[发明专利]一种无卤阻燃电缆料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电缆料及其制备方法，尤其是一种无卤阻燃电缆料及其制备方法，为电缆用材料领域。

背景技术

20世纪八十年代以来，阻燃剂的生产与使用已经得到了长足的发展，目前市场上已经形成了数百个不同种类、不同功能的有机、无机阻燃剂。

阻燃剂按化学成份可以分为有机阻燃剂和无机阻燃两大类。有机阻燃剂主要分为磷系和卤系两个系列。由于有机阻燃剂存在着分解产物毒性大、烟雾大等缺点，正逐步被无机阻燃剂所替代。

无机阻燃剂主要品种有氢氧化铝、氢氧化镁、红磷、氧化锑、氧化锡、氧化钼、钼酸铵、硼酸锌等，其中以氢氧化铝和氢氧化镁因分解吸热量大，并产生H₂O可起到隔绝空气作用，其分解后氧化物又是耐高温物质，故这两种阻燃剂不仅可起到阻燃作用，而且可以起到填充作用，具有不产生有害气体、不挥发、效果持久、无毒、无烟、无熔滴等特点。

与氢氧化铝相比，氢氧化镁具有更多的优点。氢氧化镁热分解温度为409℃，比氢氧化铝高，有利于塑料加工温度的提高，加快挤塑速度，提高塑化效果，缩短模塑时间，制品表面光泽度高，不会产生表面缺陷，同时，保证具有超强的剥离强度。氢氧化镁的粒度分布均匀，与基材相容性好，对制品力学性能影响小。氢氧化镁燃烧脱水后生成的氧化镁是一种高强度、高耐热材料，可作为一层保护墙，隔绝火源及有毒有害气体，氢氧化镁与酸的中和能力强，可较快地中和塑料燃烧过程产生的酸性气体SO₂、NOx、CO₂等。氢氧化镁分解能力高，阻燃效率高，抑烟能力强，价格低廉，是氢氧化镁是氢氧化铝价格的一半，充填量大，可大大降低产品的成本。

传统阻燃剂中某些高效的阻燃剂具有优良的阻燃性能，被广泛使用，但是其自身却存在着对环境、人类健康的危害。如欧盟、日本、美国等已经限制或禁止使用含铅、汞、镉、铬、卤素等有害物质的阻燃剂添加的电缆料。随着社会的发展，人们对环境保护的意识愈加强化，电缆料也在向着环保方向发展。使用需求的多样化，促进了功能性电缆料产品尤其是具有阻燃性能的电缆料的发展。中国专利CN 102391566 B公开了一种高阻燃低烟无卤电缆料及其制备方法，所添加的阻燃剂选自氢氧化镁和氢氧化铝，仅以单一种类的金属氧化物为阻燃剂，难以获得满意的效果；中国专利CN 102408622 B公开了一种低烟无卤阻燃电缆料及其制备方法，但并未指明所使用的阻燃剂组分，因而其阻燃性能有限；中国专利CN 102408623 B公开了一种低烟无卤聚烯烃电缆料及其制备方法，该专利中仅公开了一种PE阻燃剂，性能单一，难以起到有效的阻燃作用。

纳米氧化锆具有较高的熔点和耐热、耐火性能，无毒无害，以氢氧化镁、纳米氧化锆为阻燃剂添加于聚乙烯等树脂中，既可获得优良的阻燃性能，又绿色环保；此外，纳米材料的加入还有助于提升电缆料的力学和热学性能。

发明内容

根据上述电缆料产品阻燃性能不足的现状，本发明提供一种无卤阻燃电缆料，以及制备该电缆料的方法，该电缆料绿色环保，阻燃性能好，耐高温，强度高，避免了常规有机阻燃剂导致的环境和健康危害。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种无卤阻燃电缆料，由34～46份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、28～37份高密度聚乙烯、12～24份改性纳米氧化锆、22～29份氢氧化镁、10～17份硅藻土、3～5份钛酸酯偶联剂、2～6份润滑剂、3～6份抗氧剂组成。乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、高密度聚乙烯为本发明电缆料的基材。

作为阻燃剂的氢氧化镁、纳米氧化锆均为极性无机物，表面存在大量的亲水性基团-羟基，而聚乙烯为非极性材料，与极性的阻燃剂的溶解度参数存在偏差，因此，引入含有极性基团的乙烯醋酸乙烯酯聚合物，以改变体系的极性。乙烯-醋酸乙烯酯聚合物具有良好的韧性、绕曲性、耐应力开裂性和粘结性能，乙烯-醋酸乙烯酯聚合物的引入有助于高密度聚乙烯与无机化合物的界面结合更加精密，进一步改善聚乙烯树脂的综合性能，同时有助于增加阻燃剂的填充量。

纳米氧化锆具有较大的比表面积，处于热力学不稳定状态，粒子间容易发生团聚现象，而且氧化锆表面存在大量的亲水基团-羟基，使得氧化锆在聚乙烯等塑料的分散性和相容性差，直接影响材料的力学性能和阻燃性能。作为阻燃剂、增强剂的纳米氧化锆，应具有低比表面、低微观内变应力，并降低其表面的极性，排除表面亲水性基团的干扰，提高与表面亲油性高分子材料的亲和力，从而使其在高分子材料内部分散均匀。因此，需对纳米氧化锆进行表面改性。

所述的改性纳米氧化锆由以下工艺制备：