本發明屬于高分子材料領域，涉及一種低煙無鹵聚烯烴橡膠電纜料及其制備方法。
背景技術：
：近些年來，世界軌道交通行業發展迅猛，特別是中國高鐵、客車、機車、地鐵、輕軌等不僅在國內大量發展，同時走向世界與各國進行競爭。隨著電氣設備的大量應用，電纜需求量也逐年增加，電纜性能的要求也隨之越來越嚴格。目前，市場上大部分的化學交聯阻燃聚烯烴電纜料因阻燃性、耐磨性能、耐候性能之間的矛盾導致其彈性不足，硬度過大，不能完全滿足軌道交通車輛用電纜的要求。而且，現有的制作工藝過程存在加工工序過多，交聯程度不穩定，甚至不符合rohs或reach的要求。因此，急需調整傳統電纜材料配方，研發一種軌道交通車輛用低煙無鹵聚烯烴橡膠電纜料，具有機械性能高、彈性好、耐老化性能好的特性，保障軌道交通車輛用電纜在運行過程中的安全性能，提高電纜的全壽命周期。技術實現要素：本發明的目的在于克服現有技術的缺陷，提供一種阻燃性能好、機械性能高、彈性好、耐老化性能好、性價比高的低煙無鹵聚烯烴橡膠電纜料及其制備方法。為實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：一種低煙無鹵聚烯烴橡膠電纜料，包括以下重量份數的組分：60-80份乙烯-醋酸乙烯共聚物，50-70份高密度聚乙烯，18-27份改性納米陶土，130-180份改性納米阻燃劑，3.5-7.5份納米級二氧化硅，0.5-1.5份防老劑，1.5-2.5份高耐磨炭黑，0.75-3.5份活性軟化劑，3-5份微晶石蠟，0.75-1.5份硅烷偶聯劑，5-10份增塑劑，1.0-2.0份硫化劑和0.25-1.25份配合助劑。進一步，所述改性納米陶土為高嶺土，粒徑為納米級。進一步，所述改性納米阻燃劑為改性氫氧化鋁和改性氫氧化鎂的組合，粒徑為納米級，表面經過硅烷偶聯劑處理。進一步，所述活性軟化劑為硬脂酸鹽，為硬脂酸鋅和硬脂酸鈣的組合。進一步，所述增塑劑為葵二酸二辛脂與鄰苯二甲酸二辛酯的組合，防老劑為6-乙氧基-2，2，4-三甲基-1，2-二氫化喹啉。進一步，所述硅烷偶聯劑為乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷。進一步，硫化劑為雙叔丁基過氧化異丙基苯，配合助劑為三烯丙基異三聚氰酸酯。一種低煙無鹵聚烯烴橡膠電纜料的制備方法，包括以下步驟：a，配料塑煉：按質量比例，取60-80份乙烯-醋酸乙烯共聚物，50-70份高密度聚乙烯、90-120份納米改性阻燃劑、0.5-2.5份活性軟化劑在密煉機內進行塑煉，時間8-12分鐘，通過開煉機壓片，輸送至過濾機進行過濾，冷卻，通過開煉機壓片，敦放16h待用；b，加料混煉：將塑煉后的混合物加入0.75-1.5份硅烷偶聯劑，18-27份改性納米陶土，0.5-1.5份防老劑，0.25-1份活性軟化劑，3.5-7.5份納米球形二氧化硅，40-60份改性納米阻燃劑，5-10份增塑劑，3-5份微晶石蠟，1.5-2.5份高耐磨炭黑，混煉8-12min；c，硫化成品：加入1.0-2.0份硫化劑、0.25-1.25份配合助劑混煉1-3min，在開煉機上壓片，敦放16h，形成低煙無鹵聚烯烴橡膠電纜料。進一步，在步驟a中，密煉機上的溫度控制到20-60℃，過濾機首次開機時機身溫度80-90℃，機頭溫度50-60℃，開煉機上的溫度控制到40-50℃。進一步，在步驟c中，加料混煉后的橡膠在開煉機上直通3次，打三角包3個，拉出厚4～6mm、寬120～180mm的長條。本發明的低煙無鹵聚烯烴橡膠電纜料及其制備方法采用了本發明全新的技術方案，與現有技術相比，本發明采用納米級二氧化硅+納米改性氫氧化物+納米陶土+硫化劑+配合助劑的整體方案，二氧化硅、改性氫氧化物、陶土均為超細納米級，粒徑尺寸范圍在1-100nm，具有比表面積大、表面吸附力強、表面能大、化學純度高、分散性能好等特點，使橡膠的機械性能、穩定性、致密性、抗老化性等均比非納米級材料有極大的提升；本發明電纜料具有優良的耐高溫低溫性能、耐老化性、高阻燃性、高電性能和高柔性；改性納米阻燃劑受熱時會釋放出結晶水，吸收大量熱量；與此同時，脫水反應會產生大量水蒸汽，它可以稀釋可燃性氣體，從而阻止燃燒，另外會在材料表面形成一層不熔不燃的氧化物硬殼，阻斷了高聚物與外界熱氧反應的通道，最終材料阻燃、自熄，使電纜具有高阻燃性。本發明專利材料經久耐用，安全可靠，無毒無鹵，加工穩定。本發明的低煙無鹵聚烯烴橡膠電纜料適用于軌道車輛，滿足軌道交通車輛用電纜的性能要求和環保要求。配合助劑中含有天然脂肪酸鈣鹽與酰胺酯蠟的混合物，同時具有親油性和親水性兩種相反性質，可以削弱聚合物與容體內部分子間的相互摩擦，降低內生熱和改善熔融流動性，有效保證氫氧化物和陶土的的分散性，保證各組份的充分結合；硫化劑采用雙叔丁基過氧化異丙基苯，普通硫化劑熱分解時過氧鍵斷裂后產生具有難聞氣味的苯乙酮，而且對人身體有害，本專利采用的硫化劑熱分解后無該類刺激性氣味的氣體，可以有效保證材料硫化后沒有任何有害氣體和硫化氣味，材料配方符合rohs和reach的要求，從而保證對生產、安裝人員無健康危害和安全環保。本發明電纜料基材使用乙烯-醋酸乙烯共聚物，其中醋酸乙烯含量為30％-50％，與高密度聚乙烯、防老劑、共用后，具有機械強度高，力學性能優異等特點。具體實施方式以下結合實施例，進一步說明本發明低煙無鹵聚烯烴橡膠電纜料及其制備方法的具體實施方式。本發明低煙無鹵聚烯烴橡膠電纜料及其制備方法不限于以下實施例的描述。本發明低煙無鹵聚烯烴橡膠電纜料，包括以下重量份數的組分：60-80份乙烯-醋酸乙烯共聚物，50-70份高密度聚乙烯，18-27份改性納米陶土，130-180份改性納米阻燃劑，3.5-7.5份納米球形二氧化硅，0.5-1.5份防老劑，1.5-2.5份高耐磨炭黑，0.75-3.5份活性軟化劑，3-5份微晶石蠟，0.75-1.5份硅烷偶聯劑，5-10份增塑劑，1.0-2.0份硫化劑和0.25-1.25份配合助劑。配合助劑為硫化助劑。具體地，所述改性納米陶土為高嶺土，粒徑為納米級。所述改性納米阻燃劑為改性氫氧化鋁和改性氫氧化鎂的組合，粒徑為納米級，表面經過硅烷偶聯劑處理。所述活性軟化劑為硬脂酸鹽，為硬脂酸鋅和硬脂酸鈣的組合。所述增塑劑為葵二酸二辛脂與鄰苯二甲酸二辛酯的組合，防老劑為6-乙氧基-2，2，4-三甲基-1，2-二氫化喹啉。所述硅烷偶聯劑為乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷。硫化劑為雙叔丁基過氧化異丙基苯，配合助劑為三烯丙基異三聚氰酸酯；乙烯-醋酸乙烯共聚物中，醋酸乙烯的含量為30％-50％。本發明低煙無鹵聚烯烴橡膠電纜料的制備方法，包括以下步驟：a，配料塑煉：按質量比例，取60-80份乙烯-醋酸乙烯共聚物，50-70份高密度聚乙烯、90-120份納米改性阻燃劑、0.5-2.5份活性軟化劑在密煉機內進行塑煉，時間8-12分鐘，通過開煉機壓片，輸送至過濾機進行過濾，冷卻，通過開煉機壓片，敦放16h待用；b，加料混煉：將塑煉后的混合物加入0.75-1.5份硅烷偶聯劑，18-27份改性納米陶土，0.5-1.5份防老劑，0.25-1份活性軟化劑，3.5-7.5份納米球形二氧化硅，40-60份改性納米阻燃劑，5-10份增塑劑，3-5份微晶石蠟，1.5-2.5份高耐磨炭黑，混煉8-12min；c，硫化成品：加入1.0-2.0份硫化劑、0.25-1.25份配合助劑混煉1-3min，在開煉機上壓片，敦放16h，形成低煙無鹵聚烯烴橡膠電纜料。具體地，在步驟a中，密煉機上的溫度控制到20-60℃，過濾機首次開機時機身溫度80-90℃，機頭溫度50-60℃，開煉機上的溫度控制到40-50℃。在步驟c中，加料混煉后的橡膠在開煉機上直通3次，打三角包3個，拉出厚4～6mm、寬120～180mm的長條。本發明的軌道交通車輛用低煙無鹵聚烯烴橡膠電纜料及其制備方法采用了本發明全新的技術方案，與現有技術相比，本發明采用納米級二氧化硅+納米改性氫氧化物+納米陶土+硫化劑+配合助劑的整體方案，二氧化硅、改性氫氧化物、陶土均為超細納米級，粒徑尺寸范圍在1-100nm，具有比表面積大、表面吸附力強、表面能大、化學純度高、分散性能好等特點，使橡膠的機械性能、穩定性、致密性、抗老化性等均比非納米級材料有極大的提升；配合助劑中含有天然脂肪酸鈣鹽與酰胺酯蠟的混合物，同時具有親油性和親水性兩種相反性質，可以削弱聚合物與容體內部分子間的相互摩擦，降低內生熱和改善熔融流動性，有效保證氫氧化物和陶土的的分散性，保證各組份的充分結合；硫化劑采用雙叔丁基過氧化異丙基苯，普通硫化劑熱分解時過氧鍵斷裂后產生具有難聞氣味的苯乙酮，而且對人身體有害，本專利采用的硫化劑熱分解后無該類刺激性氣味的氣體，可以有效保證材料硫化后沒有任何有害氣體和硫化氣味，材料配方符合rohs和reach的要求，從而保證對生產、安裝人員無健康危害和軌道車輛安全環保；本發明電纜料基材使用乙烯-醋酸乙烯共聚物，其中醋酸乙烯含量為30％-50％，與高密度聚乙烯、防老劑、共用后，具有機械強度高，力學性能優異等特點，同時具有優良的耐高溫低溫性能、耐老化性、高阻燃性、高電性能和高柔性；改性納米阻燃劑受熱時會釋放出結晶水，吸收大量熱量；與此同時，脫水反應會產生大量水蒸汽，它可以稀釋可燃性氣體，從而阻止燃燒，另外會在材料表面形成一層不熔不燃的氧化物硬殼，阻斷了高聚物與外界熱氧反應的通道，最終材料阻燃、自熄，使電纜具有高阻燃性；機械強度高，力學性能優異，具有優良的耐高溫低溫性能、耐老化性、高阻燃性、高電性能和高柔性；本發明電纜料經久耐用，安全可靠，無毒無鹵，加工穩定，滿足軌道交通車輛用電纜的性能要求。本發明采用納米級二氧化硅+納米改性氫氧化物+納米陶土+硫化劑+配合助劑的整體方案才能起到本發明的上述有益效果，缺少任一組分都不能達到本發明的整體有益效果。軌道交通車輛用低煙無鹵聚烯烴橡膠電纜料的制備方法，其制備過程如下：實施例一：(1)，配料塑煉：按質量比例，取70份乙烯-醋酸乙烯共聚物，60份高密度聚乙烯、100份納米改性阻燃劑，2份活性軟化劑，在密煉機內進行塑煉，時間10分鐘，溫度20-60℃，通過開煉機壓片，開煉機上的溫度控制到40-50℃，輸送至過濾機進行過濾，過濾機首次開機機身溫度85℃，機頭溫度60℃冷卻，通過開煉機壓片，開煉機上的溫度控制到40-50℃，打卷后敦放16h待用；(2)，加料混煉：將塑煉后的混合物加入1份硅烷偶聯劑，20份改性納米陶土，1份防老劑，1份活性軟化劑，6份納米球形二氧化硅，50份改性納米阻燃劑，8份增塑劑，3份微晶石蠟，2份高耐磨炭黑，逐步投入到密煉機中，混煉10min，溫度不超過60℃；(3)，硫化成品：加入2份硫化劑，1份配合助劑混煉2min，在開煉機上直通3次，打三角包3個，拉出厚4～6mm、寬120～180mm的長條敦放16h后才能使用，得到軌道交通車輛用低煙無鹵聚烯烴橡膠電纜料。實施例一的電纜料性能結果如下表：序號檢驗項目單位實施例11原始物理機械性能1.1抗拉強度mpa11.51.2斷裂伸長率％2002158℃×168h熱老化2.1強度變化率％+152.2斷裂伸長率變化率％-153100℃×70h耐礦物油3.1強度變化率％-103.2斷裂伸長率變化率％-15470℃×168h耐燃料油4.1強度變化率％-154.2斷裂伸長率變化率％-205-40℃×4h低溫拉伸5.1伸長率％60620℃時體積電阻率ωcm4.2×10147無鹵性能7.1鹵酸氣體釋放量％0.17.2ph值5.87.3電導率μs/mm1.08阻燃性能8.1單根垂直燃燒通過8.2成束c類燃燒通過9煙密度％90本實施例電纜料機械強度高，力學性能優異，具有優良的耐高溫低溫性能、耐老化性、高阻燃性、高電性能和高柔性；經久耐用，安全可靠，無毒無鹵，加工穩定，滿足軌道交通車輛用電纜的性能要求。實施例二：(1)，配料塑煉：按質量比例，取60份乙烯-醋酸乙烯共聚物，50份高密度聚乙烯、90份納米改性阻燃劑，0.5份活性軟化劑，在密煉機內進行塑煉，時間8分鐘，溫度20℃，通過開煉機壓片，開煉機上的溫度控制到40℃，輸送至過濾機進行過濾，過濾機首次開機機身溫度80℃，機頭溫度50℃冷卻，通過開煉機壓片，開煉機上的溫度控制到40℃，打卷后敦放16h待用；(2)，加料混煉：將塑煉后的混合物加入0.75份硅烷偶聯劑，18份改性納米陶土，0.5份防老劑，0.25份活性軟化劑，3.5份納米球形二氧化硅，40份改性納米阻燃劑，5份增塑劑，3份微晶石蠟，1.5份高耐磨炭黑，逐步投入到密煉機中，混煉8min，溫度不超過60℃；(3)，硫化成品：加入1份硫化劑，0.25份配合助劑混煉1min，在開煉機上直通3次，打三角包3個，拉出厚4～6mm、寬120～180mm的長條敦放16h后才能使用，得到軌道交通車輛用低煙無鹵聚烯烴橡膠電纜料。實施例三：(1)，配料塑煉：按質量比例，取80份乙烯-醋酸乙烯共聚物，70份高密度聚乙烯、120份納米改性阻燃劑，2.5份活性軟化劑，在密煉機內進行塑煉，時間12分鐘，溫度60℃，通過開煉機壓片，開煉機上的溫度控制到50℃，輸送至過濾機進行過濾，過濾機首次開機機身溫度90℃，機頭溫度60℃冷卻，通過開煉機壓片，開煉機上的溫度控制到50℃，打卷后敦放16h待用；(2)，加料混煉：將塑煉后的混合物加入1.5份硅烷偶聯劑，27份改性納米陶土，1.5份防老劑，1份活性軟化劑，7.5份納米球形二氧化硅，60份改性納米阻燃劑，10份增塑劑，5份微晶石蠟，2.5份高耐磨炭黑，逐步投入到密煉機中，混煉12min，溫度不超過60℃；(3)，硫化成品：加入2份硫化劑，1份配合助劑混煉2min，在開煉機上直通3次，打三角包3個，拉出厚4～6mm、寬120～180mm的長條敦放16h后才能使用，得到軌道交通車輛用低煙無鹵聚烯烴橡膠電纜料。實施例四：(1)，配料塑煉：按質量比例，取70份乙烯-醋酸乙烯共聚物，60份高密度聚乙烯、105份納米改性阻燃劑，1.5份活性軟化劑，在密煉機內進行塑煉，時間10分鐘，溫度40℃，通過開煉機壓片，開煉機上的溫度控制到45℃，輸送至過濾機進行過濾，過濾機首次開機機身溫度85℃，機頭溫度55℃冷卻，通過開煉機壓片，開煉機上的溫度控制到45℃，打卷后敦放16h待用；(2)，加料混煉：將塑煉后的混合物加入1份硅烷偶聯劑，22份改性納米陶土，1份防老劑，0.75份活性軟化劑，5.5份納米球形二氧化硅，50份改性納米阻燃劑，7.5份增塑劑，4份微晶石蠟，2份高耐磨炭黑，逐步投入到密煉機中，混煉10min，溫度不超過60℃；(3)，硫化成品：加入1.5份硫化劑，0.75份配合助劑混煉2min，在開煉機上直通3次，打三角包3個，拉出厚4～6mm、寬120～180mm的長條敦放16h后才能使用，得到軌道交通車輛用低煙無鹵聚烯烴橡膠電纜料。以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施只局限于這些說明。對于本發明所屬
技術領域：
的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本發明的保護范圍。當前第1頁12