《動車用低煙無鹵阻燃高伸長率聚烯烴電纜料及製備方法》是安徽華菱電纜集團有限公司於2014年9月05日申請的發明專利，該專利申請號為2014104531457，公布號為CN104231394A，專利公布日為2014年12月24日，發明人是閔玉琳、陳龍、王平、汪為明、葉斌、丁運生。
《動車用低煙無鹵阻燃高伸長率聚烯烴電纜料及製備方法》公開了一種動車用低煙無鹵阻燃高伸長率聚烯烴電纜料，按重量份數包括：高密度聚乙烯、線性低密度聚乙烯、阻燃劑、二氧化矽、乙烯–醋酸乙烯酯接枝馬來酸酐共聚物、彈性體、抗氧劑、潤滑劑。該發明還公開了上述纜料的製作方法以，將按重量份數復配好的聚烯烴和助劑加入到高速混合機中，在轉速1000–1500轉/分鐘時混合5–10分鐘後，再經雙螺桿擠出機在150–170℃下混煉、造粒，得到電纜料。該發明的聚烯烴電纜料具有高伸長率，低煙無鹵阻燃和無毒等優點，電纜料具體可用於時速350千米以上動車用電線電纜的製造。
2020年7月17日，《動車用低煙無鹵阻燃高伸長率聚烯烴電纜料及製備方法》獲得安徽省第七屆專利獎優秀獎。
基本介紹
- 中文名：動車用低煙無鹵阻燃高伸長率聚烯烴電纜料及製備方法
- 公布號：CN104231394A
- 公布日：2014年12月24日
- 申請號：2014104531457
- 申請日：2014年9月5日
- 申請人：安徽華菱電纜集團有限公司
- 地址：安徽省蕪湖市無為龍庵工業區華菱大道1號
- 發明人：閔玉琳、陳龍、王平、汪為明、葉斌、丁運生
- Int.Cl.：C08L23/06(2006.01)I、C08L23/08(2006.01)I、C08L23/16(2006.01)I、C08L51/00(2006.01)I、C08K13/02(2006.01)I等
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
截至2014年9月，中國時速350千米以上高速鐵路動車用電線電纜產品主要靠進口歐系，耐克森（NEXANS）、灝訊（HVBER+SUHNER）、普睿司曼（PRYSMIAN）及日系等公司產品，中國國內無法實現完全國產化。據中國鐵路標準、歐洲標準以及日本標準，時速350千米動車用電線電纜包括標準壁厚和薄壁兩大種類以及各自對應的單芯和多芯結構。時速350千米以下均採用國內鐵路標準生產，而時速350千米及以上均採用日標或歐標標準。主要包括：TB/T1484–2010標準、JIS–C系列標準（日標）和EN系列標準（歐標）。
通過三個標準的對比可知，除耐油、耐磨、耐酸鹼、耐腐蝕、低煙無鹵阻燃等共性要求外，關鍵共性技術要求如下：
1）在滿足材料的其他性能的基礎上的要求，尤其是要滿足低煙低鹵阻性能外，在斷裂伸長率方面，歐標要求≥125%、鐵標要求≥150%、日標要求≥350%；
2）毒性測定試驗要求：鐵標≤5，日標≤1，歐標≤3，日標由於試驗方法與鐵標及歐標不同，不具備可比性，但鐵標與歐標試驗方法相同，截至2014年9月，中國材料很難達到該要求。“一種低煙無鹵阻燃聚烯烴電纜料及其製備方法”（專利申請號CN1445793A）製備了一種電纜材料，但由於是高填充，無機粉體在基體中分散性能較差，材料的柔性較差。“一種低煙無鹵阻燃聚烯烴電纜料及其製備方法”（專利申請號CN1796450A）採用乙烯醋酸乙烯酯和高密度聚乙烯等塑膠與無機粉體復配，並解決了相容性問題，提高了無機粉體的分散性能，但是這兩個專利都未涉及燃燒時產生的煙的毒性以及滿足時速350千米以上動車用電纜的各項要求。
發明內容
專利目的
《動車用低煙無鹵阻燃高伸長率聚烯烴電纜料及製備方法》是針對2014年9月以前技術的不足，提供一種時速350千米以上動車用低煙無鹵阻燃高伸長率聚烯烴電纜料及製備方法。
技術方案
《動車用低煙無鹵阻燃高伸長率聚烯烴電纜料及製備方法》所述的電纜料的原料包括以下組分及量份數：高密度聚乙烯10–70份、線性低密度聚乙烯10–50份、乙烯–醋酸乙烯酯接枝馬來酸酐共聚物10–20份、阻燃劑20–50份、二氧化矽10–30份、彈性體20–50份、抗氧劑0.1-2、潤滑劑0.5-5份、交聯劑1-10份。進一步，所述的高密度聚乙烯的熔融指數在溫度190oC，載荷重量2.16千克的測試條件下為0.1–20克/10分鐘。進一步，所述的線性低密度聚乙烯的熔融指數在溫度190oC，載荷重量2.16千克的測試條件下為0.1–20克/10分鐘。進一步，所述的乙烯–醋酸乙烯酯接枝馬來酸酐共聚物中醋酸乙烯酯的含量為10–40%，熔融指數在溫度190oC，載荷重量2.16千克的測試條件下為1–10克/10分鐘。進一步，所述的阻燃劑為氫氧化鎂、氫氧化鋁其中一種或兩種混合物，其粒徑為0.1–3微米。進一步，所述的二氧化矽為氣相法白炭黑，其粒徑為0.1–2微米。進一步，所述的彈性體為α–烯烴共聚物，分別為乙烯–丙烯共聚物、乙烯–丁烯共聚物、乙烯–己烯共聚物或乙烯–辛烯共聚物中的一種或幾種混合物，其密度為0.850–0.900克/立方厘米，熔融指數在溫度190oC，載荷重量2.16千克的測試條件下為0.1–40克/10分鐘。 進一步，所述的抗氧劑為四季戊四醇酯；所述的潤滑劑為硬脂酸或聚乙烯蠟中的一種；所述的交聯劑為三烯丙基異氰酸酯。進一步，包含以下步驟：高密度聚乙烯10–70份、線性低密度聚乙烯10–50份、阻燃劑20–50份、二氧化矽10–30份、乙烯–醋酸乙烯酯接枝馬來酸酐共聚物10–20份、彈性體20–50份、抗氧劑0.1–2份、潤滑劑0.5–5份，加入到高速混合機1000–1500轉/分鐘，混合5–10分鐘後，經過雙螺桿擠出機在150–170oC進行混煉、造粒，得到電纜料。
改善效果
與2014年9月以前技術相比《動車用低煙無鹵阻燃高伸長率聚烯烴電纜料及製備方法》的電纜料由於添加了聚乙烯和彈性體，使得添加大量無機阻燃劑後材料的力學性能尤其是斷裂伸長率和柔性無明顯降低，環境友好阻燃劑的加入保證了材料燃燒後的低毒性，同時二氧化矽的加入保證了材料的耐熱性能和耐磨性能並與環境友好阻燃劑有協同作用。
技術領域
《動車用低煙無鹵阻燃高伸長率聚烯烴電纜料及製備方法》屬於高分子材料技術與科學領域，涉及一種電線電纜料，特別涉及一種動車用低煙無鹵阻燃高伸長率聚烯烴電纜料及製備方法。
權利要求
1.《動車用低煙無鹵阻燃高伸長率聚烯烴電纜料及製備方法》其特徵在於，所述的電纜料的原料包括以下組分及重量份數：高密度聚乙烯10–70份、線性低密度聚乙烯10–50份、乙烯–醋酸乙烯酯接枝馬來酸酐共聚物10–20份、阻燃劑20–50份、二氧化矽10–30份、彈性體20–50份、抗氧劑0.1-2、潤滑劑0.5-5份、交聯劑1-10份。
2.根據權利要求1所述的動車用低煙無鹵阻燃高伸長率聚烯烴電纜料，其特徵在於所述的高密度聚乙烯的熔融指數在溫度190℃，載荷重量2.16千克的測試條件下為0.1–20克/10分鐘。
3.根據權利要求1所述的動車用低煙無鹵阻燃高伸長率聚烯烴電纜料，其特徵在於所述的線性低密度聚乙烯的熔融指數在溫度190℃，載荷重量2.16千克的測試條件下為0.1–20克/10分鐘。
4.根據權利要求1所述的動車用低煙無鹵阻燃高伸長率聚烯烴電纜料，其特徵在於所述的乙烯–醋酸乙烯酯接枝馬來酸酐共聚物中醋酸乙烯酯的含量為10–40%，熔融指數在溫度190℃，載荷重量2.16千克的測試條件下為1–10克/10分鐘。
5.根據權利要求1所述的動車用低煙無鹵阻燃高伸長率聚烯烴電纜料，其特徵在於所述的阻燃劑為氫氧化鎂、氫氧化鋁其中一種或兩種混合物，其粒徑為0.1–3微米。
6.根據權利要求1所述的動車用低煙無鹵阻燃高伸長率聚烯烴電纜料，其特徵在於所述的二氧化矽為氣相法白炭黑，其粒徑為0.1–2微米。
7.根據權利要求1所述的動車用低煙無鹵阻燃高伸長率聚烯烴電纜料，其特徵在於所述的彈性體為α–烯烴共聚物，分別為乙烯–丙烯共聚物、乙烯–丁烯共聚物、乙烯–己烯共聚物或乙烯–辛烯共聚物中的一種或幾種混合物，其密度為0.850–0.900克/立方厘米，熔融指數在溫度190℃，載荷重量2.16千克的測試條件下為0.1–40克/10分鐘。
8.根據權利要求1所述的動車用低煙無鹵阻燃高伸長率聚烯烴電纜料，其特徵是所述的抗氧劑為四季戊四醇酯；所述的潤滑劑為硬脂酸或聚乙烯蠟中的一種；所述的交聯劑為三烯丙基異氰酸酯。
9.根據權利要求1–8任一所述的動車用低煙無鹵阻燃高伸長率聚烯烴電纜料，其特徵在於包含以下步驟：高密度聚乙烯10–70份、線性低密度聚乙烯10–50份、阻燃劑20–50份、二氧化矽10–30份、乙烯–醋酸乙烯酯接枝馬來酸酐共聚物10–20份、彈性體20–50份、抗氧劑0.1–2份、潤滑劑0.5–5份，加入到高速混合機1000–1500轉/分鐘，混合5–10分鐘後，經過雙螺桿擠出機在150–170℃進行混煉、造粒，得到電纜料。
實施方式
《動車用低煙無鹵阻燃高伸長率聚烯烴電纜料及製備方法》實施例中原材料性能：
HDPE（高密度聚乙烯）：MFR（熔融指數）在溫度190℃，載荷重量2.16千克的測試條件下為1克/10分鐘；LLDPE（線性低密度聚乙烯）：MFR在溫度190℃，載荷重量2.16千克的測試條件下為1.5克/10分鐘；EVA–g–MAH（乙烯–醋酸乙烯酯接枝馬來酸酐共聚物）：共聚物中醋酸乙烯酯的份數為20份，MFR在溫度190℃，載荷重量2.16千克的測試條件下為3克/10分鐘；Mg（OH）2（氫氧化鎂）：粒徑為1.5微米；Al（OH）3（氫氧化鋁）：粒徑為2.0微米；SiO2（二氧化矽）：為氣相法白炭黑，其粒徑為0.5微米；彈性體1：為乙烯-丁烯共聚物；彈性體2：為乙烯-己烯共聚物；彈性體3：為乙烯-辛烯共聚物；抗氧劑：1101（[β-（3，5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯）；潤滑劑：硬脂酸或聚乙烯蠟；交聯劑：三烯丙基異氰酸酯。
動車用低煙無鹵阻燃高伸長率聚烯烴電纜料，其原料配方（重量份）如表1，其製備方法包括以下步驟：將HDPE、LLDPE、阻燃劑、SiO2、EVA–g–MAH、彈性體、抗氧劑、潤滑劑、交聯劑，加入到高速混合機1000–1500轉/分鐘混合10分鐘後，經雙螺桿擠出機在150–170℃進行混煉、造粒製備電纜料。
組分 | 實施例1 | 實施例2 | 實施例3 | 實施例4 |
|---|---|---|---|---|
HDPE | 20 | 15 | 40 | 30 |
LLDPE | 15 | 20 | 10 | 10 |
彈性體1 | 20 | - | - | - |
彈性體2 | - | 30 | - | 35 |
彈性體3 | - | - | 25 | - |
Mg（OH）2 | 25 | - | 35 | 25 |
Al（OH）3 | - | 30 | - | - |
EVA-g-MAH | 10 | 15 | 10 | 20 |
SiO2 | 10 | 25 | 30 | 20 |
1101 | 0.1 | 0.3 | 0.2 | 0.5 |
硬脂酸 | 0.4 | - | 0.8 | - |
聚乙烯蠟 | - | 0.5 | - | 0.6 |
三烯丙基異氰酸酯 | 1 | 3 | 2 | 4 |
其主要性能如表2：
性能 | 單位 | 實施例1 | 實施例2 | 實施例3 | 實施例4 |
|---|---|---|---|---|---|
拉伸強度 | 兆帕 | 12.2 | 11.2 | 11.5 | 13.2 |
斷裂伸長率 | % | 362 | 378 | 375 | 355 |
毒性 | LC50 | 1 | 1.2 | 0.6 | 1.5 |
老化性能 | ℃*小時 | 180*168 | 180*168 | 180*168 | 180*168 |
拉伸輕度保留率 | % | 76 | 78 | 82 | 75 |
氧指數 | % | 34 | 35 | 33 | 36 |
斷裂伸長率 | % | 362 | 378 | 375 | 355 |
燃燒時透光率 | % | 86 | 88 | 85 | 84 |
由表2可以看出，實驗結果均能滿足TJ/CL313–2013中的相關技術規定，滿足時速350千米以上動車用電纜製造的要求。
榮譽表彰
2020年7月17日，《動車用低煙無鹵阻燃高伸長率聚烯烴電纜料及製備方法》獲得安徽省第七屆專利獎優秀獎。
