热塑性低烟无卤聚烯烃护套料及其制备方法与流程

本公开属于电缆料，具体涉及一种热塑性低烟无卤聚烯烃护套料及其制备方法。

背景技术：

1、轨道交通、高层建筑、船舶、核电、数据中心等场景对电缆护套材料提出了低烟、无卤、阻燃、高力学韧性、耐环境应力开裂的严苛要求。传统低烟无卤（lszh）聚烯烃护套料为满足阻燃，需大量填充氢氧化铝/氢氧化镁，导致护套料的硬度高、韧性差、易开裂、挤出加工困难、表面缺陷多、耐温与耐老化不足，在弯曲、冷热循环、长期受力工况下易出现纵向/横向裂纹，影响电缆使用寿命与运行安全，难以适配高标准工程应用。

2、因此，亟待开发一种高阻燃、高抗开裂、热塑性好、低烟无卤、易挤出、表面光洁、力学与环境稳定性优异的聚烯烃护套料，从而解决现有材料阻燃与韧性难以兼顾、易开裂、加工性差的核心痛点。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术的缺点，本公开的目的在于提供一种热塑性低烟无卤聚烯烃护套料及其制备方法，通过在树脂基体中引入由改性氢氧化铝、改性氢氧化镁和改性蒙脱土组成的改性无机阻燃复合物，从而能够改善护套料的力学性能和加工性能。

2、为了达到上述目的，本公开采用以下技术方案予以实现：

3、本公开的第一方面提供了一种热塑性低烟无卤聚烯烃护套料，包括树脂基体、改性无机阻燃复合物、相容剂、抗氧剂、硅酮母粒以及润滑剂。所述改性无机阻燃复合物由改性氢氧化铝、改性氢氧化镁和改性蒙脱土组成。其中，所述改性氢氧化铝是使用硅烷偶联剂对氢氧化铝进行表面改性后的产物；所述改性氢氧化镁是使用含氟表面活性剂对氢氧化镁进行表面改性后的产物；所述改性蒙脱土是使用含氟化合物对蒙脱土进行活化后的产物。在所述改性无机阻燃复合物中，所述改性氢氧化铝、所述改性氢氧化镁和所述改性蒙脱土的质量比为（6-8）:（6-8）:（1-2）。并且，所述树脂基体和所述改性无机阻燃复合物的质量比为（6-8）:（10-12）。

4、在一些实施方案中，所述含氟表面活性剂选自全氟辛酸、全氟辛烷磺酸、全氟己酸中的至少一者。

5、在一些实施方案中，所述热塑性低烟无卤聚烯烃护套料包含由eva和茂金属pe构成的树脂体系，其中，所述eva 与所述茂金属pe的质量比为(1.4-2.3) : 1。

6、在一些实施方案中，所述茂金属pe为购自埃克森的exceedtmflow m 1020.ra。

7、在一些实施方案中，所述热塑性低烟无卤聚烯烃护套料按重量份数计包括38-48份树脂基体、5-8份相容剂、30-40份改性氢氧化铝、30-40份改性氢氧化镁、5-10份改性蒙脱土、0.3-10份抗氧剂、1-1.5份硅酮母粒、以及1-1.5份润滑剂。

8、本公开的第二方面提供了一种制备第一方面所描述的热塑性低烟无卤聚烯烃护套料的方法，包括：

9、s1、制备改性氢氧化铝；

10、s2、制备改性氢氧化镁；

11、s3、制备改性蒙脱土；

12、s4、混合所述改性氢氧化铝、所述改性氢氧化镁和所述改性蒙脱土，得到改性无机阻燃复合物；

13、s5、向所述改性无机阻燃复合物中添加树脂基体、相容剂、抗氧剂、硅酮母粒和润滑剂并搅拌，得到原料混合物；

14、s6、对所述原料混合物进行密炼处理，得到密炼产物；以及

15、s7、将所述密炼产物输送至双阶式挤出造粒机进行造粒，得到所述塑性低烟无卤聚烯烃护套料。

16、在一些实施方案中，步骤s2包括：

17、s21、将水热法制备得到的纳米片状氢氧化镁加入到去离子水中，升温至40-60℃并搅拌一段时间，得到氢氧化镁分散液；

18、s22、向所述氢氧化镁分散液中添加含氟表面活性剂并进行反应，得到反应物混合液；

19、s23、使所述反应物混合液继续在60℃下搅拌5小时，确保含氟链段充分包覆在氢氧化镁表面，得到反应产物；以及

20、s24、所述反应产物在60℃烘箱中恒温干燥24小时，得到所述改性氢氧化镁。

21、在一些实施方案中，步骤s3包括：

22、s31、对膨润土原矿进行破碎、筛分、加水打浆，得到蒙脱土浆料；

23、s32、向所述蒙脱土浆料中加入复合钠活化剂并进行活化反应，得到活化后的蒙脱土；以及

24、s33、对所述活化后的蒙脱土进行低温搅拌，使所述复合钠活化剂的钠离子充分插层进入所述活化后的蒙脱土的片层，得到改性蒙脱土，

25、其中，所述复合钠活化剂为氟化钠和碳酸钠的混合物，并且其中，所述活化反应的温度为40-70℃，并且所述活化反应的时间为30～90分钟。

26、在一些实施方案中，在所述混合物中，所述氟化钠与所述碳酸钠的质量比为1:(1-2)。

27、在一些实施方案中，在步骤s6中，所述密炼处理的温度为80-100℃。

28、在一些实施方案中，在步骤s7中，所述双阶式挤出造粒机的双螺杆的十段挤出段温度分别为130℃、130℃、135℃、130℃、125℃、125℃、125℃、130℃、130℃和125℃，单螺杆的三段挤出段温度分别为125℃、130℃和130℃，并且机头温度为155℃。

29、与现有技术相比，本公开具有以下有益效果：

30、（1）本公开通过采用改性氢氧化铝、改性氢氧化镁和改性蒙脱土以特定质量比（6-8:6-8:1-2）组成的改性无机阻燃复合物，实现了三种阻燃组分之间的协同增效，在保证良好阻燃性能的同时，降低了对聚烯烃基体力学性能和加工性能的不利影响。

31、（2）本公开采用硅烷偶联剂改性氢氧化铝、含氟表面活性剂改性氢氧化镁、含氟化合物改性蒙脱土的差异化改性策略，分别赋予各阻燃组分针对性的表面特性，使其在聚烯烃基体中的分散性、相容性和界面结合力得到显著改善。

32、（3）本公开采用eva与茂金属pe复配的树脂体系，并通过优化两者间的质量比，获得了力学性能与加工性能的平衡。其中，选用exceed™ flow m 1020.ra型号的茂金属聚乙烯，其密度为0.920g/cm³，熔指为1.0g/10min，可以进一步改善护套料的加工性能。进一步地，由eva与茂金属pe复配的树脂基体在低烟无卤阻燃复合物中具有良好的复配兼容性，能够增强拉伸强度、伸长率、抗撕裂和抗开裂等力学性能。

33、（4）本公开所提供的制备方法工艺简单、操作可控，适用于工业化生产。通过密炼处理和双阶式挤出造粒的工艺组合，进一步提高了各组分的分散均匀性和材料的综合性能。

34、（5）本公开的护套料具有优异的阻燃性能、低烟无卤环保特性以及良好的力学性能和加工性能，可广泛应用于电线电缆的绝缘和护套层。

1.一种热塑性低烟无卤聚烯烃护套料，其特征在于，所述热塑性低烟无卤聚烯烃护套料包括树脂基体、改性无机阻燃复合物、相容剂、抗氧剂、硅酮母粒以及润滑剂，

2.根据权利要求1所述的热塑性低烟无卤聚烯烃护套料，其特征在于，所述含氟表面活性剂选自全氟辛酸、全氟辛烷磺酸、全氟己酸中的至少一者。

3. 根据权利要求1所述的热塑性低烟无卤聚烯烃护套料，其特征在于，所述热塑性低烟无卤聚烯烃护套料包含由eva和茂金属pe构成的树脂体系，其中，所述eva 与所述茂金属pe的质量比为(1.4-1.8) : 1。

4. 根据权利要求2所述的热塑性低烟无卤聚烯烃护套料，其特征在于，所述茂金属pe为购自埃克森的exceedtm flow m 1020.ra。

5. 根据权利要求1所述的热塑性低烟无卤聚烯烃护套料，其特征在于，所述热塑性低烟无卤聚烯烃护套料按重量份数计包括：

6.一种制备根据权利要求1至5中任一项所述的热塑性低烟无卤聚烯烃护套料的方法，其特征在于，所述方法包括：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤s2包括：

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤s3包括：

9. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述混合物中，所述氟化钠与所述碳酸钠的质量比为1: (1-2)。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在步骤s6中，所述密炼处理的温度为80-100℃，并且