超高压电缆用低烟低卤阻燃绝缘级PVC护套料及其制备

摘要

本发明公开了一种超高压电缆用低烟低卤阻燃绝缘级PVC护套料及其制备，本发明的超高压电缆用低烟低卤阻燃绝缘级PVC护套料包括如下重量份的各组分：PVC树脂100份；增塑剂a10-20份；煅烧陶土10-15份；阻燃剂a1-3份；色素碳黑1-2份；阻燃剂b2-8份；热稳定剂2-5份；增塑剂b5-10份；抗氧剂0.1-0.2份；阻燃协效剂1-2份；聚乙烯蜡0.2-0.4份；润滑剂0.5-1份；增塑剂c10-20份；环烷酸金属盐1-2份；辣椒素0.5-5份；消烟剂5-10份。本发明的超高压电缆用低烟低卤阻燃绝缘级PVC护套料可广泛应用于需要阻燃且对燃烧时的烟密度及卤酸气体含量、防鼠和防白蚁的超高压电缆的外护套。

说明书

技术领域

本发明涉及一种电缆护套料及制备方法，特别涉及一种超高压电缆用低烟低卤阻燃绝缘级PVC护套料及其制备方法。

背景技术

近年来，塑料、橡胶、合成纤维等聚合物材料及其制品得到蓬勃发展，它们正迅速代替钢材、金属、水泥及木材、棉等天然聚合物，广泛应用于工业、农业、军事等国民经济的各个部门。但大多合成材料属于易燃、可燃材料，而阻燃材料则往往含有很高的卤素，在燃烧过程中可产生大量的有毒气体，造成对环境的危害，对人们的生命安全形成巨大威胁，因此，如何提高合成材料的阻燃性能并降低其燃烧时产生的毒性物质，已成为一个急需解决的问题。

当今世界，每年因火灾造成的人员及财产损失十分巨大，预防火灾成为人们心中十分迫切的愿望。造成人员大量伤亡的主要原因是可燃材料在燃烧时释放的烟和有毒气体。据英国和日本统计，死亡于烟和有毒气体与死亡于火烧的人体大体相同，均为40%～50%，美国消防基金会的统计资料表明，火灾中80%的死亡是由于吸入毒性气体造成。马岛战争中，中弹的英国军舰上死亡的300多名官兵中，绝大多数受害者是有燃烧的PVC电缆所释放出的含一氧化碳和氯化氢的烟气所致，而2003年韩国大邱地铁车辆火灾事故中，92%的遇难者是由于大量含有毒性物质的烟雾致死。

电线电缆用软聚氯乙烯塑料中，GB/T8815-2008中规定的耐温等级较高的为90℃聚氯乙烯绝缘料和护套料，其中护套料的体积电阻率标准为1×10⁹Ω.m，而目前高压传输电网用的90℃聚氯乙烯护套料同时还要满足一定的绝缘性能，护套料的体积电阻率标准提高到5×10¹¹Ω.m，有的电缆甚至要求更高的体积电阻率。目前虽然国内也有厂家可以制备环保、阻燃、防鼠、防白蚁的耐温等级90℃聚氯乙烯绝缘级护套料，但是不具备低烟低卤性能，应用范围受到一定限制，且体积电阻率偏低，不能满足目前主流电缆生产厂商对绝缘级护套料更高电性能的要求。而且这些厂家所生产的90℃聚氯乙烯绝缘级护套料的配方中阻燃体系的搭配不合理，导致生产成本过高。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中已有90℃耐温等级PVC护套料体积电阻低、不防鼠和不防白蚁的缺陷，提供一种具备更高电性能绝缘级，且低烟、低卤、阻燃、防鼠、防白蚁，耐温等级为90℃的超高压电缆用低烟低卤阻燃绝缘级PVC护套料及其制备方法。

本发明提供了一种超高压电缆用低烟低卤阻燃绝缘级PVC护套料，包括如下重量份的各组分：

较优的，所述PVC树脂的聚合度为800-1300。可采用悬浮法聚合，为疏松型树脂。

较优的，所述增塑剂a为对苯二甲酸二辛酯；所述阻燃剂a为三氧二锑；所述增塑剂b为邻苯二甲酸二癸酯；所述增塑剂c为偏苯三酸三辛酯。

较优的，所述阻燃剂b为无机氢氧化物。更优的，所述阻燃剂b为现在市场上用量最普遍的氢氧化镁或氢氧化铝。

较优的，所述润滑剂为G60。G60的主要成分是含脂肪醇的二羧酸脂。

较优的，所述阻燃协效剂为硼酸盐；更优的，所述阻燃协效剂为为硼酸锌、硼酸镁或硼酸钙。

较优的，所述热稳定剂为复合环保型热稳定剂；更优的，所述热稳定剂为钙锌复合稳定剂或有机锡类稳定剂。

较优的，所述抗氧剂为抗氧剂双酚A。

较优的，所述环烷酸金属盐为环烷酸钾或环烷酸铜。

较优的，所述色素碳黑为中色素碳黑。

较优的，所述消烟剂选自钼化物。更优的，所述消烟剂选自三氧化钼或八钼酸铵。

除上述原料外，在不影响绝缘级PVC护套料性能的前提下，本发明的绝缘级PVC护套料，还可少量加入一些常规的添加剂，如工业沉淀钙、轻质活性钙等。

本发明的绝缘级PVC护套料的制备方法包括下列步骤：

a、将增塑剂a、阻燃剂a、阻燃剂b、抗氧剂、阻燃协效剂与消烟剂置入三辊研磨机研磨成浆状料；

b、将研磨好的浆状料与PVC树脂、煅烧陶土、色素碳黑、热稳定剂、增塑剂b、聚乙烯蜡、润滑剂、增塑剂c、环烷酸金属盐和辣椒素置入高速捏合机中加热进行搅拌，高速捏合机温度控制在100-120℃，捏合时间为5-10分钟；

c、将搅拌均匀的原料直接加入双螺杆造料机进行挤出造料，双螺杆造料机各段加热温度按加热段数从120～160℃均分；

d、挤出造料的成品烘干即得本发明的超高压电缆用低烟低卤阻燃绝缘级PVC护套料。

本发明的有益效果是：(1)本发明符合GB8815-2008标准规定的关于90℃聚氯乙烯护套料的全部性能，且加工性能优良；(2)具备环保性能，符合ROHS标准；(3)具备阻燃性能(极限氧指数≥30)，护套料电性能优良，体积电阻率可超过1.0×10¹²Ω·m；（4）具备低烟低卤性能（有焰燃烧烟密度≤350，无焰燃烧烟密度≤250，卤酸气体含量≤100mg/g，卤酸pH值≥2.5）；(5)具有防鼠、防白蚁的功能，可广泛应用于需要阻燃、防鼠和防白蚁的场所。

具体实施方式

以下列举具体实例以进一步阐述本发明，应理解，以下实施例仅用于说明而不用于限制本发明的保护范围。

实施例1

1.实验材料

2.制备方法

采用上述原料制备超高压电缆用低烟低卤阻燃绝缘级PVC护套料的方法如下：

a、将增塑剂a对苯二甲酸二辛酯20公斤，阻燃剂a三氧二锑1.5公斤，阻燃剂b氢氧化镁5公斤，抗氧剂0.15公斤，阻燃协效剂硼酸锌1.5公斤，三氧化钼5公斤置入三辊研磨机研磨成一定细度的浆状料；

b、将研磨好的浆状料与PVC树脂100公斤，煅烧陶土15公斤，中色素碳黑2公斤，复合环保型热稳定剂4公斤，增塑剂b10公斤，聚乙烯蜡0.3公斤，高效润滑剂G60 0.5公斤，增塑剂c偏苯三酸三辛酯12公斤，环烷酸钾1.5公斤，辣椒素0.5公斤置入高速捏合机中加热进行高速搅拌，高速捏合机温度控制在100-120℃，捏合时间为5-10分钟；

c、将搅拌均匀的原料直接进入双螺杆造料机进行挤出造料，双螺杆造料机各段加热温度按加热段数从120-160℃均分；

d、挤出造料的成品经过烘干后包装入库。

实施例2

1.实验材料：

2.制备方法：

采用上述原料，超高压电缆用低烟低卤阻燃绝缘级PVC护套料的制备方法同实施例1。

实施例3

1.实验材料：

2.制备方法：

采用上述原料，超高压电缆用低烟低卤阻燃绝缘级PVC护套料的制备方法同实施例1。

实施例4

1.实验材料：

2.制备方法：

采用上述原料，超高压电缆用低烟低卤阻燃绝缘级PVC护套料的制备方法同实施例1。

实施例5

1.实验材料：

2.制备方法：

采用上述原料，超高压电缆用低烟低卤阻燃绝缘级PVC护套料的制备方法同实施例1。

实施例6

1.实验材料：

2.制备方法：

采用上述原料，超高压电缆用低烟低卤阻燃绝缘级PVC护套料的制备方法同实施例1。

实施例7

将上述实施例1-6获得的绝缘级PVC护套料参照GB8815标准、ROHS标准以及防鼠防白蚁性能测试，结果如表1所示：

表1超高压电缆用低烟低卤阻燃绝缘级PVC护套料性能检测

对比实验

将实施例1-6实验材料中的消烟剂去掉，采用剩余的原料（剩余原料包括PVC树脂、增塑剂a、煅烧陶土、阻燃剂a、色素碳黑、阻燃剂b、热稳定剂、增塑剂b、抗氧剂、阻燃协效剂、聚乙烯蜡、润滑剂、增塑剂c、环烷酸金属盐、辣椒素），按照如下方法制备绝缘级PVC护套料1-6：

a、将增塑剂a，阻燃剂a，阻燃剂b，抗氧剂及阻燃协效剂置入三辊研磨机研磨成一定细度的浆状料；

b、将研磨好的浆状料与PVC树脂、煅烧陶土、色素碳、热稳定剂、增塑剂b、聚乙烯蜡、润滑剂、增塑剂c、环烷酸金属盐、辣椒素置入高速捏合机中加热进行高速搅拌，高速捏合机温度控制在100-120℃，捏合时间为5-10分钟；

c、将搅拌均匀的原料直接进入双螺杆造料机进行挤出造料，双螺杆造料机各段加热温度按加热段数从120-160℃均分；

d、挤出造料的成品经过烘干后包装入库。

将对比实验制备的PVC护套料1-6参照GB/T 8323.1-2008，GB/T 8323.2-2008，GB/T17650-1998对烟密度（有焰和无焰）、氯酸气体含量和卤酸p H值进行测试，结果如表2所示：

表2对比使用绝缘级PVC护套料性能检测

可见消烟剂的加入不仅极大的降低了PVC护套料的烟密度，同时还使PVC护套料燃烧时的卤酸气体含量极大的降低，气体的卤酸pH值也有所提高，减少了本发明的超高压电缆用低烟低卤阻燃绝缘级PVC护套料燃烧对人体的伤害。