本發(fā)明涉及一種聚丙烯電纜料，特別是涉及一種高韌性、無(wú)鹵阻燃聚丙烯電纜料及其制備方法。

背景技術(shù)：

電線電纜通常出現(xiàn)在我們?nèi)粘Ｉ钪胁煌膽?yīng)用領(lǐng)域，從使用角度說(shuō)可被分為:電力電纜(低、中、高壓)，電話電線，汽車(chē)線，礦用電纜等。簡(jiǎn)單的電線只是一根(束)銅絲和一層絕緣層構(gòu)成，隨著市場(chǎng)的細(xì)分，各種特種電纜,如航運(yùn)、地下、水下、航空航天和其他高性能電纜應(yīng)運(yùn)而生，這樣的電纜就不是簡(jiǎn)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(dǎo)熱性和絕緣性)和護(hù)套料(保護(hù)層)。聚丙烯電纜料主要針對(duì)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(guò)85℃，85-120℃就只能是聚丙烯電纜，而超過(guò)120度一般需要比較昂貴的材料。

公開(kāi)號(hào)為CN105778295A、公開(kāi)日為2016.07.20、申請(qǐng)人為中國(guó)石油集團(tuán)鉆井工程技術(shù)研究院的中國(guó)專利申請(qǐng)文件公開(kāi)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(fā)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(wěn)定劑和2～5份催化劑的100份聚丙烯樹(shù)脂共同擠出。通過(guò)該制備方法制備的聚丙烯電纜料，耐高溫、耐高壓，抗拉強(qiáng)度高，最高可達(dá)35MPa，斷裂伸長(zhǎng)率不低于300％，135℃×168h老化后，拉伸強(qiáng)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(huán)境下使用，損壞量小，更換周期長(zhǎng)，有效的延長(zhǎng)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(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種高韌性、無(wú)鹵阻燃聚丙烯電纜料，其具有較高的韌性和較強(qiáng)的阻燃性。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種高韌性、無(wú)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(rùn)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(kāi)石粉11～16份。

優(yōu)選地，本發(fā)明所述聚丙烯為等規(guī)聚丙烯。

優(yōu)選地，本發(fā)明所述抗氧劑為抗氧劑1010和抗氧劑1068的混合物。

優(yōu)選地，本發(fā)明所述潤(rùn)滑劑為硬脂酸鈣。

優(yōu)選地，本發(fā)明所述紫外線吸收劑為UV-531。

優(yōu)選地，本發(fā)明所述增塑劑為T(mén)OTM。

優(yōu)選地，本發(fā)明所述相容劑為馬來(lái)酸酐接枝聚丙烯。

優(yōu)選地，本發(fā)明所述成核劑為滑石粉。

優(yōu)選地，本發(fā)明所述柔性改性劑為POE。

本發(fā)明要解決的另一技術(shù)問(wèn)題是提供上述高韌性、無(wú)鹵阻燃聚丙烯電纜料的制備方法。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，技術(shù)方案是：

一種高韌性、無(wú)鹵阻燃聚丙烯電纜料的制備方法，其步驟包括：

(1)將地開(kāi)石放入行星式球磨機(jī)的料筒中，加入直徑為5mm的陶瓷磨球、無(wú)水乙醇后蓋好筒蓋，地開(kāi)石、陶瓷磨球、無(wú)水乙醇的重量比為4:1:0.2，開(kāi)啟球磨機(jī)，以250rpm的轉(zhuǎn)速球磨3小時(shí)，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(dòng)分級(jí)篩振動(dòng)篩分30分鐘，得到地開(kāi)石粉；

(2)按1:1的重量比將步驟(1)得到的地開(kāi)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(xù)攪拌2小時(shí)，靜置24小時(shí)后轉(zhuǎn)入馬弗爐中，350℃下煅燒2小時(shí)得到納米地開(kāi)石粉；

(3)按1:10g/mL的固液比將步驟(2)得到的納米地開(kāi)石粉加入甲苯中，邊攪拌邊加熱至80℃，加入重量為納米地開(kāi)石粉2％的率酸酯偶聯(lián)劑后80℃下恒溫?cái)嚢?5分鐘，將得到的產(chǎn)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(guò)100目篩得到改性地開(kāi)石粉；

(4)將高混機(jī)預(yù)熱至80℃，按配方量稱取各原料，將潤(rùn)滑劑、成核劑、改性地開(kāi)石粉投入高混機(jī)，600rpm攪拌速度下攪拌16分鐘，將相容劑投入高混機(jī)，600rpm攪拌速度下攪拌8分鐘，將其余原料投入高混機(jī)，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(jī)的加料口，300rpm擠出轉(zhuǎn)速下擠出得到條狀料，將條狀料冷卻后造粒得到高韌性、無(wú)鹵阻燃聚丙烯電纜料。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

地開(kāi)石是一種具有層狀結(jié)構(gòu)的鋁硅酸鹽礦物，具有很好的耐火性，天然的地開(kāi)石粒度較大，且有棱角，不易分散，所以本發(fā)明先將其用行星式球磨機(jī)通過(guò)濕磨法進(jìn)行細(xì)化，得到了粒度較小且比較均勻的地開(kāi)石粉，然后將其與草酸鋁進(jìn)行插層復(fù)合反應(yīng)再進(jìn)行煅燒得到納米地開(kāi)石粉，草酸鋁在反應(yīng)中插入地開(kāi)石粉的片層之間并增大了層間距，煅燒過(guò)程則將草酸鋁熱分解并產(chǎn)生氣體，這些氣體的產(chǎn)生、膨脹進(jìn)一步擴(kuò)大了層間距，使得地開(kāi)石粉的粒徑達(dá)到納米級(jí)別，不過(guò)其表面呈現(xiàn)親水疏油性，與聚丙烯基體之間的結(jié)合不強(qiáng)，因此本發(fā)明通過(guò)鋁酸酯偶聯(lián)劑對(duì)其進(jìn)行濕法改性，鋁酸酯偶聯(lián)劑與地開(kāi)石粉之間產(chǎn)生了化學(xué)鍵結(jié)生成了偶聯(lián)劑層，改變了親水疏油性，改性后的地開(kāi)石粉能均勻分散于聚丙烯基體中并形成較強(qiáng)的結(jié)合，聚丙烯大分子能進(jìn)入改性地開(kāi)石粉的片層之間形成插層復(fù)合結(jié)構(gòu)，剛性的地開(kāi)石粉能起到很好的增強(qiáng)作用，從而大幅提高聚丙烯電纜料的韌性，同時(shí)耐火性較高的地開(kāi)石粉對(duì)聚丙烯能起到很好的保護(hù)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(duì)于其他改性劑而言，本發(fā)明采用的鋁酸酯偶聯(lián)劑和地開(kāi)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(shí)施方式

下面將結(jié)合具體實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明，在此本發(fā)明的示意性實(shí)施例以及說(shuō)明用來(lái)解釋本發(fā)明，但并不作為對(duì)本發(fā)明的限定。

實(shí)施例1

高韌性、無(wú)鹵阻燃聚丙烯電纜料，由下列重量份的組份制成：等規(guī)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(lái)酸酐接枝聚丙烯4.2份，滑石粉0.4份，POE 6份，改性地開(kāi)石粉12份。

其制備方法的步驟包括：

(1)將地開(kāi)石放入行星式球磨機(jī)的料筒中，加入直徑為5mm的陶瓷磨球、無(wú)水乙醇后蓋好筒蓋，地開(kāi)石、陶瓷磨球、無(wú)水乙醇的重量比為4:1:0.2，開(kāi)啟球磨機(jī)，以250rpm的轉(zhuǎn)速球磨3小時(shí)，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(dòng)分級(jí)篩振動(dòng)篩分30分鐘，得到地開(kāi)石粉；

(2)按1:1的重量比將步驟(1)得到的地開(kāi)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(xù)攪拌2小時(shí)，靜置24小時(shí)后轉(zhuǎn)入馬弗爐中，350℃下煅燒2小時(shí)得到納米地開(kāi)石粉；

(3)按1:10g/mL的固液比將步驟(2)得到的納米地開(kāi)石粉加入甲苯中，邊攪拌邊加熱至80℃，加入重量為納米地開(kāi)石粉2％的率酸酯偶聯(lián)劑后80℃下恒溫?cái)嚢?5分鐘，將得到的產(chǎn)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(guò)100目篩得到改性地開(kāi)石粉；

(4)將高混機(jī)預(yù)熱至80℃，按配方量稱取各原料，將硬脂酸鈣、滑石粉、改性地開(kāi)石粉投入高混機(jī)，600rpm攪拌速度下攪拌16分鐘，將馬來(lái)酸酐接枝聚丙烯投入高混機(jī)，600rpm攪拌速度下攪拌8分鐘，將其余原料投入高混機(jī)，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(jī)的加料口，300rpm擠出轉(zhuǎn)速下擠出得到條狀料，將條狀料冷卻后造粒得到高韌性、無(wú)鹵阻燃聚丙烯電纜料。

實(shí)施例2

高韌性、無(wú)鹵阻燃聚丙烯電纜料，由下列重量份的組份制成：等規(guī)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(lái)酸酐接枝聚丙烯4份，滑石粉0.6份，POE 8份，改性地開(kāi)石粉14份。

其制備方法與實(shí)施例1一樣。

實(shí)施例3

高韌性、無(wú)鹵阻燃聚丙烯電纜料，由下列重量份的組份制成：等規(guī)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(lái)酸酐接枝聚丙烯4.4份，滑石粉0.2份，POE 10份，改性地開(kāi)石粉16份。

其制備方法與實(shí)施例1一樣。

實(shí)施例4

高韌性、無(wú)鹵阻燃聚丙烯電纜料，由下列重量份的組份制成：等規(guī)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(lái)酸酐接枝聚丙烯4.1份，滑石粉0.5份，POE 11份，改性地開(kāi)石粉15份。

其制備方法與實(shí)施例1一樣。

實(shí)施例5

高韌性、無(wú)鹵阻燃聚丙烯電纜料，由下列重量份的組份制成：等規(guī)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(lái)酸酐接枝聚丙烯4.5份，滑石粉0.1份，POE 9份，改性地開(kāi)石粉13份。

其制備方法與實(shí)施例1一樣。

實(shí)施例6

高韌性、無(wú)鹵阻燃聚丙烯電纜料，由下列重量份的組份制成：等規(guī)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(lái)酸酐接枝聚丙烯4.3份，滑石粉0.3份，POE 7份，改性地開(kāi)石粉11份。

其制備方法與實(shí)施例1一樣。

將實(shí)施例1-6以及對(duì)比例的韌性以及阻燃性進(jìn)行測(cè)試，對(duì)比例為公開(kāi)號(hào)為CN105778295A的中國(guó)專利申請(qǐng)文件，韌性方面參考GB/T1843-2008測(cè)試各電纜料的缺口沖擊強(qiáng)度，缺口沖擊強(qiáng)度越高則韌性越高，阻燃性方面則參考GB/T 2406-1993測(cè)試各電纜料的氧指數(shù)，氧指數(shù)越高則阻燃性越強(qiáng)，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)下表：

該表顯示出：本發(fā)明實(shí)施例1-6的缺口沖擊強(qiáng)度以及氧指數(shù)均高于對(duì)比例不少，表明具有較高的韌性和較強(qiáng)的阻燃性。

上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。