一种低烟低卤阻燃耐寒电缆料、制备方法及电缆护套

摘要

本发明公开了一种低烟低卤阻燃耐寒电缆料、制备方法及电缆护套，原料配方包括以下重量组分：PVC树脂100份，有机耐寒增塑剂40～70份，无机阻燃剂3～12份，无机消烟剂5～10份，无机卤化氢吸收剂40～80份，加工助剂5～10份，其中，加工助剂为丙烯酸酯与乙烯醋酸乙烯的接枝共聚物和丙烯氰-丁二烯共聚物的共混物，和/或者丙烯酸酯与乙烯醋酸乙烯的接枝共聚物和氯化聚乙烯的共混物。电缆料中的上述共混物同时具备对PVC树脂耐寒增塑的作用和对低烟、低卤、阻燃剂相容偶联的作用，该电缆料同时具有了低烟低卤阻燃效果和-40℃的耐寒性能，其机械性能满足电缆料的性能使用要求。

说明书

技术领域

本发明属于电缆技术领域，具体涉及一种低烟低卤阻燃耐寒电缆料、制备方法及电缆护套。

背景技术

近年来，电线电缆的品种发展呈现出多样化趋势，已经从单纯的电力传输功能向多功能转变，即根据不同用途分别被附加了新的特性，例如：低烟无卤、低烟低卤、耐寒、防水、防鼠、防白蚁等，在某些特殊场合，甚至需要电缆具备两种或多种以上的综合特性。

随着人们对电缆火灾事故认识的逐年加强，电缆的阻燃问题也备受关注。一般阻燃电缆按其燃烧时产生的卤素气体释放量和发烟量可分为阻燃电缆、低卤型阻燃电缆、低卤低烟型电缆和无卤低烟型电缆。而在我国北方及西部等高寒地区，冬季温度低、时间长、昼夜温差大，近年来，众多客户在电缆的技术协议中增添耐寒要求。萨克斯坦、乌兹别克斯坦、吉尔吉斯斯坦、塔吉克斯坦等中亚国家，通常要求电力电缆须符合俄罗斯标准，该标准中明确要求电缆需要具备耐寒性能。因此在这些高寒地区的一些重要场所(如地铁、机场、高层建筑等)，就需要使用同时具备耐寒性能和阻燃(或低烟低卤、低烟无卤)性能的电缆。

在国外，哈萨克斯坦、乌兹别克斯坦、吉尔吉斯斯坦、塔吉克斯坦及外蒙古等国家和地区冬季时间都相对较长，且最低温度较低。如哈萨克斯坦，最低温度达到-40～-50℃，吉尔吉斯斯坦最低温度-39℃，乌兹别克斯坦最低温度-38℃，外蒙古-40℃。同样，在国内，新疆、甘肃、宁夏等北部省份也是冬季时间长，温度较低。如新疆最低温度-40℃，宁夏最低温度-33℃，山西最低温度-28℃，局部地区最低温度达到-44.8℃。这些地区的电缆低温性能要求很高，尤其是在户外敷设的电缆，必须能够承受-30℃、-40℃或-50℃的低温，否则电缆外护套就可能在低温下脆化破裂，从而严重缩短电缆的使用寿命，影响电力的正常供应，而按照我国国家标准生产的电缆只能保证在-15℃下正常使用。

客户在电缆技术要求中明确规定电缆须具备低烟低卤阻燃性和耐寒性，其中低烟低卤阻燃性应满足IEC 60332-3Category A，耐寒指标应满足最低运行温度-50℃，并且在温度不低于-15°С时无需预热即敷设安装。由此可见，客户对耐寒类电缆已提出了更高的要求。按目前新缆厂耐寒电缆的销售量，预计将会带来3-5％的利润增长点。

从全世界来看，聚氯乙烯(PVC)因其价格低廉、性能优越，大量做为电线电缆的绝缘和护套材料使用。特别是普通的低压聚氯乙烯绝缘及护套电线电缆仍然是使用量很大的电缆，几乎占到电线电缆用量的70％以上，而将聚氯乙烯作为电线电缆护套使用，通信电缆、高低压电力电缆、仪器仪表及控制电缆，约占到90％以上。然而PVC燃烧时会释放出含卤物质，腐蚀性气体氯化氢及其它有毒的黑烟，严重危及人的生命安全，腐蚀仪器和仪表设施等。在发达国家和发达城市的一些人口密集等特殊场所已经明文规定使用低烟、无卤阻燃材料，但一些欠发达国家和地区仍使用的普通的PVC阻燃料只能达到阻燃的要求无法同时达到低烟、低卤，只是在人口密集等特殊场所使用的PVC绝缘及护套电缆就需要阻燃的同时达到低烟、低卤。在靠近南北极的寒冷地区，使用PVC电缆就会存在一个问题：聚氯乙烯塑料的耐寒性能较差，在低于-30℃的条件易发生脆化、开裂等现象。聚氯乙烯的耐寒性能远低于聚乙烯(包括交联聚乙烯)、硅橡胶和氟塑料，所以在低温条件下使用聚氯乙烯护套电缆很容易发生运行事故，而且在这种条件下也不能敷设安装此类电缆，其会给冬季施工的特殊工程项目带来很大的困难。虽然目前单独具有低烟、低卤阻燃性或单独具有耐寒性的电缆已非常普遍，但同时具有低烟、低卤阻燃性能和耐寒性的电缆还无法制备出来。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种低烟低卤阻燃耐寒电缆料、制备方法及电缆护套，该电缆料同时具有了低烟低卤阻燃效果和-40℃的耐寒性能，其机械性能满足电缆料的性能使用要求。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是提供一种低烟低卤阻燃耐寒电缆料，所述原料配方包括以下重量组分：

其中，所述加工助剂为丙烯酸酯与乙烯醋酸乙烯的接枝共聚物(ACR)和丙烯氰-丁二烯共聚物(NBR)的共混物，和/或者

丙烯酸酯与乙烯醋酸乙烯的接枝共聚物(ACR)和氯化聚乙烯(CPE)的共混物。

优选的是，所述PVC树脂为悬浮法通用聚氯乙烯一型树脂(SG-1)、悬浮法通用聚氯乙烯二型树脂(SG-2)、悬浮法通用聚氯乙烯三型树脂(SG-3)中的一种或几种。

优选的是，所述有机耐寒增塑剂为癸二酸二(2-乙基己酯)(DOS)、壬二酸二(2-乙基己酯)(DOS-1)、邻苯二甲酸二(2-乙基己酯)(DOP)、对苯二甲酸二(2-乙基己酯)(DOTP)、邻苯二甲酸二壬酯(DINP)、邻苯二甲酸二异癸酯(DIDP)中的一种或几种。

优选的是，所述无机阻燃剂为三氧化锑和/或亚磷酸锑。

优选的是，所述无机消烟剂为硼酸锌、锡酸锌、钼酸铵中的一种或几种。

优选的是，所述无机卤化氢吸收剂为氢氧化铝、氢氧化镁、碳酸镁、碳酸钙中的一种或几种。

优选的是，所述的低烟低卤阻燃耐寒电缆料还包括无机增塑剂，所述无机增塑剂的重量份数为5～20份。

优选的是，所述无机增塑剂为52#卤化石蜡和/或磷酸三甲苯酯。

优选的是，所述低烟低卤阻燃耐寒电缆料还包括热稳定剂，所述热稳定剂的重量份数为0.25～0.45份。

优选的是，所述热稳定剂为三盐基性硫酸铅、二盐基性亚磷酸铅、硬脂酸铅、硬脂酸钡、钙锌稳定剂中的一种或几种。

优选的是，所述低烟低卤阻燃耐寒电缆料还包括抗氧剂，所述抗氧剂的重量份数为3～10份。

优选的是，所述抗氧剂为2,2-二(4-羟基苯基)丙烷、四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯1010、亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯168中的一种或几种。

优选的是，所述的低烟低卤阻燃耐寒电缆料还包括润滑剂，所述润滑剂的重量份数为0.3～0.5份。

优选的是，所述润滑剂为乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)、硬脂酸、石蜡中的一种或几种。

优选的是，所述加工助剂还包括有机硅。

本发明还提供一种上述的低烟低卤阻燃耐寒电缆料的制备方法，包括以下步骤：

按照上述的配方组分称量，然后加入到混合机混合，混合物温度到达110℃～115℃下排料，再在115～150℃范围内塑炼造粒，得到低烟低卤阻燃耐寒电缆料。

本发明还提供一种电缆护套，其由上述的低烟低卤阻燃耐寒电缆料制成。

现有技术中，具有耐寒-40℃且不具备低烟低卤阻燃性能的电缆料的配方中无机填充料的质量百分比上限为30％，若无机填充料的质量百分比超过30％，则电缆料的耐寒性能指标就达不到-40℃。现有技术中，具有低烟、低卤、阻燃性能的电缆料的配方中需加入低烟、低卤、阻燃作用的助剂材料，其助剂材料在电缆料配方中也是无机填充料，无机填充料的质量百分比达到60％以上才能达到低烟、低卤、阻燃效果，其低烟、低卤、阻燃性能指标方可达到，若无机填充料的质量百分比小于60％，则达不到低烟、低卤、阻燃效果。

材料名称无机填充料的质量百分比％耐寒-40℃的电缆料配方＜30低烟、低卤、阻燃的电缆料配方＞60

从以上描述中可以看出，单独的具有耐寒-40℃性能的电缆料配方和单独的具有低烟、低卤、阻燃性能的电缆料配方中的无机填充料的质量百分比含量是正好相反的，无法形成兼容性。现有技术中，还没有电缆料同时满足既有耐寒-40℃的性能又同时具有低烟、低卤、阻燃性能的要求。现有技术中，电缆料的配方组成中通过增加耐寒增塑剂和低烟、低卤、阻燃剂的用量，可使电缆料的低烟、低卤、阻燃效果和耐寒-40℃性能都能达到要求，但在制备过程中的配方混合料时出现了机械性能急剧下降，失去了电缆料最基本的使用性能，无法进行加工使用，已不具备电缆料的使用性能。

为了解决上述难题，本发明中的低烟低卤阻燃耐寒电缆料中首次使用了加工助剂ACR与NBR的共混物,和/或ACR与CPE的共混物。上述共混物同时具备对PVC树脂耐寒增塑的作用和对低烟、低卤、阻燃剂相容偶联的作用，并且使得电缆料的配方中同时增加有机耐寒增塑剂和无机低烟低卤阻燃剂的用量，电缆料的机械性能达到了使用性能要求。该电缆料同时具有了低烟低卤阻燃效果和-40℃的耐寒性能，其机械性能满足电缆料的性能使用要求。

本发明中的低烟低卤阻燃耐寒PVC电缆料为热塑性电缆料，能达到遇火阻止燃烧或延缓燃烧、离火自息的功效，燃烧时发烟量小、卤化氢气体释放少，可在-35℃～90℃范围内保证电缆的固定敷设使用。使用该电缆料制作的电缆，可将使用普通电缆料的电缆敷设温度由不低于0℃拓展到不低于-15℃，该电缆料具有较高的阻燃性能、良好的低烟低卤性能、较低敷设温度的优点，该电缆料适用于阻燃安全性较高的特殊工作场合和寒冷环境。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

实施例1

本实施例提供一种低烟低卤阻燃耐寒电缆料，所述原料配方包括以下重量组分：

其中，所述加工助剂为丙烯酸酯与乙烯醋酸乙烯的接枝共聚物和丙烯氰-丁二烯共聚物的共混物。

本实施例提供上述的低烟低卤阻燃耐寒电缆料的制备方法，包括以下步骤：

按照上述的配方组分称量，然后加入到混合机混合，混合物温度到达115℃下排料；再在135℃下塑炼造粒得到低烟低卤阻燃耐寒电缆料。

本实施例提供一种电缆护套，其由上述的低烟低卤阻燃耐寒电缆料制成。

本实施例中的低烟低卤阻燃耐寒电缆料中首次使用了加工助剂ACR与NBR的共混物,和/或ACR与CPE的共混物。上述共混物同时具备对PVC树脂耐寒增塑的作用和对低烟、低卤、阻燃剂相容偶联的作用，并且使得电缆料的配方中同时增加有机耐寒增塑剂和无机低烟低卤阻燃剂的用量，电缆料的机械性能达到了使用性能要求。该电缆料同时具有了低烟低卤阻燃效果和-40℃的耐寒性能，其机械性能满足电缆料的性能使用要求。

本实施例中的低烟低卤阻燃耐寒PVC电缆料为热塑性电缆料，能达到遇火阻止燃烧或延缓燃烧、离火自息的功效，燃烧时发烟量小、卤化氢气体释放少，可在-35℃～90℃范围内保证电缆的固定敷设使用。使用该电缆料制作的电缆，可将使用普通电缆料的电缆敷设温度由不低于0℃拓展到不低于-15℃，该电缆料具有较高的阻燃性能、良好的低烟低卤性能、较低敷设温度的优点，该电缆料适用于阻燃安全性较高的特殊工作场合和寒冷环境。

实施例2

本实施例提供一种低烟低卤阻燃耐寒电缆料，所述原料配方包括以下重量组分：

其中，所述加工助剂为丙烯酸酯与乙烯醋酸乙烯的接枝共聚物和氯化聚乙烯的共混物。

本实施例提供上述的低烟低卤阻燃耐寒电缆料的制备方法，包括以下步骤：

按照上述的配方组分称量，然后加入到混合机混合，混合物温度到达112℃下排料；再在150℃下塑炼造粒得到低烟低卤阻燃耐寒电缆料。

本实施例提供一种电缆护套，其由上述的低烟低卤阻燃耐寒电缆料制成。

实施例3

本实施例提供一种低烟低卤阻燃耐寒电缆料，所述原料配方包括以下重量组分：

其中，所述加工助剂为丙烯酸酯与乙烯醋酸乙烯的接枝共聚物和丙烯氰-丁二烯共聚物的共混物，和丙烯酸酯与乙烯醋酸乙烯的接枝共聚物和氯化聚乙烯的共混物，其中，上述两个共混物的重量份数比为1：2。

本实施例提供上述的低烟低卤阻燃耐寒电缆料的制备方法，包括以下步骤：

按照上述的配方组分称量，然后加入到混合机混合，混合物温度到达110℃下排料；再在115℃下塑炼造粒得到低烟低卤阻燃耐寒电缆料。

本实施例提供一种电缆护套，其由上述的低烟低卤阻燃耐寒电缆料制成。

实施例4

本实施例提供一种低烟低卤阻燃耐寒电缆料，所述原料配方包括以下重量组分：

其中，所述加工助剂为丙烯酸酯与乙烯醋酸乙烯的接枝共聚物和丙烯氰-丁二烯共聚物的共混物；

所述PVC树脂为悬浮法通用聚氯乙烯一型树脂和悬浮法通用聚氯乙烯二型树脂，重量份数比为1：3；

所述有机耐寒增塑剂为癸二酸二(2-乙基己酯)；

所述无机增塑剂为52#卤化石蜡；

所述无机阻燃剂为三氧化锑；

所述无机消烟剂为硼酸锌；

所述无机卤化氢吸收剂为碳酸镁；

所述热稳定剂为三盐基性硫酸铅；

所述抗氧剂为亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯168；

所述润滑剂为硬脂酸。

本实施例提供上述的低烟低卤阻燃耐寒电缆料的制备方法，包括以下步骤：

按照上述的配方组分称量，然后加入到混合机混合，混合物温度到达110℃下排料；再在115℃下塑炼造粒得到低烟低卤阻燃耐寒电缆料。

如下述表1为本实施例中的低烟低卤阻燃耐寒电缆料的指标要求，全部达标。

表1

如下述表2为本实施例中的低烟低卤阻燃耐寒电缆料的性能测试表，本实施例中的电缆护套同时达到了耐低温、低烟、低卤、阻燃的性能要求。该电缆料同时具备低烟低卤阻燃性和耐寒性，其中低烟低卤阻燃性满足IEC 60332-3Category A，耐寒指标满足最低运行温度-50℃，并且在温度不低于-15°С时无需预热即敷设安装。

表2

本实施例提供一种电缆护套，其由上述的低烟低卤阻燃耐寒电缆料制成。

如下述表3为本实施例中的电缆护套的指标要求，全部达标。本实施例中的电缆护套同时达到了耐低温、低烟、低卤、阻燃的性能要求。

表3

本实施例中的低烟低卤阻燃耐寒电缆料中首次使用了加工助剂ACR与NBR的共混物,和/或ACR与CPE的共混物。上述共混物同时具备对PVC树脂耐寒增塑的作用和对低烟、低卤、阻燃剂相容偶联的作用，并且使得电缆料的配方中同时增加有机耐寒增塑剂和无机低烟低卤阻燃剂的用量，电缆料的机械性能达到了使用性能要求。该电缆料同时具有了低烟低卤阻燃效果和-40℃的耐寒性能，其机械性能满足电缆料的性能使用要求。

本实施例中的低烟低卤阻燃耐寒PVC电缆料为热塑性电缆料，能达到遇火阻止燃烧或延缓燃烧、离火自息的功效，燃烧时发烟量小、卤化氢气体释放少，可在-35℃～90℃范围内保证电缆的固定敷设使用。使用该电缆料制作的电缆，可将使用普通电缆料的电缆敷设温度由不低于0℃拓展到不低于-15℃，该电缆料具有较高的阻燃性能、良好的低烟低卤性能、较低敷设温度的优点，该电缆料适用于阻燃安全性较高的特殊工作场合和寒冷环境。

实施例5

本实施例提供一种低烟低卤阻燃耐寒电缆料，所述原料配方包括以下重量组分：

其中，所述加工助剂为丙烯酸酯与乙烯醋酸乙烯的接枝共聚物和氯化聚乙烯的共混物；

所述PVC树脂为悬浮法通用聚氯乙烯一型树脂；

所述有机耐寒增塑剂为壬二酸二(2-乙基己酯)和邻苯二甲酸二(2-乙基己酯)，重量份数比为3：1；

所述无机增塑剂为磷酸三甲苯酯；

所述无机阻燃剂为亚磷酸锑；

所述无机消烟剂为锡酸锌；

所述无机卤化氢吸收剂为碳酸钙；

所述热稳定剂为二盐基性亚磷酸铅；

所述抗氧剂为2,2-二(4-羟基苯基)丙烷；

所述润滑剂为石蜡。

本实施例提供上述的低烟低卤阻燃耐寒电缆料的制备方法，包括以下步骤：

按照上述的配方组分称量，然后加入到混合机混合，混合物温度到达110℃下排料；再在115℃下塑炼造粒得到低烟低卤阻燃耐寒电缆料。

本实施例提供一种电缆护套，其由上述的低烟低卤阻燃耐寒电缆料制成。

实施例6

本实施例提供一种低烟低卤阻燃耐寒电缆料，所述原料配方包括以下重量组分：

其中，所述加工助剂为丙烯酸酯与乙烯醋酸乙烯的接枝共聚物和丙烯氰-丁二烯共聚物的共混物，和丙烯酸酯与乙烯醋酸乙烯的接枝共聚物和氯化聚乙烯的共混物，上述两个共混物的重量份数比为1：1；

所述PVC树脂为悬浮法通用聚氯乙烯二型树脂；

所述有机耐寒增塑剂为对苯二甲酸二(2-乙基己酯)；

所述无机增塑剂为52#卤化石蜡和磷酸三甲苯酯，重量份数比为1：4；

所述无机阻燃剂为三氧化锑和亚磷酸锑，重量份数比为2：1；

所述无机消烟剂为钼酸铵；

所述无机卤化氢吸收剂为氢氧化镁；

所述热稳定剂为硬脂酸铅和硬脂酸钡；

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

所述润滑剂为硬脂酸。

本实施例提供上述的低烟低卤阻燃耐寒电缆料的制备方法，包括以下步骤：

按照上述的配方组分称量，然后加入到混合机混合，混合物温度到达110℃下排料；再在115℃下塑炼造粒得到低烟低卤阻燃耐寒电缆料。

本实施例提供一种电缆护套，其由上述的低烟低卤阻燃耐寒电缆料制成。

实施例7

本实施例提供一种低烟低卤阻燃耐寒电缆料，所述原料配方包括以下重量组分：

其中，所述加工助剂为丙烯酸酯与乙烯醋酸乙烯的接枝共聚物和氯化聚乙烯的共混物和有机硅，重量份数比为1：1；

所述PVC树脂为悬浮法通用聚氯乙烯三型树脂；

所述有机耐寒增塑剂为邻苯二甲酸二壬酯；

所述无机增塑剂为52#卤化石蜡；

所述无机阻燃剂为三氧化锑；

所述无机消烟剂为硼酸锌和钼酸铵；

所述无机卤化氢吸收剂为氢氧化铝；

所述热稳定剂为钙锌稳定剂；

所述抗氧剂为2,2-二(4-羟基苯基)丙烷和四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯1010；

所述润滑剂为乙撑双硬脂酸酰胺。

本实施例提供上述的低烟低卤阻燃耐寒电缆料的制备方法，包括以下步骤：

按照上述的配方组分称量，然后加入到混合机混合，混合物温度到达110℃下排料；再在115℃下塑炼造粒得到低烟低卤阻燃耐寒电缆料。

本实施例提供一种电缆护套，其由上述的低烟低卤阻燃耐寒电缆料制成。

实施例8

本实施例提供一种低烟低卤阻燃耐寒电缆料，所述原料配方包括以下重量组分：

其中，所述加工助剂为丙烯酸酯与乙烯醋酸乙烯的接枝共聚物和丙烯氰-丁二烯共聚物的共混物；

所述PVC树脂为悬浮法通用聚氯乙烯一型树脂；

所述有机耐寒增塑剂为邻苯二甲酸二异癸酯；

所述无机增塑剂为磷酸三甲苯酯；

所述无机阻燃剂为亚磷酸锑；

所述无机消烟剂为锡酸锌；

所述无机卤化氢吸收剂为氢氧化镁和碳酸镁；

所述热稳定剂为硬脂酸钡；

所述抗氧剂为亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯168；

所述润滑剂为硬脂酸和石蜡，重量份数比为1：1。

本实施例提供上述的低烟低卤阻燃耐寒电缆料的制备方法，包括以下步骤：

按照上述的配方组分称量，然后加入到混合机混合，混合物温度到达110℃下排料；再在115℃下塑炼造粒得到低烟低卤阻燃耐寒电缆料。

本实施例提供一种电缆护套，其由上述的低烟低卤阻燃耐寒电缆料制成。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。