一种耐火云母绝缘复合材料及其制备方法与流程

专利2022-07-08 112

本发明涉及耐火材料技术领域，特别是涉及一种耐火云母绝缘复合材料及其制备方法。

背景技术：

随着城市化进程的推进，城镇人口大量增加聚集，高层建筑和大型公共设施越来越密集，而由此引发的消防安全问题也得到各级政府部门的重视。像这些重要的公共场所就要求一旦失火的条件下，电线能正常源源不断地输送电力、输送各种控制信号及报警信号为人员逃生、自动报警、消防设施的启动、救援及应急设备的使用提供宝贵的时间，而耐火电线就是在火灾发生时保证线路在一定时间里正常通电，满足火灾时通道的照明、应急广播、防火报警装置、自动消防设施及其它应急设备的正常供电，使人员及时疏散，使救援工作得以正常进行。因此国家建设部、公安部以及一些地方政府相继颁布了一些电气设计规范，并明确规定在一些重要的电力线路或场所应采用耐火电线电缆。

当前耐火电线基本结构为导体外绕包1-2层云母带，然后挤出交联低烟无卤聚烯烃绝缘护套。这种结构的耐火电线主要依靠云母带层起到耐火作用，但是云母带自身比较脆，绕包过程中容易出现脱落、绕包不平整等缺陷，导致产品不稳定，存在安全隐患，云母受火时易脆化脱落，如遇震动或水喷淋则很容易耐火失效。并且云母带存储时易吸潮影响绝缘性能，绕包工艺效率低下，需要经常换盘，工人劳动强度大，一直是行业痛点，由于有没有可替代的材料只能维持现状。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种耐火云母绝缘复合材料及其制备方法，用于解决现有技术中的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明的一方面提供一种耐火云母绝缘复合材料，所述耐火云母绝缘复合材料的原料按质量百分比计，包括如下组分：

在本发明的一些实施方式中，所述耐火云母绝缘复合材料的原料按质量百分比计，包括如下组分：

在本发明的一些实施方式中，所述树脂选自聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、三元乙丙橡胶、相容剂中的多种的组合。

在本发明的一些实施方式中，所述聚乙烯树脂为线性低密度聚乙烯；熔融指数为2.0～4.0；密度为0.918～0.935g/cm³。

在本发明的一些实施方式中，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物的va含量为14％～30％；熔融指数为0.8～6.0；密度为0.8～1.0g/cm³。

在本发明的一些实施方式中，所述乙烯-辛烯共聚物的熔融指数为1.0～6.0；密度为0.8～1.0g/cm³。

在本发明的一些实施方式中，所述三元乙丙橡胶的门尼粘度为35～60；乙烯含量为50～65％。

在本发明的一些实施方式中，所述相容剂选自马来酸酐接枝eva、马来酸酐接枝pe和马来酸酐接枝poe中的一种或多种。其中，在所述马来酸酐接枝eva、马来酸酐接枝pe和马来酸酐接枝poe中，马来酸酐接枝率均为0.1％～2％。

在本发明的一些实施方式中，所述云母粉的粒径为325目～10000目。

在本发明的一些实施方式中，所述阻燃剂选自氢氧化铝、氢氧化镁、次磷酸铝、三聚氰胺氰尿酸盐中一种或多种的组合。

在本发明的一些实施方式中，所述耐火绝缘粉选自纳米二氧化硅。

在本发明的一些实施方式中，所述加工助剂选自抗氧剂、润滑剂的组合。

本发明另一方面提供如本发明所述的耐火云母绝缘复合材料的制备方法，所述制备方法包括将树脂、云母粉、阻燃剂、耐火绝缘粉和加工助剂混合造粒制备获得。

本发明另一方面提供如本发明所述的耐火云母绝缘复合材料在电线电缆领域中的用途。

本发明另一方面提供一种电线线缆，包括如本发明所述的耐火云母绝缘复合材料。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明方法制备的挤出型耐火云母绝缘复合材料能够替代当前普遍使用的耐火云母带，在生产耐火电线方面成倍提高生产效率和产品品质。本发明工艺路线简单、产品质量稳定，适于工业化生产。

具体实施方式

本发明发明人经过大量探索实验，提供了一种耐火云母绝缘复合材料及其制备方法和用途，来解决这些行业痛点，通过特殊工艺配方制造出可以直接通过挤出机挤出的耐火绝缘料，可以有效避免云母带的易吸潮、绕包效率低、密封性差等缺陷，实现产品的巨大升级。在此基础上，完成了本发明。

本发明的一方面提供一种耐火云母绝缘复合材料，其原料可以包括树脂、云母粉、阻燃剂、耐火绝缘粉和加工助剂。

本发明所提供的耐火云母绝缘复合材料中，其原料按质量百分比计，可以包括10％-30％的树脂。在一些实施例中，所述树脂的质量百分比也可以为15％-30％，10％-20％，20％-30％；或10％-15％，15％-20％，20％-25％，或25％-30％等。例如所述树脂选自聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物(eva)、乙烯-辛烯共聚物(poe)、三元乙丙橡胶(epdm)、相容剂中的多种的组合。

所述聚乙烯树脂为线性低密度聚乙烯，熔融指数为2.0～4.0；2.0～3.0；或3.0～4.0；或2.5～3.5等。密度为0.918～0.935g/cm³。

和/或，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物的va(醋酸乙烯)含量为14％～30％；14％～20％；20％～25％；或25％～30％等。所述乙烯-醋酸乙烯共聚物的熔融指数为0.8～6.0；0.8～1.0；1.0～3.0；或3.0～6.0；或1.0～5.5；1.5～5.0；1.5～4.5；2.0～4.0；或2.5～3.5等。所述乙烯-醋酸乙烯共聚物的密度为0.8～1.0g/cm³；0.8～0.9g/cm³；或0.9～1.0g/cm³等。

和/或，所述乙烯-辛烯共聚物的熔融指数为1.0～6.0；1.0～3.0；3.0～6.0；或2.0～5.0；3.0～4.0等。所述乙烯-辛烯共聚物的密度为0.8～1.0g/cm³；0.8～0.9g/cm³；或0.9～1.0g/cm³等。

和/或，所述三元乙丙橡胶的门尼粘度为35～60；35～45；45～60；40～55；45～50等。乙烯含量50～65％；50～55％；55～60％；60～65％等。

和/或，所述相容剂选自马来酸酐接枝eva、马来酸酐接枝pe和马来酸酐接枝poe中的一种或多种。其中，在前述马来酸酐接枝物中，马来酸酐接枝率为0.1％～2％；0.1％～1％；1％～1.5％；或1.5％～2％等。

所述聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、poe、epdm、相容剂的质量比0～10：0～7：0～8：0～2：0～3。例如，聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、poe、epdm、相容剂的质量比为0～10：0～7：5.5～6.5：1～2：0～3。在一些实施例中，聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、poe、epdm、相容剂的质量比为0.5～1.5：0～7：5.5～6.5：0.5～1.5：0～3。或者；聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、poe、epdm、相容剂的质量比1.5～2.5：3.5～4.5：1.5～2.5：0.5～1.5：0～3。或者；聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、poe、epdm、相容剂的质量比3.5～5.5：1.5～2.5：1.5～2.5：0～2：0～3。或者；聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、poe、epdm、相容剂的质量比3.5～4.5：3.5～4.5：0～8：1.5～2：0～3。或者；聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、poe、epdm、相容剂的质量比1.5～2.5：0～7：7～8：0～2：0～3。或者；聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、poe、epdm、相容剂的质量比1.5～2.5：4.5～5.5：3.5～4.5：1.5～2：0～3。或者；聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、poe、epdm、相容剂的质量比6.5～7.5：3.5～4.5：0～8：0～2：2.5～3。或者；聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、poe、epdm、相容剂的质量比9～10：0～7：2～3：0～2：2～3。

本发明所提供的耐火云母绝缘复合材料中，其原料按质量百分比计，还可以包括30％-60％的云母粉。在一些实施例中，所述云母粉的质量百分比也可以为30％-45％，45％-60％；或30％-40％，40％-50％，或50％-60％；或35％-55％，或40％-50％等。所述云母粉的粒径为325目-10000目。更具体的，例如所述云母粉的粒径可以是325目-1000目，1000目-2000目，2000目-3000目，3000目-4000目，4000目-5000目，5000目-6000目，6000目-7000目，7000目-8000目，8000目-9000目，9000目-10000目；或325目-5000目，或5000目-10000目；或325目-3000目，3000目5000目，5000目-8000目，或8000目-10000目等。云母粉的作用为耐火绝缘。其中，所述云母粉可以是合成云母粉或煅烧云母粉。

本发明所提供的耐火云母绝缘复合材料中，其原料按质量百分比计，还可以包括10％-50％的阻燃剂。在一些实施例中，所述阻燃剂的质量百分比也可以为10％-30％，30％-50％；或10％-20％，20％-30％，30％-40％，或40％-50％；或15％-45％，20％-40％，或25％-35％等。阻燃剂例如可以选自氢氧化铝、氢氧化镁、次磷酸铝、三聚氰胺氰尿酸盐中一种或多种的组合。

本发明所提供的耐火云母绝缘复合材料中，其原料按质量百分比计，还可以包括1％-10％的耐火绝缘粉。在一些实施例中，所述耐火绝缘粉的质量百分比也可以为1％-5％，5％-10％；或1％-3％，3％-5％，5％-8％，或8％-10％；或2％-9％，3％-8％，4％-6％等。耐火绝缘粉的作用是填充于云母粉间的缝隙，进一步提高材料的绝缘耐火性能。耐火绝缘粉选自纳米二氧化硅。

本发明所提供的耐火云母绝缘复合材料中，其原料按质量百分比计，还可以包括1％-5％的加工助剂。在一些实施例中，所述加工助剂的质量百分比也可以为1％-3％，3％-5％；或1％-2％，2％-3％，3％-4％，或4％-5％；或2％-4％等。加工助剂的作用是提高材料的耐老化和挤出加工性能等。所述加工助剂选自抗氧剂、润滑剂的组合。抗氧剂例如可以是抗氧剂1010，抗氧剂168，或，抗氧剂1076。润滑剂可以为聚乙烯蜡、硅酮母等。

在一具体实施例中，

所述耐火云母绝缘复合材料的原料按质量百分比计，包括如下组分：

在一优选实施例中，

所述耐火云母绝缘复合材料的原料按质量百分比计，包括如下组分：

本发明另一方面提供本发明第一方面所述耐火云母绝缘复合材料的制备方法，所述制备方法包括将树脂、云母粉、阻燃剂、耐火绝缘粉和加工助剂混合造粒制备获得。

本发明所提供的耐火云母绝缘复合材料的制备方法中，各原料可以按照本发明第一方面提供的配比进行混合，混合例如可以在高混机中进行混合均匀，高速搅拌过程中所使用搅拌机的转速为：10～30r/min，10～15r/min，或15～30r/min等。搅拌时间为1～10min，1～5min，或5～10min等。造粒过程例如可以通过密炼机、双螺杆挤出机或单螺杆挤出机造粒，可制得挤出型耐火云母绝缘复合材料。

本发明另一方面提供所述耐火云母绝缘复合材料在电线电缆领域中的用途。

本发明另一方面提供一种电线电缆，包括本发明所述的耐火云母绝缘复合材料。

以下结合实施例进一步说明本发明的有益效果。

为了使本发明的发明目的、技术方案和有益技术效果更加清晰，以下结合实施例进一步详细描述本发明。但是，应当理解的是，本发明的实施例仅仅是为了解释本发明，并非为了限制本发明，且本发明的实施例并不局限于说明书中给出的实施例。实施例中未注明具体实验条件或操作条件的按常规条件制作，或按材料供应商推荐的条件制作。

此外应理解，本发明中提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还可以存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以插入其他方法步骤，除非另有说明；还应理解，本发明中提到的一个或多个设备/装置之间的组合连接关系并不排斥在所述组合设备/装置前后还可以存在其他设备/装置或在这些明确提到的两个设备/装置之间还可以插入其他设备/装置，除非另有说明。而且，除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具，而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容的情况下，当亦视为本发明可实施的范畴。

在下述实施例中，所使用到的试剂、材料以及仪器如没有特殊的说明，均可商购获得。

以下除非说明，所用聚烯烃树脂选自乙烯-醋酸乙烯酯，厂家为陶氏化学，型号为2805；聚乙烯，厂家为埃克森美孚，型号为3518cb；poe，厂家为陶氏化学，型号为8480或8200；epdm，厂家为德国朗盛，型号为5469q；相容剂为陶氏化学，型号为gr216。

云母粉选自合成云母粉。厂家为格锐矿业，粒径为2500-3000目。

阻燃剂选自氢氧化铝，厂家为美国雅宝，型号为ol-104leo；氢氧化镁，厂家为美国雅宝，型号为h-5；次磷酸铝，厂家为科莱恩，型号为op930；三聚氰胺氰尿酸盐，厂家为山东泰星，型号为ht-211。

耐火绝缘粉选自纳米二氧化硅。厂家为德固赛，型号为a200。

加工助剂选自抗氧剂、润滑剂、色母粒的组合。抗氧剂厂家为巴斯夫，型号为1010/168/1076；润滑剂聚乙烯蜡厂家为科莱恩，型号为9615a；润滑剂硅酮母粒厂家为道康宁，型号为mb50-315。

实施例1

称取6公斤poe8480，1.5公斤epdm，30公斤云母粉，5公斤氢氧化铝，2.5公斤氢氧化镁、3.5公斤耐火绝缘粉和0.5公斤抗氧剂，1公斤润滑剂用高混机混合均匀，经密炼机、双螺杆或单螺杆造粒即可得到挤出型耐火云母绝缘复合材料。