一种阻燃硅芯管及其制备方法与流程

本发明属于硅芯管的，具体涉及一种阻燃硅芯管及其制备方法。

背景技术：

1、硅芯管是一种内壁带有硅胶质固体润滑剂的新型复合管道，密封性能好，耐化学腐蚀，工程造价低，广泛运用于高速公路，铁路等的光电缆通信网络系统。硅芯管需要具备阻燃性能，否则当内部线缆发生短路时，很容易造成燃烧现象，影响使用安全。

2、为了提高硅芯管的阻燃性能，公开号为cn1212349c的中国发明专利，公开了一种无卤阻燃硅芯管专用料，该专用料的组份按重量计算为：hdpe树脂51～73%，复合无卤阻燃剂25～45%，加工助剂1～5%，稳定剂0.1～2%，大大降低材料在焚烧时烟雾和有毒气体，同时又具有较强的自熄性，并可防止燃烧时的滴落现象。

3、但本技术人在研究过程中发现上述复合无卤阻燃剂的主要成分是呈粉状的金属水合物，使得复合无卤阻燃剂在无卤阻燃硅芯管专用料中分散不均，不仅会造成阻燃性的不均，还降低了硅芯管的拉伸强度。

技术实现思路

1、为了改善复合无卤阻燃剂在无卤阻燃硅芯管专用料中分散不均的缺陷，本技术提供一种阻燃硅芯管及其制备方法。

2、第一方面，本技术提供一种阻燃硅芯管，采用如下技术方案实现：

3、一种阻燃硅芯管，包括外层和内层，按重量份计，所述外层的制备原料包括高密度聚乙烯70-80份、马来酸酐接枝高密度聚乙烯9-13份、乙丙橡胶8-10份、碳纤维3-4份、钠基膨润土2-3份、硅烷偶联剂0.2-0.4份、复合阻燃剂15-35份、分散剂0.8-1份、抗氧化剂0.3-0.5份；所述复合阻燃剂由阻燃剂melapur 200-70和三嗪类大分子成炭剂fr-cfa按质量比（3-5）:1混合而成。

4、通过采用上述技术方案，阻燃剂melapur 200-70的高分子主链上富含氮、磷两种无卤阻燃元素，阻燃协效内外兼备、阻燃效率高；三嗪类大分子成炭剂fr-cfa和阻燃剂melapur 200-70复配的复合阻燃剂，具有优异的阻燃性能，不仅不易迁移，提高了复合阻燃剂的稳定性，同时提高了复合阻燃剂在外层原料中的分散均匀性，这可能是由于阻燃剂melapur 200-70具有高缩聚度、线型链式结构以及端基经特殊稳定化，使复合阻燃剂与高密度聚乙烯之间具有优异的相容性，从而提高了阻燃硅芯管的拉伸强度。

5、马来酸酐接枝高密度聚乙烯和硅烷偶联剂均具有偶联的作用，马来酸酐接枝高密度聚乙烯和硅烷偶联剂两者复配，进一步提高了复合阻燃剂与高密度聚乙烯之间的相容性，还提高了复合阻燃剂与碳纤维、钠基膨润土之间的相容性，提高了复合阻燃剂在外层原料中的分散均匀性，从而提高了阻燃硅芯管的拉伸强度和阻燃性。

6、优选的，按重量份计，所述外层的制备原料包括高密度聚乙烯75份、马来酸酐接枝高密度聚乙烯11份、乙丙橡胶9份、碳纤维3.5份、钠基膨润土2.5份、硅烷偶联剂0.4份、复合阻燃剂25份、分散剂0.9份、抗氧化剂0.4份。

7、优选的，所述阻燃剂melapur 200-70和三嗪类大分子成炭剂fr-cfa的质量比为4:1。

8、通过采用上述技术方案，复合阻燃剂在外层原料中分散更均匀，阻燃硅芯管的阻燃性更好、拉伸强度更高。

9、优选的，所述分散剂由油酸酰胺、单硬脂酸甘油酯和高分子型分散剂fs-4310按质量比（2.5-3.5）:（1.8-2.2）:1混合而成。

10、通过采用上述技术方案，油酸酰胺可以降低高密度聚乙烯的流动性，单硬脂酸甘油酯既有亲水又有亲油基团，单硬脂酸甘油酯具有润湿功能，高分子型分散剂fs-4310是嵌段型高分子分散剂，高分子型分散剂fs-4310含有多个锚固基团，油酸酰胺、单硬脂酸甘油酯和高分子型分散剂fs-4310三者复配，可以显著提高复合阻燃剂以及其他组分在外层原料中的分散均匀性，进而提高了阻燃硅芯管的阻燃性和拉伸强度。

11、优选的，所述油酸酰胺、单硬脂酸甘油酯和高分子型分散剂fs-4310的质量比为3:2:1。

12、通过采用上述技术方案，复合阻燃剂以及其他组分在外层原料中分散更均匀，阻燃硅芯管的阻燃性更好、拉伸强度更高。

13、优选的，所述硅烷偶联剂由甲基丙烯酰氧基硅烷和氨基硅烷按质量比1:（2-3）混合而成。

14、通过采用上述技术方案，甲基丙烯酰氧基硅烷和氨基硅烷复配的硅烷偶联剂，可以进一步提高复合阻燃剂与碳纤维、钠基膨润土的相容性，提高了复合阻燃剂在外层原料中的分散均匀性，从而提高了阻燃硅芯管的拉伸强度和阻燃性。

15、优选的，所述氨基硅烷由道康宁硅烷偶联剂z-6032和硅烷偶联剂kh-540按质量比（1.5-2.5）:1混合而成。

16、通过采用上述技术方案，道康宁硅烷偶联剂z-6032和硅烷偶联剂kh-540两者复配的氨基硅烷，可以提高阻燃剂melapur 200-70、三嗪类大分子成炭剂fr-cfa与高密度聚乙烯、碳纤维、钠基膨润土等组分的相容性，进一步提高了复合阻燃剂在外层原料中的分散均匀性，从而提高了阻燃硅芯管的拉伸强度和阻燃性。

17、优选的，所述道康宁硅烷偶联剂z-6032和硅烷偶联剂kh-540的质量比为2:1。

18、优选的，所述马来酸酐接枝高密度聚乙烯的接枝率为0.8-1%。

19、通过采用上述技术方案，接枝率为0.8-1%的马来酸酐接枝高密度聚乙烯可以提高阻燃剂melapur 200-70、三嗪类大分子成炭剂fr-cfa与高密度聚乙烯的相容性，从而提高复合阻燃剂在外层原料中的分散均匀性。

20、优选的，所述马来酸酐接枝高密度聚乙烯和硅烷偶联剂的质量比为1.2:0.04。

21、通过采用上述技术方案，复合阻燃剂与高密度聚乙烯、碳纤维、钠基膨润土等各组分之间的相容性更好，复合阻燃剂在外层原料中分散更均匀，阻燃硅芯管的拉伸强度更高、阻燃性更好。

22、优选的，按重量份计，所述内层的制备原料包括高密度聚乙烯60-70份、聚磷酸铵15-30份、甲基三氯硅烷1-2份和聚二甲基硅氧烷4-5份。

23、更优选的，按重量份计，所述内层的制备原料包括高密度聚乙烯65份、聚磷酸铵25份、甲基三氯硅烷1.5份和聚二甲基硅氧烷4.5份。

24、本技术中，所述高密度聚乙烯的熔体流动速率为8g/10min、屈曲弹性率为37mpa。

25、第二方面，本技术提供一种阻燃硅芯管的制备方法，采用如下技术方案实现：

26、一种阻燃硅芯管的制备方法，包括如下步骤：

27、将外层的制备原料混合，加热至120-130℃，搅拌混合60-90min，得外层原料；

28、将内层的制备原料混合，加热至100-120℃，搅拌混合30-50min，得内层原料；

29、将外层原料和内层原料分别加热熔融，在175-185℃同步挤压复合得到硅芯管毛坯；

30、硅芯管毛坯经真空定型、冷却、牵引、卷取的工序，得阻燃硅芯管。

31、通过采用上述技术方案，本技术的制备方法操作简单、稳定性高、可大规模生产，制备的阻燃硅芯管拉伸强度高、阻燃性能好。

32、综上所述，本技术具有以下有益效果：

33、1、本技术采用三嗪类大分子成炭剂fr-cfa和阻燃剂melapur 200-70复配的复合阻燃剂，具有优异的阻燃性能，使复合阻燃剂与高密度聚乙烯之间具有优异的相容性，复合阻燃剂在外层原料中分散均匀，不仅不易迁移，提高了复合阻燃剂的稳定性，从而提高了阻燃硅芯管的拉伸强度。

34、2、本技术通过马来酸酐接枝高密度聚乙烯和硅烷偶联剂两者复配，提高了复合阻燃剂与高密度聚乙烯、碳纤维、钠基膨润土之间的相容性，提高了复合阻燃剂在外层原料中的分散均匀性，从而提高了阻燃硅芯管的拉伸强度和阻燃性。

35、3、油酸酰胺可以降低高密度聚乙烯的流动性，单硬脂酸甘油酯既有亲水又有亲油基团，单硬脂酸甘油酯具有润湿功能，高分子型分散剂fs-4310是嵌段型高分子分散剂，高分子型分散剂fs-4310含有多个锚固基团，本技术通过油酸酰胺、单硬脂酸甘油酯和高分子型分散剂fs-4310三者复配，可以显著提高复合阻燃剂以及其他组分在外层原料中的分散均匀性，进而提高了阻燃硅芯管的阻燃性和拉伸强度。

36、4、本技术采用甲基丙烯酰氧基硅烷和氨基硅烷复配的硅烷偶联剂，可以进一步提高复合阻燃剂与碳纤维、钠基膨润土的相容性，提高了复合阻燃剂在外层原料中的分散均匀性，从而提高了阻燃硅芯管的拉伸强度和阻燃性。

37、5、本技术采用道康宁硅烷偶联剂z-6032和硅烷偶联剂kh-540两者复配的氨基硅烷进一步提高了复合阻燃剂在外层原料中的分散均匀性，从而提高了阻燃硅芯管的拉伸强度和阻燃性。