本發明屬于聚乙烯電纜料技術領域。具體涉及一種硅烷交聯無鹵阻燃聚乙烯電纜料及其制備方法。
背景技術：
我們生活的地球環境日益遭到嚴重污染，并且已經危及人類的生活質量和健康。而傳統使用的聚氯乙烯(PVC)絕緣電線電纜，就是一個十分嚴重的污染源。其主要危害在于引發電氣火災以及生產和廢棄時產生二噁英、鹵化物、重金屬等有害物質，所以當今電線電纜行業已經推行無鹵、低煙阻燃的電線電纜。而且隨著我國經濟的快速發展，各行各業對電線電纜的需求不斷增加，同時對電線電纜的各種性能也提出了更高的要求。
以低密度聚乙烯(LDPE)制備的電線電纜料的主要缺點是耐熱性能差和易燃燒，而交聯可以大大提升聚乙烯的耐熱性能。目前聚乙烯交聯方式主要分為：輻照交聯、過氧化物交聯和硅烷交聯。《化學通報》(2006年第1期18頁)報道，輻射交聯即利用γ射線(Co-60源)或高能電子束(電子加速器)照射聚合物，生成高分子自由基，自由基相互結合形成交聯鍵，使線性的高分子材料變為網狀結構，其缺點是設備造價高、安全防護難度大且對材料性能損傷大；過氧化物交聯是以有機過氧化物作為交聯劑，但是由于對溫度、壓力條件的控制比較苛刻，所以在工業生產上存在困難；硅烷交聯方式設備投資少，生產成本低，生產率較高，適用于厚、薄等各種形狀的制品，同時也適用于填充型復合材料，因此受到普遍的重視。雖然聚乙烯經過硅烷交聯后，其耐熱性能有了很大的提升，但是阻燃性能還是很差。由于聚乙烯的氧指數為28，也就是說聚乙烯容易燃燒。
技術實現要素：
本發明的目的是要解決上述的技術問題，提供一種硅烷交聯無鹵阻燃聚乙烯電纜料的制備方法。
為了實現上述技術目的，達到上述的技術要求，本發明所采用的技術方案是：將45～65wt％的低密度聚乙烯、5～10wt％的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、2～5wt％的通式為RSi(OR′)3的硅烷、0.1～0.5wt％的過氧化物引發劑、0.01～0.1wt％的交聯催化劑、15～30wt％的改性納米Mg(OH)2、5～15wt％的聚磷酸銨和0.5～1wt％的抗氧化劑1010，在150～160℃條件下進行混煉，造粒，制得硅烷交聯無鹵阻燃聚乙烯電纜料。
在上述技術方案中：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物為乙酸乙烯含量為28％、33％、40％的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中的一種；硅烷為乙烯基三乙基硅烷、乙烯基三甲基硅烷、甲基丙烯酰氧丙基三乙氧基硅烷中的一種以上；過氧化物引發劑為過氧化二異丙苯、二丁基過氧化物、BPO中的一種；交聯催化劑為二丁基錫二月硅酸、烷基苯磺酸、鹽酸中的一種；改性納米Mg(OH)2為經納米級微乳液表面改性的納米Mg(OH)2，其粒徑≤100nm；聚磷酸銨為相對分子量為2000、2500、3100的聚磷酸銨中的一種。
本發明采用分解溫度高于Al(OH)3的Mg(OH)2作為主阻燃劑，可避免由于Al(OH)3的分解使得樹脂內部產生氣泡而影響材料的力學性能和表觀；另將納米Mg(OH)2經納米級微乳液表面改性處理，克服了納米Mg(OH)2在材料制備過程中的團聚現象，改善了材料的熱力學性能。
單獨使用納米Mg(OH)2作為阻燃劑，其阻燃效率比較低，故加入粒徑≤100nm的Mg(OH)2粉末作為主阻燃劑使其阻燃性能提高的同時，加入相對分子量為2000、2500和3100的聚磷酸銨作為輔阻燃劑，兩者的相互協同作用，大大提升了材料的阻燃性能。
本發明原料易得，工藝簡單；所制備的硅烷交聯無鹵阻燃聚乙烯電纜料的氧指數為32.5～36，拉伸強度為12～15MP，斷裂伸長率為415～450％；故具有抗拉強度高、斷裂伸長率大、抗老化性能強和耐溫性能好的特點，該電纜料不僅不含鹵素，且鉛、銻等八種重金屬含量遠遠低于GB18585-2001的規定值，廢棄時不會對環境產生危害。
具體實施方式
下面結合具體實施方式將對本發明作進一步描述；
本具體實施方式中所涉及的改性納米Mg(OH)2為經納米級微乳液表面改性的納米Mg(OH)2，其粒徑≤100nm；低密度聚乙烯為密度為0.90g/cm3，MFR為1.8g/10min的低密度聚乙烯。在以下實施例中不再贅述。
實施例1：
一種硅烷交聯無鹵阻燃聚乙烯電纜料及其制備方法：將45～55wt％的低密度聚乙烯、7～10wt％乙酸乙烯含量為40％的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、3～5wt％的通式為RSi(OR′)3的乙烯基三乙基硅烷、0.3～0.5wt％的過氧化二異丙苯、0.07～0.1wt％的二丁基錫二月硅酸、25～30wt％的改性納米Mg(OH)2、5～10wt％的相對分子量為2500的聚磷酸銨和0.75～1wt％的抗氧化劑1010，在150～160℃條件下進行混煉，造粒，制得硅烷交聯無鹵阻燃聚乙烯電纜料。該電纜料的氧指數為33～36、拉伸強度為12～14MP和斷裂伸長率為420～450％。
實施例2：
一種硅烷交聯無鹵阻燃聚乙烯電纜料及其制備方法：將50～60wt％的低密度聚乙烯、6～8wt％乙酸乙烯含量為33％的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、2～4wt％的通式為RSi(OR′)3的乙烯基三甲基硅烷、0.2～0.4wt％的二丁基過氧化物、0.04～0.07wt％的烷基苯磺酸、20～25wt％的改性納米Mg(OH)2、7～13wt％相對分子量為3100的聚磷酸銨和0.7～0.8wt％的抗氧化劑1010，在150～160℃條件下進行混煉，造粒，制得硅烷交聯無鹵阻燃聚乙烯電纜料。該電纜料的氧指數為33.1～35、拉伸強度為13～14.4MP和斷裂伸長率為419～443％。
實施例3：
一種硅烷交聯無鹵阻燃聚乙烯電纜料及其制備方法：將55～65wt％的低密度聚乙烯、5～7wt％乙酸乙烯含量為28％的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、2～3wt％的通式為RSi(OR′)3的甲基丙烯酰氧丙基三乙氧基硅烷、0.1～0.3wt％的BPO、0.01～0.04wt％的鹽酸、15～20wt％的改性納米Mg(OH)2、10～15wt％聚磷酸銨為相對分子量為2000的聚磷酸銨和0.5～0.75wt％的抗氧化劑1010，在150～160℃條件下進行混煉，造粒，制得硅烷交聯無鹵阻燃聚乙烯電纜料。該電纜料的氧指數為32.5～34、拉伸強度為12.5～15MP和斷裂伸長率為415～440％。
本具體實施方式采用分解溫度高于Al(OH)3的Mg(OH)2作為主阻燃劑，可避免由于Al(OH)3的分解使得樹脂內部產生氣泡而影響材料的力學性能和表觀；另將納米Mg(OH)2經納米級微乳液表面改性處理，克服了納米Mg(OH)2在材料制備過程中的團聚現象，改善了材料的熱力學性能。單獨使用納米Mg(OH)2作為阻燃劑，其阻燃效率比較低，故加入粒徑≤100nm的Mg(OH)2粉末作為主阻燃劑使其阻燃性能提高的同時，加入相對分子量為2000、2500和3100的聚磷酸銨作為輔阻燃劑，兩者的相互協同作用，大大提升了材料的阻燃性能。
本具體實施方式原料易得，工藝簡單；所制備的硅烷交聯無鹵阻燃聚乙烯電纜料的氧指數在32.5～36，拉伸強度12～15MP，斷裂伸長率415～450％，故具有抗拉強度高、斷裂伸長率大、抗老化性能強，耐溫性能好的特點，該電纜料不僅不含鹵素，且鉛、銻等八種重金屬含量遠遠低于GB18585-2001的規定值，廢棄時不會對環境產生危害。