含聚环三磷腈-砜微球的复合阻燃电缆料及其制备方法

摘要

本发明涉及一种含聚环三磷腈-砜微球的复合阻燃电缆料及其制备方法。本发明的电缆料采用高交联度的聚环三磷腈-砜微球、氢氧化镁和氢氧化铝作阻燃剂，能够增加电缆料高温下的残留率，提高电缆料的热稳定性和阻燃性能；由于电缆料具有发烟量低的特点，并且不含有铅、锑等有毒物质，是一种绿色环保型电缆料；聚磷腈微球的加入，可以减少氢氧化镁和氢氧化铝的填充量，在提高材料阻燃性能的同时，可以增加材料的力学性能；润滑剂的加入，能够提高材料的加工性能。此电缆料是一种新型高效阻燃电缆料。

说明书

技术领域

本发明涉及一种阻燃电缆料及其制备方法，特别是一种属于高分子材料领域，涉及聚合物电缆料，尤其是一种含聚环三磷腈-砜微球的复合阻燃电缆料及其制备方法。 

背景技术

电线电缆具有电力输送和信息输送的作用，在人们生活和生产中发挥着重要的作用。设计和制备低烟、低毒，同时又具备优异阻燃性能和绝缘性能的电缆料，成为当今阻燃研究的热点。 

传统的氢氧化镁与氢氧化铝类阻燃剂，虽然能赋予材料良好的阻燃性能，但是，由于大多数电缆料的基体树脂为非极性的聚烯烃类高分子，与极性的氢氧化镁、氢氧化铝的相容性较差，往往会降低材料的力学性能和加工性能。 

磷腈类化合物是以主链上以磷氮原子交替排列，侧链为不同有机取代基的一类新型有机-无机化合物，它具有传统聚合物无法比拟的优越性。而通过沉淀聚合法得到的聚环三磷腈-砜微球，由于高度交联的化学结构，具有优异的热稳定性，在空气中600℃下的残留率达到50%以上；同时高含量的磷氮构成协同体系，具有优越的阻燃效果，是一种高效的新型阻燃剂。 

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种含聚环三磷腈-砜微球的复合阻燃电缆料。通过同时加入聚环三磷腈-砜微球、氢氧化镁和氢氧化铝，赋予材料优异的阻燃性能、良好的机械加工性、较好的绝缘性能。 

本发明的目的之二在于提供该电缆料的制备方法。 

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案： 

一种含聚环三磷腈-砜微球的复合阻燃电缆料，其特征在于该电缆料主要含以下组分，各组分的质量百分数为：

低密度聚乙烯                       30%~35%；       

乙烯-醋酸乙烯共聚物            18%~25%；

聚环三磷腈-砜微球                1%~10%；

氢氧化镁                                 25%~35%；

氢氧化铝                                 12%~18%；

以上各组分质量百分含量之和为100%。

上述的聚环三磷腈-砜微球为环三磷腈-(4,4’-二羟基二苯砜)共聚物，其化学结构式如下： 

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上述的聚环三磷腈-砜微球为环三磷腈-(4,4’-二羟基二苯砜)共聚物的平均粒径0.1~3μm， 

一种制备上述的含聚环三磷腈-砜微球的复合阻燃电缆料的方法，其特征在于该方法的具体步骤为：

（1）   将除氢氧化镁和氢氧化铝之外的物料混合均匀，得到混合物A。

（2）   将氢氧化镁、氢氧化铝均匀混合，得到混合物B； 

（3）   将步骤（1）的混合物A加入密炼机进行密炼，料温设为160~180℃；在密炼5~10min后，将步骤（2）得到的混合物B加入密炼机继续进行密炼，料温设为160~180℃，密炼时间5~12min，制得共混物。

(4)将步骤（3）制得的共混物放入开放式炼塑机进行开炼，料温设为170~190℃，进行5~20次混炼，即得到含聚环三磷腈-砜微球的复合阻燃电缆料。 

本发明的阻燃电缆料中可以根据实际需要，添加各种添加剂，例如抗氧化剂：四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯（抗氧剂1010）、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯（抗氧剂168）等；润滑剂包括PE蜡、硬脂酸钙、硬脂酸锌等。 

与现技术相比，本发明产品具有以下优点： 

1.                 高阻燃性，由于聚环三磷腈-砜微球高度化学交联，具有较高的残炭率，结构中含有交替排列的-P=N-结构，与氢氧化镁、氢氧化铝复配，能够提高电缆料高温下的残留率，得到阻燃性能优良的电缆料。

2.                 绿色环保，该电缆料在较高温度下燃烧，无论是有焰燃烧还是无焰燃烧，具有发烟量小的优点，同时，电缆不含铅、锑等毒性物质，是一种绿色环保型电缆料。 

3.                 使用寿命长，抗氧剂的选用，给予材料优异的抗热、抗老化性能，制备的电缆料具有较长的使用寿命。 

4.                 优良的机械和加工性能，由于聚环三磷腈-砜微球与氢氧化镁、氢氧化铝具有协同阻燃效果，可以减少氢氧化镁、氢氧化铝的加入量，提高电缆料的力学性能和加工性能。同时，配方中的润滑剂能够增加物料的流动性，提高电缆料的加工性能。 

具体实施方式

实施例一：各组分及其质量百分数如下： 

上述电缆料的片材或板材模压制备方法，其制备方法步骤如下：

按总重量200g进行配料，将60gLDPE、40g乙烯-醋酸乙烯共聚物、2g聚环三磷腈-砜微球，得到混合物A。

将氢氧化镁66g和氢氧化铝32g混合均匀，得到混合物B。 

将混合物A加入密炼机进行密炼，料温设为160℃；密炼5min后，将混合物B加入密炼机继续进行密炼，料温设为160℃，密炼时间10min，制得共混物。 

将上述制得的共混物放入开放式炼塑机进行开炼，料温设为180℃，进行20次混炼，出片。 

将混炼后的片材剪碎，取适量放入模具，将装有试样的模具放入平板硫化机在180℃下加热4min，然后保持温度在180℃，用15MPa压力热压6min。撤去压力，将装有试样的模具迅速转移至温度为室温的平板硫化机，以15MPa压力冷压5min，出模，得到LDPE/聚环三磷腈-砜微球电缆料片材或板材。然后，对该电缆料片材或板材进行性能检测试验，结果见表1。 

实施例二：所含组分及其质量百分数如下： 

上述电缆料的制备方法与实施例1相同，进行性能检测试验，结果见表1。

实施例三：所含组分及其质量百分数如下： 

上述电缆料的制备方法与实施例1相同，进行性能检测试验，结果见表1。

表1 ： 

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