可用于高速挤出发泡的阻燃聚丙烯高频芯线复合材料及制备方法与流程

本发明涉及高分子复合材料，更具体地说，是涉及一种可用于高速挤出发泡的阻燃聚丙烯高频芯线复合材料及制备方法。

背景技术：

1、随着5g通信的普及以及5g+技术的持续开发，市场对高保真、高速传输的高频信号线需求越来越大，低介电常数材料意味着在高频信号传输中材料对高频电磁波信号能量的吸收较小，从而减小信号的衰减和串扰，能大大提高信号的传输效率，低介电材料在电子领域中有着广泛的应用前景。

2、作为高频芯线外皮材料，必须具备以下特点：1、较低低介电常数；2、能高速挤出，提高生产效率；3、具有一定的阻燃性。目前，5g信号传输芯线外皮大多采用fep氟树脂(全氟乙烯丙烯共聚物)，fep树脂不仅有较低的介电常数，介电常数能达到2.1，而且难燃，但是fep很难加工，价格也昂贵。

3、目前，已经有关于低介电常数复合材料的研究，去替代fep高频芯线材料，申请号为202210215349.1的专利公开了一种阻燃低介电常数聚丙烯绝缘材料，通过将高比例的聚四氟乙烯蜡与聚丙烯树脂进行共混改性，以达到阻燃以及降低介电常数的目的，但是聚四氟乙烯蜡为低表面能材料，很难通过常规的共混改性和聚丙烯树脂相容，得到的材料由于相容性不好，根本无法达到高速挤出生产的要求。

4、聚丙烯材料介电常数为2.3-2.4，具有较高的维卡软化点，比聚乙烯有较大的耐热优势，但是聚丙烯为易燃材料，通过添加阻燃剂的方式提高阻燃，势必会导致材料介电常数的上升，同时也会影响材料的挤出速度。发泡材料由于其内部包含大量的气体孔隙，这些孔隙之间互相隔离，导致不易产生电场集中，发泡材料具有比本体树脂更低的介电常数。

5、因此通过阻燃发泡改性，制备出可以满足高速挤出发泡的阻燃聚丙烯高频芯线复合材料，具有重要的应用价值。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提供一种可用于高速挤出发泡的阻燃聚丙烯高频芯线复合材料及其制备方法，其通过对聚丙烯材料进行阻燃改性，使其满足高速挤出发泡生产的要求，通过发泡的方式，有效解决了pp阻燃改性后介电常数增大、无法满足高频芯线高速挤出生产的的难题。

2、为实现上述目的，本发明的第一方面提供了一种可用于高速挤出发泡的阻燃聚丙烯高频芯线复合材料，其由以下按质量百分比计的成份组成：

3、阻燃聚丙烯基料          75-85％；

4、发泡母粒                15-25％；

5、其中，所述阻燃聚丙烯基料包括以下按质量百分比计的成份：

6、

7、所述发泡母粒包括以下按质量百分比计的成份：

8、丙烯基弹性体            65-80％；

9、发泡剂                  15-30％；

10、相容剂                  1-5％。

11、作为优选的，所述高分子量聚丙烯树脂a为嵌段共聚聚丙烯，分子量为4000-6000，熔指范围为1-4g/10min；所述低分子量聚丙烯树脂b为嵌段共聚丙烯，分子量为1000-2000，熔指范围为20-30g/10min；所述高熔体强度聚丙烯树脂c的熔指范围为1-4g/10min。

12、本发明合理配伍了高分子量的聚丙烯树脂a和低分子量的聚丙烯树脂b，组成了分子量双峰结构的聚丙烯材料，高分子量的聚丙烯树脂a提供了材料良好的耐应力开裂性能，低分子量的聚丙烯树脂b提供了良好的加工性，提高了复合材料的挤出加工速度，另外，通过加入高熔体聚丙烯树脂c可以有效提高发泡过程中气泡在熔体中的稳定性。

13、作为优选的，所述无卤阻燃剂为焦磷酸哌嗪体系膨胀成碳型阻燃剂。

14、无卤膨胀型阻燃剂能在燃烧的过程中产生大量膨胀碳层，迅速填充封闭开放的泡孔，能在较低的添加量下达到高效的阻燃效果。

15、作为优选的，所述阻燃协效剂为聚联枯。

16、塑料在高温或燃烧时断键产生的自由基能够引起自由基连锁反应，进一步加速燃烧，聚联枯在高温分解断键后与高分子自由基结合，通过封闭淬灭自由基形成交联接枝效果，阻止燃烧，聚联枯阻燃协效剂能够明显减小无卤阻燃剂的用量。

17、作为优选的，所述加工助剂为乙烯基硅油、聚四氟乙烯蜡、硅酮母粒的一种或其组合。

18、作为优选的，所述抗铜剂为md-1024。

19、作为优选的，所述丙烯基弹性体为vistamaxx 3980fl、vistamaxx3020fl、vistamaxx 6102fl的一种或其组合。

20、丙烯基弹性体有较低的加工温度，能够在低于发泡剂的分解温度下与发泡剂在单螺杆中造粒，丙烯基弹性体与聚丙烯基材有良好的相容性，同时能增韧聚丙烯。

21、作为优选的，所述发泡剂由改性偶氮二甲酰胺和膨胀微球复配而成，两者比例为1:1-2:1。

22、进一步优选的，所述改性偶氮二甲酰胺和膨胀微球的分解温度范围为190-205℃。

23、作为优选的，所述相容剂为poe接枝马来酸酐。

24、本发明的第二方面提供了一种可用于高速挤出发泡的阻燃聚丙烯高频芯线复合材料的制备方法，包括以下步骤：

25、阻燃聚丙烯基料的制备：将30-60％聚丙烯树脂a、10-25％聚丙烯树脂b、5-15％高熔体强度聚丙烯树脂c、10-25％无卤阻燃剂、0.2-1.5％阻燃协效剂、0.5-2.5％加工助剂和0.1-1％抗铜剂投入到高速混合机中，转速为200-600r/min，混合2-5分钟，之后将混合料投入到双螺杆挤出机中，在180-220℃温度下挤出造粒，得到阻燃聚丙烯基料；

26、发泡母粒的制备：将65-80％丙烯基弹性体、15-30％发泡剂和1-5％相容剂投入到高速混合机中，转速为200-600r/min，混合2-5分钟，之后将混合料投入到单螺杆挤出机中，在120-150℃温度下挤出造粒，得到发泡母粒；

27、混合：将75-85％阻燃聚丙烯基料和15-25％发泡母粒混合均匀，即得到可用于高速挤出发泡的阻燃聚丙烯高频芯线复合材料。

28、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

29、(1)本发明通过挤出发泡的方式，解决了聚丙烯材料阻燃改性后介电常数增大的难题，降低了阻燃聚丙烯材料的介电常数。

30、(2)本发明通过配伍不同分子量的聚丙烯树脂组组成了分子量双峰结构的聚丙烯材料，保证了材料在有良好耐应力开裂性能的同时，具有较高的加工性能，同时提高了复合材料挤出加工速度，大大提高生产效率。

31、(3)本发明通过在高速挤出聚丙烯材料中加入高熔体强度聚丙烯，提高了材料在挤出发泡加工中的稳定性。

32、(4)本发明通过在挤出发泡聚丙烯体系中加入无卤膨胀成碳型阻燃剂，通过燃烧的过程中产生大量膨胀碳层，迅速填充封闭开放的泡孔，能在较低的添加量下达到高效的阻燃效果。

33、(5)本发明通过在阻燃体系中加入聚联枯协效阻燃剂，聚联枯在高温分解断键后与高分子自由基结合，封闭淬灭自由基形成交联接枝效果，阻止燃烧，该阻燃协效剂能够明显减小无卤阻燃剂的用量。

34、(6)本发明通过阻燃聚丙烯基料和发泡母粒混合的模式，通过制备以丙烯基弹性体为载体的高温发泡母粒，既能增韧阻燃聚丙烯基料，又解决了发泡剂发泡温度和聚丙烯高速挤出加工温度不匹配的难题。