專利名稱：一種硅烷交聯(lián)無(wú)鹵阻燃聚乙烯電纜料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于聚乙烯電纜料技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種硅烷交聯(lián)無(wú)鹵阻燃聚乙烯電纜 料及其制備方法。
背景技術(shù)：
我們生活的地球環(huán)境日益遭到嚴(yán)重污染，并且已經(jīng)危及人類的生活質(zhì)量和健康。 而傳統(tǒng)使用的聚氯乙烯(PVC)絕緣電線電纜，就是一個(gè)十分嚴(yán)重的污染源。其主要危害在 于引發(fā)電氣火災(zāi)以及生產(chǎn)和廢棄時(shí)產(chǎn)生二噁英、鹵化物、重金屬等有害物質(zhì)，所以當(dāng)今電線 電纜行業(yè)已經(jīng)推行無(wú)鹵、低煙阻燃的電線電纜。而且隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各行各業(yè)對(duì) 電線電纜的需求不斷增加，同時(shí)對(duì)電線電纜的各種性能也提出了更高的要求。以低密度聚乙烯(LDPE)制備的電線電纜料的主要缺點(diǎn)是耐熱性能差和易燃燒， 而交聯(lián)可以大大提升聚乙烯的耐熱性能。目前聚乙烯交聯(lián)方式主要分為輻照交聯(lián)、過(guò)氧 化物交聯(lián)和硅烷交聯(lián)?！痘瘜W(xué)通報(bào)》(2006年第1期18頁(yè))報(bào)道，輻射交聯(lián)即利用Y射線 (Co-60源)或高能電子束(電子加速器)照射聚合物，生成高分子自由基，自由基相互結(jié)合 形成交聯(lián)鍵，使線性的高分子材料變?yōu)榫W(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其缺點(diǎn)是設(shè)備造價(jià)高、安全防護(hù)難度大且 對(duì)材料性能損傷大；過(guò)氧化物交聯(lián)是以有機(jī)過(guò)氧化物作為交聯(lián)劑，但是由于對(duì)溫度、壓力條 件的控制比較苛刻，所以在工業(yè)生產(chǎn)上存在困難；硅烷交聯(lián)方式設(shè)備投資少，生產(chǎn)成本低， 生產(chǎn)率較高，適用于厚、薄等各種形狀的制品，同時(shí)也適用于填充型復(fù)合材料，因此受到普 遍的重視。雖然聚乙烯經(jīng)過(guò)硅烷交聯(lián)后，其耐熱性能有了很大的提升，但是阻燃性能還是很 差。由于聚乙烯的氧指數(shù)為28，也就是說(shuō)聚乙烯容易燃燒。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，目的是提供一種原料易得、工藝簡(jiǎn)單的硅烷交聯(lián) 無(wú)鹵阻燃聚乙烯電纜料的制備方法；所制備的硅烷交聯(lián)無(wú)鹵阻燃聚乙烯電纜料阻燃性能良 好、抗拉強(qiáng)度高、斷裂伸長(zhǎng)率大、抗老化性能強(qiáng)、耐溫性能好和廢棄時(shí)不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生危害。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是將45 65wt %的低密度聚乙烯、5 10襯％的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、2 5襯％的通式為1 丨((《' )3的硅烷、0. 1 0. 5wt% 的過(guò)氧化物引發(fā)劑、0. 01 0. Iwt %的交聯(lián)催化劑、15 30wt%的改性納米Mg(0H)2、5 15wt%的聚磷酸銨和0. 5 lwt%的抗氧化劑1010，在150 160°C條件下進(jìn)行混煉，造粒， 制得硅烷交聯(lián)無(wú)鹵阻燃聚乙烯電纜料。在上述技術(shù)方案中乙烯-醋酸乙烯酯共聚物為乙酸乙烯含量為28%、33%、40% 的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中的一種；硅烷為乙烯基三乙基硅烷、乙烯基三甲基硅烷、甲基 丙烯酰氧丙基三乙氧基硅烷中的一種以上；過(guò)氧化物引發(fā)劑為過(guò)氧化二異丙苯、二丁基過(guò) 氧化物、BPO中的一種；交聯(lián)催化劑為二丁基錫二月硅酸、烷基苯磺酸、鹽酸中的一種；改性 納米Mg(OH)2為經(jīng)納米級(jí)微乳液表面改性的納米Mg(OH)2，其粒徑< IOOnm ；聚磷酸銨為相對(duì) 分子量為2000、2500、3100的聚磷酸銨中的一種。
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由于采用上述技術(shù)方案，所以本發(fā)明采用分解溫度高于Al (OH)3 WMg(OH)2作為主 阻燃劑，可避免由于Al (OH)3的分解使得樹脂內(nèi)部產(chǎn)生氣泡而影響材料的力學(xué)性能和表觀； 另將納米Mg (OH) 2經(jīng)納米級(jí)微乳液表面改性處理，克服了納米Mg (OH) 2在材料制備過(guò)程中的 團(tuán)聚現(xiàn)象，改善了材料的熱力學(xué)性能。單獨(dú)使用納米Mg(OH)2作為阻燃劑，其阻燃效率比較低，故加入粒徑< IOOnm的 Mg(OH)2粉末作為主阻燃劑使其阻燃性能提高的同時(shí)，加入相對(duì)分子量為2000、2500和 3100的聚磷酸銨作為輔阻燃劑，兩者的相互協(xié)同作用，大大提升了材料的阻燃性能。本發(fā)明原料易得，工藝簡(jiǎn)單；所制備的硅烷交聯(lián)無(wú)鹵阻燃聚乙烯電纜料的氧指數(shù) 為32. 5 36，拉伸強(qiáng)度為12 15MP，斷裂伸長(zhǎng)率為415 450% ；故具有抗拉強(qiáng)度高、斷 裂伸長(zhǎng)率大、抗老化性能強(qiáng)和耐溫性能好的特點(diǎn)，該電纜料不僅不含鹵素，且鉛、銻等八種 重金屬含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于GB18585-2001的規(guī)定值，廢棄時(shí)不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生危害。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式
將對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述，并非對(duì)保護(hù)范圍的限制本具體實(shí)施方式
中所涉及的改性納米Mg (OH)2為經(jīng)納米級(jí)微乳液表面改性的納米 Mg (OH)2，其粒徑彡IOOnm ；低密度聚乙烯為密度為0. 90g/cm3, MFR為1. 8g/10min的低密度 聚乙烯。在以下實(shí)施例中不再贅述。實(shí)施例1 一種硅烷交聯(lián)無(wú)鹵阻燃聚乙烯電纜料及其制備方法將45 55wt%的低密度聚 乙烯、7 IOwt %乙酸乙烯含量為40%的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、3 5襯％的通式為 RSi (OR' )3的乙烯基三乙基硅烷、0. 3 0. 5wt%的過(guò)氧化二異丙苯、0. 07 0. Iwt%的二 丁基錫二月硅酸、25 30wt%的改性納米Mg(0H)2、5 10襯％的相對(duì)分子量為2500的聚 磷酸銨和0. 75 的抗氧化劑1010，在150 160°C條件下進(jìn)行混煉，造粒，制得硅烷 交聯(lián)無(wú)鹵阻燃聚乙烯電纜料。該電纜料的氧指數(shù)為33 36、拉伸強(qiáng)度為12 14MP和斷裂 伸長(zhǎng)率為420 ~ 450% ο實(shí)施例2:一種硅烷交聯(lián)無(wú)鹵阻燃聚乙烯電纜料及其制備方法將50 60襯％的低密度 聚乙烯、6 8襯％乙酸乙烯含量為33%的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、2 4襯％的通式為 RSi (OR' )3的乙烯基三甲基硅烷、0. 2 0. 4wt%的二丁基過(guò)氧化物、0. 04 0. 07wt%的烷 基苯磺酸、20 25wt%的改性納米Mg(0H)2、7 13wt%相對(duì)分子量為3100的聚磷酸銨和 0. 7 0. 8wt%的抗氧化劑1010，在150 160°C條件下進(jìn)行混煉，造粒，制得硅烷交聯(lián)無(wú)鹵 阻燃聚乙烯電纜料。該電纜料的氧指數(shù)為33. 1 35、拉伸強(qiáng)度為13 14. 4MP和斷裂伸長(zhǎng) 率為419 443% ο實(shí)施例3:一種硅烷交聯(lián)無(wú)鹵阻燃聚乙烯電纜料及其制備方法將55 65襯％的低密度 聚乙烯、5 7襯％乙酸乙烯含量為28%的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、2 3襯％的通式為 RSi (OR' )3的甲基丙烯酰氧丙基三乙氧基硅烷、0. 1 0. 3wt%的BP0、0. 01 0. 04wt%的 鹽酸、15 20wt%的改性納米Mg (OH)2UO 15wt%聚磷酸銨為相對(duì)分子量為2000的聚磷 酸銨和0. 5 0. 75wt%的抗氧化劑1010，在150 160°C條件下進(jìn)行混煉，造粒，制得硅烷
4交聯(lián)無(wú)鹵阻燃聚乙烯電纜料。該電纜料的氧指數(shù)為32. 5 34、拉伸強(qiáng)度為12. 5 15MP和 斷裂伸長(zhǎng)率為415 440%。本具體實(shí)施方式
采用分解溫度高于Al (OH)3 WMg(OH)2作為主阻燃劑，可避免由 于Al (OH)3的分解使得樹脂內(nèi)部產(chǎn)生氣泡而影響材料的力學(xué)性能和表觀；另將納米Mg(OH)2 經(jīng)納米級(jí)微乳液表面改性處理，克服了納米Mg(OH)2在材料制備過(guò)程中的團(tuán)聚現(xiàn)象，改善了 材料的熱力學(xué)性能。單獨(dú)使用納米Mg(OH)2作為阻燃劑，其阻燃效率比較低，故加入粒徑 彡IOOnm的1%(0!1)2粉末作為主阻燃劑使其阻燃性能提高的同時(shí)，加入相對(duì)分子量為2000、 2500和3100的聚磷酸銨作為輔阻燃劑，兩者的相互協(xié)同作用，大大提升了材料的阻燃性 能。本具體實(shí)施方式
原料易得，工藝簡(jiǎn)單；所制備的硅烷交聯(lián)無(wú)鹵阻燃聚乙烯電纜料 的氧指數(shù)在32. 5 36，拉伸強(qiáng)度12 15MP，斷裂伸長(zhǎng)率415 450%，故具有抗拉強(qiáng)度高、 斷裂伸長(zhǎng)率大、抗老化性能強(qiáng)，耐溫性能好的特點(diǎn)，該電纜料不僅不含鹵素，且鉛、銻等八種 重金屬含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于GB18585-2001的規(guī)定值，廢棄時(shí)不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生危害。
權(quán)利要求
一種硅烷交聯(lián)無(wú)鹵阻燃聚乙烯電纜料的制備方法，其特征在于將45～65wt％的低密度聚乙烯、5～10wt％的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、2～5wt％的通式為RSi(OR′)3的硅烷、0.1～0.5wt％的過(guò)氧化物引發(fā)劑、0.01～0.1wt％的交聯(lián)催化劑、15～30wt％的改性納米Mg(OH)2、5～15wt％的聚磷酸銨和0.5～1wt％的抗氧化劑1010，在150～160℃條件下進(jìn)行混煉，造粒，制得硅烷交聯(lián)無(wú)鹵阻燃聚乙烯電纜料。
2.如權(quán)利要求1所示的硅烷交聯(lián)無(wú)鹵阻燃聚乙烯電纜料的制備方法，其特征在于所述 的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物為乙酸乙烯含量為28 %、33 %、40 %的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物 中的一種。
3.如權(quán)利要求1所示的硅烷交聯(lián)無(wú)鹵阻燃聚乙烯電纜料的制備方法，其特征在于所述的硅烷為乙烯基三乙基硅烷、乙烯基三甲基硅烷、甲基丙烯酰氧丙基三乙氧基硅烷中的一 種以上。
4.如權(quán)利要求1所示的硅烷交聯(lián)無(wú)鹵阻燃聚乙烯電纜料的制備方法，其特征在于所述 的過(guò)氧化物引發(fā)劑為過(guò)氧化二異丙苯、二丁基過(guò)氧化物、BPO中的一 種。
5.如權(quán)利要求1所示的硅烷交聯(lián)無(wú)鹵阻燃聚乙烯電纜料的制備方法，其特征在于所述 的交聯(lián)催化劑為二丁基錫二月硅酸、烷基苯磺酸、鹽酸中的一種。
6.如權(quán)利要求1所示的硅烷交聯(lián)無(wú)鹵阻燃聚乙烯電纜料的制備方法，其特征在于所述 的改性納米Mg (OH) 2為經(jīng)納米級(jí)微乳液表面改性的納米Mg (OH) 2，其粒徑< lOOnm。
7.如權(quán)利要求1所示的硅烷交聯(lián)無(wú)鹵阻燃聚乙烯電纜料的制備方法，其特征在于所述 的聚磷酸銨為相對(duì)分子量為2000、2500、3100的聚磷酸銨中的一種。
8.如權(quán)利要求1 7中任一項(xiàng)所述的硅烷交聯(lián)無(wú)鹵阻燃聚乙烯電纜料的制備方法所制 備的硅烷交聯(lián)無(wú)鹵阻燃聚乙烯電纜料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種硅烷交聯(lián)無(wú)鹵阻燃聚乙烯電纜料及其制備方法。其技術(shù)方案是將45～65wt％的低密度聚乙烯、5～10wt％的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、2～5wt％的通式為RSi(OR′)3的硅烷、0.1～0.5wt％的過(guò)氧化物引發(fā)劑、0.01～0.1wt％的交聯(lián)催化劑、15～30wt％的改性納米Mg(OH)2、5～15wt％的聚磷酸銨和0.5～1wt％的抗氧化劑1010，在150～160℃條件下進(jìn)行混煉，造粒，制得電纜料。本發(fā)明原料易得、工藝簡(jiǎn)單，所制備的硅烷交聯(lián)無(wú)鹵阻燃聚乙烯電纜料的氧指數(shù)為32.5～36，拉伸強(qiáng)度為12～15MP，斷裂伸長(zhǎng)率為415～450％。故具有抗拉強(qiáng)度高、斷裂伸長(zhǎng)率大、抗老化性能強(qiáng)、耐溫性能好和廢棄時(shí)不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生危害的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01B7/295GK101880417SQ20101022159
公開日2010年11月10日 申請(qǐng)日期2010年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月29日
發(fā)明者張市甫, 柯昌美, 王光輝, 羅海濤, 胡永, 金群, 馬麗嬋 申請(qǐng)人:武漢新天地特種電纜有限公司;武漢科技大學(xué);武漢產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所