本發(fā)明屬于聚烯烴復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于電線電纜絕緣的室溫硅烷交聯(lián)低煙無(wú)鹵阻燃聚烯烴復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

電纜用絕緣料一般要求必須具有優(yōu)良的耐長(zhǎng)期熱老化性能、耐輻照、電氣性能穩(wěn)定、阻燃性能及絕緣性能優(yōu)等特點(diǎn)。

聚烯烴由于原料豐富，價(jià)格低廉，容易加工成型，綜合性能優(yōu)良，因此是一類產(chǎn)量最大，應(yīng)用十分廣泛的高分子材料。聚烯烴具有相對(duì)密度小、耐化學(xué)藥品性、耐水性好，良好的機(jī)械強(qiáng)度和電絕緣性等特點(diǎn)。但聚烯烴電線電纜存在燃燒過(guò)程中會(huì)釋放出鹵化氫等有毒氣體，因此需要在反應(yīng)過(guò)程中添加無(wú)鹵阻燃劑來(lái)解決這一問(wèn)題。

直接將無(wú)鹵阻燃劑和硅烷偶聯(lián)劑加入聚烯烴樹(shù)脂中，生產(chǎn)硅烷交聯(lián)低煙無(wú)鹵阻燃聚烯烴材料會(huì)存在以下問(wèn)題：(1)硅烷偶聯(lián)劑和無(wú)鹵阻燃劑會(huì)發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生預(yù)交聯(lián)，影響材料表面性能；(2)反應(yīng)過(guò)程中所用催化劑會(huì)受到無(wú)鹵阻燃劑的影響，不能實(shí)現(xiàn)其催化功效。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，本發(fā)明提供了一種室溫硅烷交聯(lián)低煙無(wú)鹵阻燃聚烯烴復(fù)合材料及其制備方法，可有效解決現(xiàn)有聚烯烴復(fù)合材料存在的硅烷偶聯(lián)劑和無(wú)鹵阻燃劑無(wú)法直接混合于復(fù)合材料中，無(wú)鹵阻燃劑會(huì)影響催化劑的功效，進(jìn)而影響復(fù)合材料性能的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：

一種室溫硅烷交聯(lián)低煙無(wú)鹵阻燃聚烯烴復(fù)合材料，包括以下重量份的組分：聚烯烴30-60份、硅烷偶聯(lián)劑0.3-1份、引發(fā)劑0.2-0.4份、無(wú)鹵阻燃劑40-60份、抗氧劑0.05-0.2份、潤(rùn)滑劑0.5-3份、增韌劑5-10份和催化劑0.05-0.15份。

進(jìn)一步地，一種室溫硅烷交聯(lián)低煙無(wú)鹵阻燃聚烯烴復(fù)合材料，包括以下重量份的組分：聚烯烴40份、硅烷偶聯(lián)劑0.6份、引發(fā)劑0.3份、無(wú)鹵阻燃劑50份、抗氧劑0.12份、潤(rùn)滑劑1.5份、增韌劑7份和催化劑0.1份。

進(jìn)一步地，聚烯烴為ldpe、lldpe、mlldpe、pde和eva中的任意三種按重量比為1:1:1混合。

進(jìn)一步地，硅烷偶聯(lián)劑為乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷和乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷中的一種或幾種混合。

進(jìn)一步地，引發(fā)劑為dcp、aibn或bipb。

進(jìn)一步地，無(wú)鹵阻燃劑為氫氧化鋁、氫氧化鎂、碳酸鈣、硼酸鋅、mca、滑石粉和硅微粉中任意兩種按重量比為1:1混合。

進(jìn)一步地，抗氧劑為1076、1024、1010、168和300#中任意三種按重量比為1:1:1混合。

進(jìn)一步地，潤(rùn)滑劑為ebs、pets、pe-wax和wax中的一種或幾種混合。

進(jìn)一步地，增韌劑為馬來(lái)酸酐接枝聚烯烴、α-烯烴或乙烯共聚物。

進(jìn)一步地，催化劑為二月桂酸二丁基錫、乙烯基三丁基錫、馬來(lái)酸二丁基錫和二丁基硫醇錫中的一種或幾種混合。

上述室溫硅烷交聯(lián)低煙無(wú)鹵阻燃聚烯烴復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)按配方稱取5/6-8/9重量的聚烯烴、硅烷偶聯(lián)劑和引發(fā)劑加入雙螺桿擠出機(jī)中，擠出造粒，擠出溫度為180-200℃；

(2)向步驟(1)所得物質(zhì)中依次加入潤(rùn)滑劑、增韌劑和無(wú)鹵阻燃劑，混合，置于密煉機(jī)中，在140-160℃條件下混合均勻，再置于雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，擠出溫度為140-160℃；

(3)將剩余聚烯烴、抗氧劑和催化劑加入高速混合機(jī)中混合均勻，再于雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，擠出溫度為120-130℃；

(4)將步驟(2)和步驟(3)所得物按重量比為95:5混合均勻，于155-175℃擠成包攬。

本發(fā)明提供的室溫硅烷交聯(lián)低煙無(wú)鹵阻燃聚烯烴復(fù)合材料及其制備方法，具有以下有益效果：

(1)硅烷偶聯(lián)劑和聚烯烴在引發(fā)劑作用下發(fā)生接枝反應(yīng)，生成交聯(lián)型硅烷接枝聚烯烴，直接將無(wú)鹵阻燃劑加入上述體系后，無(wú)法達(dá)到無(wú)鹵阻燃效果，因?yàn)闊o(wú)鹵阻燃劑會(huì)干擾以下反應(yīng)：阻止硅烷偶聯(lián)劑和聚烯烴的接枝反應(yīng)；在加入催化劑前加入無(wú)鹵阻燃劑，會(huì)影響催化劑的作用，而在交聯(lián)反應(yīng)后加入無(wú)鹵阻燃劑，無(wú)鹵阻燃劑則不能很好的分散在復(fù)合材料中，無(wú)法滿足材料的理化性能和使用要求，達(dá)不到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

因此，催化劑和硅烷偶聯(lián)劑對(duì)產(chǎn)品性能有很關(guān)鍵的作用。本發(fā)明選擇特定的催化劑和特定的硅烷偶聯(lián)劑來(lái)制備聚烯烴復(fù)合材料，在反應(yīng)過(guò)程中再加入無(wú)鹵阻燃劑，在具有無(wú)鹵阻燃效果的同時(shí)還不會(huì)阻止其接枝反應(yīng)，也不會(huì)影響催化劑的作用，使制備的聚烯烴復(fù)合材料阻燃效果好，機(jī)械性能佳。

(2)抗氧劑在聚合物體系中僅少量存在時(shí)，就可延緩或抑制聚合物氧化過(guò)程的進(jìn)行，從而阻止聚合物的老化并延長(zhǎng)其使用壽命，

本方案中的抗氧劑1076無(wú)味，對(duì)光穩(wěn)定，不易變色，與基材有很好的相容性，揮發(fā)性小，抗抽出性好；抗氧劑1024用作聚烯烴材料及電線、電纜、絕緣材料的高級(jí)銅抑制劑和抗氧化劑；抗氧劑1010揮發(fā)性好，耐抽出性好，無(wú)毒，能有效防止聚合物材料在長(zhǎng)期老化過(guò)程中的熱氧化降解，同時(shí)也是一種高效的加工穩(wěn)定劑，能改善聚合物材料在高溫加工條件下的耐變色性，尤其是對(duì)聚乙烯有卓越的抗氧化性能，與抗氧化劑168有協(xié)同效應(yīng)。

(3)潤(rùn)滑劑ebs與pets、pe-wax或wax均具有良好的協(xié)同作用。

(4)聚烯烴復(fù)合材料在具有無(wú)鹵阻燃性能的同時(shí)，還能夠在室溫條件下自然交聯(lián)，交聯(lián)后產(chǎn)品的電氣性能、機(jī)械性能均有所提高，結(jié)合了普通低煙無(wú)鹵電纜料和硅烷交聯(lián)電纜料的優(yōu)點(diǎn)；交聯(lián)方式為既可以經(jīng)過(guò)水煮快速交聯(lián)，也可以在自然條件下放置一段時(shí)間自然交聯(lián)，降低電纜生產(chǎn)過(guò)程中的能耗。

(5)無(wú)鹵阻燃劑選用氫氧化鋁，氫氧化鎂，碳酸鈣等，燃燒時(shí)不產(chǎn)生有害氣體，環(huán)保。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

一種室溫硅烷交聯(lián)低煙無(wú)鹵阻燃聚烯烴復(fù)合材料，包括以下重量份的組分：聚烯烴30份、硅烷偶聯(lián)劑0.3份、引發(fā)劑0.2份、無(wú)鹵阻燃劑40份、抗氧劑0.05份、潤(rùn)滑劑0.5份、增韌劑5份和催化劑0.05份。

其中，聚烯烴為ldpe、lldpe和mlldpe按重量比為1:1:1混合；硅烷偶聯(lián)劑為乙烯基三乙氧基硅烷；引發(fā)劑為dcp；無(wú)鹵阻燃劑為氫氧化鋁和硅微粉按質(zhì)量比為1:1混合；抗氧劑為1010、168和1024按重量比為1:1:1混合；潤(rùn)滑劑為ebs和pets按質(zhì)量比為1:1混合；增韌劑為馬來(lái)酸酐接枝聚烯烴；催化劑為二月桂酸二丁基錫。

上述室溫硅烷交聯(lián)低煙無(wú)鹵阻燃聚烯烴復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)按配方稱取5/6重量的聚烯烴、硅烷偶聯(lián)劑和引發(fā)劑加入雙螺桿擠出機(jī)中，擠出造粒，擠出溫度為180℃；

(2)向步驟(1)所得物質(zhì)中依次加入潤(rùn)滑劑、增韌劑和無(wú)鹵阻燃劑，混合，置于密煉機(jī)中，在140℃條件下混合均勻，再置于雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，擠出溫度為140℃；

(3)將剩余聚烯烴、抗氧劑和催化劑加入高速混合機(jī)中混合均勻，再于雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，擠出溫度為120℃；

(4)將步驟(2)和步驟(3)所得物按重量比為95:5混合均勻，于155℃擠成包攬。

實(shí)施例2

一種室溫硅烷交聯(lián)低煙無(wú)鹵阻燃聚烯烴復(fù)合材料，包括以下重量份的組分：聚烯烴45份、硅烷偶聯(lián)劑1份、引發(fā)劑0.4份、無(wú)鹵阻燃劑60份、抗氧劑0.2份、潤(rùn)滑劑3份、增韌劑10份和催化劑0.15份。

其中，聚烯烴為ldpe、mlldpe和pde按重量比為1:1:1混合；硅烷偶聯(lián)劑為乙烯基三甲氧基硅烷；引發(fā)劑為dcp；無(wú)鹵阻燃劑為氫氧化鋁和硅微粉按質(zhì)量比為1:1混合；抗氧劑為1010、168和1024按重量比為1:1:1混合；潤(rùn)滑劑為ebs和pets按質(zhì)量比為1:1混合；增韌劑為馬來(lái)酸酐接枝聚烯烴；催化劑為乙烯基三丁基錫。

上述室溫硅烷交聯(lián)低煙無(wú)鹵阻燃聚烯烴復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)按配方稱取8/9重量的聚烯烴、硅烷偶聯(lián)劑和引發(fā)劑加入雙螺桿擠出機(jī)中，擠出造粒，擠出溫度為200℃；

(2)向步驟(1)所得物質(zhì)中依次加入潤(rùn)滑劑、增韌劑和無(wú)鹵阻燃劑，混合，置于密煉機(jī)中，在160℃條件下混合均勻，再置于雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，擠出溫度為160℃；

(3)將剩余聚烯烴、抗氧劑和催化劑加入高速混合機(jī)中混合均勻，再于雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，擠出溫度為130℃；

(4)將步驟(2)和步驟(3)所得物按重量比為95:5混合均勻，于175℃擠成包攬。

實(shí)施例3

一種室溫硅烷交聯(lián)低煙無(wú)鹵阻燃聚烯烴復(fù)合材料，包括以下重量份的組分：聚烯烴40份、硅烷偶聯(lián)劑0.5份、引發(fā)劑0.25份、無(wú)鹵阻燃劑45份、抗氧劑0.08份、潤(rùn)滑劑1.0份、增韌劑6份和催化劑0.08份。

其中，聚烯烴為ldpe、pde和eva按重量比為1:1:1混合；硅烷偶聯(lián)劑為乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷；引發(fā)劑為aibn；無(wú)鹵阻燃劑為mca和硅微粉按質(zhì)量比為1:1混合；抗氧劑為1010、168和1076按重量比為1:1:1混合；潤(rùn)滑劑為ebs和pe-wax按質(zhì)量比為1:1混合；增韌劑為馬來(lái)酸酐接枝聚烯烴；催化劑為馬來(lái)酸二丁基錫。

上述室溫硅烷交聯(lián)低煙無(wú)鹵阻燃聚烯烴復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)按配方稱取7/8重量的聚烯烴、硅烷偶聯(lián)劑和引發(fā)劑加入雙螺桿擠出機(jī)中，擠出造粒，擠出溫度為190℃；

(2)向步驟(1)所得物質(zhì)中依次加入潤(rùn)滑劑、增韌劑和無(wú)鹵阻燃劑，混合，置于密煉機(jī)中，在150℃條件下混合均勻，再置于雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，擠出溫度為150℃；

(3)將剩余聚烯烴、抗氧劑和催化劑加入高速混合機(jī)中混合均勻，再于雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，擠出溫度為125℃；

(4)將步驟(2)和步驟(3)所得物按重量比為95:5混合均勻，于165℃擠成包攬。

實(shí)施例4

一種室溫硅烷交聯(lián)低煙無(wú)鹵阻燃聚烯烴復(fù)合材料，包括以下重量份的組分：聚烯烴45份、硅烷偶聯(lián)劑0.8份、引發(fā)劑0.35份、無(wú)鹵阻燃劑55份、抗氧劑0.15份、潤(rùn)滑劑2.0份、增韌劑8份和催化劑0.12份。

其中，聚烯烴為ldpe、pde和eva按重量比為1:1:1混合；硅烷偶聯(lián)劑為乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷；引發(fā)劑為bipb；無(wú)鹵阻燃劑為mca和硅微粉按質(zhì)量比為1:1混合；抗氧劑為1010、168和1076按重量比為1:1:1混合；潤(rùn)滑劑為ebs和pets按質(zhì)量比為1:1混合；增韌劑為馬來(lái)酸酐接枝聚烯烴；催化劑為二丁基硫醇錫。

上述室溫硅烷交聯(lián)低煙無(wú)鹵阻燃聚烯烴復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)按配方稱取8/9重量的聚烯烴、硅烷偶聯(lián)劑和引發(fā)劑加入雙螺桿擠出機(jī)中，擠出造粒，擠出溫度為195℃；

(2)向步驟(1)所得物質(zhì)中依次加入潤(rùn)滑劑、增韌劑和無(wú)鹵阻燃劑，混合，置于密煉機(jī)中，在150℃條件下混合均勻，再置于雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，擠出溫度為155℃；

(3)將剩余聚烯烴、抗氧劑和催化劑加入高速混合機(jī)中混合均勻，再于雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，擠出溫度為125℃；

(4)將步驟(2)和步驟(3)所得物按重量比為95:5混合均勻，于170℃擠成包攬。

實(shí)施例5

一種室溫硅烷交聯(lián)低煙無(wú)鹵阻燃聚烯烴復(fù)合材料，包括以下重量份的組分：聚烯烴40份、硅烷偶聯(lián)劑0.6份、引發(fā)劑0.3份、無(wú)鹵阻燃劑50份、抗氧劑0.12份、潤(rùn)滑劑1.5份、增韌劑7份和催化劑0.1份。

其中，聚烯烴為ldpe、pde和eva按重量比為1:1:1混合；硅烷偶聯(lián)劑為乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷；引發(fā)劑為dcp；無(wú)鹵阻燃劑為mca和硅微粉按質(zhì)量比為1:1混合；抗氧劑為1010、168和1076按重量比為1:1:1混合；潤(rùn)滑劑為ebs、pets和pe-wax按質(zhì)量比為1:1:1混合；增韌劑為馬來(lái)酸酐接枝聚烯烴；催化劑為二月桂酸二丁基錫。

上述室溫硅烷交聯(lián)低煙無(wú)鹵阻燃聚烯烴復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)按配方稱取7/8重量的聚烯烴、硅烷偶聯(lián)劑和引發(fā)劑加入雙螺桿擠出機(jī)中，擠出造粒，擠出溫度為190℃；

(2)向步驟(1)所得物質(zhì)中依次加入潤(rùn)滑劑、增韌劑和無(wú)鹵阻燃劑，混合，置于密煉機(jī)中，在150℃條件下混合均勻，再置于雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，擠出溫度為150℃；

(3)將剩余聚烯烴、抗氧劑和催化劑加入高速混合機(jī)中混合均勻，再于雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，擠出溫度為130℃；

(4)將步驟(2)和步驟(3)所得物按重量比為95:5混合均勻，于170℃擠成包攬。

對(duì)本發(fā)明制得產(chǎn)品進(jìn)行性能檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1：

表1各實(shí)施例檢測(cè)結(jié)果

由表1可知，本發(fā)明產(chǎn)品均滿足國(guó)家要求，其中，實(shí)施例5所得產(chǎn)品機(jī)械性能最佳。