一种无卤阻燃辐照交联聚烯烃电缆料及其制备方法技术

本发明专利技术属于复合材料技术领域，具体涉及一种无卤阻燃辐照交联聚烯烃电缆料及其制备方法。本发明专利技术技术方案中的无卤阻燃辐照交联聚烯烃电缆料，包括如下质量份数的组分：80～90份聚烯烃类树脂、5～20份交联助剂、60～100份复合无卤阻燃剂、10～20份相容剂、0.5～2.0份抗氧剂、0.5～2.0份分散剂。交联助剂由包括笼型多面体聚倍半硅氧烷和DOPO的原料混合反应制备而成，包括以下步骤：S1、称取干燥过的笼型多面体低聚倍半硅氧烷和DOPO，分别加入有机溶剂，搅拌溶解得到第一溶剂和第二溶剂；S2、将第一溶剂在60～80℃下搅拌，缓慢滴加第二溶剂，加入缚酸剂，在70～80℃下反应10～14h；S3、采用水和乙腈进行提纯，将产物在室温下研磨后得到交联助剂。到交联助剂。

【技术实现步骤摘要】
一种无卤阻燃辐照交联聚烯烃电缆料及其制备方法


[0001]本专利技术属于复合材料
，具体涉及一种无卤阻燃辐照交联聚烯烃电缆料及其制备方法。

技术介绍

[0002]目前电缆的应用十分广泛，全国联网、骨架电网的升压扩容建设、西电东送工程等大规模的电网建设工程以及通信行业基础设施建设，不断推动国内电缆料的需求量。随着电线电缆的应用不断增长，电缆引发的火灾增多，电缆的物理机械性能、耐温、防火阻燃等性能的要求不断提高。在许多发达国家已经明令严禁进口和使用非环保型的电线电缆，使得对于阻燃型电缆，所使用的阻燃剂和助剂的种类有着更加严格的要求。因此，研究制造无卤、无毒、耐热的复合材料电缆有着更加重要的意义。
[0003]辐照交联是使用高能射线对聚烯烃电缆材料进行物理交联的方法，是能够在不引入大量化学物质的前提下，提高材料耐温性能、机械性能和耐老化性能的有效方式。辐照交联所吸收的辐射剂量，仅有部分用于化学和分子结构转变上，大部分辐射能量转化为分子的激发和热，由于聚合物对热量传递是低效的，所吸收的能量可导致材料温度升高，引起分子链断裂，导致力学性能下降。因此，辐照交联时辐照剂量不能过高，常通过加入交联助剂，以较低能耗来达到获得高交联密度和优异力学性能的需求。目前，国内无卤阻燃辐照交联聚烯烃电缆料主要采用无机金属氢氧化物体系，存在着阻燃效率低的缺点，要满足阻燃需求就要大量添加阻燃剂，使得材料的力学性能和加工性能变差，辐照交联后的韧性变差。中国专利申请(公开号：CN112708186A)公开了一种辐照交联超柔韧耐弯曲耐磨低烟无卤组合物及其应用，以表面硅烷处理氢氧化铝为阻燃剂，TAIC为交联助剂，耐温性能和柔韧性能优异。但使用TAIC交联剂，功能比较单一，要同时获得高的交联密度和优异的阻燃性能还需大量添加氢氧化铝阻燃剂，从而影响材料的力学性能。中国专利申请(公开号：CN 111269266B)公开了一种含氰基芳醚磷腈型无卤阻燃剂的制备方法，有效解决了传统阻燃电缆由于过多添加无机填料导致材料力学性能较差、易老化等问题，但使用这种阻燃剂要得到高的交联密度仍需使用很高的辐照剂量或再加入交联助剂，功能单一。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是针对上述技术问题，提供一种无卤阻燃辐照交联聚烯烃电缆料及其制备方法，以较低的辐照剂量，获得具有均匀交联度、良好阻燃效果的聚烯烃电缆料，克服了辐照交联中产生的热效应和交联度不均等问题。本专利技术技术方案中的无卤阻燃辐照交联聚烯烃电缆料，包括如下质量份数的组分：80～90份聚烯烃类树脂、5～20份交联助剂、60～100份复合无卤阻燃剂、10～20份相容剂、0.5～2.0份抗氧剂、0.5～2.0份分散剂。
[0005]本专利技术的聚烯烃类树脂不做限制，可以列举为聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、乙烯共聚物、丙烯共聚物中的一种或多种，优选质量比为1:0.3～0.4:0.3～0.4的聚乙烯树脂、乙烯
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辛烯共聚物、乙烯
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醋酸乙烯共聚物的混合物。
[0006]进一步地，交联助剂由包括笼型多面体聚倍半硅氧烷(POSS)和9,10
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二氢
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氧杂
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10
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磷杂菲
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10
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氧化物(DOPO)的原料混合反应制备而成。
[0007]POSS
‑
DOPO体系交联助剂中带有大量的双键，具有较高的反应活性，可以作为辐照交联过程中的交联点，提高交联密度，同时可以降低辐照总剂量，有效降低大辐照剂量下材料的裂解及由此产生的性能劣化，避免辐照时带来的热效应与交联度不均问题，同时减少能耗，提高生产效率；POSS
‑
DOPO体系交联助剂同时兼有很好的阻燃性能，将磷、硅等阻燃元素设计到同一分子上，减少了有机磷系阻燃剂的迁移，形成的
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Si
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O
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Si
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类陶瓷层阻隔及
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Si
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O
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P
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凝聚层可以有效地阻止熔滴，与无卤阻燃剂复配，具有凝聚相和气相协同阻燃效果，有效减少无机类阻燃剂的添加量，实现高效阻燃。
[0008]进一步地，笼型多面体聚倍半硅氧烷和DOPO的质量比为1.0：1.2～1.5。
[0009]进一步地，笼型多面体低聚倍半硅氧烷为八乙烯基
‑
POSS，具有如式Ⅰ所示的结构式：
[0010][0011]进一步地，DOPO具有如式Ⅱ所示的结构式：
[0012][0013]上述交联助剂的制备方法包括以下步骤：
[0014]S1、称取干燥过的笼型多面体低聚倍半硅氧烷和DOPO，分别加入有机溶剂，搅拌溶解得到第一溶剂和第二溶剂；
[0015]S2、将第一溶剂在60～80℃下搅拌，缓慢滴加第二溶剂，加入缚酸剂，在70～80℃下反应10～14h；
[0016]S3、采用水和乙腈进行提纯，将产物在室温下研磨后得到交联助剂。
[0017]进一步地，有机溶剂为乙醇、丙酮、二甲亚砜、氯仿的一种或多种。
[0018]进一步地，有机溶剂与笼型多面体低聚倍半硅氧烷或DOPO的体积质量比为10～30ml/g。
[0019]进一步地，步骤S2中发生的化学反应式如式Ⅲ所示：
[0020][0021]进一步地，缚酸剂为三乙胺、乙二胺和异丙胺中的一种或多种。
[0022]进一步地，加入缚酸剂调控pH为7～8。
[0023]进一步地，复合无卤阻燃剂包括以下质量百分比的组分：30～60％氢氧化铝、20～40％聚磷酸铵(APP)和10～25％三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)。
[0024]上述无复合无卤阻燃剂的组分分别经过硅烷偶联剂表面改性，表面改性的具体工艺如下：将复合无卤阻燃剂任一组分倒入高速搅拌机中，在500～600rpm高速搅拌下，用雾化装置均匀喷入其质量1.0～2.2％的硅烷偶联剂，升温至95～100℃搅拌3～5min，干燥冷却。
[0025]经过表面改性的阻燃剂，可以与基体聚烯烃类树脂有较好的融合度，促进其在体系中的均匀分散，在提高聚烯烃电缆料阻燃性能的同时不会对力学性能产生不良影响。
[0026]进一步地，上述无卤阻燃剂所选用的硅烷偶联剂为KH
‑
560。
[0027]进一步地，相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、聚乙烯接枝丙烯腈、聚丙烯接枝丙烯腈中的一种或多种。
[0028]进一步地，抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂168、抗氧剂164、抗氧剂DNP、抗氧剂TNP中的一种或多种，优选质量比为1：0.4～0.6的抗氧剂1010和抗氧剂168。
[0029]进一步地，分散剂为低分子蜡类分散剂，列举为聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、聚乙二醇中的一种或多种。
[0030]本专利技术还提供上述无卤阻燃辐照交联聚烯烃电缆料的制备方法，包括以下步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无卤阻燃辐照交联聚烯烃电缆料，其特征在于，包括如下质量份数的组分：80～90份聚烯烃类树脂、5～20份交联助剂、60～100份复合无卤阻燃剂、10～20份相容剂、0.5～2.0份抗氧剂、0.5～2.0份分散剂。2.根据权利要求1所述的无卤阻燃辐照交联聚烯烃电缆料，其特征在于，交联助剂由包括笼型多面体聚倍半硅氧烷和9,10
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二氢
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氧杂
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10
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磷杂菲
‑
10
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氧化物的原料混合反应制备而成。3.根据权利要求2所述的无卤阻燃辐照交联聚烯烃电缆料，其特征在于，笼型多面体聚倍半硅氧烷和9,10
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二氢
‑9‑
氧杂
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10
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磷杂菲
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10
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氧化物的质量比为1.0：1.2～1.5。4.根据权利要求2或3所述的无卤阻燃辐照交联聚烯烃电缆料，其特征在于，笼型多面体低聚倍半硅氧烷为八乙烯基
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POSS，具有如式Ⅰ所示的结构式：5.根据权利要求2所述的无卤阻燃辐照交联聚烯烃电缆料，其特征在于，交联助剂的制备方法包括以下步骤：S1、称取干燥过的笼型多面体低聚倍半硅氧烷和9,10
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二氢
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氧杂
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10
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磷杂菲
‑
10
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【专利技术属性】
技术研发人员：项赛飞，应建波，凌光璞，杨晋涛，王履行，贺锡挺，
申请(专利权)人：宁波聚泰新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：