[发明专利]一种硅烷交联无卤阻燃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制备技术领域，具体涉及一种硅烷交联无卤阻燃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。

聚烯烃材料的交联方法主要有如下三种：辐照交联法、过氧化物交联法和硅烷交联法。其中，辐照交联生产的聚烯烃材料纯度高，生产工艺简单，但设备昂贵、有辐射污染，生产工艺较难控制；过氧化物交联法能耗大，一次性投资大，要求加工条件控制精确，制造工艺稍有偏差就可能使得产品的性能改变较大，造成重大损失；硅烷交联法加工工艺简单，一次性投资少，能耗低，操作灵活，因而受到广大电线电缆生产企业的青睐。

虽然硅烷交联聚烯烃材料具有如此众多的优点，但是，硅烷交联聚烯烃在使用过程中容易燃烧，由此引发的火灾会给人们的生命财产安全带来巨大威胁甚至造成无法挽回的损失。因此需要对硅烷交联聚烯烃材料进行阻燃处理。目前报道的文献和专利主要还是集中在使用氢氧化物阻燃剂对硅烷交联聚烯烃电缆材料进行阻燃处理方面，如：中国专利申请号为 201010209562.9、201210245369.X和201310034689.5的专利，它们主要是通过在硅烷交联聚烯烃中加入氢氧化镁和/或氢氧化铝，取得较好的阻燃效果。这类氢氧化物阻燃剂的作用方式是通过材料燃烧时分解吸收热量，同时分解产生水蒸汽对可燃性气体起到稀释作用而达到阻燃目的。这类阻燃剂存在以下缺点：阻燃效率低、添加量大(在材料中所占重量百分含量通常>60％)、恶化聚合物的物理性能等。

膨胀型阻燃剂是解决上述硅烷交联聚烯烃材料阻燃难题的一种新途径。膨胀型阻燃剂是在20世纪90年代中期发展起来的一种新型阻燃技术，具有无卤、低烟、低毒等特性，不仅阻燃效率高且符合当今环保的要求。然而膨胀型阻燃剂在实际应用时存在易迁移、耐水性和耐久性差的缺陷，因此限制了膨胀型阻燃剂在交联聚烯烃材料中的应用。

现有技术中，胡源等使用硅凝胶微胶囊化膨胀型阻燃剂对辐照交联聚烯烃材料进行阻燃（Ind. Eng. Chem. Res. 2011, 50, 5596–5605），将该辐照交联聚烯烃材料在热水中浸泡一周之后仍能保持原来的阻燃级别，这表明使用微胶囊化膨胀型阻燃剂的辐照交联聚烯烃材料能够拥有优异的耐水性和耐久性。但是，由于不同交联法制得的聚烯烃材料在制备方法和物性方面存在一定差异（如在硅烷交联体系中需要使用热水作为交联介质，这使得耐水性差的膨胀型阻燃剂的应用更加困难），而微胶囊化阻燃剂又种类繁多、性质各异，因此如何将合适的微胶囊化阻燃剂引入硅烷交联聚烯烃材料中，以获得综合性能优异的阻燃硅烷交联聚烯烃材料，是目前研究人员和技术开发人员有待解决的难点问题。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足，提供一种阻燃性能好且耐水性和耐久性等综合性能优异的硅烷交联无卤阻燃聚烯烃复合材料。

本发明的另一目的是提供上述硅烷交联无卤阻燃聚烯烃复合材料的制备方法。

为解决以上技术问题，本发明采取的技术方案是：

一种硅烷交联无卤阻燃聚烯烃复合材料，由基料、阻燃母粒和催化母粒按照重量比50:45:5混合均匀后，经螺杆挤出机挤出，再通过温水浴或蒸汽浴交联反应而制得；所述基料、所述阻燃母粒和所述催化母粒分别通过螺杆挤出造粒制得；

其中，所述基料包括94.8份~98.3份聚烯烃树脂、1.5份~4份硅烷、0.06份~0.2份引发剂、0.02份~0.2份润滑剂、0.02份~0.2份抗氧剂和0.1份~0.6份防交联剂；

所述阻燃母粒包括27份~54份聚烯烃树脂、44份~65份阻燃剂、1份~5份阻燃增效剂、0.5份~2份润滑剂和0.5份~1份抗氧剂；所述阻燃剂为炭源与酸源的质量比在1:1~1:4之间的磷氮复配型膨胀阻燃体系，所述炭源为大分子超支化三嗪系成炭剂，所述酸源选自微胶囊化聚磷酸铵或微胶囊化三聚氰胺聚磷酸铵或两者的混合，所述微胶囊化聚磷酸铵或微胶囊化三聚氰胺聚磷酸铵的囊材为密胺树脂、环氧树脂、硅氧烷、聚氨酯或不饱和树脂；

所述催化母粒包括95.6份~98.96份聚烯烃树脂、1份~4份催化剂、0.02份~0.2份润滑剂和0.02份~0.2份抗氧剂。