一种添加改性活性白土协同阻燃增效的复合电缆料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种添加改性活性白土协同阻燃增效的复合电缆料，由下列重量份的原料制成：高密度聚乙烯90?92、十溴联苯醚15?17、三氧化二锑7?9、茂金属聚乙烯2?3、纳米氢氧化镁2?3、环己烷4?5、γ?氨丙基三乙氧基硅烷0.2?0.3、三元乙丙橡胶10?12、防老剂RD1?1.5、活性炭白土8?10、氧化钙3?4、水适量、抗氧剂10350.8?1。本发明将活性白土进行一系列的改性，能够在复合基料表面形成多孔网状保护层，延缓热分解时产生的挥发性物质逸出，生烟量逐渐减少，并在一定程度上抑制了熔融滴落现象，与阻燃母料等复配，起到较好的协同阻燃作用。
【专利说明】 一种添加改性活性白土协同阻燃増效的复合电缆料及其制备
方法
技术领域
[0001]本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种添加改性活性白土协同阻燃增效的复合电缆料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]聚氯乙烯(PVC)是一种用途非常广泛的通用塑料，根据添加增塑剂的量不同，可以制成硬质、半硬质和软质制品，还可以与其他聚合物共混进行改性，做成种类繁多、性能各异的制品，用量非常大，是世界五大通用塑料之一。在全球范围内PVC树脂的需求量和聚乙烯、聚丙烯位列前三位，而在中国其消费量已经升至第一位。聚氯乙烯本身也是本质阻燃材料，其氧指数很高，阻燃效果很好，但纯的PVC是刚性链段，在90°C以上就开始分解，加工就必须加入增塑剂，增塑剂都是易燃物，所以软质PVC须加入阻燃剂才有阻燃效果。而且聚氯乙烯在燃烧时会产生氯化氢气体，具有很大的毒性和腐蚀性，且浓烟较多。随着环保要求的提高，DOP等邻苯类增塑剂已经被禁止，所以说就要进一步发挥聚乙烯电缆料的各项优点。
[0003]聚乙烯(PE)是目前产量最大的通用塑料之一，具有耐化学腐蚀性、质轻、电绝缘性、无毒、易加工、价格低廉等特点，广泛应用于电器、化工、包装、食品、交通、建筑等行业。然而为了提高聚乙烯电缆料的介电特性，如空间电荷集聚、体积电阻率和击穿强度等，目前高压直流电缆一般采用传统方法来改性聚乙烯绝缘料。其中共混技术是提高聚乙烯介电性能使用最多的一种方法，但是不同组分的共混会形成两相结构的微观界面，甚至出现向材料表面渗透和分离现象，影响共混物的其他介电性能，如共混可能会导致介电强度降低。因此，最好的方法是使用两种化学结构相似、相容性好的组分来进行共混，从而消除两种材料的微观界面的不良影响。PE的氧指数只有17.5%，属于易燃材料，因此需要对其进行阻燃改性处理以扩大其应用范围，满足发展的需求。
【发明内容】
[0004]本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种添加改性活性白土协同阻燃增效的复合电缆料及其制备方法。
[0005]本发明是通过以下技术方案实现的:
一种添加改性活性白土协同阻燃增效的复合电缆料，由下列重量份的原料制成:高密度聚乙烯90-92、十溴联苯醚15-17、三氧化二锑7-9、茂金属聚乙烯2_3、纳米氢氧化镁2_3、环己烷4-5、γ -氨丙基三乙氧基硅烷0.2-0.3、三元乙丙橡胶10-12、防老剂RDl-1.5、活性炭白土 8-10、氧化钙3-4、水适量、抗氧剂10350.8-1。
[0006]所述一种添加改性活性白土协同阻燃增效的复合电缆料，由以下具体步骤制成:
(I)将十溴联苯醚、三氧化二锑加入到高速混合机中，在80-90°C下混合15-20分钟，然后将一半量的高密度聚乙烯加入到高速混合机中，90-100 °C下混合10-15分钟，最后将混合好的物料置于开炼机中，在145°C下塑炼8-10分钟出片，粉碎后放入烘箱中干燥5-6小时，SP得到阻燃母料；
(2)将纳米氢氧化铝与茂金属聚乙烯分别放在80°C电热恒温干燥箱内热处理6小时待用；将干燥后的纳米氢氧化铝超声分散于环己烷中，形成悬浮液，然后加入γ -氨丙基三乙氧基硅烷，超声分散20分钟后将悬浮液倒入器皿中，放入烘箱中，在600C的温度下烘干24小时，得到表面改性的纳米粉;干燥后的茂金属聚乙烯与表面改性的纳米粉放入混料机中，以140 0C的温度混料30分钟，然后在双螺杆挤出机中挤出造粒，制成抗击穿改性母料；
(3)将活性白土中加入适量水，以600转/分的速度搅拌成悬浮液，静置20分钟后取上层悬浮液，然后将悬浮液真空抽滤，放入100°C的烘箱烘干，冷却至室温后取出，粉碎至过200目筛待用；将氧化钙加入8倍量的水中，以200转/分的速度搅拌2小时，然后水浴加热至70°C，将过200目筛的活性白土加入其中，以400转/分的速度搅拌反应2小时，趁热过滤、烘干、粉碎过200目筛得到改性活性白土；
(4)将三元乙丙橡胶置于密炼机中，炼胶3-5分钟，冷却至室温后，向密炼机中加入步骤
(3)得到的改性活性白土、防老剂RD，先控温100-110C混炼3-5分钟，再将温度升至180-200°(:继续混炼3-4分钟，冷却后取出得到混合物料；
(5 )将阻燃母料、抗击穿改性母料、混合物料、剩余的高密度聚乙稀以及其余剩余成分放入高速混合机中，在温度为180°C，500转/分的速度下混合15分钟，再以2000转/分的速度混合10分钟下料，然后放入双螺杆挤出机挤出造粒，最后将粒料在80°C烘箱中干燥24小时即得。
[0007]本发明的优点是:本发明通过配方与工艺的改性，添加纳米氢氧化铝与茂金属聚乙烯等成分，这些成分的引入显著地减少了空间电荷的注入和聚集，改善了空间电荷特性，提高了直流击穿电场强度，同时由于含有少量的茂金属聚乙烯，提高了电缆料的拉伸强度以及综合性能。添加十溴联苯醚与三氧化二锑，协同作用，减少了可燃气体的生成量，改变了聚合物的分解模式，使材料的热稳定性得到了提高。同时反应分解出SbBr3,能较长时间停留在燃烧区域，具有稀释和隔离作用，进一步提高阻燃性能。
[0008]本发明将活性白土进行一系列的改性，能够在复合基料表面形成多孔网状保护层，延缓热分解时产生的挥发性物质逸出，生烟量逐渐减少，并在一定程度上抑制了熔融滴落现象，与阻燃母料等复配，起到较好的协同阻燃作用。
【具体实施方式】
[0009]—种添加改性活性白土协同阻燃增效的复合电缆料，由下列重量份(公斤)的原料制成:高密度聚乙烯90、十溴联苯醚15、三氧化二锑7、茂金属聚乙烯2、纳米氢氧化镁2、环己烷4、γ氨丙基三乙氧基硅烷0.2、三元乙丙橡胶10、防老剂RD1、活性炭白土8、氧化钙3、水适量、抗氧剂10350.8。
[0010]所述一种添加改性活性白土协同阻燃增效的复合电缆料，由以下具体步骤制成:
(1)将十溴联苯醚、三氧化二锑加入到高速混合机中，在80°C下混合15分钟，然后将一半量的高密度聚乙烯加入到高速混合机中，90°C下混合10分钟，最后将混合好的物料置于开炼机中，在145°C下塑炼8分钟出片，粉碎后放入烘箱中干燥5小时，即得到阻燃母料；
(2)将纳米氢氧化铝与茂金属聚乙烯分别放在80°C电热恒温干燥箱内热处理6小时待用;将干燥后的纳米氢氧化铝超声分散于环己烷中，形成悬浮液，然后加入T氨丙基三乙氧基硅烷，超声分散20分钟后将悬浮液倒入器皿中，放入烘箱中，在600C的温度下烘干24小时，得到表面改性的纳米粉;干燥后的茂金属聚乙烯与表面改性的纳米粉放入混料机中，以140 0C的温度混料30分钟，然后在双螺杆挤出机中挤出造粒，制成抗击穿改性母料；
(3)将活性白土中加入适量水，以600转/分的速度搅拌成悬浮液，静置20分钟后取上层悬浮液，然后将悬浮液真空抽滤，放入100°C的烘箱烘干，冷却至室温后取出，粉碎至过200目筛待用；将氧化钙加入8倍量的水中，以200转/分的速度搅拌2小时，然后水浴加热至70°C，将过200目筛的活性白土加入其中，以400转/分的速度搅拌反应2小时，趁热过滤、烘干、粉碎过200目筛得到改性活性白土；
(4)将三元乙丙橡胶置于密炼机中，炼胶3分钟，冷却至室温后，向密炼机中加入步骤(3 )得到的改性活性白土、防老剂RD，先控温100 0C混炼3分钟，再将温度升至180 V继续混炼3分钟，冷却后取出得到混合物料；
(4)将阻燃母料、抗击穿改性母料、混合物料、剩余的高密度聚乙稀以及其余剩余成分放入高速混合机中，在温度为180°C，500转/分的速度下混合15分钟，再以2000转/分的速度混合10分钟下料，然后放入双螺杆挤出机挤出造粒，最后将粒料在80°C烘箱中干燥24小时即得。
[0011 ]将本发明电缆料应用于电缆的生产，电缆产品经检测，达到的指标如下:抗张强度
>16MPa，断裂伸张率2 280%，断裂伸长率变化率为16.6%，氧指数2 28%，介电强度230MV/m。
【主权项】
1.一种添加改性活性白土协同阻燃增效的复合电缆料，其特征在于，由下列重量份的原料制成:高密度聚乙烯90-92、十溴联苯醚15-17、三氧化二锑7-9、茂金属聚乙烯2-3、纳米氢氧化镁2-3、环己烷4-5、γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.2-0.3、三元乙丙橡胶10-12、防老剂RD1-1.5、活性炭白土 8-10、氧化钙3-4、水适量、抗氧剂10350.8-1。2.根据权利要求1所述一种添加改性活性白土协同阻燃增效的复合电缆料，其特征在于，由以下具体步骤制成: (1)将十溴联苯醚、三氧化二锑加入到高速混合机中，在80-90°C下混合15-20分钟，然后将一半量的高密度聚乙烯加入到高速混合机中，90-100 °C下混合10-15分钟，最后将混合好的物料置于开炼机中，在145°C下塑炼8-10分钟出片，粉碎后放入烘箱中干燥5-6小时，SP得到阻燃母料； (2)将纳米氢氧化铝与茂金属聚乙烯分别放在80°C电热恒温干燥箱内热处理6小时待用；将干燥后的纳米氢氧化铝超声分散于环己烷中，形成悬浮液，然后加入T -氨丙基三乙氧基硅烷，超声分散20分钟后将悬浮液倒入器皿中，放入烘箱中，在600C的温度下烘干24小时，得到表面改性的纳米粉;干燥后的茂金属聚乙烯与表面改性的纳米粉放入混料机中，以.140°C的温度混料30分钟，然后在双螺杆挤出机中挤出造粒，制成抗击穿改性母料； (3)将活性白土中加入适量水，以600转/分的速度搅拌成悬浮液，静置20分钟后取上层悬浮液，然后将悬浮液真空抽滤，放入100°C的烘箱烘干，冷却至室温后取出，粉碎至过200目筛待用；将氧化钙加入8倍量的水中，以200转/分的速度搅拌2小时，然后水浴加热至70°C，将过200目筛的活性白土加入其中，以400转/分的速度搅拌反应2小时，趁热过滤、烘干、粉碎过200目筛得到改性活性白土； (4)将三元乙丙橡胶置于密炼机中，炼胶3-5分钟，冷却至室温后，向密炼机中加入步骤(3)得到的改性活性白土、防老剂RD，先控温100-110C混炼3-5分钟，再将温度升至180-200°(:继续混炼3-4分钟，冷却后取出得到混合物料； (5 )将阻燃母料、抗击穿改性母料、混合物料、剩余的高密度聚乙稀以及其余剩余成分放入高速混合机中，在温度为180°C，500转/分的速度下混合15分钟，再以2000转/分的速度混合10分钟下料，然后放入双螺杆挤出机挤出造粒，最后将粒料在80°C烘箱中干燥24小时即得。
【文档编号】C08K13/06GK105860188SQ201610225933
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月13日
【发明人】骆垠旭, 瞿庆广, 王汉才, 高德明, 李登军, 汪洋
【申请人】安徽埃克森科技集团有限公司