【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电缆绝缘材料，具体为一种基于ldhs协效阻燃的电缆绝缘材料及其制备工艺。
技术介绍
1、近年来，5g通讯技术的蓬勃发展，使得光电复合电缆的需求日益增加，这也推动了高性能电缆绝缘材料的发展。传统的电缆绝缘材料大部分主体材料为聚氯乙烯；随着绿色发展的深入、环保和无卤意识的逐渐增强，聚氯乙烯由于含有大量氯元素，应用受到限制；而以聚烯烃为基体的电缆绝缘材料则成为了行业内研究的重点。
2、现有技术中，聚烯烃类电缆绝缘材料一般包括以聚乙烯、交联聚乙烯、热塑性聚丙烯为基体的材料；其中，聚乙烯需要高压、高温的惰性环境，且在挤出工艺中易出现焦烧等现象；而交联聚乙烯中不可避免会存在交联副产物等杂质，易导致电场畸变和绝缘老化击穿的问题。而热塑性聚丙烯电性能稳定、电气绝缘性能优异，且具有耐化学性、耐电弧性和可塑化循环再利用的特点，是理想化的下一代电缆绝缘材料。但是，以聚丙烯为主体树脂的电缆绝缘材料中，由于聚丙烯存在高结晶度、韧性低的特点，使得其存在高刚性、脆性、耐冲击性差的缺陷。另一方面，一般为了增加电绝缘材料的安全性，通常会引入阻燃剂(如层状双金属氢氧化物ldh)，用于保证电绝缘材料的阻燃性能；但存在以下问题：一是，阻燃剂与聚丙烯间存在相容性差、分散性差的问题；二是，为保证聚丙烯的力学性能，阻燃剂引入量较低，使得电绝缘材料的阻燃性仍需要进一步提高。
3、综上，解决上述问题，制备一种基于ldhs协效阻燃的电缆绝缘材料具有重要意义。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在
2、为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种基于ldhs协效阻燃的电缆绝缘材料，所述电缆绝缘材料的原料包括以下材料：按重量份数计，35～40份协效阻燃剂、65～70份均聚聚丙烯、30～35份相容剂、2～5份二氧化二锑、2～3份邻苯二甲酸锌、1～2份甘油、0.2～0.3份抗滴落剂、0.2～0.3份抗氧化剂、0.01～0.02份过氧化马来酸叔丁酯；
4、所述相容剂包括质量比为12:(13～17):(5～6)的马来酸酐接枝聚丙烯、三嗪改性聚丙烯、硅烷偶联剂接枝聚丙烯；所述协效阻燃剂由氮磷膨胀阻燃剂与mgalznla-ldhs复合得到。
5、进一步方案中，所述协效阻燃剂的制备工艺，包括以下步骤：
6、步骤1：氮磷膨胀阻燃剂的制备：(1)将2,4,6-三氯-1,3,5-三嗪加入至溶剂中，在-10℃～0℃下滴加丙烯醇，加入碱催化剂，在-5℃～5℃反应1～2小时，得到烯基三嗪；将烯基三嗪、半胱胺、光引发剂依次加入四氢呋喃中，紫外光照反应1～2小时，得到氨基三嗪；(2)将氨基三嗪、苯膦酸、聚乙二醇甲基丙烯酸酯、聚乙二醇羟基酸依次加入去离子水中，在90～100℃下反应4～8小时，冷却洗涤干燥，得到氮磷膨胀阻燃剂；
7、步骤2：mgalznla-ldhs的制备：将硝酸镁、硝酸铝、硝酸锌、硝酸镧溶于去离子水中，得到1～1.2mol/l的盐溶液；将氢氧化钠、碳酸氢钠溶于去离子水中得到1.8～2mol/l的碱液；室温下，将碱液与盐溶液混合，在100～105℃下晶化5～6小时，洗涤干燥，得到mgalznla-ldhs；
8、步骤3：协效阻燃剂的制备：将氮磷膨胀阻燃剂超声分散在去离子水中，调节ph＝4～4.2，得到12～15wt％的分散液；氮气氛围下，将mgalznla-ldhs超声分散在去离子水中，加入16-巯基十六酸，缓慢加入分散液，搅拌均匀，调节ph＝4.5～4.7，在95～100℃下搅拌1～2小时，调节ph＝7～7.2，洗涤干燥，得到协效阻燃剂。
9、进一步方案中，所述氨基三嗪的原料中包括以下物质：按重量份数计，28～29份2,4,6-三氯-1,3,5-三嗪、18～20份丙烯醇、35～37份半胱胺；所述氮磷膨胀阻燃剂的原料包括以下物质：按重量份数计，28～30份氨基三嗪、7～8份苯膦酸、30～36份聚乙二醇甲基丙烯酸酯、20～22份聚乙二醇羟基酸。
10、进一步方案中，所述盐溶液中，硝酸镁、硝酸铝、硝酸锌、硝酸镧的摩尔比为2:1:0.5:(0.2～0.3)；所述碱液中，氢氧化钠、碳酸氢钠的摩尔比为1.4:(0.4～0.6)。
11、进一步方案中，所述协效阻燃剂中，mgalznla-ldhs、氮磷膨胀阻燃剂、16-巯基十六酸的质量比为1:(2～3):(1～2)。
12、进一步方案中，所述三嗪改性聚丙烯的制备工艺为：将氨基三嗪、端羟基等规聚丙烯依次加入无水乙醇中，加入浓硫酸，搅拌回流反应2～3小时，后处理，得到三嗪改性聚丙烯，其中，氨基三嗪、端羟基等规聚丙烯的质量比为(0.1～0.12):(10～12)。
13、进一步方案中，所述端羟基等规聚丙烯的均分子量为3.5×103～5×103mol/g。
14、进一步方案中，所述硅烷偶联剂接枝聚丙烯的制备工艺为：将均聚聚丙烯、过氧化马来酸叔丁酯、乙烯基硅烷偶联剂、抗氧化剂混合，在200～230℃下熔融反应，得到硅烷偶联剂接枝聚丙烯；其中，均聚聚丙烯与乙烯基硅烷偶联剂的质量比为100:(1～2)。
15、进一步方案中，一种基于ldhs协效阻燃的电缆绝缘材料的制备工艺，包括以下步骤：
16、步骤1：称取协效阻燃剂、均聚聚丙烯、相容剂、二氧化二锑、邻苯二甲酸锌、甘油、抗滴落剂、抗氧化剂、过氧化马来酸叔丁酯，预先在50～55℃下干燥，得到原料；步骤2：将原料在转速为50～60rpm、温度为180～200℃下混炼；在牵引速度为4～6m/min、温度为210～220℃下挤出成型，得到电缆绝缘材料。
17、与现有技术相比，本申请的有益效果如下：设计制备了新型的氮磷膨胀阻燃剂，并将其与16-巯基十六酸，共同插层改性四金属的mgalznla-ldhs，从而得到协效阻燃剂，有效增强电缆绝缘材料的阻燃性，同时利用马来酸酐接枝聚丙烯、三嗪改性聚丙烯、硅烷偶联剂接枝聚丙烯的三元相容剂，有效产生相似相容和反应相容，从而在提高阻燃性的基础上，保证了电缆绝缘材料的力学性能；获得了安全、无卤、低烟、高效阻燃聚丙烯电缆绝缘材料，使其可大规模应用5g通讯、海底光缆、海上风力发电等领域。
18、方案中，协效阻燃剂氮磷膨胀阻燃剂与mgalznla-ldhs复合得到。其中，氮磷膨胀阻燃剂是以2,4,6-三氯-1,3,5-三嗪，依次通过机制丙烯醇和半胱胺得到氨基三嗪；在利用氨基三嗪与苯膦酸、聚乙二醇甲基丙烯酸酯、聚乙二醇羟基酸反应；控制物质组分从而得到氮磷膨胀阻燃剂；由于其含有羧基(阴离子)可以有效插层在mgalznla-ldhs上，从而得到协效阻燃剂，有效克服了单一氮磷阻燃剂消烟能力不足的缺陷。同时，该协效阻燃剂中，相较于常见的氮磷阻燃剂，制备过程中引入半胱胺作为媒介接枝，而半胱胺中含有硫，进一步提高了阻燃性；同时接枝的苯膦酸中含有苯环，可以以提高与mgalzn本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于LDHs协效阻燃的电缆绝缘材料，其特征在于：所述电缆绝缘材料的原料包括以下材料：按重量份数计，35～40份协效阻燃剂、65～70份均聚聚丙烯、30～35份相容剂、2～5份二氧化二锑、2～3份邻苯二甲酸锌、1～2份甘油、0.2～0.3份抗滴落剂、0.2～0.3份抗氧化剂、0.01～0.02份过氧化马来酸叔丁酯；
2.根据权利要求1所述的一种基于LDHs协效阻燃的电缆绝缘材料，其特征在于：所述协效阻燃剂的制备工艺，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种基于LDHs协效阻燃的电缆绝缘材料，其特征在于：所述氨基三嗪的原料中包括以下物质：按重量份数计，28～29份2,4,6-三氯-1,3,5-三嗪、18～20份丙烯醇、35～37份半胱胺；所述氮磷膨胀阻燃剂的原料包括以下物质：按重量份数计，28～30份氨基三嗪、7～8份苯膦酸、30～36份聚乙二醇甲基丙烯酸酯、20～22份聚乙二醇羟基酸。
4.根据权利要求2所述的一种基于LDHs协效阻燃的电缆绝缘材料，其特征在于：所述盐溶液中，硝酸镁、硝酸铝、硝酸锌、硝酸镧的摩尔比为2:1:0.5:(0
5.根据权利要求2所述的一种基于LDHs协效阻燃的电缆绝缘材料，其特征在于：所述协效阻燃剂中，MgAlZnLa-LDHs、氮磷膨胀阻燃剂、16-巯基十六酸的质量比为1:(2～3):(1～2)。
6.根据权利要求1所述的一种基于LDHs协效阻燃的电缆绝缘材料，其特征在于：所述三嗪改性聚丙烯的制备工艺为：将氨基三嗪、端羟基等规聚丙烯依次加入无水乙醇中，加入浓硫酸，搅拌回流反应2～3小时，后处理，得到三嗪改性聚丙烯，其中，氨基三嗪、端羟基等规聚丙烯的质量比为(0.1～0.12):(10～12)。
7.根据权利要求6所述的一种基于LDHs协效阻燃的电缆绝缘材料，其特征在于：所述端羟基等规聚丙烯的均分子量为3.5×103～5×103mol/g。
8.根据权利要求1所述的一种基于LDHs协效阻燃的电缆绝缘材料，其特征在于：所述硅烷偶联剂接枝聚丙烯的制备工艺为：将均聚聚丙烯、过氧化马来酸叔丁酯、乙烯基硅烷偶联剂、抗氧化剂混合，在200～230℃下熔融反应，得到硅烷偶联剂接枝聚丙烯；其中，均聚聚丙烯与乙烯基硅烷偶联剂的质量比为100:(1～2)。
9.一种基于LDHs协效阻燃的电缆绝缘材料的制备工艺，其特征在于：权利要求1～8任一项所述的电缆绝缘材料的制备工艺包括以下步骤：步骤1：称取协效阻燃剂、均聚聚丙烯、相容剂、二氧化二锑、邻苯二甲酸锌、甘油、抗滴落剂、抗氧化剂、过氧化马来酸叔丁酯，预先在50～55℃下干燥，得到原料；步骤2：将原料在转速为50～60rpm、温度为180～200℃下混炼；在牵引速度为4～6m/min、温度为210～220℃下挤出成型，得到电缆绝缘材料。
...【技术特征摘要】
1.一种基于ldhs协效阻燃的电缆绝缘材料，其特征在于：所述电缆绝缘材料的原料包括以下材料：按重量份数计，35～40份协效阻燃剂、65～70份均聚聚丙烯、30～35份相容剂、2～5份二氧化二锑、2～3份邻苯二甲酸锌、1～2份甘油、0.2～0.3份抗滴落剂、0.2～0.3份抗氧化剂、0.01～0.02份过氧化马来酸叔丁酯；
2.根据权利要求1所述的一种基于ldhs协效阻燃的电缆绝缘材料，其特征在于：所述协效阻燃剂的制备工艺，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种基于ldhs协效阻燃的电缆绝缘材料，其特征在于：所述氨基三嗪的原料中包括以下物质：按重量份数计，28～29份2,4,6-三氯-1,3,5-三嗪、18～20份丙烯醇、35～37份半胱胺；所述氮磷膨胀阻燃剂的原料包括以下物质：按重量份数计，28～30份氨基三嗪、7～8份苯膦酸、30～36份聚乙二醇甲基丙烯酸酯、20～22份聚乙二醇羟基酸。
4.根据权利要求2所述的一种基于ldhs协效阻燃的电缆绝缘材料，其特征在于：所述盐溶液中，硝酸镁、硝酸铝、硝酸锌、硝酸镧的摩尔比为2:1:0.5:(0.2～0.3)；所述碱液中，氢氧化钠、碳酸氢钠的摩尔比为1.4:(0.4～0.6)。
5.根据权利要求2所述的一种基于ldhs协效阻燃的电缆绝缘材料，其特征在于：所述协效阻燃剂中，mgalznla-ldhs、氮磷膨胀阻燃剂、16-巯基十六酸的质量比为1:...
【专利技术属性】
技术研发人员：张斌良，陆永建，陈爽，陆俊港，龚明，
申请(专利权)人：江苏馨德高分子材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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