无卤阻燃电缆用组合物制造技术

本发明专利技术提供了一种无卤阻燃电缆用组合物，包含：相对于无卤阻燃电缆用组合物的总重量，30‑80重量％的复合树脂和30‑60重量％的改性水合金属氢氧化物阻燃剂，其中所述改性水合金属氢氧化物阻燃剂选自表面活性剂改性的纳米羟基草酸铝，所述羟基草酸铝由下式表示：本发明专利技术的电缆用的无卤阻燃电缆用组合物在阻燃性能和力学性能方面优良。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及聚合物材料的阻燃，更具体为无卤阻燃电缆用组合物。
技术介绍
为了满足电气线路的安全要求，电线电缆的阻燃问题越来越引起人们的关注，电线电缆的阻燃研究已成为电缆行业的一个综合性发展方向，电线电缆行业对阻燃方面的需求特别突出。目前已有为数众多的电线电缆料的供应商，如Dupond、UnionCarbide、AlphaGary、BASF、Bayer、Borealis、Exxon和ShellChemicals等。市场上出现了多种用途(建筑、通信、交通、铁路等)的无卤阻燃电线电缆产品。英国自从伦敦皇家地铁站惨痛火灾事故发生以后，相关部门已经明令公共场合必须使用符合技术指标的LSZH(lowsmokezerohalogen)电缆料。近代计算机网络的出现带动了计算机局域网(localareanetwork,LAN)的快速发展，进而导致对数据传输电缆的的渴求。在重要场合下LSZH将成为线缆料的首选。核工业是最早推广使用无卤产品的领域之一。欧洲粒子物理研究所制定的线缆标准明文规定进入该领域的前提条件必须是无卤、无硫、低烟低毒、低腐蚀。由于数据电缆的电性能远优于电话线缆，下一步的发展，LAN电缆必将进入建筑物内部的电话系统，需求量很大。据估计，每台计算机平均需要100m的LAN电缆。电线电缆用塑料主要包括聚氯乙烯(PVC)、聚烯烃(如聚乙烯、聚丙烯)、氟塑料等。聚氯乙烯绝缘电缆和一些其他含卤电缆材料由于燃烧时放出大量的腐蚀性气体和浓烟，危及人们的生命安全，所以近年来无卤低烟电缆得到了广泛的应用。因此寻求PVC的替代物，推进建筑物内部市电布线(220/240V)、电话线缆已经数据电缆的无卤化己迫在眉睫。2001年，在欧洲成立了FROOC(FireRetardantOlefinicCableCompounds)协会，目的在于推动协同以无卤聚烯烃电缆料为主的线缆行业的发展。聚乙烯分为低密度，高密度和交联三种，具有优异的电气性能、耐寒性、耐化学性，可作电缆绝缘。乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)因其具有优越的柔韧性、光学性能、耐低温性能及耐环境应力开裂性，而被广泛应用于电线电缆、发泡材料、功能性棚膜、包装膜、热熔胶及玩具等领域。但EVA同大多数聚合物一样，容易燃烧，且放热量大、发烟量大，并释放有毒气体，从而使得采用无卤、低烟、低毒的环保型阻燃剂制备阻燃EVA复合材料的研究越来越引起人们的重视。阻燃剂发展要求主要是在能提高阻燃性能的同时，更加注重生态安全与环保。近年来，无卤阻燃剂的发展随着环保呼声的日益高涨而受到广泛的关注。金属水合氢氧化物(氢氧化铝，简称ATH)属于添加型的无机阻燃剂，与同类无机阻燃剂相比较而言，除了能使高分子材料获得优良的阻燃性能之外，还能够抑制聚合物材料在燃烧时释放卤化氢和烟雾等毒性气体，也就是氢氧化铝兼具了消烟、阻燃和填充这三种功能，能够同时氯乙烯、聚烯烃和ABS等诸多塑料行业。相对于日本、西欧和美国等具有较高的年增长率(8％-12％)的国家而言，我国对于金属水合氢氧化物阻燃剂的应用研究起步晚、发展慢，但中国的金属水合氢氧化物阻燃剂的发展前景是很广阔的。ATH阻燃剂具有来源广泛、价格低廉、无毒、物理化学性质稳定、可循环利用、易填充和抑烟性好等优点，在聚合物中大量填充ATH还可以显著降低产品成本，并且由于我国是一个铝资源非常丰富的国家，在我国的广西、贵州等地蕴藏有储量丰富的铝土矿资源，因此在我们国家广泛使用ATH阻燃剂同时大规模淘汰卤系阻燃剂符合创建节约和谐型社会的基本国策。ATH阻燃剂也存在两个方面的主要缺点。首先，阻燃性能差，ATH的阻燃机理主要体现在以下三个方面:第一，靠自身在燃烧中分解吸热降低聚合物温度，同时释放水汽稀释可燃性气体浓度并降低烟雾浓度；第二，靠大量填充稀释聚合物浓度达到阻燃目的；第三，复合材料在燃烧过程中，由于ATH颗粒表面吸收大量的热，使其表面温度降低，有助于聚合物在其表面发生交联反应结成致密的炭化层，而不是产生大量的烟雾，形成的致密炭层可以阻挡氧气与聚合物本体之间接触，降低火势。但是，通常情况下单位质量的聚合物燃烧释放出的热量比ATH能吸收的热量高出一个数量级，因此若单独添加ATH往往需要填充量达到60％才具有良好的阻燃效果，而大量添加ATH会对复合体系的机械、力学性能造成严重的破坏，因此上述矛盾是ATH在阻燃应用中所面临的主要难题。另外，ATH起始热分解温度低，在200℃左右ATH就开始自行分解，这一点限制的ATH阻燃性能的提高和ATH在其他高加工温度的工程塑料中的应用。现有技术中仍然需要对电缆用复合树脂进行阻燃改性的新型阻燃剂或复合阻燃体系，特别是改善的ATH阻燃剂，以继续改善树脂的性能，至少提供一种补充。
技术实现思路
为了解决上述问题，专利技术人进行积极的研究，结果他们发现使用特定的改性ATH作为阻燃剂或者与阻燃增效剂复配，能够得到综合性能较好的无卤阻燃电缆料。因此，在一个方面中，本专利技术提供了一种无卤阻燃电缆用组合物，包含：相对于无卤阻燃电缆用组合物的总重量，30-80重量％的复合树脂和30-60重量％的改性水合金属氢氧化物阻燃剂，其中所述改性水合金属氢氧化物阻燃剂选自表面活性剂改性的纳米羟基草酸铝(HAO)，所述纳米羟基草酸铝由下式表示：优选地，HAO中各元素的摩尔比例为C:H:O:Al＝4:10:17:4。优选地，无卤阻燃电缆用组合物包含0.1-5.0重量％的阻燃增效剂，阻燃增效剂为：优选地，复合树脂包含聚烯烃-醋酸乙烯共聚物(EVA)和聚烯烃或者三元乙丙橡胶(EPDM)-聚烯烃。更优选地，所述聚烯烃为聚乙烯、聚丙烯或其任意的组合。最优选地，所述的聚烯烃为低密度聚乙烯(LDPE)。在另一个方面中，进行改性的表面活性剂选自硬脂酸、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或其任意组合。铁酸酯偶联剂改性效果最好。可以采用乳液聚合法对HAO粉体进行表面改姓，制备纳米复合粒子。适宜的改性工艺为:表面改性温度为90℃，表面改性剂的用量为3％(以粉体质量为基准)；浆液浓度控制在20％。优选地，所述组合物还包含2-10重量％的相容剂或聚乙烯蜡。优选地，所述相容剂选自马来酸酐接枝改性的聚乙烯、马来酸酐接枝改性的乙烯-醋酸乙烯共聚物或其任意组合。优选地，所述聚乙烯蜡为乳液形式。在一个方面中，复合树脂包含低密度聚乙烯(LDPE)和EVA。EVA与LDPE的比例为2:1-10:1，更优选为2:1-4:1。此外，对氢氧化镁或氢氧化铝的改性对材料的力学性能也有积极的影响。未改性的氢氧化镁属于无机物，在极性基体树脂中难以得到均匀分散，经过硅烷偶联剂改性的氢氧化镁由于其分子中具备硅烷成分，其中所携带的有机官能团与基体树脂EVA具有很好的亲和性，可以牢固地覆盖在氢氧化镁表面，增加了氢氧化镁阻燃剂与基体树脂EVA的亲和性，提高了分散效果，从而体系中分子间的作用力得到提高，当外部载荷或外力作用发生时，材料内部发生应力集中的概率相对降低，故体系的力学性能得到改善，特别是断裂伸长率的提高更加明显。本专利技术的无卤阻燃电缆料可通过下列方法制备：按照配方比例称取一定量改性阻燃剂、任选的阻燃增效剂和复合树脂(EVA、聚乙烯和/或三元乙丙橡胶)，在挤出机中加入上述材料，使之软化熔融共混，进行造粒。然后在硫化机中进行模压成型，冷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无卤阻燃电缆用组合物，包含：相对于无卤阻燃电缆用组合物的总重量，30‑80重量％的复合树脂和30‑60重量％的改性水合金属氢氧化物阻燃剂，其中所述改性水合金属氢氧化物阻燃剂选自表面活性剂改性的纳米羟基草酸铝，所述羟基草酸铝由下式表示：

【技术特征摘要】
1.一种无卤阻燃电缆用组合物，包含：相对于无卤阻燃电缆用组合物的总重量，30-80重量％的复合树脂和30-60重量％的改性水合金属氢氧化物阻燃剂，其中所述改性水合金属氢氧化物阻燃剂选自表面活性剂改性的纳米羟基草酸铝，所述羟基草酸铝由下式表示：2.根据权利要求1所述的无卤阻燃电缆用组合物，还包含0.1-5.0重量％的阻燃增效剂。3.根据权利要求1所述的无卤阻燃电缆用组合物，其中所述复合树脂包含聚烯烃-醋酸乙烯共聚物或者三元乙丙橡胶-聚烯烃。4.根据权利要求3所述的无卤阻燃电缆用组合物，其中所述聚烯烃为聚乙烯、聚丙烯或其任意的组合。5.根据权利要求4所...

【专利技术属性】
技术研发人员：许彬冰，
申请(专利权)人：宁波国海电子有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33