[发明专利]一种聚烯烃电缆材料及其制备方法

说明书

本发明属于防火耐火材料技术领域，公开一种聚烯烃电缆材料及其制备方法，该聚烯烃材料通过改进的填料配方和制备方法，使聚烯烃在高温过程中形成陶瓷体并在持续高温的过程中避免发生熔融收缩，进而发生线缆击穿，获得绝缘性能、力学性能以及耐火性能优异的聚烯烃材料。

技术领域

本发明涉及一种耐火材料，尤其是一种聚烯烃电缆材料及其制备方法。

背景技术

耐火电缆具有规定的防火耐火性能，能够保证线路在火焰条件下继续稳定运行一段时间，使电力系统和信号控制系统在火焰条件下正常工作。目前，国内外防火耐火电缆主要有氧化镁矿物绝缘防火电缆和云母带绕包无机绝缘的防火耐火电缆。矿物绝缘防火电缆虽具有很好的防火耐火性能，但制造工艺复杂、生产成本高昂、施工难度很高。云母带绕包防火耐火电缆虽然工艺简单，但云母带高温燃烧后变脆，受到剧烈震动后易粉化脱落，耐火效果不佳。用陶瓷化硅橡胶制得耐火带施工简单、易操作，可批量化生产，但用陶瓷化硅橡胶制得的复合带成本较高，应用受到限制。可陶瓷化耐火硅橡胶电缆料需要凭借专用的橡胶挤出机挤出，并且还需要经过加热硫化工序进行硫化处理，因而工艺相对复杂，适用范围受到限制。

低烟无卤阻燃聚烯烃电线电缆料是常用的一种绝缘性电缆料，但实际情况中，阻燃电缆在火灾中并不能有效的保护消防设备的线路安全，只能在火灾轰燃前，短时间阻碍火焰的快速传播，而轰燃发生后就必须依赖耐火电缆的作用。这导致了利用现有的生产设备生产可陶瓷化聚烯烃耐火电线电缆，成为电缆生产厂家的一种选择。中国专利申请CN104558805A中公布一种陶瓷化聚烯烃材料及其制备方法，原料包括聚烯烃、瓷化粉及抗氧剂，瓷化粉包括硼砂、硼酸铵、硼酸锌及低熔点玻璃粉，也是本领域常用的原料，该类物质作为成瓷填料的助熔剂，使可陶瓷化聚烯烃能够“低温烧成”，即能在较低温度下陶瓷化，获得一定强度的陶瓷体，更好地发挥防火功能。但是，该类物质在持续高温的情况下会熔融收缩，使陶瓷体形成熔融孔洞或裂纹缺陷，耐火测试中容易造成击穿，绝缘性能变差。同时，低熔点玻璃粉中含有较多金属离子(K⁺、Na⁺等)，在受热熔融过程中也会导致线缆的绝缘性能降低。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种聚烯烃电缆材料及其制备方法，该聚烯烃材料通过改进的填料配方和制备方法，使聚烯烃在在持续高温的过程中避免发生熔融收缩，以及发生线缆击穿，获得绝缘性能、力学性能以及耐火性能优异的聚烯烃材料。

本发明采用的技术方案是：

一种聚烯烃电缆材料的制备方法，所述聚烯烃电缆材料由包括聚烯烃材料、陶瓷化粉、支撑填料、功能性添加剂的原料制得，所述支撑填料为亲水性气相法白炭黑、亲水性沉淀法白炭黑、亲水性高纯石英粉中的一种或几种，所述功能性添加剂为在200-650℃分解得到金属氧化物的化合物；

所述聚烯烃电缆材料的制备方法包括以下步骤：

步骤A：将支撑填料、占陶瓷化粉总质量5-20％的陶瓷化粉与功能性添加剂混合分散，再与聚烯烃材料混合分散均匀，升温至140～150℃密炼15-25min，然后挤出造粒，得到聚烯烃母粒；

步骤B：将聚烯烃母粒与剩余的陶瓷化粉混合后在145～155℃密炼20-25min，再经过混炼塑化、挤出、热切风冷，得到聚烯烃电缆材料。

优选地，所述混炼塑化、挤出及热切风冷在双螺杆挤出机、单螺杆挤出机组成的双阶挤出造粒机组上进行，所述双螺杆挤出机的温度设置为：一区120℃～130℃、二区130℃～135℃、三区135℃～140℃、四区140℃～150℃、五区150～155℃、六区150℃～155℃、七区150℃～155℃、八区145℃～150℃，单螺杆挤出机温度设置为：一区120℃～130℃、二区130℃～135℃、三区130℃～135℃，单螺杆挤出机的机头温度140～145℃。