[发明专利]种辐照交联耐水阻燃聚烯烃纳米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技术领域，特别涉及辐照交联耐水阻燃聚烯烃纳米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、汽车等行业的电线电缆,广泛地应用于制备矿山的传输带，用作电子元器件、金属管线的绝缘、密封和机械防护层。但是交联聚烯烃容易燃烧，由此带来的火灾给人们的生命财产带来巨大的威胁和损失。

为解决交联聚烯烃材料的易燃性问题，目前工业上主要采取在聚烯烃基体中添加含卤阻燃剂。然而，含有此类阻燃剂的高分子制品在燃烧时会释放出有毒的、腐蚀性的气体，对人类和环境存在着极大的隐患。为此，欧盟在2003年颁布了“报废电子电器设备指令”（WEEE）和“关于在电子电器中禁用有害物质指令”（RoHS），严禁在电子电器中添加多溴联苯醚等有害物质。氢氧化物作为无卤阻燃剂被大量应用于聚烯烃基体中。例如，中国专利申请号200510102257.9、200810198131.X、200910053684.0报道的在交联聚烯烃中加入氢氧化镁和氢氧化铝，取得了较好的阻燃效果。但是氢氧化物的阻燃效率较低，至少需要在质量百分比60%的高添加量下才能达到较好的阻燃效果，这会严重损害聚烯烃的物理机械性能。

膨胀型阻燃剂是以氮、磷类化合物为主要组成的阻燃剂，由于其不含卤素，是一种环保型阻燃剂。中国专利申请号200910167665.0、200910172428.3报道了使用膨胀型阻燃剂阻燃交联聚烯烃，膨胀型阻燃剂需要质量百分比30%～50%的添加量，取得了较好的阻燃效果，力学性能也有一定提升。然而，大部分的膨胀型阻燃剂阻燃聚烯烃都有以下缺点：一是它们的添加量仍然较大，与聚烯烃基体相容性差，对电缆料的力学性能的损害影响仍然较大，二是一些膨胀型阻燃剂组分存在易吸湿、耐水性和耐候性差等缺点，长期使用会发生渗透析出，不但降低材料的阻燃性能和使用寿命，而且也可能导致安全问题如火灾。因此，开发高效耐水无卤阻燃剂对交联聚烯烃基体具有重大的理论和现实意义。

目前解决阻燃剂耐水性较好的方法是将阻燃剂微胶囊化。这里所谓的微胶囊包裹技术是指用天然或合成高分子材料将固体或液体成份包裹成直径为微米级的胶囊，从而提高阻燃剂的耐水性与相容性，抑制阻燃剂在加工过程中发生的不良反应。例如德国专利DE2,949,537、DE3,005,253及DE3,316,880公开了以苯酚-甲醛或蜜胺-甲醛树脂为囊材对聚磷酸铵进行包覆的方法，制备出的微胶囊阻燃剂具有良好的抗水解、抗吸潮性。中国专利申请号200910145092.1报道了使用微胶囊化阻燃剂阻燃防火涂料，使得防火涂料具有良好的耐老化性和耐水性。但至今尚未见到将微胶囊化阻燃剂应用到交联聚烯烃材料的报道。

发明内容

本发明提出一种辐照交联耐水阻燃聚烯烃纳米复合材料及其制备方法，以克服现有膨胀型阻燃聚烯烃材料的上述缺点，获得一种兼有膨胀阻燃、良好力学性能和较好耐水性的辐照交联聚烯烃纳米复合材料。

本发明的辐照交联耐水阻燃聚烯烃纳米复合材料，其特征在于按质量比在75～80份的聚烯烃基体中含有0.5～5份阻燃增效剂、20～25份氮磷类复配型膨胀型阻燃剂、0.5～5份多官能团交联剂和0.1～1份抗氧剂。

本发明的辐照交联耐水阻燃聚烯烃纳米复合材料的制备方法，其特征在于按质量比在75～80份聚烯烃中加入0.5～5份阻燃增效剂，在密炼机或者挤出机中在140～200℃混炼至均匀，再加入20～25份氮磷类复配型膨胀型阻燃剂、0.5～5份多官能团交联剂和0.1～1份抗氧剂，混合均匀后在140～200℃挤出造粒成辐照交联料。

所述聚烯烃选自聚乙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、聚丙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、乙烯-乙酸乙烯共聚物、马来酸酐接枝乙烯-乙酸乙烯共聚物、聚乙烯－辛烯共聚物、三元乙丙橡胶或苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的一种或多种。

所述阻燃增效剂是有机改性层状化合物，选自有机改性蒙脱土、铁基蒙脱土、镁铝双氢氧化物、锌铝双氢氧化物、镁铁双氢氧化物、锌铁双氢氧化物、镍铁双氢氧化物、氧化石墨、磷酸钛或磷酸锆中的一种或多种。