[發明專利]一種有機無鹵阻燃硅烷交聯聚乙烯及其制備方法和組合物

有效

• 申請號: 201210287725.4
• 申請日: 2012-08-13
• 公開（公告）號: CN102850622A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 趙建青;袁彥超;劉述梅;袁俊軒;趙穎;潘其維
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C08L23/06
• 分類號: C08L23/06;C08L23/08;C08L23/16;C08K5/5425;C08K5/5313;C08K5/5398;C08K5/5397;C08K5/5399;C08J3/24
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 宮愛鵬

技術領域

本發明涉及阻燃聚乙烯塑料領域，具體是一種有機無鹵阻燃硅烷交聯聚乙烯及其制備方法和組合物。

背景技術

聚乙烯由于具有優異的絕緣和介電性能，已經逐漸取代聚氯乙烯成為用于制造電線電纜護套的主要材料。但聚乙烯作為電纜材料存在的明顯問題是耐熱性能不佳和容易燃燒。自上世紀60年代起，電纜制造廠家就開始對聚乙烯進行交聯改性，將聚乙烯分子鏈相互連結，形成三維網絡結構，從而大大提高其耐高溫及耐蠕變等性能。交聯方法主要有過氧化物交聯、輻照交聯和硅烷交聯。過氧化物交聯較難控制制品質量、輻照交聯技術復雜且投資大，而硅烷交聯簡單易行且能較好保證制品的綜合性能，所以硅烷交聯方法已成為國內外中低壓電纜制造的主要生產工藝。

聚乙烯的氧指數僅為17左右，通過硅烷交聯的聚乙烯氧指數也只有19～20，完全達不到電纜料的氧指數在25以上的要求，也難以達到UL94V-0阻燃級別。這在一定程度上限制了硅烷交聯聚乙烯的應用。為了賦予硅烷交聯聚乙烯優良的阻燃性能，專利CN?1345893A與CN?1223628C分別公開了一種硅烷交聯阻燃聚乙烯電纜料的制備方法。前者在對聚乙烯進行硅烷接枝改性的同時與氫氧化鎂、紅磷、膨脹石墨等無機阻燃劑共混獲得無鹵阻燃電纜料。雖然簡便易行，但無機阻燃劑與有機高分子體系相容性不高，同時阻燃劑的引入也會對介電性能造成不良影響。而后者則采用兩步法，制備硅烷接枝母料和含溴阻燃母料，再將兩者混合加工。利用此法能獲得阻燃性能較好的硅烷交聯聚乙烯，但屬于有鹵阻燃的范疇。專利CN?102304254A和CN?101880417A，均采用金屬氧化物或金屬氫氧化物為主阻燃劑、有機磷類為輔阻燃劑，制備阻燃硅烷交聯聚乙烯。由于有機組分的引入起到一定程度的潤滑作用，改善了無機阻燃劑與有機高分子之間的相容性，所制得的硅烷交聯聚乙烯電纜料綜合性能有所提高，但仍然沒有解決添加型阻燃劑造成材料綜合性能下降的難題。為此，將非鹵阻燃元素引入分子鏈中，賦予高分子材料持久阻燃功能(即本征阻燃性)已成為一種有效解決途徑。但目前為獲得一定阻燃效果，主要依靠提高單一阻燃元素用量，導致引入過多化學弱鍵，造成材料耐熱等性能的明顯下降。因此，必須設法降低阻燃元素構成的化學弱鍵含量才有可能減小其對材料耐熱等性能造成的負面影響，相關的途徑主要包括：發揮多種阻燃元素協同阻燃功能、賦予阻燃元素和(或)樹脂特殊化學結構。

發明內容

本發明的目的之一是提供制備有機無鹵阻燃硅烷交聯聚乙烯的組合物。

本發明另一目的是提供一種有機無鹵阻燃硅烷交聯聚乙烯的制備方法，通過將含羥基有機無鹵阻燃劑引入到聚乙烯分子結構中，實現硅烷交聯聚乙烯的有機本征無鹵阻燃。

本發明的再一目的是提供上述方法制備的有機無鹵阻燃硅烷交聯聚乙烯。利用該方法所制備的電纜或管材在力學、絕緣、耐熱性能得到保持的同時，能夠獲得較優良的阻燃性能。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

一種制備有機無鹵阻燃硅烷交聯聚乙烯的組合物，包括硅烷接枝料A料和催化劑母料B料，所述B料中的阻燃劑為含羥基有機無鹵阻燃劑，該阻燃劑為下述結構中的一種或兩種以上：

其中，R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆、R₇為C1~C13的純烴基或含苯環、羥基、硝基、醚鍵、環己基、萘基或呋喃結構的烴基。

優選地，上述R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆、R₇為

中的任意一種。

優選地，所述B料的制備過程：按質量份數計，將聚乙烯樹脂5～20份、助劑載體0.5～25份、含羥基有機無鹵阻燃劑1～25份、交聯催化劑0.01～5份、產水劑0.5～15份、抗氧劑0.01～3份，在高速混合機中充分混合，在120～180℃下混煉、造粒，干燥，即制得B料。

優選地，所述A料的制備過程：按質量份數計，將80～95份聚乙烯樹脂干燥預處理至水分在600ppm以下，然后與硅烷偶聯劑0.5～5份、過氧化物引發劑0.01～0.5份充分混合，在120～230℃下混煉、造粒，干燥，即制得A料。