高速度小截面用阻燃聚乙烯护套料及其制备方法与流程

本发明涉及电缆护套材料，具体的说是高速度小截面用阻燃聚乙烯护套料、高速度小截面用阻燃聚乙烯护套料的制备方法。

背景技术：

1、小截面、薄壁电缆的护套厚度通常为0.3mm～0.8mm，挤出线速度需大于300m/min。聚乙烯是此类线缆的优选基材，但易燃，需引入聚磷酸铵等膨胀型阻燃剂。然而，聚磷酸铵极性强，与非极性聚乙烯基体不相容，添加足量后导致熔体粘度急剧升高，高速挤出时发生熔体破裂、表面粗糙，无法实现稳定生产，现有硅烷偶联剂等物理表面处理改善效果微弱，不能从根本上解决相容性问题。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术中的问题，提供高速度小截面用阻燃聚乙烯护套料及其制备方法，具体技术方案如下：

2、一方面，本发明提供高速度小截面用阻燃聚乙烯护套料，包括以下重量份的原料：

3、基体树脂100份；

4、有机化聚磷酸铵25份～35份；

5、成炭剂8份～15份；

6、抗氧剂0.2份～1.0份；

7、加工润滑剂0.8份～2.0份；

8、所述有机化聚磷酸铵是由聚磷酸铵与长链烷基季铵盐通过离子交换反应制得，其中，所述长链烷基季铵盐的阳离子具有通式[r1r2r3r4n]+，式中，r1为碳原子数12～22的直链或支链烷基，r2、r3、r4各自独立地选自碳原子数1～4的烷基或苄基。

9、作为本发明进一步的技术方案，所述长链烷基季铵盐为十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十八烷基二甲基苄基氯化铵、二十二烷基三甲基氯化铵中的至少一种。

10、作为本发明进一步的技术方案，所述有机化聚磷酸铵中，参与离子交换的季铵盐阳离子摩尔量占聚磷酸铵原有铵根阳离子总摩尔量的8%～20%。

11、作为本发明进一步的技术方案，所述基体树脂包含线性低密度聚乙烯或茂金属线性低密度聚乙烯，且基体树脂在190℃、2.16kg条件下的熔体质量流动速率为1.5g/10min～4.0g/10min。

12、作为本发明进一步的技术方案，所述成炭剂为季戊四醇、双季戊四醇、山梨醇或淀粉中的至少一种。

13、作为本发明进一步的技术方案，所述抗氧剂和加工润滑剂的总重量份为1.0份～3.0份。

14、另一方面，本发明还提供高速度小截面用阻燃聚乙烯护套料的制备方法，包括以下步骤：

15、s1、制备有机化聚磷酸铵：将聚磷酸铵粉体分散于水中，在50℃～70℃搅拌下加入长链烷基季铵盐水溶液，反应1小时～3小时，然后过滤、洗涤、干燥，得到有机化聚磷酸铵粉末；

16、s2、按重量份将基体树脂、步骤s1所得有机化聚磷酸铵、成炭剂、抗氧剂和加工润滑剂混合，得到混合料；

17、s3、将所述混合料于双螺杆挤出机中在140℃～170℃熔融混炼、挤出造粒，即得。

18、作为本发明进一步的技术方案，步骤s1中所述长链烷基季铵盐水溶液的加入方式为滴加，滴加时间控制在0.5小时～2小时。

19、本发明的有益效果如下：

20、（1）本发明采用有机化聚磷酸铵作为阻燃剂，通过离子交换反应将聚磷酸铵中部分铵根阳离子置换为含长链烷基的季铵盐阳离子，使阻燃剂粒子表面原位形成与聚乙烯基体热力学相容的柔性长链烷基层，这一化学改性消除了无机阻燃剂粒子的高表面能和高极性，使有机化聚磷酸铵在聚乙烯基体中的分散尺度达到亚微米级，界面张力显著降低，熔体流动速率得到提高，同时，表面锚接的长链烷基在高温剪切加工中发挥内润滑作用，降低了阻燃剂粒子之间及粒子与加工设备壁面之间的摩擦，提高了发生熔体破裂的临界剪切速率，护套料在190℃、2.16kg条件下熔体流动速率可达2.0g/10min以上，能够在450m/min线速度下稳定挤出壁厚0.45mm的护套，表面光滑，壁厚偏差≤±0.02mm。

21、（2）本发明通过控制季铵盐阳离子置换率在8%～20%范围内，在充分改善相容性和流动性的同时，保留了聚磷酸铵足够多的铵根活性位点，保证了受热时释放不燃性气体和促进成炭的阻燃效果，护套料在阻燃剂添加量相同的条件下，极限氧指数即可达到32%以上，拉伸强度≥11.7mpa，断裂伸长率≥395%，实现了高阻燃、优异力学性能和高加工流动性的兼顾。

1.高速度小截面用阻燃聚乙烯护套料，其特征在于，包括以下重量份的原料：

2.根据权利要求1所述的高速度小截面用阻燃聚乙烯护套料，其特征在于：所述长链烷基季铵盐为十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十八烷基二甲基苄基氯化铵、二十二烷基三甲基氯化铵中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的高速度小截面用阻燃聚乙烯护套料，其特征在于：所述有机化聚磷酸铵中，参与离子交换的季铵盐阳离子摩尔量占聚磷酸铵原有铵根阳离子总摩尔量的8%～20%。

4.根据权利要求1所述的高速度小截面用阻燃聚乙烯护套料，其特征在于：所述基体树脂包含线性低密度聚乙烯或茂金属线性低密度聚乙烯，且基体树脂在190℃、2.16kg条件下的熔体质量流动速率为1.5g/10min～4.0g/10min。

5.根据权利要求1所述的高速度小截面用阻燃聚乙烯护套料，其特征在于：所述成炭剂为季戊四醇、双季戊四醇、山梨醇或淀粉中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的高速度小截面用阻燃聚乙烯护套料，其特征在于：所述抗氧剂和加工润滑剂的总重量份为1.0份～3.0份。

7.高速度小截面用阻燃聚乙烯护套料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的高速度小截面用阻燃聚乙烯护套料的制备方法，其特征在于：步骤s1中所述长链烷基季铵盐水溶液的加入方式为滴加，滴加时间控制在0.5小时～2小时。