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1、一种防火铝塑板用无卤阻燃聚乙烯芯层材料,其特征在于:所含组分有低密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯、乙烯和辛烯共聚物、氢氧化铝、氢氧化镁、阻燃增效剂和偶联剂;该芯层材料各组分以重量计的份数为:低密度聚乙烯15-30份、线型低密度聚乙烯15-20份、乙烯和辛烯共聚物3-15份、氢氧化铝30-45份、氢氧化镁10-15份、阻燃增效剂2-25份、偶联剂0.5-5份。
2、根据权利要求1所述的防火铝塑板用无卤阻燃聚乙烯芯层材料,其特征在于:阻燃增效剂为水合硼酸锌,水合硼酸锌的粉末粒度为1500-5000目;阻燃增效剂以重量计的份数为2-10份。
3、根据权利要求1所述的防火铝塑板用无卤阻燃聚乙烯芯层材料,其特征在于:阻燃增效剂为膨胀型阻燃剂,膨胀型阻燃剂包括作为酸源的脱水剂、作为碳源的成炭剂和作为气源的发泡剂;脱水剂为能在燃烧加热时原位生成酸的盐类,该盐类为聚磷酸铵;成炭剂为富碳的多元醇化合物,该多元醇化合物为淀粉或季戊四醇;发泡剂为含氮的多碳化合物,该含氮的多碳化合物为三聚氰胺或双氰胺;阻燃增效剂以重量计的份数为10-15份。
4、根据权利要求1所述的防火铝塑板用无卤阻燃聚乙烯芯层材料,其特征在于:阻燃增效剂由水合硼酸锌和膨胀型阻燃剂组成;阻燃增效剂以重量计的份数为12-25份,其中水合硼酸锌以重量计的份数为2-10份,膨胀型阻燃剂以重量计的份数为10-15份;水合硼酸锌的粉末粒度为1500-5000目;膨胀型阻燃剂包括作为酸源的脱水剂、作为碳源的成炭剂和作为气源的发泡剂;脱水剂为能在燃烧加热时原位生成酸的盐类,该盐类为聚磷酸铵;成炭剂为富碳的多元醇化合物,该多元醇化合物为淀粉、季戊四醇;发泡剂为含氮的多碳化合物,该含氮的多碳化合物为三聚氰胺、双氰胺。
5、根据权利要求1所述的防火铝塑板用无卤阻燃聚乙烯芯层材料,其特征在于:氢氧化铝、氢氧化镁所采用的原料为天然矿石粉末或合成氢氧化铝、氢氧化镁的粉末,其粉末粒度为1500-5000目。
6、根据权利要求1所述的防火铝塑板用无卤阻燃聚乙烯芯层材料,其特征在于:其熔体流动速率为0.8-3.0克/10分钟。
7、根据权利要求1所述的防火铝塑板用无卤阻燃聚乙烯芯层材料,其特征在于:偶联剂为硅烷偶联剂,该硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三硅烷、γ-甲基丙烯酸丙酯基三甲氧基硅烷、γ-胺丙基三乙氧基硅烷、N-β-(胺乙基)-γ-胺丙基-三甲氧基硅烷、β-(3,4-氧撑环己基)-乙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷、γ-脲丙基三乙氧基硅烷或γ-巯丙基三甲氧基硅烷。
8、由权利要求1至7之一所述的防火铝塑板用无卤阻燃聚乙烯芯层材料的制备方法,具有以下步骤:①将氢氧化铝、氢氧化镁分别与硅烷偶联剂在高速捏合机中混合均匀而完成了氢氧化铝和氢氧化镁的预处理;②将预处理后的氢氧化铝和氢氧化镁以及低密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯、乙烯和辛烯共聚物和阻燃增效剂用高速捏合机混合均匀;③将混合好的物料用双螺杆挤出机挤出成条状;④对双螺杆挤出物料用热切方式造粒或使经双螺杆挤出机挤出成条状的物料经过水冷后用切粒机切粒方式造粒而得到成品。
9、根据权利要求8所述的防火铝塑板用无卤阻燃聚乙烯芯层材料的制备方法,其特征在于:步骤①中高速捏合机的转速为850-1300转/分钟,混合温度为100℃-120℃,混合时间为10-15分钟。
10、根据权利要求8所述的防火铝塑板用无卤阻燃聚乙烯芯层材料的制备方法,其特征在于:步骤②中高速捏合机混合时其转速为850-1300转/分钟,混合温度为80℃-120℃,混合时间为15-25分钟;步骤③中双螺杆挤出机挤出造粒温度为100℃-179℃,双螺杆挤出机转速为200转/分钟。
《防火铝塑板用无卤阻燃聚乙烯芯层材料及其制备方法》的防火铝塑板用无卤阻燃聚乙烯芯层材料,其中的氢氧化铝、氢氧化镁所采用的原料为天然矿石粉末或合成氢氧化铝、氢氧化镁的粉末,其粉末粒度为1500-5000目,当材料遇火燃烧时,这些阻燃剂开始吸热分解脱水,降低发热量和火焰温度、稀释助燃空气,分解生成的金属氧化物并在阻燃增效剂的作用下在材料表面形成一层坚固致密的保护层,起到绝热防护和成炭阻滴的作用,从而抑制燃烧,降低发烟量。
该发明的防火铝塑板用无卤阻燃聚乙烯芯层材料,其阻燃增效剂为水合硼酸锌或膨胀型阻燃剂或二者结合,水合硼酸锌的粉末粒度为1500-5000目。膨胀型阻燃剂包括作为酸源的脱水剂、作为碳源的成炭剂、作为气源的发泡剂;脱水剂为能在燃烧加热时原位生成酸的盐类,该盐类为聚磷酸铵等;成炭剂为富碳的多元醇化合物,该多元醇化合物为淀粉、季戊四醇等;发泡剂为含氮的多碳化合物,该含氮的多碳化合物为三聚氰胺、双氰胺等。水合硼酸锌为具有3个结晶水或5个结晶水的水合硼酸锌,水合硼酸锌受热脱去结晶水并使聚合物炭化,脱水过程降低发热量和火焰温度、稀释助燃空气,炭化层在板材表面形成保护层从而抑制燃烧。膨胀型阻燃剂燃烧时会在聚合物表面形成一层均匀的炭质泡沫层,此炭质泡沫层能起到隔热、隔氧、抑烟的作用。通过添加阻燃增效剂阻燃剂达到更好的阻燃效果。
该发明的防火铝塑板用无卤阻燃聚乙烯芯层材料,其熔体流动速率为0.2-10克/10分钟,适于挤出塑芯板材加工。
该发明的防火铝塑板用无卤阻燃聚乙烯芯层材料,其偶联剂为硅烷偶联剂,该硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三硅烷、γ-甲基丙烯酸丙酯基三甲氧基硅烷、γ-胺丙基三乙氧基硅烷、N-β-(胺乙基)-γ-胺丙基-三甲氧基硅烷、β-(3,4-氧撑环己基)-乙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷、γ-脲丙基三乙氧基硅烷或γ-巯丙基三甲氧基硅烷,偶联剂的加入提高了阻燃剂和聚乙烯基材间界面的相容性。
该发明的具体实施方式中的实施例1至实施例54的各组分的重量配比的份数的数据见见表1-1至表1-9,用这些配方制备无卤阻燃聚乙烯芯层材料的方法的具体操作步骤基本相同,即具有以下步骤:
①将氢氧化铝、氢氧化镁分别用硅烷偶联剂进行表面预处理,在100℃-120℃温度条件下在高速捏合机中混合均匀,混合时间为10-15分钟,高速捏合机的转速为900转/分钟。
②将处理过的氢氧化铝、氢氧化镁与阻燃增效剂及配好重量的低密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯、乙烯和辛烯共聚物在高速捏合机中混合均匀,混合时间为15-25分钟,混合温度为80℃-120℃,高速捏合机的转速为900转/分钟。
③将混合好的物料由单螺杆喂料机定量输送至双螺杆挤出机,物料经双螺杆挤出机挤出。双螺杆挤出机挤出造粒温度为100℃-179℃,双螺杆挤出机转速为200转/分钟、电流为60安,单螺杆喂料机的转速为50转/分钟,电流为0.4安。
④对双螺杆挤出物料采用热切方式造粒而得到成品;或者使经双螺杆挤出机挤出成条状的物料经过水槽中的冷却水的冷却,再用切粒机切粒而得到成品。
配方组成 |
实施例 |
|||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
低密度聚乙烯 |
20 |
15 |
25 |
16 |
16 |
15 |
线型低密度聚乙烯 |
17 |
16 |
15 |
15 |
16 |
20 |
乙烯和辛烯共聚物 |
5 |
8 |
12 |
6 |
7 |
10 |
氢氧化铝 |
30 |
40 |
30 |
35 |
30 |
34 |
氢氧化镁 |
12 |
10 |
10 |
15 |
10 |
10 |
硼酸锌 |
10 |
8 |
2 |
6 |
10 |
5 |
乙烯基三乙氧基硅烷 |
4 |
1 |
1 |
1 |
1 |
2 |
配方组成 |
实施例 |
|||||
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
|
低密度聚乙烯 |
20 |
15 |
25 |
16 |
16 |
15 |
线型低密度聚乙烯 |
17 |
16 |
15 |
15 |
16 |
20 |
乙烯和辛烯共聚物 |
5 |
8 |
12 |
6 |
7 |
10 |
氢氧化铝 |
30 |
40 |
30 |
35 |
30 |
34 |
氢氧化镁 |
12 |
10 |
10 |
15 |
10 |
10 |
聚磷酸铵 |
13.5 |
8.5 |
12 |
10 |
9 |
11 |
季戊四醇 |
0.5 |
0.6 |
0.5 |
0.4 |
0.5 |
0.5 |
三聚氰胺 |
1 |
0.9 |
1 |
1.1 |
1 |
1 |
乙烯基三乙氧基硅烷 |
4 |
1 |
1 |
1 |
1 |
2 |
配方组成 |
实施例 |
|||||
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
|
低密度聚乙烯 |
20 |
15 |
25 |
16 |
16 |
15 |
线型低密度聚乙烯 |
17 |
16 |
15 |
15 |
16 |
20 |
乙烯和辛烯共聚物 |
5 |
8 |
12 |
6 |
7 |
10 |
氢氧化铝 |
30 |
40 |
30 |
35 |
30 |
34 |
氢氧化镁 |
12 |
10 |
10 |
15 |
10 |
10 |
聚磷酸铵 |
13.5 |
8.5 |
12 |
10 |
9 |
11 |
季戊四醇 |
0.5 |
0.6 |
0.5 |
0.4 |
0.5 |
0.5 |
双氰胺 |
1 |
0.9 |
1 |
1.1 |
1 |
1 |
乙烯基三乙氧基硅烷 |
4 |
1 |
1 |
1 |
1 |
2 |
配方组成 |
实施例 |
|||||
19 |
20 |
21 |
22 |
23 |
24 |
|
低密度聚乙烯 |
20 |
15 |
25 |
16 |
16 |
15 |
线型低密度聚乙烯 |
17 |
16 |
15 |
15 |
16 |
20 |
乙烯和辛烯共聚物 |
5 |
8 |
12 |
6 |
7 |
10 |
氢氧化铝 |
30 |
40 |
30 |
35 |
30 |
34 |
氢氧化镁 |
12 |
10 |
10 |
15 |
10 |
10 |
聚磷酸铵 |
13.5 |
8.5 |
12 |
10 |
9 |
11 |
淀粉 |
0.5 |
0.6 |
0.5 |
0.4 |
0.5 |
0.5 |
三聚氰胺 |
1 |
0.9 |
1 |
1.1 |
1 |
1 |
乙烯基三乙氧基硅烷 |
4 |
1 |
1 |
1 |
1 |
2 |
配方组成 |
实施例 |
|||||
25 |
26 |
27 |
28 |
29 |
30 |
|
低密度聚乙烯 |
20 |
15 |
25 |
16 |
16 |
15 |
线型低密度聚乙烯 |
17 |
16 |
15 |
15 |
16 |
20 |
乙烯和辛烯共聚物 |
5 |
8 |
12 |
6 |
7 |
10 |
氢氧化铝 |
30 |
40 |
30 |
35 |
30 |
34 |
氢氧化镁 |
12 |
10 |
10 |
15 |
10 |
10 |
聚磷酸铵 |
13.5 |
8.5 |
12 |
10 |
9 |
11 |
淀粉 |
0.5 |
0.6 |
0.5 |
0.4 |
0.5 |
0.5 |
双氰胺 |
1 |
0.9 |
1 |
1.1 |
1 |
1 |
乙烯基三乙氧基硅烷 |
4 |
1 |
1 |
1 |
1 |
2 |
配方组成 |
实施例 |
|||||
31 |
32 |
33 |
34 |
35 |
36 |
|
低密度聚乙烯 |
20 |
15 |
25 |
16 |
16 |
15 |
线型低密度聚乙烯 |
17 |
16 |
15 |
15 |
16 |
20 |
乙烯和辛烯共聚物 |
5 |
8 |
12 |
6 |
7 |
10 |
氢氧化铝 |
30 |
40 |
30 |
35 |
30 |
34 |
氢氧化镁 |
12 |
10 |
10 |
15 |
10 |
10 |
水合硼酸锌 |
8 |
2 |
6 |
5 |
10 |
4 |
聚磷酸铵 |
13 |
9 |
10 |
11 |
13.5 |
12 |
季戊四醇 |
0.5 |
0.6 |
0.5 |
0.4 |
0.5 |
0.5 |
三聚氰胺 |
1 |
0.9 |
1 |
1.1 |
1 |
1 |
乙烯基三乙氧基硅烷 |
4 |
1 |
1 |
1 |
1 |
2 |
配方组成 |
实施例 |
|||||
37 |
38 |
39 |
40 |
41 |
42 |
|
低密度聚乙烯 |
20 |
15 |
25 |
16 |
16 |
15 |
线型低密度聚乙烯 |
17 |
16 |
15 |
15 |
16 |
20 |
乙烯和辛烯共聚物 |
5 |
8 |
12 |
6 |
7 |
10 |
氢氧化铝 |
30 |
40 |
30 |
35 |
30 |
34 |
氢氧化镁 |
12 |
10 |
10 |
15 |
10 |
10 |
水合硼酸锌 |
8 |
2 |
6 |
5 |
10 |
4 |
聚磷酸铵 |
13 |
9 |
10 |
11 |
13.5 |
12 |
季戊四醇 |
0.5 |
0.6 |
0.5 |
0.4 |
0.5 |
0.5 |
双氰胺 |
1 |
0.9 |
1 |
1.1 |
1 |
1 |
乙烯基三乙氧基硅烷 |
4 |
1 |
1 |
1 |
1 |
2 |
配方组成 |
实施例 |
|||||
43 |
44 |
45 |
46 |
47 |
48 |
|
低密度聚乙烯 |
20 |
15 |
25 |
16 |
16 |
15 |
线型低密度聚乙烯 |
17 |
16 |
15 |
15 |
16 |
20 |
乙烯和辛烯共聚物 |
5 |
8 |
12 |
6 |
7 |
10 |
氢氧化铝 |
30 |
40 |
30 |
35 |
30 |
34 |
氢氧化镁 |
12 |
10 |
10 |
15 |
10 |
10 |
水合硼酸锌 |
8 |
2 |
6 |
5 |
10 |
4 |
聚磷酸铵 |
13 |
9 |
10 |
11 |
13.5 |
12 |
淀粉 |
0.5 |
0.6 |
0.5 |
0.4 |
0.5 |
0.5 |
三聚氰胺 |
1 |
0.9 |
1 |
1.1 |
1 |
1 |
乙烯基三乙氧基硅烷 |
4 |
1 |
1 |
1 |
1 |
2 |
配方组成 |
实施例 |
|||||
49 |
50 |
51 |
52 |
53 |
54 |
|
低密度聚乙烯 |
20 |
15 |
25 |
16 |
16 |
15 |
线型低密度聚乙烯 |
17 |
16 |
15 |
15 |
16 |
20 |
乙烯和辛烯共聚物 |
5 |
8 |
12 |
6 |
7 |
10 |
氢氧化铝 |
30 |
40 |
30 |
35 |
30 |
34 |
氢氧化镁 |
12 |
10 |
10 |
15 |
10 |
10 |
水合硼酸锌 |
8 |
2 |
6 |
5 |
10 |
4 |
聚磷酸铵 |
13 |
9 |
10 |
11 |
13.5 |
12 |
淀粉 |
0.5 |
0.6 |
0.5 |
0.4 |
0.5 |
0.5 |
双氰胺 |
1 |
0.9 |
1 |
1.1 |
1 |
1 |
乙烯基三乙氧基硅烷 |
4 |
1 |
1 |
1 |
1 |
2 |
经过上述方法得到的防火铝塑板用无卤阻燃聚乙烯芯层材料(粒料成品)的力学性能和阻燃性能检测数据为:拉伸强度(GB1040):12.5-19.6兆帕,弯曲强度(GB1042):9.5-18.5兆帕,断裂伸长率(GB/T2490):10.5-22.5%,密度(GB1033):1.29-1.40克/立方厘米,燃烧性能均达到FV-0级(GB4609-84),氧指数(GB2406-80)为30-34,熔体流动速率MFR(GB3682-83)为0.8-3.0克/10分钟。实施例1至实施例54的无卤阻燃聚乙烯芯层材料力学性能和阻燃性能具体数据见表2。
实施例 |
检测项目 |
|||||
拉伸强度(兆帕) |
弯曲强度(兆帕) |
断裂伸长率(%) |
氧指数 |
熔体流动速率(克/10分钟) |
密度(克/立方厘米) |
|
1 |
17.8 |
19.3 |
10.5 |
33.2 |
1.6 |
1.30 |
2 |
15.4 |
16.1 |
13.5 |
32.8 |
1.2 |
1.31 |
3 |
14.1 |
12.9 |
16.8 |
33.9 |
1.5 |
1.32 |
4 |
18.6 |
19.3 |
10.4 |
33.8 |
2.0 |
1.34 |
5 |
18.3 |
19.1 |
10.9 |
33.9 |
1.8 |
1.35 |
6 |
15.4 |
16.7 |
11.5 |
32.9 |
2.5 |
1.34 |
7 |
16.6 |
17.4 |
12.0 |
32.1 |
2,3 |
1.32 |
8 |
15.9 |
16.4 |
14.3 |
32.5 |
2.6 |
1.33 |
9 |
15.3 |
16.1 |
16.8 |
31.8 |
2.7 |
1.31 |
10 |
17.9 |
17.9 |
13.5 |
33.7 |
2.6 |
1.32 |
11 |
18.3 |
17.3 |
12.6 |
33 |
2.7 |
1.31 |
12 |
17.6 |
16.8 |
14.1 |
33.1 |
1.9 |
1.34 |
13 |
17.3 |
16.4 |
15.1 |
33.2 |
1.0 |
1.34 |
14 |
16.8 |
15.4 |
16.6 |
33.2 |
1.3 |
1.34 |
15 |
15.9 |
15.1 |
18.3 |
33.5 |
2.0 |
1.33 |
16 |
17.3 |
16.5 |
13.6 |
32.7 |
1.8 |
1.32 |
17 |
16.3 |
16.0 |
14.7 |
32.8 |
0.9 |
1.34 |
18 |
17 |
15.9 |
16.1 |
32.8 |
2.4 |
1.32 |
19 |
19.1 |
18.5 |
15.4 |
32.5 |
2.8 |
1.33 |
20 |
18.6 |
17.3 |
13.8 |
32.7 |
3.0 |
1.34 |
21 |
17.9 |
17.1 |
15.1 |
31.6 |
2.6 |
1.30 |
22 |
16.9 |
15.8 |
16.3 |
32.5 |
2.7 |
1.33 |
23 |
16.8 |
15.8 |
17.5 |
31.9 |
2.4 |
1.32 |
24 |
18.7 |
17.5 |
16.5 |
32.7 |
2.3 |
1.32 |
25 |
19 |
18.3 |
1.5.6 |
33.7 |
2.4 |
1.35 |
26 |
17.8 |
16.8 |
17.3 |
31.5 |
2.5 |
1.32 |
27 |
17.9 |
17.1 |
15.1 |
32.1 |
2.1 |
1.32 |
28 |
18.2 |
17.5 |
16.3 |
32.1 |
2,6 |
1.31 |
29 |
16.8 |
16.1 |
17.8 |
30.9 |
2.8 |
1.33 |
30 |
16.3 |
16.1 |
18.6 |
32.6 |
2.4 |
1.32 |
31 |
19.1 |
18.5 |
15.4 |
32.7 |
2.1 |
1.33 |
32 |
18.8 |
17.3 |
16.4 |
33.1 |
2.5 |
1.34 |
33 |
17.8 |
16.9 |
18.0 |
32.1 |
2.2 |
1.31 |
34 |
17.1 |
16.7 |
18.3 |
32.3 |
2.1 |
1.32 |
35 |
16.9 |
16.3 |
18.1 |
32.0 |
2.3 |
1.33 |
36 |
17.2 |
16.5 |
19.5 |
32.4 |
1.9 |
1.33 |
37 |
18.5 |
16.9 |
18.1 |
31.6 |
2.0 |
1.32 |
38 |
17.6 |
17 |
18.6 |
32.1 |
1.7 |
1.33 |
39 |
16.8 |
16.1 |
19.3 |
32 |
1.6 |
1.33 |
40 |
18.6 |
18 |
16.3 |
31.8 |
1.5 |
1.32 |
41 |
18.6 |
18 |
16.9 |
32 |
1.9 |
1.32 |
42 |
18.2 |
17.8 |
17.6 |
32.3 |
2.3 |
1.33 |
43 |
17.6 |
16.8 |
14.1 |
33.1 |
2.1 |
1.34 |
44 |
17.1 |
16.6 |
15.8 |
30.8 |
1.9 |
1.31 |
45 |
16.9 |
15.8 |
16.9 |
32.4 |
1.8 |
1.32 |
46 |
18.7 |
18.1 |
18.5 |
31.8 |
1.9 |
1.30 |
47 |
17.6 |
16.8 |
14.1 |
33.5 |
2.1 |
1.34 |
48 |
15.9 |
16.4 |
14.3 |
32.6 |
1.2 |
1.33 |
49 |
19.6 |
18.0 |
15.6 |
33 |
1.4 |
1.33 |
50 |
18.1 |
17.6 |
16.8 |
33.6 |
1.8 |
1.34 |
51 |
17.3 |
17.1 |
17.1 |
30.9 |
1.7 |
1.3 |
52 |
18.8 |
17.5 |
18.9 |
31.9 |
2.6 |
1.32 |
53 |
17.6 |
16.4 |
18.1 |
32.9 |
2.0 |
1.33 |
54 |
16.9 |
15.3 |
18.5 |
31.7 |
2.5 |
1.31 |
对上述防火铝塑板用无卤阻燃聚乙烯芯层材料(粒料)进行干燥处理后(对于热切方式造粒而得到成品则不需要干燥),将芯层材料的粒料放在挤出板材机组的生产线上进行塑芯板材的挤出成型,得到一定厚度的无卤阻燃聚乙烯板材,将成型的无卤阻燃聚乙烯板材与涂装铝板在复合机上进行复合,得到防火铝塑复合板材。对该板材按照国家有关标准进行检测,其燃烧性能指标为:燃烧剩余长度最小值(GB/T8625-88):250-660毫米,燃烧剩余长度平均值(GB/T8625-88):355-686毫米,平均烟气温度(GB/T8625-88):104-125℃,焰尖高度(GB/T8626-88):15-25毫米,烟密度等级(GB/T8627-1999):2-45。实施例1至实施例54的芯层材料所制得的防火铝塑板的具体燃烧性能数据见表3。检测评价标准为:
A级:燃烧剩余长度最小值≥150毫米、燃烧剩余长度平均值≥350毫米、烟气温度≤125℃、焰尖高度≤150毫米、烟密度等级≤15。
B1级:燃烧剩余长度最小值>0毫米、燃烧剩余长度平均值≥150毫米、烟气温度≤200℃、焰尖高度≤150毫米、烟密度等级≤75。
实施例 |
检测项目 |
||||
燃烧剩余长度最小值(毫米) |
燃烧剩余长度平均值(毫米) |
烟气温度(℃) |
焰尖高度(毫米) |
烟密度等级 |
|
1 |
390 |
425 |
112 |
12 |
12 |
2 |
420 |
510 |
106 |
15 |
38 |
3 |
430 |
490 |
105 |
15 |
26 |
4 |
480 |
510 |
104 |
15 |
31 |
5 |
530 |
510 |
112 |
19 |
8 |
6 |
560 |
530 |
106 |
15 |
15 |
7 |
521 |
511 |
105 |
15 |
8 |
8 |
610 |
591 |
104 |
15 |
4 |
9 |
560 |
552 |
105 |
15 |
2 |
10 |
490 |
458 |
110 |
15 |
8 |
11 |
420 |
391 |
123 |
15 |
35 |
12 |
423 |
392 |
118 |
15 |
30 |
13 |
480 |
450 |
111 |
15 |
23 |
14 |
481 |
445 |
112 |
15 |
20 |
15 |
460 |
440 |
115 |
15 |
25 |
16 |
530 |
508 |
105 |
15 |
24 |
17 |
480 |
468 |
120 |
15 |
25 |
18 |
485 |
431 |
118 |
15 |
15 |
19 |
553 |
504 |
105 |
15 |
6 |
20 |
550 |
482 |
109 |
15 |
6 |
21 |
423 |
392 |
120 |
15 |
32 |
22 |
530 |
508 |
110 |
15 |
25 |
23 |
460 |
440 |
115 |
15 |
25 |
24 |
480 |
436 |
112 |
15 |
21 |
25 |
530 |
504 |
105 |
15 |
6 |
26 |
533 |
490 |
105 |
15 |
6 |
27 |
530 |
510 |
107 |
15 |
14 |
28 |
590 |
561 |
105 |
15 |
5 |
29 |
480 |
462 |
109 |
15 |
18 |
30 |
556 |
530 |
108 |
15 |
12 |
31 |
615 |
601 |
107 |
15 |
8 |
32 |
530 |
489 |
120 |
15 |
9 |
33 |
510 |
480 |
120 |
15 |
40 |
34 |
630 |
608 |
107 |
15 |
5 |
35 |
610 |
598 |
107 |
15 |
8 |
36 |
560 |
510 |
110 |
15 |
9 |
37 |
550 |
530 |
112 |
15 |
11 |
38 |
560 |
520 |
110 |
15 |
8 |
39 |
535 |
480 |
114 |
15 |
13 |
40 |
566 |
525 |
108 |
15 |
9 |
41 |
556 |
530 |
108 |
15 |
12 |
42 |
550 |
518 |
111 |
15 |
23 |
43 |
580 |
556 |
108 |
15 |
10 |
44 |
570 |
543 |
112 |
15 |
26 |
45 |
530 |
510 |
107 |
15 |
20 |
46 |
580 |
561 |
108 |
15 |
7 |
47 |
566 |
533 |
109 |
15 |
9 |
48 |
556 |
520 |
108 |
15 |
17 |
49 |
568 |
550 |
110 |
15 |
8 |
50 |
550 |
521 |
118 |
15 |
15 |
51 |
489 |
468 |
112 |
15 |
33 |
52 |
588 |
561 |
109 |
15 |
8 |
53 |
570 |
543 |
112 |
15 |
26 |
54 |
535 |
490 |
114 |
15 |
29 |
实施例55至实施例108
实施例55与实施例1相对应,实施例56与实施例2相对应,依此类推,直到实施例108与实施例54相对应,实施例55至实施例108的其余部分与相应实施例相同,不同之处在于:所采用的偶联剂为乙烯基三硅烷。这些实施例所得到的芯层材料的力学性能和阻燃性能数据与相应实施例的相应数据基本相同,芯层材料的所制得的防火铝塑板的具体燃烧性能数据与相对应实施例的相应数据基本相同。
实施例108至实施例162
实施例108与实施例1相对应,实施例109与实施例2相对应,依此类推,直到实施例162与实施例54相对应,实施例108至实施例162的其余部分与相应实施例相同,不同之处在于:所采用的偶联剂为γ-甲基丙烯酸丙酯基三甲氧基硅烷。这些实施例所得到的芯层材料的力学性能和阻燃性能数据与相应实施例的相应数据基本相同,芯层材料的所制得的防火铝塑板的具体燃烧性能数据与相对应实施例的相应数据基本相同。
实施例163至实施例216
实施例163与实施例1相对应,实施例164与实施例2相对应,依此类推,直到实施例216与实施例54相对应,实施例163至实施例216的其余部分与相应实施例相同,不同之处在于:所采用的偶联剂为γ-胺丙基三乙氧基硅烷。这些实施例所得到的芯层材料的力学性能和阻燃性能数据与相应实施例的相应数据基本相同,芯层材料的所制得的防火铝塑板的具体燃烧性能数据与相对应实施例的相应数据基本相同。
实施例217至实施例270
实施例217与实施例1相对应,实施例218与实施例2相对应,依此类推,直到实施例270与实施例54相对应,实施例217至实施例270的其余部分与相应实施例相同,不同之处在于:所采用的偶联剂为N-β-(胺乙基)-γ-胺丙基-三甲氧基硅烷。这些实施例所得到的芯层材料的力学性能和阻燃性能数据与相应实施例的相应数据基本相同,芯层材料的所制得的防火铝塑板的具体燃烧性能数据与相对应实施例的相应数据基本相同。
实施例271至实施例324
实施例271与实施例1相对应,实施例272与实施例2相对应,依此类推,直到实施例324与实施例54相对应,实施例271至实施例324的其余部分与相应实施例相同,不同之处在于:所采用的偶联剂为β-(3,4-氧撑环己基)-乙基三甲氧基硅烷。这些实施例所得到的芯层材料的力学性能和阻燃性能数据与相应实施例的相应数据基本相同,芯层材料的所制得的防火铝塑板的具体燃烧性能数据与相对应实施例的相应数据基本相同。
实施例325至实施例378
实施例325与实施例1相对应,实施例326与实施例2相对应,依此类推,直到实施例378与实施例54相对应,实施例325至实施例378的其余部分与相应实施例相同,不同之处在于:所采用的偶联剂为γ-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷。这些实施例所得到的芯层材料的力学性能和阻燃性能数据与相应实施例的相应数据基本相同,芯层材料的所制得的防火铝塑板的具体燃烧性能数据与相对应实施例的相应数据基本相同。
实施例379至实施例432
实施例379与实施例1相对应,实施例380与实施例2相对应,依此类推,直到实施例432与实施例54相对应,实施例379至实施例432的其余部分与相应实施例相同,不同之处在于:所采用的偶联剂为γ-脲丙基三乙氧基硅烷。这些实施例所得到的芯层材料的力学性能和阻燃性能数据与相应实施例的相应数据基本相同,芯层材料的所制得的防火铝塑板的具体燃烧性能数据与相对应实施例的相应数据基本相同。
实施例433至实施例486
实施例433与实施例1相对应,实施例434与实施例2相对应,依此类推,直到实施例486与实施例54相对应,实施例433至实施例486的其余部分与相应实施例相同,不同之处在于:所采用的偶联剂为γ-巯丙基三甲氧基硅烷。这些实施例所得到的芯层材料的力学性能和阻燃性能数据与相应实施例的相应数据基本相同,芯层材料的所制得的防火铝塑板的具体燃烧性能数据与相对应实施例的相应数据基本相同。
防火铝塑板是防火铝塑复合板的简称,防火铝塑复合板主要由三层板材组成,它们是位于中间的无机阻燃塑料芯板(也可称芯层),位于正面的铝质金属面板和位于背面的铝质金属底板。无机阻燃塑料芯板由相应的粒料经过板材挤出成型机得到。用于制造该芯板(芯层)的材料是经过阻燃改性的聚乙烯粒料(简称阻燃聚乙烯)。这种阻燃聚乙烯是在聚乙烯的基础上,通过添加相应的阻燃剂进行熔融混合而得到。所添加的阻燃剂从组成上来分类,可以分成三大阻燃体系。一是溴锑复合阻燃体系,该体系主要由含溴有机阻燃剂与Sb2O3组成,属于有卤体系;二是氮磷复合阻燃体系;三是金属氧化物阻燃体系。第二、第三阻燃体系又属于无卤体系。对于采用溴锑复合阻燃体系的阻燃聚乙烯来说,其阻燃剂的用量少、由其制造而得到的板材的阻燃效果好,但在塑料燃烧时放出大量有害的HBr、SbBr3气体和黑烟,有熔滴现象,对环境的二次污染比较大,严重时易致人窒息死亡。对于采用氮磷阻燃复合体系的阻燃聚乙烯来说,由其制造而得到的板材的阻燃性较好,燃烧时发烟量少,没有熔滴,但这种阻燃聚乙烯的阻燃剂与聚乙烯相容性差,在加工中有的阻燃剂甚至析出,影响塑料芯板的外观和表面附着力。对于采用金属氧化物阻燃体系的阻燃聚乙烯来说,由其制造而得到的板材的阻燃性较好,没有熔滴现象,阻燃剂具有消烟功能,燃烧时阻燃剂自身无有害气体产生,但是这种阻燃剂是依赖其产生的水达到阻燃聚合物材料的目的,因此阻燃剂需要达到较高的添加量,一般为50-60%(重量百分比)以上,才有可能起到阻燃聚合物的作用。高的添加量造成聚合物材料的韧性和强度等力学性能大幅度下降。
中国专利申请02113998.9公开了一种防火铝塑板用无卤阻燃聚乙烯芯层材料及其制备方法,材料含有聚乙烯10-40%(重量百分数,下同)、改性聚乙烯5-20%、无卤阻燃剂35-65%、阻燃增效剂0.5-10%、其他助剂2.5-8.5%;其中的其它助剂包括偶联剂、分散剂、流变剂、抗氧剂、紫外线吸收剂、交联剂、着色剂;无卤阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁、碱式碳酸镁、碱式硫酸镁;所以该申请的芯层材料属于采用金属氧化物阻燃体系的阻燃聚乙烯;由于所采用的无卤阻燃剂的含量较高,为防止力学性能的下降该申请芯层材料中还含有改性聚乙烯(乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)等和/或聚稀烃与不饱和一元酸/不饱和二元酸/顺丁稀二酸酐的极性接枝共聚物),但是这些共聚物的粘结性较强,从而导致芯层材料的加工流动性和分散性不是很好,若使用极性接枝共聚物则与聚乙烯的相容性也不是很理想,其力学性能也还有待于进一步提高。该申请文献提出的制备方法中物料的混合时间为2-10分钟,混合温度为50℃-70℃,由于混合时间短、混合温度低从而混合不够充分,导致板材力学性能及阻燃效果不是很好,如拉伸强度为7.5-10.5兆帕,烟密度等级为5-65。
中国专利申请02124390.5提出了一种氢氧化镁无卤阻燃聚乙烯复合材料,其以重量计的组成是:聚乙烯100份、氢氧化镁30-330份、弹性体50-120份、偶联剂0.3-5.0份、界面改性剂0.2-6.0份,分散剂0.2-5.0份,增效剂0.1-2.0份,抗氧剂0.1-2.0份;其中的弹性体为乙丙橡胶、三元乙丙橡胶、丁基橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物等。这种复合材料用于电线电缆的包覆材料、室内装璜材料、包装材料等很多方面。对于电线电缆来说,其主要要求熔融指数要高,对于弯曲强度、挤出强度也有较高的要求,还要求有较高的绝缘性以及较高的拉伸强度,但是对于加工性能如流动性和挤出成型的加工性的要求比较低,因此该复合材料采用单一的氢氧化镁作为无卤阻燃剂,不能实现阻滴成炭的效果。该申请未提出其复合材料可以应用于板材的挤出,从其配方来说还不适合板材的挤出。又由于氢氧化镁成本较高,且复合材料挤出造粒温度较高为180℃-200℃,因而能耗较高,成本也较高。
制作防火铝塑板芯料:铝塑复合板是由多层材料复合而成,上下层为高纯度铝合金板,中间为无毒低密度聚乙烯(PE)芯板,其正面还粘贴一层保护膜。对于室外,铝塑板正面涂覆氟碳树脂(PVDF)涂层,对于室内,其正...
:没有专门的防火铝塑板,如果达到商场装修防火要求,有一种衬板,是贴在铝塑板里边的,规格跟铝塑板一样,价格在70-80/张(只是衬板的价格)
管道的保温材料是阻燃聚乙烯,阻燃聚乙烯是塑料管吗?还是涂膜类型?
阻燃聚乙烯是塑料管,一般用于排水管,就是pvc管聚丙烯是给水管,通常是PPR管j
《防火铝塑板用无卤阻燃聚乙烯芯层材料及其制备方法》的目的是提供一种在使用中加工流动性较好、阻燃效果较好、力学性能较好的防火铝塑板用无卤阻燃聚乙烯芯层材料以及其制备方法。
实现《防火铝塑板用无卤阻燃聚乙烯芯层材料及其制备方法》目的中的提供一种无卤阻燃聚乙烯芯层材料的技术方案是:该防火铝塑板用无卤阻燃聚乙烯芯层材料所含组分有低密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯、乙烯和辛烯共聚物、氢氧化铝、氢氧化镁、阻燃增效剂和偶联剂;该芯层材料各组分以重量计的份数为:低密度聚乙烯15-30份、线型低密度聚乙烯15-20份、乙烯和辛烯共聚物3-15份、氢氧化铝30-45份、氢氧化镁10-15份、阻燃增效剂2-25份、偶联剂0.5-5份。
上述阻燃增效剂可以是水合硼酸锌;水合硼酸锌的粉末粒度为1500-5000目;阻燃增效剂的以重量计的份数为2-10份。
上述阻燃增效剂也可以是膨胀型阻燃剂;膨胀型阻燃剂包括作为酸源的脱水剂、作为碳源的成炭剂和作为气源的发泡剂;脱水剂为能在燃烧加热时原位生成酸的盐类,该盐类为聚磷酸铵;成炭剂为富碳的多元醇化合物,该多元醇化合物为淀粉或季戊四醇;发泡剂为含氮的多碳化合物,该含氮的多碳化合物为三聚氰胺或双氰胺。阻燃增效剂的以重量计的份数为10-15份。
上述阻燃增效剂还可以由水合硼酸锌和膨胀型阻燃剂组成;阻燃增效剂以重量计的份数为12-25份,其中水合硼酸锌以重量计的份数为2-10份,膨胀型阻燃剂以重量计的份数为10-15份;水合硼酸锌的粉末粒度为1500-5000目;膨胀型阻燃剂包括作为酸源的脱水剂、作为碳源的成炭剂和作为气源的发泡剂;脱水剂为能在燃烧加热时原位生成酸的盐类,该盐类为聚磷酸铵;成炭剂为富碳的多元醇化合物,该多元醇化合物为淀粉、季戊四醇;发泡剂为含氮的多碳化合物,该含氮的多碳化合物为三聚氰胺、双氰胺。
上述氢氧化铝、氢氧化镁所采用的原料为天然矿石粉末或合成氢氧化铝、氢氧化镁的粉末,其粉末粒度为1500-5000目。
上述芯层材料的熔体流动速率为0.8-3.0克/10分钟。
上述偶联剂为硅烷偶联剂,该硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三硅烷、γ-甲基丙烯酸丙酯基三甲氧基硅烷、γ-胺丙基三乙氧基硅烷、N-β-(胺乙基)-γ-胺丙基-三甲氧基硅烷、β-(3,4-氧撑环己基)-乙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷、γ-脲丙基三乙氧基硅烷或γ-巯丙基三甲氧基硅烷。
实现该发明目的中的提供一种无卤阻燃聚乙烯芯层材料的制备方法的技术方案是:具有以下步骤:①将上述防火铝塑板用无卤阻燃聚乙烯芯层材料中的氢氧化铝、氢氧化镁分别与硅烷偶联剂在高速捏合机中混合均匀而完成了氢氧化铝和氢氧化镁的预处理;②将预处理后的氢氧化铝和氢氧化镁以及上述防火铝塑板用无卤阻燃聚乙烯芯层材料中的低密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯、乙烯和辛烯共聚物和阻燃增效剂用高速捏合机混合均匀;③将混合好的物料用双螺杆挤出机挤出;④对双螺杆挤出物料用热切方式造粒或使经双螺杆挤出机挤出成条状的物料经过水冷后用切粒机切粒方式造粒而得到成品。
上述步骤①中高速捏合机的转速为850-1300转/分钟,混合温度为100℃-120℃,混合时间为10-15分钟。
上述步骤②中高速捏合机混合时其转速为850-1300转/分钟,混合温度为80℃-120℃,混合时间为15-25分钟;步骤③中双螺杆挤出机挤出造粒温度为100℃-179℃,双螺杆挤出机转速为200转/分钟。
(1)《防火铝塑板用无卤阻燃聚乙烯芯层材料及其制备方法》采用乙烯和辛烯共聚物改善无卤阻燃聚乙烯材料的力学性能,从而材料组份的分散性和加工流动性较好,熔体流动速率为0.2-10克/10分钟,适于挤出塑芯板材加工,而且由于乙烯和辛烯共聚物形变吸收能量能力比较强,从而增强了材料的韧性。
(2)由于低密度聚乙烯和线型低密度聚乙烯为非极性共聚物,乙烯和辛烯共聚物也为非极性共聚物,两者相容性比较好从而使材料的力学性能较好。因为线型低密度聚乙烯的加入,使物料处于熔化状态时的强度较强,从而在进行板材的挤出时,易成型、加工性能好;所以该发明的芯层材料即可用于挤出板材不经收卷直接与涂装铝板复合粘结,也因为其强度较高,而可以先在挤出板材线上进行塑芯板材的大挤出成型而得到无卤阻燃聚乙烯板材,再将该板材于涂装铝板在复合机上进行复合而得到防火铝塑复合板材。
(3)该发明综合采用氢氧化铝、氢氧化镁作为阻燃剂,氢氧化铝价格比较便宜且分解温度低,而氢氧化镁分解温度较高但价格也比较高,采用氢氧化铝、氢氧化镁相结合作为阻燃剂,在降低成本的同时,提高了材料在后续压板过程中的加工稳定性。
(4)阻燃增效剂为水合硼酸锌或膨胀型阻燃剂或二者结合使用,水合硼酸锌受热脱去结晶水并使聚合物炭化,脱水过程降低发热量和火焰温度、稀释助燃空气,炭化层在板材表面形成保护层从而抑制燃烧,膨胀型阻燃剂燃烧时会在聚合物表面形成一层均匀的炭质泡沫层,此炭质泡沫层能起到隔热、隔氧、抑烟的作用,通过添加阻燃增效剂阻燃剂达到更好的阻燃效果,氧指数可高达34。
(5)用该发明粒料加工成的铝塑板燃烧性能指标较好,尤其是烟密度等级最低可达2,而已有技术烟密度等级一般都在10以上,最低也只有5,因此该发明极大程度地降低了对环境的二次污染。
(6)该发明配方简单,原料来源广泛,给生产加工带来方便。
(7)该发明挤出造粒温度较低,为100-179℃,与中国专利申请02124390.5中的挤出造粒温度180℃-200℃相比明显明显偏低,从而降低能耗、节约生产运行费用。
(8)由于在混合前用偶联剂分别对氢氧化铝、氢氧化镁进行表面预处理,偶联剂包覆在氢氧化铝、氢氧化镁表面从而提高了阻燃剂和聚乙烯基材间界面的相容性。
2009年,《防火铝塑板用无卤阻燃聚乙烯芯层材料及其制备方法》获得第六届江苏省专利项目奖优秀奖。
防火铝塑板用无卤阻燃聚乙烯芯材的研制
以聚乙烯为基础树脂 ,通过选择合适的无卤阻燃剂 ,并对其表面进行精细化复合偶联处理 ,同时添加接枝改性粘合树脂和阻燃增效剂及其他助剂 ,研制成功具有较强市场实用价值的无卤阻燃聚乙烯防火铝塑板专用芯材。其氧指数高达 36 % ,烟密度等级 14。该材料既具优异的阻燃抑烟性和成炭阻滴性 ,又有良好的力学性能和挤出加工性能
防火铝塑板用阻燃聚乙烯芯层材料
以聚乙烯为基础树脂,通过选择合适的阻燃剂,并对其表面进行精细化复合偶联处理,同时添加接技改性粘合树脂和阻燃增效剂及其他助剂,研制成功具有较强市场实用价值的阻燃聚乙烯防火铝塑板专用芯材。该材料既具优异的阻燃抑烟性和成炭阻滴性,又有良好的力学性能和挤出加工性能。采用该阻燃PE芯材制作的防火锅塑板,所测燃烧性能均达到或超过国家难燃材料(B1级)指标;部分主要指标达到不燃材料(A级)水平,完全达到了国家对建筑装饰材料防火安全性能的要求。
《低烟无卤阻燃电缆及其制备方法》针对专利背景中的缺陷,从电缆绝缘层结构的改进入手,提出一种低烟无卤阻燃电缆,其绝缘层具有低烟无卤阻燃性的同时具备优异的抗拉强度、断裂伸长率等综合力学性能,且电缆绝缘层耐压等级较高。
《低烟无卤阻燃电缆及其制备方法》提供了一种低烟无卤阻燃电缆,包括导电线芯,其外设置绝缘层,绝缘层为三层结构,外层材料为低烟无卤阻燃聚烯烃,中间层及内层材料为交联聚烯烃。
进一步的,中间层材料的交联度小于内层材料的交联度。
优选的,所述交联聚烯烃为聚烯烃、硅烷基交联体系的混合物。
所述聚烯烃选自线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯中的至少一种。
更优选的,所述聚烯烃的熔体指数为0.2-5。
所述硅烷基交联体系包括不饱和烷氧基硅烷、过氧化物、交联催化剂及产水剂。
所述不饱和烷氧基硅烷选自乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷中的至少一种。
所述过氧化物选自过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、1,1-二叔丁基过氧化环己烷中的至少一种。
所述交联催化剂选自二月桂酸二丁基锡、二甲基锡、二辛基锡、四苯基锡、氧化锌、氧化锡、辛酸亚锡、烷基苯磺酸、有机钛螯合物、苯醌、苯乙烯中的至少一种。
所述产水剂选自氢氧化镁、氢氧化铝、硬脂酸、苯磺酸、烷基磺酸、氧化锌、氧化锡中的至少一种。
优选的,所述低烟无卤阻燃电缆,其绝缘层的三层结构为:
外层材料的原料中含有:聚烯烃40-90重量份,阻燃剂10-60重量份,其中,阻燃剂为低烟无卤阻燃剂;
中间层材料的原料中含有:聚烯烃91-98重量份,硅烷0.5-2重量份,过氧化物0.01-1重量份,交联催化剂0.01-2重量份,产水剂1-4重量份;
内层材料的原料为聚烯烃90-96重量份,硅烷0.5-3重量份,过氧化物0.01-1重量份,交联催化剂0.01-3重量份,产水剂0.5-3重量份。
优选的,所述低烟无卤阻燃剂为氢氧化镁、氢氧化铝、聚磷酸胺、三聚氰胺、季戊四醇、蒙脱土中的至少一种。
优选的,所述低烟无卤阻燃电缆的绝缘层中,三层的厚度为:中间层厚度<内层厚度≤外层厚度。
《低烟无卤阻燃电缆及其制备方法》还提供了上述低烟无卤阻燃电缆的制备方法,具体为:采用多层共挤装置,将外中内三层材料分别加入三层共挤装置的料斗,挤出该发明的具有三层结构的电缆绝缘层,并经共挤口模包覆到电缆缆芯上,即得该发明的低烟无卤阻燃电缆。
《低烟无卤阻燃电缆及其制备方法》将电缆绝缘层设计为三层结构,且从外层到内层,各层具有相应的功能,从整体来看整个绝缘层呈现一种不对称结构;从而有效兼顾了交联聚烯烃电缆绝缘层的阻燃性与综合力学强度,最终使电缆达到低烟无卤阻燃性的相关国家标准,并能有效提高电缆的耐压等级。
《低烟无卤阻燃电缆及其制备方法》提供了一种低烟无卤阻燃电缆,包括导电线芯,其外设置绝缘层,绝缘层为三层结构,外层材料为低烟无卤阻燃聚烯烃,中间层及内层材料为交联聚烯烃。
进一步的,中间层材料的交联度小于内层材料的交联度;中间层交联度较内层交联度低,主要为了保证材料的断裂伸长率,同时该层在加工过程中可以产生少量均匀分布的水份,从而为内层自交联过程提供一定的水源,不需要外界提供水分,达到自产自用的目的;内层材料交联度较高,其在功能上主要起到提高绝缘层整体的物理性能,并提升其耐温等级的作用,且此处交联主要是通过吸收中间层产生的水份而进行快速交联,从而避免绝缘层采用水煮方式带来的安全隐患。
优选的,所述交联聚烯烃为聚烯烃、硅烷基交联体系的混合物。《低烟无卤阻燃电缆及其制备方法》中,“硅烷基交联体系”是指含至少一种有机硅烷的化合物或化合物的混合物,用其与聚烯烃在一定的工艺条件下共混制得交联聚烯烃。
优选的,所述聚烯烃的熔体指数为0.2-5;若超出该范围将造成电缆成型困难,电缆表面不光滑等问题。
所述硅烷基交联体系包括不饱和烷氧基硅烷、过氧化物、交联催化剂及产水剂。
所述不饱和烷氧基硅烷选自乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷中的至少一种。所述过氧化物选自过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、1,1-二叔丁基过氧化环己烷中的至少一种。所述交联催化剂选自二月桂酸二丁基锡、二甲基锡、二辛基锡、四苯基锡、氧化锌、氧化锡、辛酸亚锡、烷基苯磺酸、有机钛螯合物、苯醌、苯乙烯中的至少一种。所述产水剂选自氢氧化镁、氢氧化铝、硬脂酸、苯磺酸、烷基磺酸、氧化锌、氧化锡中的至少一种。
优选的,所述低烟无卤阻燃电缆,其绝缘层的三层结构为:外层材料的原料中含有:聚烯烃40-90重量份,阻燃剂10-60重量份,其中,阻燃剂为低烟无卤阻燃剂;中间层材料的原料中含有:聚烯烃91-98重量份,硅烷0.5-2重量份,过氧化物0.01-1重量份,交联催化剂0.01-2重量份,产水剂1-4重量份;内层材料的原料为聚烯烃90-96重量份,硅烷0.5-3重量份,过氧化物0.01-1重量份,交联催化剂0.01-3重量份,产水剂0.5-3重量份。
上述由聚烯烃和阻燃剂构成的外层为阻燃成碳层,因为该层具有较多的低烟无卤阻燃剂,在燃烧过程中其在电缆最外层形成一层致密碳层,主要起到隔热、隔氧、阻燃的作用。
上述由聚烯烃、硅烷、过氧化物、交联催化剂、产水剂等构成的中间层为中度交联产水阻燃层,其交联度相对最内层较低,由于产水剂的加入,此层可在没有外界水份深入的情况下自然交联,同时为相邻的内层提供交联所需的水分;由于此层无阻燃剂添加,交联度也较低,因此此层可以增加绝缘层整体的韧性并承受较大的形变。
上述由聚烯烃、硅烷、过氧化物、交联催化剂及产水剂构成的内层为高交联耐高温层,可以通过配方的调整使其交联度较高,这样可以提高绝缘层整体的拉伸强度并在电缆短路过程中能够耐受短时的高温。
由于在燃烧过程中主要是材料的外层与空气接触,因此材料的外层具有较高阻燃性可以更好地提高材料整体的阻燃效果。另一方面,中间的低交联、低填充层可以为制品提供更优良的韧性和耐形变特性。而最内层的高交联层可以耐受导体产生的高温并提供必要的拉伸强度。因此《低烟无卤阻燃电缆及其制备方法》将不同材料的不同特点有机结合,所制备的电缆可以更好地兼顾材料的阻燃性与机械性能。
《低烟无卤阻燃电缆及其制备方法》中,所述低烟无卤阻燃电缆的绝缘层中,三层的厚度为:中间层厚度<内层厚度≤外层厚度;其主要原因是这种绝缘层结构下,绝缘层中的电场分布更合理,绝缘层的综合性能也更优异。
《低烟无卤阻燃电缆及其制备方法》中,不饱和烷氧基硅烷指具有至少一个双键的(C1-C4)烷氧基硅烷。
《低烟无卤阻燃电缆及其制备方法》中绝缘层三层结构中的聚烯烃基料最好相同;因为各层采用相同的电缆基料,可保证层间的相容性良好、不会分层。
《低烟无卤阻燃电缆及其制备方法》采用非对称三层结构的设计所得的电缆绝缘层可以有效解决电缆护料阻燃性与力学性能难以兼顾的问题,同时中间层及内层交联所需水分在加工过程中即已形成,因此可以保证交联聚乙烯交联时间与交联程度易于控制。
此外,由于《低烟无卤阻燃电缆及其制备方法》中中间层及内层主要使用聚烯烃材料而阻燃剂等填料添加量较少,所得电缆绝缘强度较高填充电缆的强度更高,在电场强度方面可以耐受更高的电压降,因此与以往具有高阻燃剂添加的电缆绝缘层的电缆相比,该发明所得电缆的耐压等级较高。
《低烟无卤阻燃电缆及其制备方法》还提供了上述低烟无卤阻燃电缆的制备方法,具体为:将外中内三层材料的原料按一定比例混合均匀,采用多层共挤装置挤出该发明的具有三层结构的电缆绝缘层,并经共挤口模包覆到电缆缆芯上。即将各层原料按上述比例配置混合均匀,采用多层共挤装置,分别用三台挤出机分别混炼挤出电缆绝缘层的三层结构并经共挤口模包覆到电缆缆芯上。
实施例1:电缆绝缘层的制备及其性能
原料:外层的组分及重量配比为:线性低密度聚乙烯:氢氧化镁:蒙脱土=45:50:5;中间层的组分及重量配比为:线性低密度聚乙烯:乙烯基三甲氧基硅烷:过氧化二异丙苯:二月桂酸二丁基锡:硬脂酸+氧化锌=95.4:1:0.1:0.5:3;内层的组分及重量配比为:线性低密度聚乙烯:乙烯基三甲氧基硅烷:过氧化二异丙苯:二月桂酸二丁基锡:烷基磺酸+氧化锡=95.3:2:0.2:1:1.5;其中,线性低密度聚乙烯牌号为218W。
制备方法:按上述比例称取各种原料。对于中间层及最内层,均以A\B料的形式进行加工,即将聚烯烃树脂基料(该实施例中指线性低密度聚乙烯)与硅烷、过氧化物混合后造粒制成A料,再将聚烯烃树脂基料与交联催化剂、产水剂混合造粒制成B料,然后将A料与B料以一定比例(如19:1)混合挤出;对于最外层直接按配比混合。分别用三台挤出机,采用多层共挤装置挤出电缆绝缘层并经共挤口模包覆到电缆缆芯上;其中,通过控制多层共挤装置的各层分配比例,使所得电缆绝缘层各层厚度为:外层厚度0.5毫米,中间层厚度0.2毫米,内层厚度0.3毫米。
电缆绝缘层性能:制成的电缆绝缘层燃烧产物pH加权值为6.2,燃烧时产生的烟尘透光率81.5%,单根燃烧、成束燃烧均满足GB/T18380要求;电缆绝缘层抗拉强度为18.5兆帕,断裂伸长率为520%;该电缆绝缘层可耐受10千伏高压。
实施例2:电缆绝缘层的制备及其性能
原料:外层的组分及重量配比为:低密度聚乙烯:聚磷酸胺:季戊四醇:蒙脱土=67:20:10:3;中间层的组分及重量配比为:低密度聚乙烯:乙烯基三乙氧基硅烷:过氧化苯甲酰:辛酸亚锡:氢氧化镁=93.5:1:0.5:1:4;内层的组分及重量配比为:低密度聚乙烯:乙烯基三乙氧基硅烷:过氧化苯甲酰:有机钛螯合物:烷基磺酸+氧化锡=94.5:2:0.5:2:1;其中,低密度聚乙烯牌号为DJ210。
制备方法:同实施例1,通过控制多层共挤装置的各层分配比例,使所得电缆绝缘层各层厚度为:外层厚度0.3毫米,中间层厚度0.1毫米,内层厚度0.2毫米。
电缆绝缘层性能:制成的电缆绝缘层燃烧产物PH加权值为5.7,燃烧时产生的烟尘透光率85.1%,单根燃烧、成束燃烧均满足GB/T18380要求;电缆绝缘层抗拉强度为17.4兆帕,断裂伸长率为530%;该电缆绝缘层可耐受3千伏高压。
实施例3:电缆绝缘层的制备及其性能
原料:外层的组分及重量配比为:低密度聚乙烯:氢氧化铝:蒙脱土=47:50:3;中间层的组分及重量配比为:低密度聚乙烯:乙烯基三甲氧基硅烷:1,1-二叔丁基过氧化环己烷:四苯基锡:氢氧化镁=94:1:0.5:1:3.5;内层的组分及重量配比为:低密度聚乙烯:乙烯基三乙氧基硅烷:过氧化苯甲酰:烷基苯磺酸:苯磺酸+氧化锌=94.5:2:0.2:2:1;其中,低密度聚乙烯牌号为QLT17。
制备方法:同实施例1,通过控制多层共挤装置的各层分配比例,使所得电缆绝缘层各层厚度为:外层厚度1.0毫米,中间层厚度0.5毫米,内层厚度1.0毫米。
电缆绝缘层性能:制成的电缆绝缘层燃烧产物PH加权值为6.1,燃烧时产生的烟尘透光率75%,单根燃烧、成束燃烧均满足GB/T18380要求;电缆绝缘层抗拉强度为18.9兆帕,断裂伸长率为490%;该电缆绝缘层可耐受35千伏高压。
对比例1:电缆绝缘层的制备及其性能
电缆绝缘层一般为单层结构,其制备及性能如下:原料:单层的组分及重量配比为:低密度聚乙烯:乙烯基三甲氧基硅烷:1,1-二叔丁基过氧化环己烷:四苯基锡:氢氧化铝=48:1:0.2:0.5:50;其中,低密度聚乙烯牌号为DJ210。
制备方法:按上述比例称取各种原料。以A\B料的形式进行加工,即将低密度聚乙烯与硅烷、过氧化物混合后造粒制成A料,再将低密度聚乙烯与四苯基锡、氢氧化铝混合造粒制成B料,然后将A料与B料以一定比例(如19:1)混合挤出。分别用一台挤出机将树脂绝缘层包覆到电缆缆芯上;电缆绝缘层厚度1毫米。
电缆绝缘层性能:制成的电缆绝缘层燃烧产物PH加权值为4.5,燃烧时产生的烟尘透光率65%,单根燃烧满足GB/T18380要求、成束燃烧均不满足GB/T18380要求;电缆绝缘层抗拉强度为14.2兆帕,断裂伸长率为400%;该电缆绝缘层可耐受3千伏高压。
《低烟无卤阻燃电缆及其制备方法》涉及电缆领域,尤其涉及一种低烟无卤阻燃电缆及其制备方法。