[发明专利]一种过氧化物预交联低烟无卤阻燃辐照交联聚烯烃复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于阻燃聚烯烃材料技术领域，特别涉及低烟无卤阻燃辐照交联聚烯烃复合材料及其制备方法。

背景技术

交联聚烯烃材料具有优异的机械物理性能、电气性能、使用温度高、耐腐蚀、耐热性能好等优点，正被越来越多地用于制备电力、能源、石油化工、电子、通讯、信息、机车等行业的电线电缆。但是交联聚烯烃在使用过程中容易燃烧，由此引发的火灾给人们的生命财产带来巨大的威胁和损失。

由于含卤阻燃剂和三氧化二锑阻燃体系在燃烧时会释放出大量有毒、腐蚀性的气体，对人类和环境存在着极大的隐患。为此，含卤阻燃体系阻燃剂已不适合当今无卤环保的趋势。目前在聚烯烃体系中广泛使用的是无卤阻燃剂：主要为金属氢氧化物（包括氢氧化镁、氢氧化铝、水滑石、层状金属双氢氧化物等）和膨胀型阻燃剂（聚磷酸铵、红磷、季戊四醇、三聚氰胺等）；它们作用的方式是通过分解吸收热量，同时分解生成的水蒸汽对可燃性气体起到稀释作用；或者通过燃烧过程中在材料表面形成多孔泡沫焦炭层，使热难于穿透凝聚相，阻止氧气进入燃烧区域，阻止降解生成的气态或液态产物溢出材料表面。但是聚烯烃中加入阻燃剂会对聚烯烃材料的交联方式和交联效率或多或少产生一些影响。

目前聚烯烃交联方法主要有：辐照交联、过氧化物交联、硅烷交联和紫外光交联四种方法。其中,辐照交联有独特的优势，辐照交联过程与高分子材料成型加工过程分开，且辐照交联只需要在室温室压下进行，产品质量容易控制，生产效率高，废品率低；交联过程中不需要另外添加交联助剂，保持了材料的纯洁，并且能够保持材料的电性能。正是由于辐照交联的上述诸多优点，和辐射交联技术加工工艺的不断优化，辐射交联技术现在已经成功应用于电线、电缆、热收缩管等产品的工业化生产之中。

虽然辐照交联有着这么多的优点，但是如果能更加快速的提高交联效率，减少交联时间，这就能更好的提高产品的生产速度和产能，和降低产品的单位能耗。有文献报道（Journal of Elastomers and Plastics,1993 25,12-21）在辐照交联HDPE/LLDPE片材中加入1-2%的DCP，将HDPE/LLDPE片材在150度蒸汽加热条件下热压五分钟，然后再进行辐照交联，在相同辐照剂量条件下，加入DCP比未加DCP的HDPE/LLDPE片材能更快提高交联速度和力学性能。在辐照交联聚烯烃中加入一定量的过氧化物有助于提高聚烯烃的交联速率，这能够降低聚烯烃材料的交联时间和提高产能。但是如何将DCP加入到聚烯烃材料中，又要在聚烯烃材料挤出成型过程中不发生交联（不同于文献中的热压成型），而且不能对聚烯烃材料的加工、成型、辐照以及后处理过程中产生不可逆的影响，如果能够实现这些要求，这就能够聚烯烃材料的交联效率，但是至今未见使用过氧化物作为预交联剂用于提高低烟无卤阻燃辐照交联聚烯烃复合材料之中。

发明内容

本发明的目的在于提供一种过氧化物预交联低烟无卤阻燃辐照交联聚烯烃复合材料及其制备方法，以提高现有低烟无卤阻燃辐照交联聚烯烃材料的交联效率，获得一种快速实现辐照交联的低烟无卤阻燃聚烯烃复合材料。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种过氧化物预交联低烟无卤阻燃辐照交联聚烯烃复合材料，其特征在于，其含有按重量份50-70份的聚烯烃基体、0.5-5份阻燃增效剂、30-50份阻燃剂、0.5-5份多官能团交联剂、0.1-1份抗氧剂和1-5份过氧化物母粒。

本发明的一种过氧化物预交联低烟无卤阻燃辐照交联聚烯烃复合材料的制备方法：按重量份在50-70份聚烯烃中加入0.5-5份阻燃增效剂，在密炼机或者挤出机中在140-200℃混炼至均匀，再加入30-50份阻燃剂、0.5-5份多官能团交联剂和0.1-1份抗氧剂，混合均匀后挤出造粒成辐照交联料，然后将100份辐照交联料和1-5份过氧化物母粒混合均匀在140-160度条件下，挤出包覆在电线电缆导电线芯上，最后以高能电子束或钴源辐照60-180KGy剂量进行交联。

所述的聚烯烃选自聚乙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、聚丙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、乙烯-乙酸乙烯共聚物、马来酸酐接枝乙烯-乙酸乙烯共聚物、聚乙烯－辛烯共聚物、三元乙丙橡胶、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物或氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的一种或多种。

所述的阻燃增效剂选自有机改性蒙脱土、有机改性铁基蒙脱土、氧化石墨、磷酸钛、磷酸锆、硼酸锌、铝酸锌、锡酸锌、羟基锡酸锌、钼酸铵中的一种或多种。

所述的阻燃剂选自金属氢氧化物或者氮磷类复配型膨胀型阻燃剂中的一种或多种；