【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及聚烯烃成炭材料，更具体地，涉及一种类陶瓷化聚烯烃组合物及其制备方法和应用。
技术介绍
1、由于经济的快速发展，国家政策对消防安全越来越重视，要求建筑和轨道交通的电力电缆必须具有高成炭功能，以保证在火灾事故发生时，线缆外层护套料燃烧后炭层仍然维持一定的完整性。线缆内部含有大量的非阻燃绝缘层，火灾时一旦烧到内部结构，大量的非阻燃绝缘层被引燃，燃烧热和可燃挥发物的释放急剧增加，造成更大范围的引燃。线缆外层炭层不破碎、不开裂，避免火焰烧到线缆的内层，以保证线缆内部结构的完成。保证线缆内层绝缘层及芯层不受到较大破坏，甚至需要在火灾现场仍能保证正常的电力、信号传输。现在的护套料大多采用高填充的氢氧化镁或氢氧化铝，镁铝体系阻燃性能较好，但是成炭强度一般，成束燃烧测试时，炭层会开裂滴落，会有烧到内部结构的风险。而陶瓷化聚烯烃材料大大提高了成炭强度并且火焰越大，温度越高，成炭强度越高，提高了炭层的完整性。
2、现有技术中类陶瓷化聚烯烃材料，其体系主要包括三大部分：聚烯烃树脂基体，低熔点助熔剂和成瓷填料；其成炭机理是在燃烧过程中，低熔点助熔剂先熔融流动形成液相层；液相层流动扩散与成瓷填料粘结在一起，高温下形成共晶混合物；随后在高温下发生共晶反应形成类陶瓷的炭层。成瓷填料是影响成炭强度的关键因素之一，常用的成瓷填料有硅灰石、云母、高岭土等，成瓷填料越多，炭层越完整；但是这种类陶瓷化聚烯烃材料中由于成瓷填料与树脂基体的相容性差的问题会存在机械性能和加工性能恶化的问题。因此，本领域中需开发一种新的类陶瓷化聚烯烃组合物，能够在不添
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是为了克服现有技术中类陶瓷化聚烯烃材料需添加成瓷填料，且制得的材料的机械性能和加工性能无法兼具的问题，而提供一种类陶瓷化聚烯烃组合物，所述组合物具有较好的成炭效果，且机械性能和加工性能良好。
2、本专利技术的另一目的在于，提供所述类陶瓷化聚烯烃组合物的制备方法。
3、本专利技术的另一目的在于，提供所述类陶瓷化聚烯烃组合物在制备线缆护套料中的应用。
4、为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案实现：
5、一种类陶瓷化聚烯烃组合物，其特征在于，包括如下按照重量份计算的组分：
6、
7、所述玻璃粉中，硼元素的质量分数为0.4～7％，磷元素的质量分数为1.0～11.5％，铋元素的质量分数不低于0.9％；且所述玻璃粉中属于高耐温矿粉成分的总含量之和不低于40％。
8、其中，需要说明的是：
9、本专利技术中玻璃粉中的金属元素均是以金属氧化物形式存在。本专利技术中选用的玻璃粉中既含有低熔点组分(熔点低于650℃)，也含有40％以上的高耐温矿粉，相比于传统的玻璃粉成炭效果要强，且对力学性能影响较小；高温作用下玻璃粉中氧化硼和氧化磷组分熔融流动，起到助熔作用；在这个过程中玻璃粉中的高耐温矿粉在液相层中物理堆积形成初始的成炭骨架，玻璃粉能起到低熔点助熔作用并起到成瓷效果；随着玻璃粉中各组分的充分混合接触，在氧化锌和氧化铋的催化作用下，氧化硼和氧化磷发生化学反应生成磷酸硼，磷酸硼耐热性高，熔点达1400℃，能够起到成瓷骨架的作用，通过化学反应生成的成炭体系相较于简单的物理堆积的炭层的连续性更好，强度更好。
10、在本专利技术中，硼元素的质量分数为0.4～7％，例如但不限于0.5％、1.0％、1.5％、2.0％、2.5％、3.0％、3.5％、4.0％、4.5％、5.0％、5.5％、6.0％、6.5％和7.0％等，均能实现本专利技术。
11、在本专利技术中，磷元素的质量分数为1.0～11.5％，例如但不限于1.0％、1.5％、2.0％、2.5％、3.0％、3.5％、4.0％、4.5％、5.0％、5.5％、6.0％、6.5％、7.0％、7.5％、8.0％、8.5％、9.0％、9.5％、10.0％、10.5％、11.0％和11.5％等，均能实现本专利技术。
12、本专利技术中，铋元素的质量分数不低于0.9％。优选为0.95～3.0％，例如可以为0.95％、1.0％、1.2％、1.4％、1.5％、1.7％、1.9％、2.0％、2.2％、2.4％、2.5％、2.7％、2.9％和3.0％等，以及上述点值之间的具体点值。
13、在本专利技术中，所述玻璃粉中属于高耐温矿粉成分的总含量为40％～65％，例如但不限于40％、45％、50％、55％、60％和65％等，均能实现本专利技术。
14、需要说明的是，所述高耐温矿粉成分通常为sio2、al2o3、bao以及zno的一种或多种。
15、玻璃粉中的硼、磷和铋元素和高耐温矿粉的质量分数通过扫描电镜元素分析(sem-edx)分析确定。
16、进一步地，所述玻璃粉为氧化硼系玻璃粉和氧化磷系玻璃粉的混合物。
17、一般地，氧化硼系玻璃粉中的主要成分为氧化钡、氧化硼、氧化锌、氧化钠和氧化钾。氧化磷系玻璃粉中的主要成分为氧化磷、氧化硅、氧化钠、氧化钾。
18、其中，氧化硼系玻璃粉为b2o3-sio2-al2o3-r2o系玻璃粉和/或b2o3-sio2-bao-r2o系玻璃粉；氧化磷系玻璃粉为p2o5-sio2-sno2-zno-bi2o3-r2o系玻璃粉。
19、进一步地，所述b2o3-sio2-al2o3-r2o系玻璃粉的熔点为480～630℃；所述b2o3-sio2-bao-r2o系玻璃粉的熔点为520～580℃；所述p2o5-sio2-sno2-zno-bi2o3-r2o系玻璃粉的熔点为450～550℃。在此熔点范围内，玻璃粉可以更有效的促进低温成瓷，制得的组合物的炭层具有较高的强度。
20、需要说明的是，r2o是+1价的金属氧化物，可以为氧化纳和/或氧化钾。
21、在一些实施方式中，所述氧化硼系玻璃粉和氧化磷系玻璃粉的质量比为(1：7)～(3：1)。例如可以为1：6、1：5、1：4、1：3、1：2、1：1、2：1、3：1等，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。本专利技术中进一步调整两种玻璃粉的质量比可以改善炭层的致密程度。
22、本专利技术中，可以根据现有技术选用常用的硅烷偶联剂，例如但不限于乙烯基硅烷偶联剂、乙氧基硅烷偶联剂或氨基硅烷偶联剂中的一种或几种。
23、本领域技术人员可以根据现有技术选用常用的聚烯烃树脂作为基体树脂。例如但不限于所述聚烯烃树脂包括乙烯-醋酸乙烯共聚物10～15份；茂金属线性低密度聚乙烯15～30份；poe 5～20份；pe接枝马来酸酐5～15份。
24、进一步地，所述加工助剂为抗氧剂和/或抗金属剂。
25、本专利技术中可以选用常用的抗氧剂，包括受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、二苯胺类抗氧剂、铜盐类抗氧剂或硫醚类抗氧剂。
26、具体地，所述受阻酚类抗氧剂为n，n`-六亚本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种类陶瓷化聚烯烃组合物，其特征在于，包括如下按照重量份计算的组分：
2.根据权利要求1所述类陶瓷化聚烯烃组合物，其特征在于，所述玻璃粉为氧化硼系玻璃粉和氧化磷系玻璃粉的混合物。
3.根据权利要求2所述类陶瓷化聚烯烃组合物，其特征在于，所述氧化硼系玻璃粉和氧化磷系玻璃粉的质量比为(1：7)～(3：1)；
4.根据权利要求1所述类陶瓷化聚烯烃组合物，其特征在于，所述高耐温矿粉成分为SiO2、Al2O3、BaO以及ZnO的一种或多种。
5.根据权利要求1所述类陶瓷化聚烯烃组合物，其特征在于，所述聚烯烃树脂包括乙烯-醋酸乙烯共聚物10～15份；茂金属线性低密度聚乙烯15～30份；POE 5～20份；PE接枝马来酸酐5～15份。
6.根据权利要求1所述类陶瓷化聚烯烃组合物，其特征在于，所述加工助剂为抗氧剂和/或抗金属剂。
7.根据权利要求6所述类陶瓷化聚烯烃组合物，其特征在于，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、二苯胺类抗氧剂、铜盐类抗氧剂或硫醚类抗氧剂中的一种或几种。
8.根据权利要求6所
9.权利要求1～8任一项所述类陶瓷化聚烯烃组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.权利要求1～8任一项所述类陶瓷化聚烯烃组合物在制备线缆护套料中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种类陶瓷化聚烯烃组合物，其特征在于，包括如下按照重量份计算的组分：
2.根据权利要求1所述类陶瓷化聚烯烃组合物，其特征在于，所述玻璃粉为氧化硼系玻璃粉和氧化磷系玻璃粉的混合物。
3.根据权利要求2所述类陶瓷化聚烯烃组合物，其特征在于，所述氧化硼系玻璃粉和氧化磷系玻璃粉的质量比为(1：7)～(3：1)；
4.根据权利要求1所述类陶瓷化聚烯烃组合物，其特征在于，所述高耐温矿粉成分为sio2、al2o3、bao以及zno的一种或多种。
5.根据权利要求1所述类陶瓷化聚烯烃组合物，其特征在于，所述聚烯烃树脂包括乙烯-醋酸乙烯共聚物10～15份；茂金属线性低密度聚乙烯15～30份；poe 5～20份；pe接枝马来酸酐5～15份。...
【专利技术属性】
技术研发人员：艾梁辉，陈平绪，叶南飚，陈延安，付晓，梁家荣，
申请(专利权)人：金发科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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