2微米。颗粒直径小于0.3微米的氢氧化镁具有很大的内聚力,在混和时不能彻底分散,并对所制备的组合物的机械性能和其它性能产生不良影响。颗粒直径大于2微米的氢氧化镁也是不可取的,因为这种颗粒的表面总面积减少,从而降低组合物的抗拉强度和延伸率等机械性能。当使用粉碎至规定尺寸范围内的氢氧化镁时,尽管所制备的组合物的机械性能和可挤压性稍受影响,但可获得较强的装填能力,而装填能力的增强,必将产生良好的阻燃性能。根据本专利技术规定,按重量计算,每100份橡胶或塑料中应加入大约50至200份氢氧化镁。若氢氧化镁少于50份(按重量计算),就不可能达到良好的阻燃效果。但超过200份,氢氧化镁就会过多,从而降低组合物的机械性能,并在挤压时产生泡沫或者变得难以加工。就氢氧化镁而论,释放结晶水的温度在370℃左右,或高于氢氧化铝的温度(约200℃,此温度要低于某些树脂的处理温度,因此,对选用树脂要有限制)。由于结晶水释放温度很高,已非常接近原树脂的热分解点,因此,对氢氧化镁与树脂混合的温度以及对所制备的组合物的挤压温度实际上都未加限制。用硬脂酸或油酸对氢氧化镁表面进行处理可大大提高组合物的装填能力,同时还能改善其加工性能。按本专利技术规定所用碳黑的吸油能力约为0.5至2.0毫升/克,这使组合物既有很好的阻燃效果,又有良好的加工性能和机械性能。当吸油能力小于0.5毫升/克时,由于碳黑颗粒表面总面积有限,抗拉强度就会降低,阻燃效果就会变差。如果吸油能力超过2.0毫升/克,混合物的粘性就会过大而无法进行加工,组合物的绝缘性能亦会下降。按本专利技术规定,以重量计算,每100份橡胶或塑料中应加进大约5至50份碳黑。当碳黑少于5份时(按重量计算),就不可能产生所需要的阻燃和碳化层形成效果;但碳黑超过50份时(按重量计算),混合物粘性太大而不能加工,或降低产品延伸率。当阻燃性组合物着火时,所含的碳黑在无氧状态下受热,并在碳化过程中,在组合物内形成一碳化层。这样形成的碳化层有效地防止了组合物本身的流动,同时还能防止可燃物质(熔化滴流)从电缆内部外流,从而控制了火势的蔓延。本专利技术规定使用的硫化剂有过氧化物,过氧化二枯基(DCP),2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧炔)己烷、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧)-己炔、和叔丁基过苯甲酸盐。其它可用的硫化剂有硫、硫与秋兰姆硫化剂的化合物。根据本专利技术所制阻燃性组合物与这类硫化剂交联后,表现出优异的机械性能。在应用本专利技术时,最好在100份(按重量计算)的橡胶和塑料中加入大约2至15份(按重量计算)的红磷。若红磷的数量不到2份(按重量计算),实际上起不到加速碳化的作用。反之,若红磷加量超过15份(按重量计算),会降低阻燃性,并散发更多的烟雾。超过规定数量的红磷还会促进阻燃性组合物内部的碳化,引起燃烧。这是因为,在升温时,红磷受热氧化,必然使树脂失去氢,并使树脂通过脱水反应而碳化。只要有少量的红磷,最好与上述氢氧化镁相结合,便可发生脱水和碳化。在制造原树脂阻燃剂时,使用本专利技术所要求的材料,即颗粒大小一定的氢氧化镁、具有一定吸油能力的碳黑和红磷。这种组合物燃烧时释放出来的烟雾要小于含氯、溴或其它卤素的普通阻燃剂。最好在上述混合物中,按重量计算每100份橡胶或塑料中分别加进大约3份至10份的有机聚硅氧烷和分子式为xPbO·Pb(R)·yH2O的碱式铅化物。式中0≤X≤3;R为硫酸根、高脂肪酸根或芳香羧酸根(高脂肪酸根和芳香羧酸根各有六个或六个以上的碳原子);0≤y≤10。有机聚硅氧烷包括如二甲基聚硅氧烷、甲基苯聚硅氧烷和甲基乙烯基聚硅氧烷。碱性铅化物可为三碱式硫酸铅,二碱式邻苯二甲酸铅或碱式硬脂酸铅。加进的有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阻燃性组合物,其配制方法是:按重量计算,在100份无卤橡胶或塑料中,混入大约50至200份平均颗粒直径约为0.3至2微米的氢氧化镁以及5到50份吸油能力约为0.5至2.0毫升/克的碳黑粉,然后用有机过氧化物、硫或硫化物作为硫化剂将上述混合物交联。

【技术特征摘要】
1.一种阻燃性组合物,其配制方法是按重量计算,在100份无卤橡胶或塑料中,混入大约50至200份平均颗粒直径约为0.3至2微米的氢氧化镁以及约5到50份吸油能力约为0.5至2.0毫升/克的碳黑粉,然后用有机过氧化物、硫或硫化物作为硫化剂将上述混合物交联。2.根据权利要求1所述的阻燃性组合物,其特征是,包括了含红磷的阻燃剂,按重量计算,每100份橡胶或塑料中混入大约2至15份红磷。3.根据权利要求1或2所述阻燃性组合物,其特征是,混合物的配制是在100份(按重量计算)橡胶或塑料内分别加入约3到10份有机聚硅氧烷和分子式为xPbO·Pb(R)·yH2O的碱式铅化物,分子式中,0≤x≤3,R是,具有6个或6个以上碳原子的芳香羧酸根高脂肪酸根或硫酸根,0≤y≤10。4.根据权利要求1或2所述阻燃性组合物,其特征是,氢氧化镁是用硬脂酸或油酸进行过表面处理的。5.在缆芯由带绝缘层的单根导体或用填料拧在一起并由外皮包裹的数根导体组成的阻燃性电缆中,其特征是,绝缘层和(或)外皮是由一种阻燃性组合物制成的,这种组合物的配方如下按重量计算,在100份无卤橡胶或塑料中,混入大约50至200份平均颗粒直径约为0.3至2微米的氢氧化镁,以及大约5至50份吸油能力约为0.5至2.0毫升/克的碳...

【专利技术属性】
技术研发人员:长谷川正毅小林弘忠砂英夫吉野明松田隆夫新乡善兴
申请(专利权)人:藤仓电线株式会社
类型:发明
国别省市:JP[日本]

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