一種茶皂素改性阻燃光纜料及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種茶皂素改性阻燃光纜料，它是由下述重量份的原料組成的：茶皂素0.3?0.6、輕質碳酸鈣10?12、椰油酸單乙醇酰胺0.7?1、聚氯乙烯100?130、聚苯乙烯20?2一水次磷酸鈉3?4、多聚甲醛2?3、35?37%的鹽酸0.2?0.3、氯化螺環磷酸酯4?6、六水合氯化鋁5?7、三乙胺0.1?0.2、環氧硬脂酸辛酯5?7、磷酸氫鈣2?3、蜂蠟1?2、飽和十八碳酰胺0.7?1、微膠囊化紅磷1?2、二丙酮醇2?4。本發明可以起到稀釋火焰、降低燃燒區域溫度的作用，且裂解時產生一些磷氧自由基等可捕獲聚苯乙烯鏈段裂解產生的自由基，提升材料的熱穩定性，降低材料的熱釋放值。
【專利說明】
一種茶皂素改性阻燃光纜料及其制備方法
技術領域
[0001]本發明涉及光纜料技術領域，尤其涉及一種茶皂素改性阻燃光纜料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]近年來，納米技術在阻燃領域引起了廣泛的關注，研究表明納米材料僅需較小的添加量(一般小于5%)，就能夠達到較為明顯地阻燃效果。因此，阻燃納米復合材料的制備是阻燃技術領域中重要的組成部分，倍受廣大研究人員的青陳。層狀無機物納米材料是阻燃納米復合材料中最有效地填充材料之一，當層狀無機物納米材料呈納米級分散在高分子材料基體中，其可以顯著的提高納米復合材料的力學性能、熱穩定性和阻燃性能等。
[0003]常用的層狀無機納米粒子有:層狀硅酸鹽(戴土、云母等)、層狀雙氫氧化物(LDH)、層狀金屬磷酸鹽、GO和石墨稀等。其中層狀硅酸鹽與層狀雙氫氧化物由于容易被插層剝離，從而可改善其在高分子基體中的分散，制備所得的納米復合材料能夠顯著提高材料的熱穩定性和阻燃性，具有很高的應用前景。層狀金屬磷酸鹽在阻燃領域也有相關報道，主要研究層狀磷酸鋯和層狀磷酸鈦對納米復合材料綜合性能的影響。
[0004]同時，次磷酸鋁作為近幾年來在工程塑料中較為高效的阻燃劑之一，其在裂解時會產生磷化氫和較為穩定的焦磷酸鹽凝聚相殘渣，會顯著促進高分子基體成炭阻止材料的進一步燃燒，從而提升高分子基體的阻燃性能。研究表明，次磷酸鋁被廣泛應用于對苯二甲酸乙二醇酯、對苯二甲酸丁二醇酯、聚乳酸、聚乙烯醇以及聚酰胺等高分子材料的阻燃，并且在工業應用中能夠達到良好的效果。因此，制備層狀有機招既可發揮層狀片層的阻隔作用，同時其裂解時會產生促進聚合物成炭的化合物，其綜合效果可有效地提高納米復合材料的阻燃性能及熱穩定性；
在層狀化合物/聚苯乙烯阻燃納米復合材料領域中研究較多的還有雙氫氧化物(LDH)和石墨煉等材料。研究表明改性的LDH以剝離的狀態良好的分散在聚苯乙烯基體中可大幅地提高復合材料的熱穩定性，由于片層阻隔作用可降低材料的熱釋放峰值和總熱釋放，提高材料的火災安全性能。
[0005]但是大量的添加導致了改性粒子在基體樹脂中出現團聚的現象，會影響聚苯乙烯的綜合性能。除此之外，炭納米管、金屬氧化物納米線及金屬氧化物納米顆粒等納米材料能夠促進聚苯乙烯納米復合材料在燃燒時的催化成炭，從而提高材料的阻燃性能。因此，研究納米復合技術對聚苯乙烯的阻燃性能的影響及其阻燃機理具有重要的科學意義。
【發明內容】
[0006]本發明目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種茶皂素改性阻燃光纜料及其制備方法。
[0007]本發明是通過以下技術方案實現的:
一種茶皂素改性阻燃光纜料，它是由下述重量份的原料組成的: 茶皂素0.3-0.6、輕質碳酸鈣10-12、椰油酸單乙醇酰胺0.7-1、聚氯乙烯100-130、聚苯乙烯20-2—水次磷酸鈉3-4、多聚甲醛2-3、35-37%的鹽酸0.2-0.3、氯化螺環磷酸酯4_6、六水合氯化鋁5-7、三乙胺0.1-0.2、環氧硬脂酸辛酯5-7、磷酸氫鈣2-3、蜂蠟1-2、飽和十八碳酰胺0.7-1、微膠囊化紅磷1-2、二丙酮醇2-4。
[0008]—種所述的茶皂素改性阻燃光纜料的制備方法，包括以下步驟:
(1)取上述一水次磷酸鈉，加入到其重量50-70倍的去離子水中，攪拌均勻，送入76-80°C的恒溫水浴中，緩慢加入上述多聚甲醛，攪拌條件下加入上述35-37%的鹽酸，在氮氣保護下保溫攪拌8-9小時，出料冷卻，抽濾，將沉淀在80-85 0C下真空干燥10-12小時，得羥烷基化次膦酸；
(2)將上述羥烷基化次膦酸加入到其重量40-50倍的四氫呋喃中，攪拌均勻，得有機磷酸的呋喃溶液；
(3)將上述氯化螺環磷酸酯、三乙胺混合，加入到混合料重量70-80倍的四氫呋喃中，升高溫度為37-40 °C，保溫攪拌20-30分鐘，與上述有機磷酸的呋喃溶液混合，升高溫度為60-65°C，在氮氣保護下保溫攪拌20-21小時，過濾除去沉淀，將濾液減壓濃縮除去四氫呋喃，SP得聚合有機膦酸；
(4)將上述飽和十八碳酰胺加入到其重量13-20倍的去離子水中，攪拌均勻，加入茶皂素，在50-60 V下保溫攪拌4-7分鐘，得茶皂素乳液；
(5)將上述蜂蠟加入到二丙酮醇中，在80-90°C下保溫攪拌10-15分鐘，加入混合料重量
4-7倍的甲苯中，加入上述椰油酸單乙醇酰胺，100-200轉/分攪拌10-16分鐘，得酰胺苯液；
(6)將上述六水合氯化鋁加入到其重量20-30倍的去離子水中，攪拌均勻；
(7)取上述聚合有機膦酸，加入到其重量70-80倍的去離子水中，攪拌均勻，滴加醋酸或氫氧化鈉，調節pH為4-5，升高溫度為80-85 °C，滴加上述六水合氯化鋁的水溶液，滴加完畢后加入上述茶皂素乳液，保溫攪拌6-7小時，加入上述微膠囊化紅磷，攪拌均勻，抽濾，將濾餅水洗3-4次，在50-60 °C下真空干燥30-40分鐘，得有機層狀膦酸鋁；
(8)取上述有機層狀膦酸鋁，加入到其重量70-80倍的甲苯中，超聲20-30分鐘，加入上述聚苯乙烯，繼續超聲10-14分鐘，加入上述酰胺苯液，升高溫度為57-60°C，保溫攪拌1.5-2小時，減壓干燥，即得所述復合填料；
(9)將上述復合填料與剩余各原料混合，攪拌均勻，送入擠出機，經熔融擠出，冷卻、造粒，即得所述光纜料。
[0009]本發明的優點是:將本發明的有機層狀膦酸鋁添加到聚苯乙烯中制備阻燃材料，由于層狀有機膦酸鋁特殊的片層狀結構，其在高分子基體中均勻的分散，在燃燒發生時有效地發揮片層阻隔作用，阻止外界燃料的進入，抑制高分子基體的鏈降解過程，當其受熱熱解時產生的一些組分諸如C02、C0、含磷化合物等氣體，它們可以起到稀釋火焰、降低燃燒區域溫度的作用，且裂解時產生一些磷氧自由基等可捕獲聚苯乙烯鏈段裂解產生的自由基，提高材料的熱分解溫度和成炭量，提升材料的熱穩定性，終止材料的繼續降解，降低材料的熱釋放值。同時，有機層狀膦酸鋁在降解時還會促進共聚物生成部分穩定的致密炭層，從而降低聚合物基體的降解速率并因此抑制了可燃性氣體的進入，減緩燃燒的繼續進行，提高材料的火災安全性。本發明采用茶皂素改性，環保性好，且可以提高填料粒子在聚合物中的分散性，有效的降低團聚，提高成品的穩定性。
【具體實施方式】
[0010]—種茶皂素改性阻燃光纜料，它是由下述重量份的原料組成的:
茶皂素0.3、輕質碳酸鈣10、椰油酸單乙醇酰胺0.7、聚氯乙烯100、聚苯乙烯20—水次磷酸鈉3、多聚甲醛2、35%的鹽酸0.2、氯化螺環磷酸酯4、六水合氯化鋁5、三乙胺0.1、環氧硬脂酸辛酯5、磷酸氫鈣2、蜂蠟1、飽和十八碳酰胺0.7、微膠囊化紅磷1、二丙酮醇2。
[0011]—種所述的茶皂素改性阻燃光纜料的制備方法，包括以下步驟:
(1)取上述一水次磷酸鈉，加入到其重量50倍的去離子水中，攪拌均勻，送入76°C的恒溫水浴中，緩慢加入上述多聚甲醛，攪拌條件下加入上述35%的鹽酸，在氮氣保護下保溫攪拌8小時，出料冷卻，抽濾，將沉淀在80°C下真空干燥10小時，得羥烷基化次膦酸；
(2)將上述羥烷基化次膦酸加入到其重量40倍的四氫呋喃中，攪拌均勻，得有機磷酸的呋喃溶液；
(3)將上述氯化螺環磷酸酯、三乙胺混合，加入到混合料重量70倍的四氫呋喃中，升高溫度為37°C，保溫攪拌20分鐘，與上述有機磷酸的呋喃溶液混合，升高溫度為60°C，在氮氣保護下保溫攪拌20小時，過濾除去沉淀，將濾液減壓濃縮除去四氫呋喃，即得聚合有機膦酸；
(4)將上述飽和十八碳酰胺加入到其重量13倍的去離子水中，攪拌均勻，加入茶皂素，在50 0C下保溫攪拌4分鐘，得茶皂素乳液；
(5)將上述蜂蠟加入到二丙酮醇中，在80°C下保溫攪拌10分鐘，加入混合料重量4倍的甲苯中，加入上述椰油酸單乙醇酰胺，100轉/分攪拌10分鐘，得酰胺苯液；
(6)將上述六水合氯化鋁加入到其重量20倍的去離子水中，攪拌均勻；
(7)取上述聚合有機膦酸，加入到其重量70倍的去離子水中，攪拌均勻，滴加醋酸或氫氧化鈉，調節pH為4，升高溫度為80°C，滴加上述六水合氯化鋁的水溶液，滴加完畢后加入上述茶皂素乳液，保溫攪拌6小時，加入上述微膠囊化紅磷，攪拌均勻，抽濾，將濾餅水洗3次，在50°C下真空干燥30分鐘，得有機層狀膦酸鋁；
(8)取上述有機層狀膦酸鋁，加入到其重量70倍的甲苯中，超聲20分鐘，加入上述聚苯乙烯，繼續超聲10分鐘，加入上述酰胺苯液，升高溫度為570C，保溫攪拌1.5小時，減壓干燥，即得所述復合填料；
(9)將上述復合填料與剩余各原料混合，攪拌均勻，送入擠出機，經熔融擠出，冷卻、造粒，即得所述光纜料。
[0012]性能測試:
拉伸強度:19.6 MPa；
低溫脆化沖擊溫度(0C ): -30 °C通過；
阻燃級別:V-0;
100C X 240h熱空氣老化后:拉伸強度變化率(％)_7.6 ；
斷裂伸長變化率(％)_8.0。
【主權項】
1.一種茶皂素改性阻燃光纜料，其特征在于，它是由下述重量份的原料組成的: 茶皂素0.3-0.6、輕質碳酸鈣10-12、椰油酸單乙醇酰胺0.7-1、聚氯乙烯100-130、聚苯乙烯20-27、一水次磷酸鈉3-4、多聚甲醛2-3、35-37%的鹽酸0.2-0.3、氯化螺環磷酸酯4-6、六水合氯化鋁5-7、三乙胺0.1-0.2、環氧硬脂酸辛酯5-7、磷酸氫鈣2-3、蜂蠟1-2、飽和十八碳酰胺0.7-1、微膠囊化紅磷1-2、二丙酮醇2-4。2.—種如權利要求1所述的茶皂素改性阻燃光纜料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)取上述一水次磷酸鈉，加入到其重量50-70倍的去離子水中，攪拌均勻，送入76-80°C的恒溫水浴中，緩慢加入上述多聚甲醛，攪拌條件下加入上述35-37%的鹽酸，在氮氣保護下保溫攪拌8-9小時，出料冷卻，抽濾，將沉淀在80-85 0C下真空干燥10-12小時，得羥烷基化次膦酸； (2)將上述羥烷基化次膦酸加入到其重量40-50倍的四氫呋喃中，攪拌均勻，得有機磷酸的呋喃溶液； (3)將上述氯化螺環磷酸酯、三乙胺混合，加入到混合料重量70-80倍的四氫呋喃中，升高溫度為37-40 °C，保溫攪拌20-30分鐘，與上述有機磷酸的呋喃溶液混合，升高溫度為60-65°C，在氮氣保護下保溫攪拌20-21小時，過濾除去沉淀，將濾液減壓濃縮除去四氫呋喃，SP得聚合有機膦酸； (4)將上述飽和十八碳酰胺加入到其重量13-20倍的去離子水中，攪拌均勻，加入茶皂素，在50-60 V下保溫攪拌4-7分鐘，得茶皂素乳液； (5)將上述蜂蠟加入到二丙酮醇中，在80-90°C下保溫攪拌10-15分鐘，加入混合料重量4-7倍的甲苯中，加入上述椰油酸單乙醇酰胺，100-200轉/分攪拌10-16分鐘，得酰胺苯液； (6)將上述六水合氯化鋁加入到其重量20-30倍的去離子水中，攪拌均勻； (7)取上述聚合有機膦酸，加入到其重量70-80倍的去離子水中，攪拌均勻，滴加醋酸或氫氧化鈉，調節pH為4-5，升高溫度為80-85 °C，滴加上述六水合氯化鋁的水溶液，滴加完畢后加入上述茶皂素乳液，保溫攪拌6-7小時，加入上述微膠囊化紅磷，攪拌均勻，抽濾，將濾餅水洗3-4次，在50-60 °C下真空干燥30-40分鐘，得有機層狀膦酸鋁； (8)取上述有機層狀膦酸鋁，加入到其重量70-80倍的甲苯中，超聲20-30分鐘，加入上述聚苯乙烯，繼續超聲10-14分鐘，加入上述酰胺苯液，升高溫度為57-60°C，保溫攪拌1.5-2小時，減壓干燥，即得所述復合填料； (9)將上述復合填料與剩余各原料混合，攪拌均勻，送入擠出機，經熔融擠出，冷卻、造粒，即得所述光纜料。
【文檔編號】C08K9/10GK105949672SQ201610457192
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月22日
【發明人】米標, 陸軍, 白福全
【申請人】安徽電信器材貿易工業有限責任公司