[发明专利]一种PE阻燃电缆材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种PE阻燃电缆材料。

背景技术

聚乙烯（PE）因具有较高的体积电阻率、介电强度和较低的介电损耗而大量被用于电线电缆。由于电缆护套层老化损坏导致其绝缘性下降，造成电线短路引起火灾，而火焰沿电缆线路的蔓延更增加了火灾的危害性。同时，电缆护套层燃烧会产生大量浓烟及有害气体，给逃生和救援带来了极大的困难。为了提高电线电缆的阻燃性能，通常添加卤系阻燃剂来获得阻燃高分子材料。但这种阻燃材料在燃烧时会产生大量烟雾和卤化氢气体，容易使人窒息而死，造成二次灾难。无机金属氢氧化物(氢氧化镁和氢氧化铝)由于无卤环保、发烟量低、价格低廉而成为电缆料的首选阻燃剂，但是其阻燃效率不高，一般需要填充50%以上才能达到一定的阻燃效果。为了降低其添加量，有必要开发能提高其阻燃效率的增效剂。

    过渡金属的氧化物可以提高无机金属氢氧化物的阻燃效率，其可能的阻燃机理是在燃烧过程中，过渡金属离子生成的路易斯酸能起到促进催化成炭的作用。

发明内容

为了解决现有技术的缺陷，本发明提供一种PE阻燃电缆材料，水合羟基氧化铁是一种无机金属化物增效剂，能提高氢氧化铝阻燃聚合物的效率，加入少量羟基氧化铁即可显著提升ATH/PE体系的阻燃性能，氧指数可达到30，垂直燃烧通过V-0级别。本发明通过在PE电缆料中加入水合羟基氧化铁，利用羟基氧化铁分解生成的Fe₂O₃的催化成碳吸附作用显著提高了PE电缆的阻燃性能。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种PE阻燃电缆材料，其特征在于：包括如下质量份数的原料：低密度聚乙烯50-80份、EVA30-50份、抗氧剂2-4份、铝酸酯偶联剂2-4份、阻燃剂50-70份和增效剂水合羟基氧化铁1-3份组成。

所述的抗氧剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸季戊四醇脂。

所述偶联剂为铝酸酯偶联剂。

所述的阻燃剂为Al(OH)₃，其粒径为10μm。

一种PE阻燃电缆材料的制备方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

（1）将低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯按一定比例加入单螺杆挤出机共混造粒，作为基础树脂；

（2）将干燥好的Al(OH)₃、水合羟基氧化铁、抗氧剂以及偶联剂以一定比例用高混机混合10min；

（3）将混合好的胶料经单螺杆挤出机挤出造粒，螺杆各段温度为130℃，输送段140℃，熔融段145℃，机头150℃。

本发明的有益效果如下：

水合羟基氧化铁是一种无机金属化物增效剂，能提高氢氧化铝阻燃聚合物的效率，加入少量羟基氧化铁即可显著提升ATH/PE体系的阻燃性能，氧指数可达到30，垂直燃烧通过V-0级别。本发明通过在PE电缆料中加入水合羟基氧化铁，利用羟基氧化铁分解生成的Fe₂O₃的催化成碳吸附作用显著提高了PE电缆的阻燃性能。

 

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实例1：水合羟基氧化铁增效Al(OH)₃阻燃PE电缆料，其原料配比见表一：

按总量10kg进行配料，将低密度聚乙烯，乙烯-醋酸乙烯酯按质量比70:30比例加入单螺杆挤出机共混造粒，作为基础树脂。取共混好的基础树脂100份，抗氧剂β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸季戊四醇脂2份，铝酸酯偶联剂2份，无机阻燃剂氢氧化铝60份，水合氢氧化铁1.5份加入高速混合机中混合10分钟，混合后经单螺杆挤出，风冷切料，螺杆各段温度为130℃，输送段140℃，熔融段145℃，机头150℃。

相同原料配比下，加入羟基氧化铁1.5phr时，材料氧指数达30.5%,比未加入时提高了2.3%，垂直燃烧通过V-0级别。其结果对比如表二。