一种阻燃电缆料用的有机硅多功能改性母料及其制备方法技术

一种阻燃电缆料用的有机硅多功能改性母料及其制备方法，按照质量份数计，包括90～120份的硅橡胶，35～60份的乙烯‑醋酸乙烯聚合物，35～55份的聚烯烃接枝马来酸酐，40～120份的有机脂肪酸盐，80～110份的白炭黑以及10～65份的金属氧化物。通过高速混合器将金属氧化物、白炭黑混合均匀，得到混合料A；再将硅橡胶、乙烯‑醋酸乙烯聚合物、聚烯烃接枝马来酸酐、有机脂肪酸盐和混合料A依次投入到密炼机中进行密炼即可。本发明专利技术能大幅度地提高材料的氧指数，改善材料燃烧时的滴落现象，阻燃增效作用显著；可改善材料的力学性能，抗开裂性能和低温下的柔软性；能改善材料的加工性能，制备方法简便，成本低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及阻燃电缆料及其改性
，具体涉及一种阻燃电缆料用的有机硅多功能改性母料及其制备方法。
技术介绍
近年来，低烟无卤阻燃电缆材料因其绿色环保、抑烟无毒等优点而备受青睐，并逐渐成为发展的主流。为了达到一定的阻燃要求，一般的无卤阻燃剂(如金属氢氧化物等)添加量都比较大，而较大的填充量势必会影响材料的力学特性及加工性能。因此，无卤阻燃电缆料在实际应用中，经常面临着力学性能、加工性能与阻燃性能之间相互制约而不能兼顾的问题。无卤阻燃材料的加工性能一般可以通过加入润滑剂来改善，且效果较好。相比之下，提高力学性能的手段虽然有很多，如使用增容剂、阻燃填料超细化处理及表面偶联处理等，但却始终无法克服高填充状态下的一些固有缺陷。例如，即使填料经过表面处理，在基体材料中仍会存在分布不均、聚集成团的现象，这会引起阻燃填料与基体树脂间的界面结合力减弱，最终导致材料的力学性能下降。同时，聚合物基体与阻燃填料的热膨胀系数相差通常较大，在热胀冷缩的过程中二者的交界面处易出现分离，所以高填充状态下的无卤阻燃材料易于开裂。为了从根本上克服阻燃填料在高填充时的种种弊端，许多学者都投身于多功能、低填量、高效率的改性剂的研发当中。有机硅阻燃剂是近年来发展起来的一种高效低毒、绿色环保的新型无卤阻燃剂，一般用作阻燃增效剂，与金属氢氧化物或膨胀型阻燃剂复配用于热塑性树脂中。值得注意的是，有机硅阻燃剂通常还兼具加工助剂的功能，它在减少主阻燃剂用量、提高阻燃效率的同时，通常还能增加主阻燃剂在基体中的分散性，从而在一定程度上改善材料的力学性能和加工性能。有机硅阻燃剂的商品化产品不多，硅树脂和有机硅粉是最常见的阻燃增效有机硅产品，但两者与聚烯烃等材料的相容性不佳，阻燃和改性效果也不算非常出众，且价格相对较高，因此使用并不广泛。中国专利申请200610123965.5公开了一种由化学合成法制备的聚烯烃用含硅阻燃剂，其添加量小，对力学影响较小，阻燃效果优良，但制备设备与工艺均较为复杂，制造成本相对较高。另外，在电缆料领域里应用广泛的硅酮母粒和硅酮粉末也是以有机硅为主要原料而制备的产品。这二者虽然阻燃增效作用有限且价格不菲，但其在添加量较小的情况下却有较为显著的润滑作用，故常用于提高材料的加工性能及改善材料的表面性能。不过，这类产品的功能通常较为单一，未充分发挥其中有机硅成分的阻燃增效、改善力学性能的作用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种成本相对较低且综合性能更为优异的阻燃电缆料用的有机硅多功能改性母料及其制备方法。为实现上述目的，本专利技术采用如下的技术方案：一种阻燃电缆料用的有机硅多功能改性母料，按照质量份数计，包括90～120份的硅橡胶，35～60份的乙烯-醋酸乙烯聚合物，35～55份的聚烯烃接枝马来酸酐，40～120份的有机脂肪酸盐，80～110份的白炭黑以及10～65份的金属氧化物。本专利技术进一步的改进在于，所述硅橡胶为带有反应活性官能团的高分子量的聚硅氧烷。本专利技术进一步的改进在于，所述乙烯-醋酸乙烯聚合物中醋酸乙烯质量含量为12％～40％，熔融指数为2～20g/10min；硅橡胶为甲基苯基硅橡胶、甲基乙烯基硅橡胶、甲基苯基乙烯基硅橡胶、对亚苯基硅橡胶或苯醚1,2-亚乙基硅橡胶。本专利技术进一步的改进在于，所述聚烯烃接枝马来酸酐为马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝POE、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝EVA中的一种或多种。本专利技术进一步的改进在于，所述有机脂肪酸盐为硬脂酸锌、硬脂酸钡、硬脂酸钙中的一种或多种。本专利技术进一步的改进在于，所述白炭黑的粒径小于3微米。本专利技术进一步的改进在于，所述金属氧化物为氧化锌、氧化镁、氧化镍、二氧化钛、三氧化二铝中的一种或多种。一种阻燃电缆料用的有机硅多功能改性母料的制备方法，包括以下步骤：1)称料：按照质量份数计，称量90～120份的硅橡胶，35～60份的乙烯-醋酸乙烯聚合物，35～55份的聚烯烃接枝马来酸酐，40～120份的有机脂肪酸盐，80～110份的白炭黑以及10～65份的金属氧化物；2)材料混合：通过高速混合器将称量好的金属氧化物、白炭黑混合均匀，得到混合料A；3)密炼：将称量好的硅橡胶、乙烯-醋酸乙烯聚合物和聚烯烃接枝马来酸酐一起投入到密炼机中，在90℃～110℃的温度范围内密炼3～5分钟；将称量好的有机脂肪酸盐加入到密炼机中，在100～120℃的温度范围内密炼5～10分钟；将混合料A按重量均分成两份，依次加入到密炼机中，每次加入后均在110～160℃的温度范围内密炼5～15分钟，最终制得阻燃电缆料用的有机硅多功能改性母料。本专利技术进一步的改进在于，所述硅橡胶为带有反应活性官能团的高分子量的聚硅氧烷，所述乙烯-醋酸乙烯聚合物中醋酸乙烯质量含量为12％～40％，熔融指数为2～20g/10min；所述聚烯烃接枝马来酸酐为马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝POE、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝EVA中的一种或多种；所述有机脂肪酸盐为硬脂酸锌、硬脂酸钡、硬脂酸钙中的一种或多种；所述白炭黑的粒径小于3微米；所述金属氧化物为氧化锌、氧化镁、氧化镍、二氧化钛、三氧化二铝中的一种或多种。本专利技术进一步的改进在于，将制得的多功能改性母料加入至粉碎机中进行粉碎，得到多功能改性母料粉末；硅橡胶为甲基苯基硅橡胶、甲基乙烯基硅橡胶、甲基苯基乙烯基硅橡胶、对亚苯基硅橡胶或苯醚1,2-亚乙基硅橡胶。与现有技术及产品相比，本专利技术具有如下有益效果：1.阻燃增效作用显著。本专利技术将有机脂肪酸盐、金属氧化物、白炭黑与硅橡胶进行复配，能在材料燃烧时催化和参与碳化硅焦化隔离层的形成，从而增强凝聚相阻燃效果。因此，本专利技术具有很高的阻燃效率，在用量较小的情况下就能大幅度提高氧指数、并避免滴落现象的发生。同时，本专利技术还有利于改善垂直燃烧特性并减少无机阻燃剂的用量，不含卤素，绿色环保，具有较好的应用前景。2.可以改善材料的力学性能。硅橡胶与高聚物的相容性较差，故含硅橡胶的添加剂的使用通常会影响材料的力学性能。本专利技术所引入的硅橡胶即带有反应活性官能团的聚硅氧烷可在熔融共混过程中通过原位接枝等反应与基体树脂间形成化学键的连接，从而极大地改善硅橡胶与基体树脂的相容性，并提高复合材料的力学性能。此外，本专利技术与无机阻燃剂共用时可相互改善彼此在聚合物中的分散状态，这也有益于复合材料力学性能的改善。3.能够改善材料的抗开裂性能和低温下的柔软性。本专利技术中的硅橡胶与基体树脂间的界面结合强度大，这能显著地增加材料的柔软度，使材料即使在高无机填充的状态下也具有优良的抗开裂能力和低温下的柔软性。4.兼具加工助剂的作用，具有价格优势。与硅酮母粒、硅酮粉末等产品相比，本专利技术降低材料加工转矩、改善材料加工性能的作用更为显著。与此同时，本专利技术中价格昂贵的硅橡胶的含量较低，故与硅酮母粒、硅酮粉末相比具有成本低的优势。5.本专利技术制备方法简便，成本低，利于工业化大规模生产。进一步的，本专利技术中白炭黑的粒径小于3微米，之所以采用微米级而不采用纳米级，是为了在保证有足够分散性的条件下，避免颗粒之间的团聚。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合实例进行进一步详细说明，此处所描述实例仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例1一种阻燃电缆料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阻燃电缆料用的有机硅多功能改性母料，其特征在于，按照质量份数计，包括90～120份的硅橡胶，35～60份的乙烯‑醋酸乙烯聚合物，35～55份的聚烯烃接枝马来酸酐，40～120份的有机脂肪酸盐，80～110份的白炭黑以及10～65份的金属氧化物。

【技术特征摘要】
1.一种阻燃电缆料用的有机硅多功能改性母料，其特征在于，按照质量份数计，包括90～120份的硅橡胶，35～60份的乙烯-醋酸乙烯聚合物，35～55份的聚烯烃接枝马来酸酐，40～120份的有机脂肪酸盐，80～110份的白炭黑以及10～65份的金属氧化物。2.根据权利要求1所述的一种阻燃电缆料用的有机硅多功能改性母料，其特征在于，所述硅橡胶为带有反应活性官能团的高分子量的聚硅氧烷。3.根据权利要求1所述的一种阻燃电缆料用的有机硅多功能改性母料，其特征在于，所述乙烯-醋酸乙烯聚合物中醋酸乙烯质量含量为12％～40％，熔融指数为2～20g/10min；硅橡胶为甲基苯基硅橡胶、甲基乙烯基硅橡胶、甲基苯基乙烯基硅橡胶、对亚苯基硅橡胶或苯醚1,2-亚乙基硅橡胶。4.根据权利要求1所述的一种阻燃电缆料用的有机硅多功能改性母料，其特征在于，所述聚烯烃接枝马来酸酐为马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝POE、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝EVA中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的一种阻燃电缆料用的有机硅多功能改性母料，其特征在于，所述有机脂肪酸盐为硬脂酸锌、硬脂酸钡、硬脂酸钙中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的一种阻燃电缆料用的有机硅多功能改性母料，其特征在于，所述白炭黑的粒径小于3微米。7.根据权利要求1所述的一种阻燃电缆料用的有机硅多功能改性母料，其特征在于，所述金属氧化物为氧化锌、氧化镁、氧化镍、二氧化钛、三氧化二铝中的一种或多种。8.一种阻燃电缆料用的有机硅多功能改性母料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)称料：按照质量份数计，称量90～120份的硅橡胶，3...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱江，徐曼，李秀峰，谢大荣，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61