本发明涉及电缆材料,尤其是涉及一种体积电阻率高的阻燃电缆材料及其制备方法。
背景技术:
1、电线电缆及光缆主要负责能源以及信息传输,是日常生活中必不可少的组成部分。目前,线缆行业的产值规模超过万亿,是整个经济体系中最大的配套行业之一,且是仅次于汽车行业的第二大产业。
2、电缆料一般是分为聚乙烯(pe)电缆料与聚氯乙烯(pvc)电缆料,聚乙烯(pe)电缆料的塑化温度高,如果加工工艺不当,就会产生表面缺陷,容易造成电缆在储存和使用中出现开裂等问题。而pvc电缆料具有高强度、耐高温开裂、热变形低和阻燃性能好等特点,同时其具有较好的加工性能和低廉的生产成本。
3、但现有的电缆材料在长时间的阴雨天气中体积电阻率下降严重,并且可能会由于阻水性能较差导致常常需要检修。
4、如cn116656026a公开了一种抗水树交联聚乙烯电缆料,包括聚乙烯、改性sio2纳米填料、乙烯基三甲氧基硅烷、交联剂和抗氧剂,所述改性sio2纳米填料通过十七氟癸基三甲氧基硅烷修饰sio2纳米材料制备获得;其次公开了一种抗水树交联聚乙烯电缆料的制备方法,通过三步法制备获得具有优异的机械性能、热稳定性能以及抗水树性能的抗水树交联聚乙烯电缆料;最后公开了一种抗水树交联聚乙烯电缆料在电缆中的应用,通过将抗水树交联聚乙烯电缆料挤包直接包覆在线芯上制备获得的电缆具有更好的安全性和稳定性。
5、如cn116285089a公开了一种阻水型低烟无卤阻燃电缆料及其制备方法,属于电缆材料技术领域,包括如下重量份原料:聚烯烃树脂100份、阻燃填料28-30份、不饱和偶联剂8-12份、交联剂0.13-0.15份、抗氧剂0.04-0.05份、相容剂5-6份、催化剂0.3-0.4份;将聚烯烃树脂和不饱和偶联剂混合,得到基料,然后将基料、阻燃填料、交联剂、相容剂进行密炼,最后加入抗氧剂和催化剂,挤出制片,在自然条件下放置72h。本发明中以聚烯烃树脂作为电缆绝缘材料,通过加入无机阻燃剂中的氢氧化镁、氢氧化铝作为无机阻燃剂提高阻燃性能,加入不饱和偶联剂改善原料的加工性能,减少无机阻燃剂的添加量。
6、但是上述材料实质阻水性能未经过测试,在长时间阴雨天气后体积电阻率下降明显,因此亟需一种体积电阻率高的阻燃电缆材料。
技术实现思路
1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种体积电阻率高的阻燃电缆材料及其制备方法,本技术提供的电缆材料力学性能优异,体积电阻率高并且在长时间浸水后体积电导率下降有限。
2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
3、本发明提供了一种体积电阻率高的阻燃电缆材料,包括以下按重量份计组分:
4、
5、所述填充剂采用如下方式制备得到:
6、混合精对苯二甲酸和乙二醇进行酯化反应,酯化完成后加入有机硅试剂进行缩聚反应后得到填充剂。
7、优选的,所述阻燃电缆材料包括以下按重量份计组分:
8、
9、优选的,所述酯化反应和缩聚反应在反应釜中进行;
10、和/或,所述精对苯二甲酸、乙二醇和有机硅试剂之间的摩尔比为1:(1~1.5):(1~1.5);
11、和/或,所述有机硅试剂至少包括如下式(1)所述化合物:
12、
13、式中,r为c0-c20的饱和烷基,
14、r1和r2相同或不同,并且各自独自的选自苯基或c1-c10直链烷基,
15、x选自o或nh,
16、m为正整数;
17、和/或,所述酯化反应还需加入催化剂,所述催化剂优选为三氧化二锑,所述三氧化二锑的加入量为400~600ppm;
18、和/或,所述酯化反应的反应温度为240~260℃;
19、和/或,在酯化反应出水量达到理论出水量90%时,停止酯化反应;
20、和/或,加入有机硅试剂后先常压反应0.5~1h,接着进行预缩聚处理,所述预缩聚反应的具体反应条件为:在1~3h内缓慢抽真空至80~100pa,接着将整个体系温度升温至270~300℃,反应1~3h。
21、优选的,所述稳定剂为硬脂酸铅、硬脂酸钡、月桂酸钡、硬脂酸锌、三盐基性硫酸铅、二盐基性亚磷酸铅、二盐基性苯二甲酸铅、硅酸铅、氰尿酸铅、硬脂酸钙中的一种或多种混合;
22、和/或,所述阻燃剂为三氧化二锑、氢氧化铝、氢氧化镁、水滑石、蒙脱土中的一种或多种组合;
23、和/或,所述润滑剂为液体石蜡、天然石蜡、微晶石蜡、聚乙烯蜡、硬脂酸中的一种或多种组合;
24、和/或,所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、磷酸三甲酚酯、邻苯二甲酸二异壬酯、对苯二甲酸二辛酯、偏笨三酸三辛酯中的一种或多种组合。
25、本发明还提供了一种体积电阻率高的阻燃电缆材料的制备方法,包括如下步骤:
26、高速搅拌混合聚氯乙烯、稳定剂、增塑剂,升温后得到第一混合物,接着切换至低速混合并依次加入填充剂、阻燃剂、润滑剂,得到第二混合物,将第二混合物降温后放入双螺杆挤出机中进行熔融捏合并挤出,挤出冷却,制成粒料,得到电缆材料。
27、优选的,所述高速搅拌混合的速率为700~1000rpm,高速搅拌时间为20~60min;
28、和/或,所述升温具体包括如下步骤:5-8℃/min的速率升温至90-100℃;
29、和/或,所述低速混合的速率为150rpm-200rpm,低速混合时间为200~300s;
30、和/或,所述阻燃电缆材料包括以下按重量份计组分:聚氯乙烯100~150份、稳定剂5~15份、填充剂20~50份、阻燃剂20~40份、润滑剂1~3份、增塑剂30~50份。
31、优选的,所述填充剂采用如下方式制备得到:
32、混合精对苯二甲酸和乙二醇进行酯化反应,酯化完成后加入有机硅试剂进行缩聚反应后得到填充剂。
33、优选的,所述酯化反应和缩聚反应在反应釜中进行;
34、和/或,所述精对苯二甲酸、乙二醇和有机硅试剂之间的摩尔比为1:(1~1.5):(1~1.5);
35、和/或,所述有机硅试剂至少包括如下式(1)所述化合物:
36、
37、式中,r为c0-c20的饱和烷基,
38、r1和r2相同或不同,并且各自独自的选自苯基或c1-c10直链烷基,
39、x选自o或nh,
40、m为正整数;
41、和/或,所述酯化反应还需加入催化剂,所述催化剂优选为三氧化二锑,所述三氧化二锑的加入量为400~600ppm;
42、和/或,所述酯化反应的反应温度为240~260℃;
43、和/或,在酯化反应出水量达到理论出水量90%时,停止酯化反应;
44、和/或,加入有机硅试剂后先常压反应0.5~1h,接着进行预缩聚处理,所述预缩聚反应的具体反应条件为:在1~3h内缓慢抽真空至80~100pa,接着将整个体系温度升温至270~300℃,反应1~3h。
45、优选的,所述稳定剂为硬脂酸铅、硬脂酸钡、月桂酸钡、硬脂酸锌、三盐基性硫酸铅、二盐基性亚磷酸铅、二盐基性苯二甲酸铅、硅酸铅、氰尿酸铅、硬脂酸钙中的一种或多种混合;
46、和/或,所述阻燃剂为三氧化二锑、氢氧化铝、氢氧化镁、水滑石、蒙脱土中的一种或多种组合,
47、和/或,所述润滑剂为液体石蜡、天然石蜡、微晶石蜡、聚乙烯蜡、硬脂酸中的一种或多种组合;
48、和/或,所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、磷酸三甲酚酯、邻苯二甲酸二异壬酯、对苯二甲酸二辛酯、偏笨三酸三辛酯中的一种或多种组合。
49、本发明又提供了一种如上述的体积电阻率高的阻燃电缆材料的制备方法得到的电缆材料。
50、与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
51、1、与现有技术相比,本技术中的阻燃剂能够改善相容性,提高界面结合作用,并且通过界面结合作用能有效传递应力,使得力学性能提升。并且本技术所提供的填充剂是一种极性聚合物,其活性基团会与阻燃剂上的管能团相互作用,其分子链可通过物理缠结和范德华力与阻燃剂相结合,从而提升电缆材料各个组分之间的界面粘附力,使得电缆材料的力学性能提升。
52、2、与现有技术相比,本技术所用的填充剂与聚氯乙烯大分子链相互作用减弱,其活性基团与阻燃剂中的上的管能团相互作用,其分子链可通过物理缠结和范德华力与阻燃剂相结合使其结构紧密,使得聚氯乙烯与填充剂分子间作用力减弱,从而增加离子迁移的活化能,离子活性降低,体积电阻率提升,并且本技术所用的填充剂的疏水性能较强,加大电缆材料的阻水性能,进而使得电缆材料的体积电阻率下降较少。
1.一种体积电阻率高的阻燃电缆材料,其特征在于,包括以下按重量份计组分:
2.根据权利要求1所述的一种体积电阻率高的阻燃电缆材料,其特征在于,所述阻燃电缆材料包括以下按重量份计组分:
3.根据权利要求1或2所述的一种体积电阻率高的阻燃电缆材料,其特征在于,所述酯化反应和缩聚反应在反应釜中进行;
4.根据权利要求1或2所述的一种体积电阻率高的阻燃电缆材料,其特征在于,所述稳定剂为硬脂酸铅、硬脂酸钡、月桂酸钡、硬脂酸锌、三盐基性硫酸铅、二盐基性亚磷酸铅、二盐基性苯二甲酸铅、硅酸铅、氰尿酸铅、硬脂酸钙中的一种或多种混合;
5.一种体积电阻率高的阻燃电缆材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
6.根据权利要求5所述的一种体积电阻率高的阻燃电缆材料的制备方法,其特征在于,所述高速搅拌混合的速率为700~1000rpm,高速搅拌时间为20~60min;
7.根据权利要求5所述的一种体积电阻率高的阻燃电缆材料的制备方法,其特征在于,所述填充剂采用如下方式制备得到:
8.根据权利要求7所述的一种体积电阻率高的阻燃电缆材料的制备方法,其特征在于,所述酯化反应和缩聚反应在反应釜中进行;
9.根据权利要求5所述的一种体积电阻率高的阻燃电缆材料的制备方法,其特征在于,所述稳定剂为硬脂酸铅、硬脂酸钡、月桂酸钡、硬脂酸锌、三盐基性硫酸铅、二盐基性亚磷酸铅、二盐基性苯二甲酸铅、硅酸铅、氰尿酸铅、硬脂酸钙中的一种或多种混合;
10.一种如权利要求5-9任一所述的体积电阻率高的阻燃电缆材料的制备方法得到的电缆材料。
