一种无卤低烟阻燃聚烯烃电缆料及其制备方法与流程

本技术涉及无卤低烟阻燃聚烯烃电缆料，更具体地说，涉及一种无卤低烟阻燃聚烯烃电缆料及其制备方法。

背景技术：

1、聚氯乙烯是电线电缆上应用最为广泛的塑料材料，该塑料是含卤材料，在燃烧时会释放出有毒有害气体并且发烟量大，易损及环境并且存在二次危害，例如在火灾现场有毒有害气体易引起人的窒息死亡。由于无卤低烟阻燃聚烯烃不含卤素而得以弥补聚氯乙烯的前述不足，因而逐渐受到业界的关注与青睐。

2、目前，在制备无卤低烟阻燃聚烯烃电缆料的过程中，为了提高阻燃性能，往往会将大量的无机阻燃剂添加至其中，如氢氧化镁、氢氧化铝以及氧化锑等，会大大降低了无卤低烟阻燃聚烯烃电缆料的机械物理性能，如抗拉强度、断裂伸长率和耐撕裂性等性能指标大幅下降，继而承受机械外力的能力下降。

技术实现思路

1、为了解决无机阻燃剂用量过大导致电缆的机械物理性能降低的问题，本技术提供一种无卤低烟阻燃聚烯烃电缆料及其制备方法。

2、第一方面，本技术提供一种无卤低烟阻燃聚烯烃电缆料，采用如下的技术方案：

3、一种无卤低烟阻燃聚烯烃电缆料，所述无卤低烟阻燃聚烯烃电缆料包括以下重量份的原料制备得到：

4、聚乙烯20-25份

5、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物20-35份

6、乙烯辛烯共聚物10-20份

7、丙烯酸树脂5-10份

8、硅烷偶联剂2-3份

9、相容剂5-10份

10、改性阻燃剂5-10份

11、润滑剂2-6份

12、每份所述阻燃剂由以下重量份的组分制备得到：

13、无机阻燃剂20-30份

14、柠檬酸三丁酯5-10份

15、蓖麻油10-20份

16、质量分数为7-15％的盐酸溶液6-10份

17、3-氨丙基三甲氧基硅烷5-15份

18、质量分数为10-15％的碳酸钠溶液10-15份

19、茂金属线性低密度聚乙烯10-20份

20、硅烷偶联剂2-5份。

21、通过采用上述技术方案，制备得到无卤低烟阻燃聚烯烃电缆料用于制备电缆，该电缆具有良好的阻燃性、拉伸强度、抗撕裂强度和适中的断裂伸长率。其中，聚乙烯、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯辛烯共聚物和丙烯酸树脂共同搭配使用，能提高电缆的拉伸强度、抗撕裂强度，但是，阻燃性差。进一步通过改性阻燃剂的加入减少无机阻燃剂大量加入，提高无卤低烟阻燃聚烯烃电缆的拉伸强度和抗撕裂强度，同时也能提高无卤低烟阻燃聚烯烃电缆料的阻燃效果。

22、通过采用本技术中的改性阻燃剂，在提高电缆的阻燃性和抑烟性的同时也能降低阻燃剂的用量，防止因使用大量阻燃剂导致电缆的抗撕裂性能、拉伸强度等机械性能降低。通过柠檬酸三丁酯、蓖麻油、盐酸溶液、3-氨丙基三甲氧基硅烷、碳酸钠溶液、茂金属线性低密度聚乙烯和硅烷偶联剂对无机阻燃剂进行改进，提高无机阻燃剂的阻燃性能、相容性和分散性。

23、优选的，无机阻燃剂为氢氧化镁或/和氢氧化铝。

24、通过采用上述技术方案，提高改性无机阻燃剂的阻燃性能，同时有利于与柠檬酸三丁酯、蓖麻油、盐酸溶液、3-氨丙基三甲氧基硅烷发生反应进行改性。氢氧化镁和氢氧化铝具有良好的阻燃、抑烟作用，用于制备改性无机阻燃剂，那你提高无机阻燃剂的阻性效果。

25、优选的，所述改性无机阻燃剂是由以下制备方法制备得到：

26、1)将柠檬酸三丁酯和蓖麻油混合，加入质量分数为7-15％的盐酸溶液，升温至80-100℃，加入无机阻燃剂和3-氨丙基三甲氧基硅烷，进行研磨，研磨4-5h，加入质量分数为10-15％的碳酸钠溶液，离心过滤，得到初品；

27、2)将初品、茂金属线性低密度聚乙烯和硅烷偶联剂混合，挤出制粒，研磨至平均粒径为100-300um，得到改性无机阻燃剂。

28、通过采用上述技术方案，对无机阻燃剂进行改性，使得无机阻燃剂的阻燃效果提高，同时提高改性无机阻燃剂的相容性，减少无机阻燃剂在无卤低烟阻燃聚烯烃分布不均的可能。

29、一般地，无机阻燃剂通常呈现粉状，与聚乙烯、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯辛烯共聚物和丙烯酸树脂的相容性较差，通过本技术制备的改性阻燃剂，能提高无机阻燃剂与上述有机共聚物相容性，使得无机阻燃剂能均匀分布于无卤低烟阻燃聚烯烃电缆料体系中。而直接通过将无机阻燃剂与硅烷偶联剂、聚乙烯、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯辛烯共聚物和丙烯酸树脂等高分子材料混合制备无卤低烟阻燃聚烯烃电缆料，其效果不是很好。

30、对此，本技术中柠檬酸丁酯可溶解于蓖麻油中，在与盐酸溶液混合，加入无机阻燃剂和3-氨丙基三甲氧基硅烷，进行研磨，反应，对无机阻燃剂进行改性，再通过碳酸溶液进行洗涤，调节酸性。在碳酸溶液的作用下，将其盐酸进行综合，再经离心过滤，去除氯离子。再通过将初品、茂金属线性低密度聚乙烯和硅烷偶联剂混合，挤出，研磨，研磨得到改性无机阻燃剂，具有良好相容性。且通过试验证明，通过本技术制备方法制备得到的改性无机阻燃剂，不需要加入大量，避免由于加入大量无机阻燃填料导致无卤低烟阻燃聚烯烃电缆料制备成电缆后的拉伸强度和抗撕裂强度降低的可能性。

31、优选的，所述相容剂包括pe接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、乙烯-丙烯-己烯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、马来酸酐接枝的线性低密度聚乙烯或马来酸酐接枝的乙烯醋酸乙烯共聚物中的至少一种。

32、通过采用上述相容剂，提高聚乙烯、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯辛烯共聚物和丙烯酸树脂的相容性，进一步提高无卤低烟阻燃聚烯烃电缆料制备成电缆后的拉伸强度和抗撕裂强度。本技术中存在多种高分子聚合物，聚乙烯、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯辛烯共聚物和丙烯酸树脂是比较难相容物质。因此，需要选择一种适用于上述高分子相容的相容剂，提高上述高分子共聚物的混合均匀度，减少应混合不均导致拉伸强度、抗撕裂强度等机械性能下降的可能。

33、优选的，所述乙烯-丙烯酸甲酯共聚物中丙烯酸甲酯的含量为9-25wt％，熔融指数190℃*2.16kg 50-100g/10min，其熔点为85-90℃，其软化点为40-70℃。

34、通过采用上述技术方案，优化乙烯-丙烯酸甲酯共聚物的性能参数，进一步提高无卤低烟阻燃电缆的断裂伸长率和抗撕裂性能，提高无卤低烟阻燃电缆承受机械外力的能力。

35、优选的，所述乙烯辛烯共聚物熔融指数190℃*2.16kg 1-30g/10min。

36、通过采用上述技术方案，优化乙烯辛烯共聚物的性能参数，使得乙烯辛烯共聚物与聚乙烯、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、丙烯酸树脂混合更均匀，得到的无卤低烟阻燃聚烯烃电缆料制备成电缆后的韧性提高，进一步提高无卤低烟阻燃电缆承受机械外力的能力。

37、优选的，所述丙烯酸树脂的分子量为8万-10万。

38、通过采用上述技术方案，优化丙烯酸树脂的分子量，进一步提高无卤低烟阻燃电缆的拉伸强度、抗冲击性能、耐溶剂以及耐腐蚀性能。

39、优选的，所述聚乙烯由高密度聚乙烯和低密度聚乙烯按照重量份比为(4-10)：3混合制备得到。

40、通过采用上述技术方案，优化高密度聚乙烯和低密度聚乙烯的用量，提高无卤低烟阻燃聚烯烃电缆料制备成电缆后的体积电阻率，使其导电性降低。通过利用低密度聚乙烯具有良好柔软性和延伸性，提高无卤低烟阻燃聚烯烃电缆料制备成电缆后的柔软性，利用高密度聚乙烯的拉伸强度好的特性，提高无卤低烟阻燃聚烯烃电缆料制备成电缆后的拉伸强度。

41、优选的，所述聚乙烯、所述乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、所述乙烯辛烯共聚物和所述丙烯酸树脂的重量份比为20:26:18:7。

42、通过采用上述技术方案，优化聚乙烯、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯辛烯共聚物和丙烯酸树脂的用量，提高无卤低烟阻燃聚烯烃电缆料的拉伸强度和抗撕裂强度。

43、第二方面，本技术提供一种无卤低烟阻燃聚烯烃电缆料的制备方法，采用如下技术方案：

44、一种无卤低烟阻燃聚烯烃电缆料的制备方法，包括以下制备步骤：

45、s1、按照重量份计，将聚乙烯、丙烯酸树脂、硅烷偶联剂、润滑剂和改性阻燃剂混合，挤出制粒，得到混合物a；

46、s2、按照重量份计，将乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯辛烯共聚物、相容剂和抗氧化剂混合密炼后，经线缆挤出机挤出，得到无卤低烟阻燃聚烯烃电缆料。

47、通过采用上述技术方案，制备得到无卤低烟阻燃聚烯烃电缆料制备成电缆后具有良好的阻燃性和机械物理力学性能，且外观光滑。

48、综上所述，本技术具有以下有益效果：

49、1.本技术通过采用聚乙烯、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯辛烯共聚物、丙烯酸树脂、硅烷偶联剂、相容剂、改性阻燃剂和润滑剂制备无卤低烟阻燃聚烯烃电缆料，可以减少无机阻燃剂的用量，提高无卤低烟阻燃聚烯烃电缆料制备成电缆后的阻燃性、拉伸强度、抗撕裂强度等性能。其中，改性无机阻燃剂是由无机阻燃剂、柠檬酸三丁酯、蓖麻油、质量分数为7-15％的盐酸溶液、3-氨丙基三甲氧基硅烷、质量分数为10-15％的碳酸钠溶液、茂金属线性低密度聚乙烯和硅烷偶联共用制备得到；

50、通过先将柠檬酸三丁酯、蓖麻油、质量分数为7-15％的盐酸溶液、3-氨丙基三甲氧基硅烷和无机阻燃剂研磨反应，对无机阻燃剂进行改性，调剂酸值，得到初品，提高无机阻燃剂的阻燃性能。再将初品茂金属线性低密度聚乙烯和硅烷偶联混合挤出，研磨。得到改性无机阻燃剂，提高改性无机阻燃剂的相容性，以便于与聚乙烯、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯辛烯共聚物、丙烯酸树脂相结合，提高无卤低烟阻燃聚烯烃电缆料制备成电缆后的阻燃性、拉伸强度、抗撕裂强度等性能。