一种低烟无卤阻燃高强电缆用无机填料的制备方法与流程

[0001]
本发明属于有机(高分子)-无机(填料)材料技术领域，具体地说涉及一种低烟无卤阻燃高强电缆用无机填料的制备方法。


背景技术：
：
[0002]
低烟无卤阻燃型电缆是当前电缆应用的主要产品，由于其在电缆过热甚至是达到燃点时，电缆外层高分子材料腐蚀性和毒性都较低且烟雾量极少，能有效阻止电缆高分材料的进一步燃烧，因此，有利于保护人民身体健康以及降低物质财产损失。目前，低烟无卤阻燃型电缆的研发主要集中于阻燃型无机填料的选择，如氢氧化镁(公开号cn103530519a)，氢氧化铝(公开号cn106397943a)，,氧化铝(公开号cn103992554a)、氧化镁((公开号cn105295165a))，高岭土(公开号cn1104530519a)、膨润土(公开号cn104163942a)等。
[0003]
在实际生产中，为了达到较好的阻燃效果，电缆原料制备过程中一般需要添加较多的无机阻燃型填料，但由此带来的问题是：一方面由于所选无机阻燃型填料密度较大且粒度较细，不能在电缆原料中分散均匀，影响电缆原料后续加工工程；另一方面则由于只考虑提升电缆原料阻燃性能而忽略了机械性能，也会对电缆实际应用效果产生不利的影响。因此，怎样选择较好的无机填料配比及其加工方法，可对电缆物料的阻燃性能和性能的提升起到协同作用，是当前电缆原料制备主要难点所在。


技术实现要素：

[0004]
针对上述现有技术的难点，本发明旨在提供一种用于低烟无卤阻燃高强电缆料制备、多结构体系、多组分无机填料的制备方法，能有效解决由于填充无机填料造成电缆加工困难和机械性能减弱的问题，并能有效提高电缆料综合应用性能，且所选无机填料来源广泛、阻燃性能较好，无烟无毒等特点。
[0005]
本发明通过以下技术方案实现：
[0006]
一种低烟无卤阻燃高强电缆用无机填料，主体成分由下列重量份原料组成：
[0007][0008]
所述一种低烟无卤阻燃高强电缆用无机填料，由以下具体步骤制备而成：
[0009]
将膨润土与蒸馏水按质量比1:20～1:30混合，以150～200转/分搅拌10～20分钟
均匀后，再超声分散20～30分钟。
[0010]
待步骤(1)完成后，继续加入氢氧化镁粉体，控制转速为200～250转/分，搅拌10～20分钟。
[0011]
待步骤(2)完成后，继续加入轻质碳酸钙和玻璃纤维，调整转速300～400转/分，搅拌20～30分钟。
[0012]
待步骤(3)完成后，缓慢加入浓度为10～20％的表面分散剂柠檬酸铵水溶液，控制转速300～400转/分，搅拌30～60分钟。
[0013]
待步骤(4)完成后，继续加入空心玻璃微珠，调整转速为200～250转/分，搅拌60～90分钟。
[0014]
将步骤(5)所得浆料，置于烘箱中，以80～90℃干燥24小时。
[0015]
将步骤(6)所得粉体，喷撒浓度为5～10％的硅烷偶联剂kh550水溶液，轻碾粉碎，过150～200目筛网，置于30～40℃烘箱中干燥24小时，即得低烟无卤阻燃电缆用无机填料。
[0016]
本发明的有益效果:
[0017]
本发明采用膨润土经超速分散后，能有效剥离膨润土的片层结构，最大化提高膨润土的分散性，使其一方面可增大与电缆高分子材料接触面积；另一方面作为粘土类层状材料在电缆高分子体系中可起到很好的润滑作用，改善电缆挤出造粒工艺过程；本发明采用2500～3000目氢氧化镁和轻质碳酸钙作为主要的阻燃物质，由于粒径较小，其在电缆燃烧初期温度时(600～800℃)就可发生分解反应，氢氧化镁热分解产生水分子，轻质碳酸钙热分解产生二氧化碳，两者均能对电缆燃烧起到良好的阻燃作用；添加玻璃纤维可增强电缆料拉伸强度，同时在电缆燃烧过程降低电缆熔料脱落的能力；添加空心玻璃微珠在液体搅拌混料时可使超细粒度的氢氧化镁，轻质碳酸钙填充进入其空心球体结构中，一方面玻璃微珠球型结构可增大与电缆高分子材料接触面积，另一方面则可使阻燃物质(氢氧化镁和轻质碳酸钙)均匀分散在电缆体系中。本发明所制无机填料用于填充电缆料时，表现出优异的综合性能，如加工性能明显改善，电缆制品耐热性、阻燃性、抗拉性能明显提高，同时生产成本得到有效降低，具有重要的经济效益。
具体实施方式
[0018]
本发明采用以下试验验证本发明的优点。
[0019]
实施例1
[0020]
本实施例公开了一种低烟无卤阻燃高强电缆用无机填料的制备方法，该无机填料对应组分的重量份数为：空心玻璃微珠15份、玻璃纤维5份、膨润土5分、轻质碳酸钙40份、氢氧化镁34份、柠檬酸铵0.5份、硅烷偶联剂kh5500.5份。制备上述无机填料的具体步骤如下：
[0021]
(1)将膨润土与蒸馏水按质量比1:20混合，以150转/分搅拌10分钟均匀后，再超声分散20分钟。
[0022]
(2)待步骤(1)完成后，继续加入氢氧化镁粉体，控制转速为200转/分，搅拌30分钟。
[0023]
(3)待步骤(2)完成后，继续加入轻质碳酸钙和玻璃纤维，调整转速300转/分，搅拌30分钟。
[0024]
(4)待步骤(3)完成后，缓慢加入浓度为20％的表面分散剂柠檬酸铵水溶液，控制
转速400转/分，搅拌60分钟。
[0025]
(5)待步骤(4)完成后，继续加入空心玻璃微珠，调整转速为200转/分，搅拌60分钟。
[0026]
(6)将步骤(5)所得浆料，置于90℃烘箱中干燥24小时。
[0027]
(7)步骤(6)所得粉体，喷撒浓度为10％的硅烷偶联剂kh550水溶液，轻碾粉碎，过150目筛网，置于40℃烘箱中干燥24小时，即得低烟无卤阻燃高强电缆用无机填料。
[0028]
实施例2
[0029]
本实施例公开了一种低烟无卤阻燃高强电缆用无机填料的制备方法，该无机填料对应组分的重量份数为：空心玻璃微珠5份、玻璃纤维15份、膨润土10分、轻质碳酸钙30份、氢氧化镁40份、柠檬酸铵0.2份、硅烷偶联剂kh5500.8份。制备上述无机填料的具体步骤如下：
[0030]
(1)将膨润土与蒸馏水按质量比1:30混合，以150转/分搅拌20分钟均匀后，再超声分散30分钟。
[0031]
(2)待步骤(1)完成后，继续加入氢氧化镁粉体，控制转速为250转/分，搅拌20分钟。
[0032]
(3)待步骤(2)完成后，继续加入轻质碳酸钙和玻璃纤维，调整转速400转/分，搅拌30分钟。
[0033]
(4)待步骤(3)完成后，缓慢加入浓度为10％的表面分散剂柠檬酸铵水溶液，控制转速400转/分，搅拌50分钟。
[0034]
(5)待步骤(4)完成后，继续加入空心玻璃微珠，调整转速为250转/分，搅拌90分钟。
[0035]
(6)将步骤(5)所得浆料，置于80℃烘箱中干燥24小时。
[0036]
(7)步骤(6)所得粉体，喷撒浓度为10％的硅烷偶联剂kh550水溶液，轻碾粉碎，过200目筛网，置于40℃干燥24小时，即得低烟无卤阻燃高强电缆用无机填料。
[0037]
实施例3
[0038]
本实施例公开了一种低烟无卤阻燃高强电缆用无机填料的制备方法，该无机填料对应组分的重量份数为：空心玻璃微珠10份、玻璃纤维9份、膨润土20份、轻质碳酸钙30份、氢氧化镁30份、柠檬酸铵0.3份、硅烷偶联剂kh5500.7份。制备上述无机填料的具体步骤如下：
[0039]
(1)将膨润土与蒸馏水按质量比1:25混合，以200转/分搅拌15分钟均匀后，再超声分散25分钟。
[0040]
(2)待步骤(1)完成后，继续加入氢氧化镁粉体，控制转速为240转/分，搅拌15分钟。
[0041]
(3)待步骤(2)完成后，继续加入轻质碳酸钙和玻璃纤维，调整转速350转/分，搅拌20分钟。
[0042]
(4)待步骤(3)完成后，缓慢加入浓度为15％的表面分散剂柠檬酸铵水溶液，控制转速350转/分，搅拌40分钟。
[0043]
(5)待步骤(4)完成后，继续加入空心玻璃微珠，调整转速为200转/分，搅拌80分钟。
[0044]
(6)将步骤(5)所得浆料，置于90℃烘箱中干燥24小时。
[0045]
(7)步骤(6)所得粉体，喷撒浓度为8％的硅烷偶联剂kh550水溶液，轻碾粉碎，过200目筛网，置于50℃干燥24小时，即得低烟无卤阻燃高强电缆用无机填料。
[0046]
实施例4
[0047]
本实施例公开了一种低烟无卤阻燃高强电缆用无机填料的制备方法，该无机填料对应组分的重量份数为：空心玻璃微珠12份、玻璃纤维12份、膨润土15份、轻质碳酸钙20份、氢氧化镁40份、柠檬酸铵0.4份、硅烷偶联剂kh5500.6份。制备上述无机填料的具体步骤如下：
[0048]
(1)将膨润土与蒸馏水按质量比1:25混合，以180转/分搅拌20分钟均匀后，再超声分散25分钟。
[0049]
(2)待步骤(1)完成后，继续加入氢氧化镁粉体，控制转速为250转/分，搅拌15分钟。
[0050]
(3)待步骤(2)完成后，继续加入轻质碳酸钙和玻璃纤维，调整转速400转/分，搅拌25分钟。
[0051]
(4)待步骤(3)完成后，缓慢加入浓度为20％的表面分散剂柠檬酸铵水溶液，控制转速400转/分，搅拌60分钟。
[0052]
(5)待步骤(4)完成后，继续加入空心玻璃微珠，调整转速为250转/分，搅拌70分钟。
[0053]
(6)将步骤(5)所得浆料，置于85℃烘箱中干燥24小时。
[0054]
(7)步骤(6)所得粉体，喷撒浓度为10％的硅烷偶联剂kh550水溶液，轻碾粉碎，过150目筛网，置于45℃干燥24小时，即得低烟无卤阻燃高强电缆用无机填料。
[0055]
对比例:
[0056]
氢氧化铝2500目，74.8份，
[0057]
氢氧化镁2500目，12.5份，
[0058]
碳酸钙2500目，12.5份，
[0059]
硅烷偶联剂kh550，0.2份。
[0060]
将上述重量份氢氧化钠铝、氢氧化镁、碳酸钙混合均匀，，喷撒浓度为10％的硅烷偶联剂kh550水溶液，过200目筛网，置于40℃干燥24小时待用。
[0061]
为检测上述无机填料应用于电缆的实际效果，本发明按下述配方比例制备成电缆料并检测其性能如表1所示。。
[0062]
eva：17份
[0063]
mlldpe：9.5份
[0064]
poe：5.5份
[0065]
pe相容剂：5.5份
[0066]
硅酮母粒：1份
[0067]
抗氧化剂1010：0.4份
[0068]
dstdp：0.2份
[0069]
pe蜡：0.05份。
[0070]
无机填料：60.85份
[0071]

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