本發明涉及一種聚丙烯電纜料，特別是涉及一種高韌性、無鹵阻燃聚丙烯電纜料及其制備方法。
背景技術：
電線電纜通常出現在我們日常生活中不同的應用領域，從使用角度說可被分為:電力電纜(低、中、高壓)，電話電線，汽車線，礦用電纜等。簡單的電線只是一根(束)銅絲和一層絕緣層構成，隨著市場的細分，各種特種電纜,如航運、地下、水下、航空航天和其他高性能電纜應運而生，這樣的電纜就不是簡單的金屬加上單層絕緣物，而至少在雙層非常不同的特性，分為絕緣料(導熱性和絕緣性)和護套料(保護層)。聚丙烯電纜料主要針對一定限度耐熱電纜的絕緣提供合適的性能，普通的聚乙烯電纜的工作溫度不能超過85℃，85-120℃就只能是聚丙烯電纜，而超過120度一般需要比較昂貴的材料。
公開號為CN105778295A、公開日為2016.07.20、申請人為中國石油集團鉆井工程技術研究院的中國專利申請文件公開了“一種聚丙烯電纜料的制備方法及聚丙烯電纜料”，所述制備方法首先將1～5份接枝劑、0.2～3份接枝助劑、0.05～0.20份引發劑和2～10份接枝劑載體共混均勻后，再與添加了0.2～1.5份穩定劑和2～5份催化劑的100份聚丙烯樹脂共同擠出。通過該制備方法制備的聚丙烯電纜料，耐高溫、耐高壓，抗拉強度高，最高可達35MPa，斷裂伸長率不低于300％，135℃×168h老化后，拉伸強度變化率不大于±10％，采用上述聚丙烯電纜料制成的電纜，可滿足在高溫、高壓環境下使用，損壞量小，更換周期長，有效的延長了石油電纜的更換周期。然而，該專利所述聚丙烯電纜料仍存在韌性不佳、阻燃性較差的問題。
技術實現要素：
本發明要解決的技術問題是提供一種高韌性、無鹵阻燃聚丙烯電纜料，其具有較高的韌性和較強的阻燃性。
為解決上述技術問題，本發明的技術方案是：
一種高韌性、無鹵阻燃聚丙烯電纜料，由下列重量份的組份制成：聚丙烯100份，抗氧劑0.5～1份，潤滑劑1～1.5份，紫外線吸收劑0.2～0.7份，增塑劑10～15份，相容劑4～4.5份，成核劑0.1～0.6份，柔性改性劑6～11份，改性地開石粉11～16份。
優選地，本發明所述聚丙烯為等規聚丙烯。
優選地，本發明所述抗氧劑為抗氧劑1010和抗氧劑1068的混合物。
優選地，本發明所述潤滑劑為硬脂酸鈣。
優選地，本發明所述紫外線吸收劑為UV-531。
優選地，本發明所述增塑劑為TOTM。
優選地，本發明所述相容劑為馬來酸酐接枝聚丙烯。
優選地，本發明所述成核劑為滑石粉。
優選地，本發明所述柔性改性劑為POE。
本發明要解決的另一技術問題是提供上述高韌性、無鹵阻燃聚丙烯電纜料的制備方法。
為解決上述技術問題，技術方案是：
一種高韌性、無鹵阻燃聚丙烯電纜料的制備方法，其步驟包括：
(1)將地開石放入行星式球磨機的料筒中，加入直徑為5mm的陶瓷磨球、無水乙醇后蓋好筒蓋，地開石、陶瓷磨球、無水乙醇的重量比為4:1:0.2，開啟球磨機，以250rpm的轉速球磨3小時，取出后真空抽濾，用去離子水沖洗5分鐘后90℃下烘干，用振動分級篩振動篩分30分鐘，得到地開石粉；
(2)按1:1的重量比將步驟(1)得到的地開石粉與草酸鋁攪拌至混合均勻，加入重量為草酸鋁重量15％的蒸餾水后繼續攪拌2小時，靜置24小時后轉入馬弗爐中，350℃下煅燒2小時得到納米地開石粉；
(3)按1:10g/mL的固液比將步驟(2)得到的納米地開石粉加入甲苯中，邊攪拌邊加熱至80℃，加入重量為納米地開石粉2％的率酸酯偶聯劑后80℃下恒溫攪拌45分鐘，將得到的產物離心分離，濾掉上層甲苯溶液后置于烘箱中90℃下烘干，研磨后過100目篩得到改性地開石粉；
(4)將高混機預熱至80℃，按配方量稱取各原料，將潤滑劑、成核劑、改性地開石粉投入高混機，600rpm攪拌速度下攪拌16分鐘，將相容劑投入高混機，600rpm攪拌速度下攪拌8分鐘，將其余原料投入高混機，250rpm攪拌速度下攪拌10分鐘后得到混合料，將混合料投入雙螺桿擠出機的加料口，300rpm擠出轉速下擠出得到條狀料，將條狀料冷卻后造粒得到高韌性、無鹵阻燃聚丙烯電纜料。
與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：
地開石是一種具有層狀結構的鋁硅酸鹽礦物，具有很好的耐火性，天然的地開石粒度較大，且有棱角，不易分散，所以本發明先將其用行星式球磨機通過濕磨法進行細化，得到了粒度較小且比較均勻的地開石粉，然后將其與草酸鋁進行插層復合反應再進行煅燒得到納米地開石粉，草酸鋁在反應中插入地開石粉的片層之間并增大了層間距，煅燒過程則將草酸鋁熱分解并產生氣體，這些氣體的產生、膨脹進一步擴大了層間距，使得地開石粉的粒徑達到納米級別，不過其表面呈現親水疏油性，與聚丙烯基體之間的結合不強，因此本發明通過鋁酸酯偶聯劑對其進行濕法改性，鋁酸酯偶聯劑與地開石粉之間產生了化學鍵結生成了偶聯劑層，改變了親水疏油性，改性后的地開石粉能均勻分散于聚丙烯基體中并形成較強的結合，聚丙烯大分子能進入改性地開石粉的片層之間形成插層復合結構，剛性的地開石粉能起到很好的增強作用，從而大幅提高聚丙烯電纜料的韌性，同時耐火性較高的地開石粉對聚丙烯能起到很好的保護作用，使得聚丙烯電纜料的阻燃性也得到了很大的改善；此外，相對于其他改性劑而言，本發明采用的鋁酸酯偶聯劑和地開石粉均含有鋁元素，二者具有天然的親和性，因此改性效果方面要好于其他改性劑不少。
具體實施方式
下面將結合具體實施例來詳細說明本發明，在此本發明的示意性實施例以及說明用來解釋本發明，但并不作為對本發明的限定。
實施例1
高韌性、無鹵阻燃聚丙烯電纜料，由下列重量份的組份制成：等規聚丙烯100份，抗氧劑1010和抗氧劑1068的混合物0.5份，硬脂酸鈣1.5份，UV-531 0.6份，TOTM 11份，馬來酸酐接枝聚丙烯4.2份，滑石粉0.4份，POE 6份，改性地開石粉12份。
其制備方法的步驟包括：
(1)將地開石放入行星式球磨機的料筒中，加入直徑為5mm的陶瓷磨球、無水乙醇后蓋好筒蓋，地開石、陶瓷磨球、無水乙醇的重量比為4:1:0.2，開啟球磨機，以250rpm的轉速球磨3小時，取出后真空抽濾，用去離子水沖洗5分鐘后90℃下烘干，用振動分級篩振動篩分30分鐘，得到地開石粉；
(2)按1:1的重量比將步驟(1)得到的地開石粉與草酸鋁攪拌至混合均勻，加入重量為草酸鋁重量15％的蒸餾水后繼續攪拌2小時，靜置24小時后轉入馬弗爐中，350℃下煅燒2小時得到納米地開石粉；
(3)按1:10g/mL的固液比將步驟(2)得到的納米地開石粉加入甲苯中，邊攪拌邊加熱至80℃，加入重量為納米地開石粉2％的率酸酯偶聯劑后80℃下恒溫攪拌45分鐘，將得到的產物離心分離，濾掉上層甲苯溶液后置于烘箱中90℃下烘干，研磨后過100目篩得到改性地開石粉；
(4)將高混機預熱至80℃，按配方量稱取各原料，將硬脂酸鈣、滑石粉、改性地開石粉投入高混機，600rpm攪拌速度下攪拌16分鐘，將馬來酸酐接枝聚丙烯投入高混機，600rpm攪拌速度下攪拌8分鐘，將其余原料投入高混機，250rpm攪拌速度下攪拌10分鐘后得到混合料，將混合料投入雙螺桿擠出機的加料口，300rpm擠出轉速下擠出得到條狀料，將條狀料冷卻后造粒得到高韌性、無鹵阻燃聚丙烯電纜料。
實施例2
高韌性、無鹵阻燃聚丙烯電纜料，由下列重量份的組份制成：等規聚丙烯100份，抗氧劑1010和抗氧劑1068的混合物0.7份，硬脂酸鈣1.3份，UV-531 0.4份，TOTM 13份，馬來酸酐接枝聚丙烯4份，滑石粉0.6份，POE 8份，改性地開石粉14份。
其制備方法與實施例1一樣。
實施例3
高韌性、無鹵阻燃聚丙烯電纜料，由下列重量份的組份制成：等規聚丙烯100份，抗氧劑1010和抗氧劑1068的混合物0.9份，硬脂酸鈣1.1份，UV-531 0.2份，TOTM 15份，馬來酸酐接枝聚丙烯4.4份，滑石粉0.2份，POE 10份，改性地開石粉16份。
其制備方法與實施例1一樣。
實施例4
高韌性、無鹵阻燃聚丙烯電纜料，由下列重量份的組份制成：等規聚丙烯100份，抗氧劑1010和抗氧劑1068的混合物0.6份，硬脂酸鈣1.4份，UV-531 0.7份，TOTM 10份，馬來酸酐接枝聚丙烯4.1份，滑石粉0.5份，POE 11份，改性地開石粉15份。
其制備方法與實施例1一樣。
實施例5
高韌性、無鹵阻燃聚丙烯電纜料，由下列重量份的組份制成：等規聚丙烯100份，抗氧劑1010和抗氧劑1068的混合物0.8份，硬脂酸鈣1.2份，UV-531 0.5份，TOTM 12份，馬來酸酐接枝聚丙烯4.5份，滑石粉0.1份，POE 9份，改性地開石粉13份。
其制備方法與實施例1一樣。
實施例6
高韌性、無鹵阻燃聚丙烯電纜料，由下列重量份的組份制成：等規聚丙烯100份，抗氧劑1010和抗氧劑1068的混合物1份，硬脂酸鈣1份，UV-531 0.3份，TOTM 14份，馬來酸酐接枝聚丙烯4.3份，滑石粉0.3份，POE 7份，改性地開石粉11份。
其制備方法與實施例1一樣。
將實施例1-6以及對比例的韌性以及阻燃性進行測試，對比例為公開號為CN105778295A的中國專利申請文件，韌性方面參考GB/T1843-2008測試各電纜料的缺口沖擊強度，缺口沖擊強度越高則韌性越高，阻燃性方面則參考GB/T 2406-1993測試各電纜料的氧指數，氧指數越高則阻燃性越強，測試結果見下表：
該表顯示出：本發明實施例1-6的缺口沖擊強度以及氧指數均高于對比例不少，表明具有較高的韌性和較強的阻燃性。
上述實施例僅例示性說明本發明的原理及其功效，而非用于限制本發明。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本發明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本發明所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發明的權利要求所涵蓋。