本發(fā)明屬于高分子材料領域，涉及一種低煙無鹵阻燃聚烯烴塑料，具體為一種光纜微束管用熱塑性低煙無鹵阻燃聚烯烴專用料及其制備方法。
背景技術：
隨著“寬帶中國”戰(zhàn)略的實施，“三網(wǎng)融合”和ftth建設必將深入地開展，4g通信建設帶來更多新型光纖應用需求，各種滿足室內布線需求的新型布線光纜應運而生，微束管布線光纜成功應用于多種場景，具有良好的綜合性能。通過微束管單元可以衍生一系列室內布線用光纜，該系列光纜具有尺寸小、重量輕、芯數(shù)大、阻燃性能優(yōu)異等特點，同時具有良好的環(huán)境和機械性能。低煙無鹵阻燃聚烯烴料是制備微束管的最佳材料，其綜合性能好，正逐漸替代其它微束管用材料。
早在2000年，江蘇省江都市聚寶特種樹脂電纜廠研制成功光纖微束松套管pbt專用料，并投入生產(chǎn)。發(fā)明專利cn1262290a，光纜光纖松套管專用料和cn102675608a，pbt光纖松套管專用料的制備方法分別公開了一種pbt微束松套管專用料的合成制備方法，能夠滿足松套管高速制備生產(chǎn)。光纖用pbt微束松套管是傳統(tǒng)的材料，機械物理性能及加工性能優(yōu)異，但其不阻燃，且燃燒時會產(chǎn)生濃煙。另外pbt料作為工程塑料，加工難度相對大，當塑化不充分時，容易出現(xiàn)松套管有包塊，出?？诰推屏训葐栴}。
發(fā)明專利cn103205057a，一種改性聚丙烯松套管專用材料公開了一種改性聚丙烯微束松套管專用材料的配方組成，發(fā)明專利cn104072930a，一種光纜松套管用聚合物合金材料及其制備方法和應用公開了一種光纜松套管用聚合物合金材料及其制備方法，江蘇亨通光電股份有限公司亦研制了一種全干式光纜用雙層共擠松套管，松套管內外層所用材料為pp和pp及pp(或pe)色母料。該類聚烯烴材料具有加工性能優(yōu)異，擠出表面光滑，擠出速度快，高硬度高韌性，耐水解，擠出的松套管不易破裂，但不阻燃。
實用新型專利cn203191599u公開了一種超細光纖微束松套管的結構組成，其中的松套管雖然是用無鹵阻燃聚乙烯材料擠制而成，但普通微束管用低煙無鹵阻燃聚烯烴料擠出速度慢，尺寸穩(wěn)定性不佳，易收縮易變形，束管內壁不光滑而導致引穿光纖困難或光纖過度彎曲等；該類材料彎曲模量和彈性模量較低，光纜彎折時容易折扁，影響光纖信號；在制造濕式光纜時，由于在微束管內需要填充油膏，外面要填充纜膏，普通聚烯烴護套料容易產(chǎn)生溶脹變形或破裂；在微束管外擠制外護套或在光纜處于交變溫度環(huán)境下時，普通護套料容易與相鄰的光纖、護套層、阻水帶、加強組件等發(fā)生粘連而導致光纜傳輸能力降低；普通低煙無鹵阻燃料的阻燃性能普遍不足，容易滴落而擴散火焰，不利于抑制火焰蔓延；其他微束管用材料，如聚氯乙烯雖然阻燃性能好，但其韌性差，燃燒時會釋放有毒氣體。
技術實現(xiàn)要素：
解決的技術問題：為了克服現(xiàn)有技術的缺陷，解決現(xiàn)有聚烯烴材料不阻燃、燃燒釋放有毒氣體、韌性差、穩(wěn)定性不佳的問題，獲得一種適用于小微尺寸、單層多層、單芯多芯等不同結構光纜的聚烯烴材料，本發(fā)明提供了一種光纜微束管用熱塑性低煙無鹵阻燃聚烯烴專用料及其制備方法。
技術方案：一種光纜微束管用熱塑性低煙無鹵阻燃聚烯烴專用料，按重量份計，包括聚丙烯10-25份、高密度聚乙烯20-45份、三元乙丙橡膠5-15份、超低密度聚乙烯15-25份、相容劑10-15份、高分子量聚硅氧烷1-5份、塑化劑0.1-2.5份、表面爽滑劑0.1-2份、高效復合阻燃劑80-120份、管狀微晶納米成炭劑0.5-2.5份、有機硅烷1-2份、抗氧劑0.5-2份、加工助劑1-3份。
優(yōu)選的，所述聚丙烯是共聚丙烯，按摩爾分數(shù)含量計，含有乙烯單體1％-7％和丙烯單體93％-99％，其熔體指數(shù)為5.0-15.0g/(10min，2.16kg)，密度為0.86-0.90g/cm3。
進一步的，所述共聚丙烯是臺塑產(chǎn)pp5090t，其熔體指數(shù)為15.0g/(10min，2.16kg)，密度為0.90g/cm3。
優(yōu)選的，所述高密度聚乙烯的熔體指數(shù)為0.5-1.0g/(10min，2.16kg)。
進一步的，所述高密度聚乙烯的熔體指數(shù)為0.5g/(10min，2.16kg)。
優(yōu)選的，所述三元乙丙橡膠是由70-75％的乙烯、20-25％的丙烯和1-5％的亞乙基-降冰片烯按摩爾分數(shù)含量比組成的共聚物，門尼粘度為15-25mu。
進一步的，所述三元乙丙橡膠是由70％乙烯、25％丙烯和5％亞乙基-降冰片烯組成的共聚物，門尼粘度為25mu。
進一步的，所述三元乙丙橡膠是由美國陶氏公司制造的epdm橡膠ip4725p。
優(yōu)選的，所述超低密度聚乙烯的密度為0.88-0.90g/cm3，熔融指數(shù)為2.0-5.0g/(10min，2.16kg)。
進一步的，所述超低密度聚乙烯的密度為0.90g/cm3，熔融指數(shù)為4.0g/(10min，2.16kg)。
優(yōu)選的，相容劑為馬來酸酐接枝聚丙烯和馬來酸酐接枝高密度聚乙烯中的至少一種。
優(yōu)選的，所述高分子量聚硅氧烷的平均分子量為100萬-120萬。
進一步的，所述高分子量聚硅氧烷的平均分子量為120萬。
優(yōu)選的，所述塑化劑是含有聚酯分子鏈段的耐高溫分散劑。
進一步的，所述塑化劑是有陸博潤公司生產(chǎn)的超分散劑dp-310。
優(yōu)選的，所述表面爽滑劑為芥酸酰胺和油酸酰胺中的至少一種。
優(yōu)選的，高效復合阻燃劑為水菱鎂礦阻燃劑和水合碳酸鈣鎂石阻燃劑中的至少一種。
進一步的，所述高效復合阻燃劑中水菱鎂礦阻燃劑和水合碳酸鈣鎂石阻燃劑的重量比為4:1。
優(yōu)選的，所述管狀微晶納米成炭劑是具有管狀結構的微結晶納米級表面改性有機金屬硅酸鹽復合物。
進一步的，所述管狀微晶納米成炭劑為經(jīng)表面改性的納米級管狀結構的微結晶的鎂鋰基硅酸鹽復合物。
優(yōu)選的，所述有機硅烷為乙烯基硅氧烷或氨基硅氧烷。
優(yōu)選的，所述抗氧劑為四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯和亞磷酸酯抗氧劑的混合物，或四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯和硫酯抗氧劑的混合物。
進一步的，所述抗氧劑為瑞士汽巴公司制造的irganox1010和irganox168的混合物。
優(yōu)選的，所述加工助劑為聚乙烯蠟。
任一所述光纜微束管用熱塑性低煙無鹵阻燃聚烯烴專用料的制備方法，包含以下步驟：
(1)將高效復合阻燃劑放在高速攪拌機中攪拌至溫度不低于80℃，分次將有機硅烷以噴霧的方式加入阻燃劑中并繼續(xù)攪拌3-5分鐘，然后加入管狀微晶納米成炭劑繼續(xù)攪拌1-2分鐘后，再加入超低密度聚乙烯、相容劑、高分子量聚硅氧烷、加工助劑和抗氧劑，用喂料器加入密煉機混煉均勻后，經(jīng)雙螺桿擠出機組造粒，干燥得到預制品a；
(2)將聚丙烯、高密度聚乙烯、三元乙丙橡膠、塑化劑和余下的抗氧劑加入高速攪拌機中高速攪拌3-5分鐘后，用喂料器加入雙螺桿混煉擠出機組造粒，后干燥得到預制品b；
(3)將預制品a和預制品b以及表面爽滑劑混合后投入密煉機混煉至195-210℃，經(jīng)雙螺桿擠出機造粒后冷卻、干燥，得到成品。
優(yōu)選的，所述密煉機為加壓式雙轉子密煉機或下落式密煉機，雙螺桿擠出機四個溫度區(qū)域為：加料段180℃，混煉段200℃，造粒段200℃，機頭200℃。
有益效果：(1)本發(fā)明所述光纜微束管用熱塑性低煙無鹵阻燃聚烯烴專用料易于加工，擠出速度快，尺寸穩(wěn)定性好，不易收縮變形，且擠出的束管內壁光滑，不易阻礙光纖穿引，光纜發(fā)生彎折時不容易折扁，保證光纜在復雜條件下仍有可靠的信號傳輸強度，提高光纜的質量和使用壽命；(2)在制造充油型濕式光纜時，不易與油膏接觸而產(chǎn)生變形或破裂，在擠制外護套或在光纜處于交變溫度環(huán)境下時，不易與相鄰的光纖、護套層、加強組件等發(fā)生粘連；(3)同時具有防火阻燃、低煙低毒、不含鹵素和有害重金屬，發(fā)生火災時不易引燃蔓延，且煙霧毒性低，腐蝕性弱，不會對環(huán)境造成危害。
具體實施方式
以下實施例進一步說明本發(fā)明的內容，但不應理解為對本發(fā)明的限制。在不背離本發(fā)明精神和實質的情況下，對本發(fā)明方法、步驟或條件所作的修改和替換，均屬于本發(fā)明的范圍。若未特別指明，實施例中所用的技術手段為本領域技術人員所熟知的常規(guī)手段。
實施例1
一種光纜微束管用熱塑性低煙無鹵阻燃聚烯烴專用料，按重量份計，包括聚丙烯10份、高密度聚乙烯45份、三元乙丙橡膠5份、超低密度聚乙烯25份、相容劑15份、高分子量聚硅氧烷1份、塑化劑0.1份、表面爽滑劑0.1份、高效復合阻燃劑120份、管狀微晶納米成炭劑2.5份、有機硅烷2份、抗氧劑2份、加工助劑3份。
所述聚丙烯是共聚丙烯，按摩爾分數(shù)含量計，含有乙烯單體1％和丙烯單體99％，其熔體指數(shù)為5g/(10min，2.16kg)，密度為0.86g/cm3。
所述高密度聚乙烯的熔體指數(shù)為0.5g/(10min，2.16kg)。
所述三元乙丙橡膠是由70％的乙烯、25％的丙烯和5％的亞乙基-降冰片烯按摩爾分數(shù)含量比組成的共聚物，門尼粘度為25mu。
所述超低密度聚乙烯的密度為0.90g/cm3，熔融指數(shù)為4.0g/(10min，2.16kg)。
相容劑為馬來酸酐接枝高密度聚乙烯。
所述高分子量聚硅氧烷的平均分子量為120萬。
所述塑化劑是有陸博潤公司生產(chǎn)的超分散劑dp-310。
所述表面爽滑劑為芥酸酰胺。
高效復合阻燃劑為水菱鎂礦阻燃劑和水合碳酸鈣鎂石阻燃劑以3:1重量比混合的混合物。
所述管狀微晶納米成炭劑為經(jīng)表面改性的納米級管狀結構的微結晶的鎂鋰基硅酸鹽復合物。
所述有機硅烷為乙烯基硅氧烷或氨基硅氧烷。
所述抗氧劑為四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯和亞磷酸酯抗氧劑的混合物。所述加工助劑為聚乙烯蠟。
任一所述光纜微束管用熱塑性低煙無鹵阻燃聚烯烴專用料的制備方法，包含以下步驟：
(1)將高效復合阻燃劑放在高速攪拌機中攪拌至溫度不低于80℃，分次將有機硅烷以噴霧的方式加入阻燃劑中并繼續(xù)攪拌3-5分鐘，然后加入管狀微晶納米成炭劑繼續(xù)攪拌1-2分鐘后，再加入超低密度聚乙烯、相容劑、高分子量聚硅氧烷、加工助劑和抗氧劑，用喂料器加入密煉機混煉均勻后，經(jīng)雙螺桿擠出機組造粒，干燥得到預制品a；
(2)將聚丙烯、高密度聚乙烯、三元乙丙橡膠、塑化劑和余下的抗氧劑加入高速攪拌機中高速攪拌3-5分鐘后，用喂料器加入雙螺桿混煉擠出機組造粒，后干燥得到預制品b；
(3)將預制品a和預制品b以及表面爽滑劑混合后投入密煉機混煉至195-210℃，經(jīng)雙螺桿擠出機造粒后冷卻、干燥，得到成品。
實施例2
一種光纜微束管用熱塑性低煙無鹵阻燃聚烯烴專用料，按重量份計，包括聚丙烯25份、高密度聚乙烯20份、三元乙丙橡膠15份、超低密度聚乙烯25份、相容劑15份、高分子量聚硅氧烷2.5份、塑化劑2.5份、表面爽滑劑2份、高效復合阻燃劑80份、管狀微晶納米成炭劑0.5份、有機硅烷1份、抗氧劑0.5份、加工助劑1份。
所述聚丙烯是共聚丙烯，按摩爾分數(shù)含量計，含有乙烯單體7％和丙烯單體93％，其熔體指數(shù)為15.0g/(10min，2.16kg)，密度為0.90g/cm3。
所述高密度聚乙烯的熔體指數(shù)為1.0g/(10min，2.16kg)。
所述三元乙丙橡膠是由75％的乙烯、20％的丙烯和5％的亞乙基-降冰片烯按摩爾分數(shù)含量比組成的共聚物，門尼粘度為25mu。
所述超低密度聚乙烯的密度為0.88g/cm3，熔融指數(shù)為2.0g/(10min，2.16kg)。
相容劑為馬來酸酐接枝聚丙烯和馬來酸酐接枝高密度聚乙烯以1:1重量比混合的混合物。
所述高分子量聚硅氧烷的平均分子量為100萬。
所述塑化劑是有陸博潤公司生產(chǎn)的超分散劑dp-310。
所述表面爽滑劑為油酸酰胺。
高效復合阻燃劑為水菱鎂礦阻燃劑和水合碳酸鈣鎂石阻燃劑以2:1重量比混合的混合物。
所述管狀微晶納米成炭劑為經(jīng)表面改性的納米級管狀結構的微結晶的鎂鋰基硅酸鹽復合物。
所述有機硅烷為乙烯基硅氧烷或氨基硅氧烷。
所述抗氧劑為四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯和硫酯抗氧劑的混合物。
所述加工助劑為聚乙烯蠟。
任一所述光纜微束管用熱塑性低煙無鹵阻燃聚烯烴專用料的制備方法，包含以下步驟：
(1)將高效復合阻燃劑放在高速攪拌機中攪拌至溫度不低于80℃，分次將有機硅烷以噴霧的方式加入阻燃劑中并繼續(xù)攪拌3-5分鐘，然后加入管狀微晶納米成炭劑繼續(xù)攪拌1-2分鐘后，再加入超低密度聚乙烯、相容劑、高分子量聚硅氧烷、加工助劑和抗氧劑，用喂料器加入密煉機混煉均勻后，經(jīng)雙螺桿擠出機組造粒，干燥得到預制品a；
(2)將聚丙烯、高密度聚乙烯、三元乙丙橡膠、塑化劑和余下的抗氧劑加入高速攪拌機中高速攪拌3-5分鐘后，用喂料器加入雙螺桿混煉擠出機組造粒，后干燥得到預制品b；
(3)將預制品a和預制品b以及表面爽滑劑混合后投入密煉機混煉至195-210℃，經(jīng)雙螺桿擠出機造粒后冷卻、干燥，得到成品。
實施例3
一種光纜微束管用熱塑性低煙無鹵阻燃聚烯烴專用料，按重量份計，包括聚丙烯20份、高密度聚乙烯45份、三元乙丙橡膠10份、超低密度聚乙烯15份、相容劑10份、高分子量聚硅氧烷5份、塑化劑2份、表面爽滑劑2份、高效復合阻燃劑100份、管狀微晶納米成炭劑2份、有機硅烷2份、抗氧劑1.5份、加工助劑2份。
所述聚丙烯是共聚丙烯，按摩爾分數(shù)含量計，含有乙烯單體3％和丙烯單體97％，其熔體指數(shù)為5.0g/(10min，2.16kg)，密度為0.88g/cm3。
所述高密度聚乙烯的熔體指數(shù)為1.0g/(10min，2.16kg)。
所述三元乙丙橡膠是由70％的乙烯、25％的丙烯和5％的亞乙基-降冰片烯按摩爾分數(shù)含量比組成的共聚物，門尼粘度為25mu。
所述超低密度聚乙烯的密度為0.90g/cm3，熔融指數(shù)為5.0g/(10min，2.16kg)。
相容劑為馬來酸酐接枝聚丙烯和馬來酸酐接枝高密度聚乙烯以1:2重量比混合的混合物。
所述高分子量聚硅氧烷的平均分子量為120萬。
所述塑化劑是有陸博潤公司生產(chǎn)的超分散劑dp-310。
所述表面爽滑劑為芥酸酰胺和油酸酰胺以2:1重量比混合的混合物。
高效復合阻燃劑為水菱鎂礦阻燃劑和水合碳酸鈣鎂石阻燃劑以4:1重量比混合的混合物。
所述管狀微晶納米成炭劑為經(jīng)表面改性的納米級管狀結構的微結晶的鎂鋰基硅酸鹽復合物。
所述有機硅烷為乙烯基硅氧烷或氨基硅氧烷。
所述抗氧劑為四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯和亞磷酸酯抗氧劑的混合物。
所述加工助劑為聚乙烯蠟。
任一所述光纜微束管用熱塑性低煙無鹵阻燃聚烯烴專用料的制備方法，包含以下步驟：
(1)將高效復合阻燃劑放在高速攪拌機中攪拌至溫度不低于80℃，分次將有機硅烷以噴霧的方式加入阻燃劑中并繼續(xù)攪拌3-5分鐘，然后加入管狀微晶納米成炭劑繼續(xù)攪拌1-2分鐘后，再加入超低密度聚乙烯、相容劑、高分子量聚硅氧烷、加工助劑和抗氧劑，用喂料器加入密煉機混煉均勻后，經(jīng)雙螺桿擠出機組造粒，干燥得到預制品a；
(2)將聚丙烯、高密度聚乙烯、三元乙丙橡膠、塑化劑和余下的抗氧劑加入高速攪拌機中高速攪拌3-5分鐘后，用喂料器加入雙螺桿混煉擠出機組造粒，后干燥得到預制品b；
(3)將預制品a和預制品b以及表面爽滑劑混合后投入密煉機混煉至195-210℃，經(jīng)雙螺桿擠出機造粒后冷卻、干燥，得到成品。
實施例4
一種光纜微束管用熱塑性低煙無鹵阻燃聚烯烴專用料，按重量份計，包括聚丙烯25份、高密度聚乙烯20份、三元乙丙橡膠15份、超低密度聚乙烯25份、相容劑15份、高分子量聚硅氧烷2.5份、塑化劑2.5份、表面爽滑劑2份、高效復合阻燃劑120份、管狀微晶納米成炭劑0.5份、有機硅烷1份、抗氧劑0.5份、加工助劑1份。
所述聚丙烯是共聚丙烯，按摩爾分數(shù)含量計，含有乙烯單體7％和丙烯單體93％，其熔體指數(shù)為5.0g/(10min，2.16kg)，密度為0.89g/cm3。
所述高密度聚乙烯的熔體指數(shù)為0.5g/(10min，2.16kg)。
所述三元乙丙橡膠是由70％的乙烯、25％的丙烯和5％的亞乙基-降冰片烯按摩爾分數(shù)含量比組成的共聚物，門尼粘度為25mu。
所述超低密度聚乙烯的密度為0.90g/cm3，熔融指數(shù)為5.0g/(10min，2.16kg)。
相容劑為馬來酸酐接枝聚丙烯和馬來酸酐接枝高密度聚乙烯以1:1重量比混合的混合物。
所述高分子量聚硅氧烷的平均分子量為100萬。
所述塑化劑是有陸博潤公司生產(chǎn)的超分散劑dp-310。
所述表面爽滑劑為芥酸酰胺。
高效復合阻燃劑為水菱鎂礦阻燃劑和水合碳酸鈣鎂石阻燃劑以4:1重量比混合的混合物。
所述管狀微晶納米成炭劑為經(jīng)表面改性的納米級管狀結構的微結晶的鎂鋰基硅酸鹽復合物。
所述有機硅烷為乙烯基硅氧烷或氨基硅氧烷。
所述抗氧劑為四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯和硫酯抗氧劑的混合物。
所述加工助劑為聚乙烯蠟。
任一所述光纜微束管用熱塑性低煙無鹵阻燃聚烯烴專用料的制備方法，包含以下步驟：
(1)將高效復合阻燃劑放在高速攪拌機中攪拌至溫度不低于80℃，分次將有機硅烷以噴霧的方式加入阻燃劑中并繼續(xù)攪拌3-5分鐘，然后加入管狀微晶納米成炭劑繼續(xù)攪拌1-2分鐘后，再加入超低密度聚乙烯、相容劑、高分子量聚硅氧烷、加工助劑和抗氧劑，用喂料器加入密煉機混煉均勻后，經(jīng)雙螺桿擠出機組造粒，干燥得到預制品a；
(2)將聚丙烯、高密度聚乙烯、三元乙丙橡膠、塑化劑和余下的抗氧劑加入高速攪拌機中高速攪拌3-5分鐘后，用喂料器加入雙螺桿混煉擠出機組造粒，后干燥得到預制品b；
(3)將預制品a和預制品b以及表面爽滑劑混合后投入密煉機混煉至195-210℃，經(jīng)雙螺桿擠出機造粒后冷卻、干燥，得到成品。
對實施例1～4制備的產(chǎn)品進行檢測，性能指標如表1所示。指標項中的指標引用《yd/t1113-2015通信電纜光纜用無鹵低煙阻燃材料》中所規(guī)定的指標。對比例為普通光纜微束管用熱塑性低煙無鹵阻燃聚烯烴材料的樣品制備。實施例及對比例所列出的數(shù)據(jù)均為典型值。
表1實施例及對比例制備產(chǎn)品的檢測結果