一种耐火电缆用低烟无卤隔热防火电缆料及其制备方法和用途

摘要

本发明涉及耐火材料领域，特别是涉及一种耐火电缆用低烟无卤隔热防火电缆料及其制备方法和用途。本发明提供一种耐火电缆用低烟无卤隔热防火电缆料，其原料按重量份计，包括如下组分：聚烯烃树脂55~90份；功能填料A110~160份；功能填料B50~95份；阻燃剂0~7份；偶联剂1~4份；相容剂8~25份；润滑剂1~5份；抗氧剂0.2~2份。本发明所提供的防火电缆料具有良好的加工性能，整个制备过程包括配料、混料、挤出造粒、干燥、封装等基本步骤，工艺简单。该电缆料具有良好的柔韧性，便于敷设安装；在火焰温度500~1000℃下燃烧时，不滴落且能生成坚硬的壳体，燃烧前后收缩率小，能保护内部电路正常运行，可用于耐火电缆的耐火填充层、隔热防火层，具有良好的隔热防火效果。

说明书

技术领域

本发明涉及耐火材料领域，特别是涉及一种耐火电缆用低烟无卤隔热防火电缆料及其制 备方法和用途。

背景技术

当今社会，随着经济和科学技术的快速发展，人们的生活质量水平显著提高，保护火灾 中人身和财产安全是人们关心的大事，因此在高层建筑、宾馆酒店、公共娱乐场所、大型超 市、医院、车站、机场、地铁、轨道交通、煤矿、公共交通设施等人员密集区域，必须要做 到保持电力电缆和通讯信号的正常运行；发生在2010年的上海胶州路的大火事件，使得消防、 防火安全的重要性更加凸显出来。人们一直在不断探索研究如何在火灾的情况下，在较长时 间内保障电力和通讯的畅通，最大限度为救援赢得宝贵的时间，烟气毒性不会对人的生命造 成二次伤害，减少人员的毒气死亡和生命财产的损失等课题。目前市场上的耐火电缆通常采 用传统的氧化镁矿物防火绝缘电缆或云母带型耐火电缆。氧化镁矿物防火绝缘电缆需要的专 用设备工艺复杂，效率低，生产成本高，投入非常大，而且只能用于低压耐火线缆；弯曲半 径大；敷设操作非常繁杂。云母带型耐火电缆需要专门的绕包设备，需要多层缠绕，工艺繁 琐，生产成本高，而且在火灾中燃烧后易发脆脱落，从而达不到真正的防火效果。目前市场 上出现的陶瓷化硅橡胶，有效地解决了上述诸多问题，但由于其生产工艺相对复杂且价格昂 贵，进行普遍的推广应用较为困难。因此，制备出一种生产成本低、工艺简单、耐火效果好 的隔热防火电缆料具有较高的应用价值。

中国专利CN202736545U介绍了一种矿物绝缘防火电缆，其运用云母带和玻璃纤维带组 成了耐火绝缘复合层。中国专利CN101169993介绍了一种中压耐火电缆，其运用乙烯-醋酸 乙烯酯共聚物、琉璃料和惰性化合物制成了高温下成碳的耐火电缆料。中国专利CN1710670 介绍了一种耐火电缆，其运用云母带、无机耐火膨胀材料和金属护套制成了能在800℃的温 度下长期运行的耐火电缆。中国专利CN102964836B介绍了一种陶瓷化硅橡胶的制备方法及 用途，其运用硅橡胶和特殊的瓷化粉以及相关助剂加工制成了高温下能成瓷的硅橡胶电缆料。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于针对目前耐火电缆领域存在的生产工 艺复杂，生产成本高、施工困难且易损坏、陶瓷化成壳温度高，燃烧过程中易滴落等现象提 供行之有效的解决方案，从而提供一种耐火电缆用低烟无卤隔热防火电缆料及其制备方法和 用途，用于解决现有技术中的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种耐火电缆用低烟无卤隔热防火电缆料， 其原料按重量份计，包括如下组分：

优选的，所述聚烯烃树脂为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚乙烯、乙烯-α-丙烯共聚物、乙烯 -α-辛烯共聚物中的一种或多种的组合。

更优选的，所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的熔融指数在190℃负荷2.16kg下为 6～10g/10min，其VA含量为25％～28％。

更优选的，所述聚乙烯为线性低密度聚乙烯，其熔融指数在190℃负荷2.16kg下为 10～40g/10min。

更优选的，所述乙烯-α-丙烯共聚物为乙烯和丙烯的嵌段共聚物，其熔融指数在190℃负 荷2.16kg下为5～25g/10min。

更优选的，所述乙烯-α-辛烯共聚物熔融指数在190℃负荷2.16kg下为4～15g/10min；其 断裂伸长率为930％～1050％，拉伸强度为9.8～12.5MPa。

优选的，所述功能填料A为白云母、绢云母、硅灰石、高岭土、瓷石粉中的一种或多种 的组合。

优选的，所述功能填料B为玻璃粉、硼酐、硼酸锌、氧化铋中的一种或多种的组合。

更优选的，所述玻璃粉的软化点为350～700℃，硼酐的熔点为340-400℃；云母粉的粒径 约为2.2-2.8μm，高岭土的粒径约为1.5-2.5μm，硅灰石的粒径约为1.6-2.0μm。

优选的，所述阻燃剂为聚磷酸铵、三聚氰胺磷酸盐、三聚氰胺多聚磷酸盐、三聚氰胺氰 尿酸盐中的一种或多种的组合。

更优选的，所述聚磷酸铵的含磷量为31％～32％，含氮量为14％～15％，热分解温度≥270℃。

更优选的，所述三聚氰胺多聚磷酸盐的含磷量为10％～15％，含氮量为38％～41％。

优选的，所述偶联剂为氨丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷或乙烯 基三甲氧基硅烷中的一种。

优选的，所述相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中的 一种或多种的组合。

更优选的，所述马来酸酐接枝聚乙烯的接枝率为0.8-1.2％，熔融指数(190℃，2.16Kg) 为3-5g/10min。

更优选的，所述马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的接枝率为1.4-2.2％，熔融指数 (190℃，2.16kg)为12-15g/10min。

优选的，所述润滑剂为硬脂酸、硬脂酸镁、聚乙烯蜡、微晶蜡、硅酮母料或硅油中的一 种。

更优选的，所述硅酮母料为二甲基硅橡胶和高岭土或硅灰石的复合物。

在本发明一优选实施例中，二甲基硅橡胶和高岭土或硅灰石的质量比为1:1。

优选的，所述抗氧剂为抗氧剂168、抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂300、抗氧剂DLTP、 抗氧剂DSTP中的一种或多种的组合。

所述抗氧剂168为三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯。

所述抗氧剂1010为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。

所述抗氧剂1076为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯。

所述抗氧剂300为4,4'-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)。

所述抗氧剂DLTP为硫代二丙酸双月桂酯。

所述抗氧剂DSTP为硫代二丙酸二硬脂醇酯。

本发明第二方面提供了所述耐火电缆用低烟无卤隔热防火电缆料的制备方法，包括如下 步骤：按配比将聚烯烃树脂、功能填料A、功能填料B、阻燃剂、偶联剂、相容剂、润滑剂、 抗氧剂经混合后投料于密炼机中混炼，混炼至料温为145～155℃时出料并投料于单螺杆或双 螺杆挤出机进行熔融塑化并挤出造粒，70～85℃下干燥1～3小时，即可制得所述耐火电缆用低 烟无卤隔热防火电缆料。

优选的，所述密炼机的混炼温度控制为135～145℃。

优选的，所述挤出机的温度设置为：机筒一区130～140℃，机筒二区140～150℃，机筒三 区145～155℃，机筒四区150～160℃，机筒五区155～165℃，机头和模具160～170℃。

本发明第三方面提供所述耐火电缆用低烟无卤隔热防火电缆料在耐火材料制备领域的用 途。

本发明所提供的耐火电缆用低烟无卤隔热防火电缆料是一种低烟无卤环保型隔热防火电 缆料，其具有良好的加工性能，整个制备过程包括配料、混料、挤出造粒、干燥、封装等基 本步骤，工艺简单。该电缆料具有良好的柔韧性，便于敷设安装；在火焰温度500～1000℃下 燃烧时，不滴落且能生成坚硬的壳体，燃烧前后收缩率小，能保护内部电路正常运行，可用 于耐火电缆的耐火填充层、隔热防火层，具有良好的隔热防火效果。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露 的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加 以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精 神下进行各种修饰或改变。

须知，下列实施例中未具体注明的工艺设备或装置均采用本领域内的常规设备或装置； 所有压力值和范围都是指绝对压力。

此外应理解，本发明中提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还可以 存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以插入其他方法步骤，除非另有说明； 还应理解，本发明中提到的一个或多个设备/装置之间的组合连接关系并不排斥在所述组合设 备/装置前后还可以存在其他设备/装置或在这些明确提到的两个设备/装置之间还可以插入其 他设备/装置，除非另有说明。而且，除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤 的便利工具，而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实施的范围，其相对关系的 改变或调整，在无实质变更技术内容的情况下，当亦视为本发明可实施的范畴。

在实施例中所用到的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的熔融指数在190℃负荷2.16kg下为 6～10g/10min，其VA含量为25％～28％；

聚乙烯为线性低密度聚乙烯，其熔融指数在190℃负荷2.16kg下为15～25g/10min；

乙烯-α-丙烯共聚物为乙烯和丙烯的嵌段共聚物，其熔融指数在190℃负荷2.16kg下为 9～15g/10min；

乙烯-α-辛烯共聚物熔融指数在190℃负荷2.16kg下为6～11g/10min，其断裂伸长率为 930％～1050％，拉伸强度为9.8～12.5MPa。

玻璃粉(市售)的软化点为480℃，硼酐的熔点为370℃；绢云母粉的粒径约为2.5μm， 高岭土的粒径约为2μm，硅灰石的粒径约为1.8μm；

瓷石粉、硼酸锌、氧化铋为市售；

聚磷酸铵含磷量为31％～32％，含氮量为14％～15％，热分解温度≥270℃；

三聚氰胺多聚磷酸盐含磷量为10％～15％，含氮量为38％～41％；

三聚氰胺磷酸盐、三聚氰胺氰尿酸盐为市售；

硬脂酸镁、硬脂酸、硅油、聚乙烯蜡、微晶石蜡均为市售；

马来酸酐接枝聚乙烯共聚物(MAH-g-PE)(市售)的接枝率为1.0％，熔融指数(190℃， 2.16Kg)为3-5g/10min；

马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(MAH-g-EVA)(市售)的接枝率为1.8％，熔融指 数(190℃，2.16kg)为12-15g/10min。

抗氧剂168、抗氧剂1010、抗氧剂300、抗氧剂DLTP均为市售。

实施例1

一种耐火电缆用低烟无卤隔热防火电缆料，其原材料组分为：聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯 共聚物、硼酸锌、硼酐、硅灰石、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、马来酸酐接枝聚乙烯 共聚物、硬脂酸、抗氧剂DLTP。其具体配方如表1所示，所得的耐火电缆用低烟无卤隔热防 火电缆料的性能如表5所示。

其制备方法为：首先将聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、硼酸锌、硼酐、硅灰石、乙烯 基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、马来酸酐接枝聚乙烯共聚物、硬脂酸、抗氧剂DLTP经混合 后投料于密炼机中混炼，混炼至料温为145～155℃时出料并投料于单螺杆或双螺杆挤出机进 行熔融塑化并挤出造粒，70～85℃下干燥1～3小时，即可制得产品并封装保存。其中，密炼机 的混炼温度控制为135～145℃；挤出机的温度设置为：机筒一区130～140℃，机筒二区 140～150℃，机筒三区145～155℃，机筒四区150～160℃，机筒五区155～165℃，机头和模具 160～170℃。

实施例2

一种耐火电缆用低烟无卤隔热防火电缆料，其原材料组分同实施例1。其具体配方如表1 所示，所得的耐火电缆用低烟无卤隔热防火电缆料的性能如表5所示。

其制备方法与实施例1相同。

表1

实施例3

一种耐火电缆用低烟无卤隔热防火电缆料，其原材料组分为：聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯 共聚物、乙烯-α-辛烯共聚物、玻璃粉、硼酸锌、高岭土、硅灰石、乙烯基三(β-甲氧基乙氧 基)硅烷、马来酸酐接枝聚乙烯共聚物、硬脂酸镁、抗氧剂1010。其具体配方如表2所示，所 得的耐火电缆用低烟无卤隔热防火电缆料的性能如表5所示。

其制备方法与实施例1相同。

实施例4

一种耐火电缆用低烟无卤隔热防火电缆料，其原材料组分同实施例3。其具体配方如表2 所示，所得的耐火电缆用低烟无卤隔热防火电缆料的性能如表5所示。

其制备方法与实施例1相同。

表2

实施例5

一种耐火电缆用低烟无卤隔热防火电缆料，其原材料组分为：乙烯-α-丙烯共聚物、乙烯- 醋酸乙烯酯共聚物、硼酐、玻璃粉、云母粉、聚磷酸铵、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、 马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、硅酮母料、抗氧剂1010。其具体配方如表3所示，所 得的耐火电缆用低烟无卤隔热防火电缆料的性能如表5所示。

其制备方法与实施例1相同。

实施例6

一种耐火电缆用低烟无卤隔热防火电缆料，其原材料组分同实施例5。其具体配方如表3 所示，所得的耐火电缆用低烟无卤隔热防火电缆料的性能如表5所示。

其制备方法与实施例1相同。

表3

实施例7

一种耐火电缆用低烟无卤隔热防火电缆料，其原材料组分为：乙烯-α-辛烯共聚物、乙烯- 醋酸乙烯酯共聚物、玻璃粉、云母粉、三聚氰胺多聚磷酸盐、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基) 硅烷、马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、硅酮母料、抗氧剂DLTP。其具体配方如表4所 示，所得的耐火电缆用低烟无卤隔热防火电缆料的性能如表5所示。

其制备方法与实施例1相同。

实施例8

一种耐火电缆用低烟无卤隔热防火电缆料，其原材料组分同实施例5。其具体配方如表4 所示，所得的耐火电缆用低烟无卤隔热防火电缆料的性能如表5所示。

其制备方法与实施例1相同。

表4

由上述实施例1～8所制得的耐火电缆用低烟无卤隔热防火电缆料，其相关性能经测试所得 的结果如下表5所示。

表5

*：表5中的各项性能均是按照ASTM标准进行测试所得。从表5中可知：本发明的一种 低烟无卤环保型隔热防火电缆料，其具有良好的加工性能，整个制备过程包括配料、混料、 挤出造粒、干燥、封装等基本步骤，工艺简单。该电缆料具有良好的柔韧性及机械强度，便 于敷设安装；烟密度在有焰和无焰的条件下相对较低，透光率较高。

对实施例1～8所制得的耐火电缆用低烟无卤隔热防火电缆料进行了火焰燃烧试验，其燃烧 性能结果如表6和表7所示。

表6

表7

*：在表6和表7中，滴落情况参照GB/T4609-84进行表征；面积收缩率和厚度变化率的结 果是通过750～950℃火焰燃烧50*50*1mm的块状样片所得；防火效果测试是通过在铜芯导体外 挤包有一层0.8～1.2mm的交联聚乙烯绝缘层，再在绝缘层外挤包上实施例1～8所制得的低烟无 卤隔热防火电缆料层，厚度为1～2mm；采用国标GB/T12666.2和GB/T18380.2分别进行水平燃 烧和垂直燃烧实验。结果显示：实施例4～8所制得的电缆料具有良好的防火效果，可作为耐火 电缆的隔热防火层或填充料层。

实施例9

一种耐火电缆用低烟无卤隔热防火电缆料，其具体组分配方如表8所示。其制备方法为： 首先将各原料按配比经混合后投料于密炼机中混炼，混炼至料温为145～155℃时出料并投料于 单螺杆或双螺杆挤出机进行熔融塑化并挤出造粒，70～85℃下干燥1～3小时，即可制得产品并 封装保存。其中，密炼机的混炼温度控制为135～145℃；挤出机的温度设置为：机筒一区 130～140℃，机筒二区140～150℃，机筒三区145～155℃，机筒四区150～160℃，机筒五区 155～165℃，机头和模具160～170℃。所得的耐火电缆用低烟无卤隔热防火电缆料的性能与实 施例5相近。

实施例10

一种耐火电缆用低烟无卤隔热防火电缆料，其具体组分配方如表8所示。其制备方法为： 首先将各原料按配比经混合后投料于密炼机中混炼，混炼至料温为145～155℃时出料并投料于 单螺杆或双螺杆挤出机进行熔融塑化并挤出造粒，70～85℃下干燥1～3小时，即可制得产品并 封装保存。其中，密炼机的混炼温度控制为135～145℃；挤出机的温度设置为：机筒一区 130～140℃，机筒二区140～150℃，机筒三区145～155℃，机筒四区150～160℃，机筒五区 155～165℃，机头和模具160～170℃。所得的耐火电缆用低烟无卤隔热防火电缆料的性能与实 施例6相近。

表8

综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技 术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡 所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等 效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。