【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于阻燃电缆料领域，具体涉及一种高韧性低烟无卤阻燃电线电缆护套料。
技术介绍
1、电线电缆被广泛应用于国民生产中，包括传输电力的高压电缆、运行设备的控制电缆、港口矿山的橡胶电缆、机器人的柔性电缆、航空航天的高温电缆等。我国电缆产业虽然起步晚，但是发展迅速，产量巨大。二十世纪八十年代以来，用聚氯乙烯(pvc)作为护套料的阻燃电缆占据主导地位。含卤电缆阻燃效果好、效率高、成本低廉，但是其燃烧过程会释放大量烟雾、毒气和腐蚀性气体，不仅会腐蚀、损伤设备，还会对人员的身体健康造成伤害，引起“二次损伤”。近年来，随着低烟无卤阻燃电线电缆的提出，含卤电缆用量逐渐减少，低烟无卤环保型阻燃电线电缆用量逐年增加，预计2025年无卤阻燃电缆料年需求量将达到350kt左右。国内众多厂家和科研机构也加大了低烟无卤阻燃电线电缆料的开发力度。目前，对于聚烯烃电缆护套料的低烟无卤阻燃方式可以分为本质阻燃和添加型阻燃。通过嵌段、接枝等方式在聚烯烃链上引入阻燃元素或含有阻燃元素的基团能赋予材料更高效的阻燃性能，但是制备工艺繁琐、价格昂贵、工艺条件苛刻。添加型阻燃工艺更加简单，成本更低廉，适合快速推广。目前，常用于电线电缆料的低烟无卤阻燃剂包括金属氢氧化物、磷系、氮系、硼化物、硅系等。研究发现，磷氮系阻燃剂相比于金属氢氧化物能在满足相同的无卤阻燃条件下，具有更低的添加量的优势，适合制备机械性能要求高的低烟无卤电线电缆护套料。
2、常规的低烟无卤电线电缆料大多添加有氢氧化物，因为氢氧化物阻燃的烟气洁净无毒，并且氢氧化镁、氢氧化铝价格便宜，但是氢氧
3、以金属氢氧化物为主阻燃剂，添加含磷阻燃剂，以提高燃烧过程的成炭能力，且该含磷阻燃剂以无机次磷酸铝、有机次磷酸铝居多，这是因为次磷酸铝的分解产物磷酸铝等物质能起到粘结氧化铝、氧化镁的效果，提高了炭层的附着性、致密性和完整性，避免了粉化脱落带来的二次风险。中国已公开专利cn112210157b介绍了一种无卤阻燃聚烯烃护套料及其制备方法，该方案中阻燃剂依旧为金属氢氧化物，但采用了二乙基次膦酸铝、聚磷酸铵等含磷阻燃剂作为协效阻燃剂。中国已公开专利cn113201179b介绍了一种高氧指数低烟无卤电缆料及其制备方法，该方法中以氢氧化铝为主阻燃剂，以氢氧化铝两倍左右添加量的有机次磷酸盐、含氮阻燃剂作为氧指数协效剂。中国已授权高价值专利cn103865165b介绍了一种低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料及其制备方法，该方法中以金属氢氧化物为主阻燃剂，以三聚氰胺、硼酸锌、聚磷酸铵、聚磷酸三聚氰胺为阻燃协效剂。
4、在无卤阻燃中，磷氮阻燃剂有着比金属氢氧化物更加优异的阻燃效率，其更低的添加量减少了无机物对电缆料性能的不良影响，通常复合含磷阻燃剂添占总重30％左右就能使得材料具有很好的阻燃性能。此外，含磷阻燃剂更易于有机改性，以提高阻燃剂与基体的相容性，更有利于减少对机械性能的影响。目前有关使用全磷氮阻燃剂的低烟无卤阻燃电线电缆料的授权专利技术专利较少，原因一是目前的电缆料以不含氧的聚烯烃为主，不利于含磷阻燃剂的阻燃机理生效；原因二是含氮阻燃剂以气相阻燃效果显著，容易产生更多的烟雾。中国已授权专利cn104629175a介绍了一种低烟无卤阻燃聚丙烯电缆料及其制备方法，该方法中添加40wt％左右的磷酸哌嗪阻燃剂，以及少纳米黏土，试样通过vw-1试验需要的阻燃性能，25kw无焰烟密度小于200，断裂伸长率超过490％，具备优异的柔韧性。
5、焦磷酸哌嗪最早在日本被工业生产并应用于阻燃，“三源一体”的焦磷酸哌嗪具有优异的阻燃性能，阻燃效率优于传统的聚磷酸铵阻燃体系。中国授权专利cn104629175b、cn107207806b和cn107075378b介绍了(多)磷酸三聚氰胺与(多)磷酸哌嗪并用于聚烯烃中阻燃的方案，体现出磷氮阻燃剂的优异的阻燃效率和相比于金属氢氧化物的更低的添加量。但(聚)焦磷酸哌嗪存在不仅价格昂贵，而且燃烧炭层强度不够以至于炭层容易塌陷破损，大量不完全燃烧颗粒从破损处被热气流带出，从而出现烟释放量的激增，不利于抑烟。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种高韧性低烟无卤电线电缆料及其制备方法，具体是通过协效复配无卤含磷阻燃剂，以线性低密度聚乙烯(lldpe)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(eva)为基体，制备一种高效阻燃、高柔韧性的电线电缆料，热释放峰值phrr可降至150kw/m2以下，其锥形量热的固体残余重量比以焦磷酸哌嗪、聚磷酸哌嗪阻燃的聚烯烃提升一倍左右。
2、本专利技术通过以下技术方案实现：
3、一种高韧性低烟无卤阻燃电线电缆护套料，包括以下质量份的原料：27-36份磷氮阻燃剂、2-4份阻燃协效剂、0.2-0.5份抗氧化剂、0.3-0.5份硅烷偶联剂、20-40份线性低密度聚乙烯、20-40份乙烯-醋酸乙烯共聚物；所述磷氮阻燃剂为焦磷酸哌嗪、次磷酸铝、焦磷酸三聚氰胺的混合物。
4、优选地，焦磷酸哌嗪、次磷酸铝和焦磷酸三聚氰胺的质量比为12-15：3-4：10-13，更优选为12:3:10。专利技术人发现，以上述组合的磷氮阻燃剂，能够发挥氮磷协效阻燃作用，能够在较少阻燃剂用量的情况下达到很好的阻燃效果，并本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高韧性低烟无卤阻燃电线电缆护套料，其特征在于，包括以下质量份的原料：27-36份磷氮阻燃剂、2-4份阻燃协效剂、0.2-0.5份抗氧化剂、0.3-0.5份硅烷偶联剂、20-40份线性低密度聚乙烯、20-40份乙烯-醋酸乙烯共聚物；所述磷氮阻燃剂为焦磷酸哌嗪、次磷酸铝、焦磷酸三聚氰胺的混合物。
2.根据权利要求1所述的高韧性低烟无卤阻燃电线电缆护套料，其特征在于，焦磷酸哌嗪、次磷酸铝和焦磷酸三聚氰胺的质量比为12-15：3-4：10-13。
3.根据权利要求1所述的高韧性低烟无卤阻燃电线电缆护套料，其特征在于，所述阻燃协效剂为纳米蒙脱土、3.5水合硼酸锌、凹凸棒石、金刚砂中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的高韧性低烟无卤阻燃电线电缆护套料，其特征在于，所述纳米蒙脱土、3.5水合硼酸锌的粒径D50为2-10μm；所述凹凸棒石尺寸为10-30μm；所述金刚砂粒径D50为0.3-0.7μm。
5.根据权利要求1所述的高韧性低烟无卤阻燃电线电缆护套料，其特征在于，所述阻燃协效剂为纳米蒙脱土和3.5水合硼酸锌中的一种或两种的混合物、
6.根据权利要求1所述的高韧性低烟无卤阻燃电线电缆护套料，其特征在于，所述抗氧化剂选自四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯、N,N-1,6-亚已基-双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰胺、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的高韧性低烟无卤阻燃电线电缆护套料，其特征在于，所述硅烷偶联剂为烯基硅烷偶联剂，具体选自乙烯基三乙氧硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的高韧性低烟无卤阻燃电线电缆护套料，其特征在于，所述线性低密度聚乙烯，熔融指数为2.0-2.5g/10min。
9.根据权利要求1所述的高韧性低烟无卤阻燃电线电缆护套料，其特征在于，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物，VA含量25-30wt％，比如28wt％。
10.权利要求1-9任一项所述高韧性低烟无卤阻燃电线电缆护套料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：磷氮阻燃剂、阻燃协效剂、抗氧化剂、硅烷偶联剂、线性低密度聚乙烯、聚醋酸乙烯酯在高速搅拌机中充分搅拌预混合；然后采用双螺杆挤出、切粒、烘干、注塑成型，或者采用密炼机熔融共混再经过平板硫化机模压成型。
...【技术特征摘要】
1.一种高韧性低烟无卤阻燃电线电缆护套料，其特征在于，包括以下质量份的原料：27-36份磷氮阻燃剂、2-4份阻燃协效剂、0.2-0.5份抗氧化剂、0.3-0.5份硅烷偶联剂、20-40份线性低密度聚乙烯、20-40份乙烯-醋酸乙烯共聚物；所述磷氮阻燃剂为焦磷酸哌嗪、次磷酸铝、焦磷酸三聚氰胺的混合物。
2.根据权利要求1所述的高韧性低烟无卤阻燃电线电缆护套料，其特征在于，焦磷酸哌嗪、次磷酸铝和焦磷酸三聚氰胺的质量比为12-15：3-4：10-13。
3.根据权利要求1所述的高韧性低烟无卤阻燃电线电缆护套料，其特征在于，所述阻燃协效剂为纳米蒙脱土、3.5水合硼酸锌、凹凸棒石、金刚砂中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的高韧性低烟无卤阻燃电线电缆护套料，其特征在于，所述纳米蒙脱土、3.5水合硼酸锌的粒径d50为2-10μm；所述凹凸棒石尺寸为10-30μm；所述金刚砂粒径d50为0.3-0.7μm。
5.根据权利要求1所述的高韧性低烟无卤阻燃电线电缆护套料，其特征在于，所述阻燃协效剂为纳米蒙脱土和3.5水合硼酸锌中的一种或两种的混合物、凹凸棒石、和金刚砂按照质量比1-2：1-2：1-2的复配。
6.根据权利要求1所述的高韧性低烟无...
【专利技术属性】
技术研发人员：李向梅，汪林，何吉宇，杜敬亮，孟强，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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