一种凹凸棒石基阻燃剂及其在制备无卤低烟阻燃电线电缆护套料中的应用

1.本发明涉及一种凹凸棒石基阻燃剂及其在制备无卤低烟阻燃电线电缆护套料中的应用。


背景技术：

2.电气火灾是近年来建筑物火灾发生的主要诱因之一，电气中含有大量的高分子材料，在短路、过负荷、接触电阻过大、漏电、电线电缆老化等情况下极易引发火灾，因此开发阻燃电线电缆材料显得尤为重要。
3.目前阻燃电线电缆材料分为一般性阻燃电线电缆、低烟低卤阻燃电线电缆和低烟无卤阻燃电线电缆，而阻燃电线电缆的重点方向是低烟无卤阻燃电线电缆材料。
4.凹凸棒石，又名坡缕石，已有报道将凹凸棒石或改性凹凸棒石应用于低烟无卤阻燃电线电缆护套料中，如专利文献cn113930007a、cn109280220a、cn109553891a、cn107201039a、cn103351519a。但未见有文献报道将凹凸棒石与磷酸钇和高铼酸铵复合来提高凹凸棒石对电线电缆护套料的阻燃抑烟减毒能力。


技术实现要素：

5.基于上述现有技术，本发明的目的在于提供一种具有良好阻燃抑烟减毒能力的凹凸棒石基阻燃剂。
6.本发明实现上述目的所采用的技术方案如下：一种凹凸棒石基阻燃剂，所述凹凸棒石基阻燃剂由凹凸棒石、磷酸钇和高铼酸铵组成，其中，所述磷酸钇的含量为凹凸棒石质量的10%~30%，所述高铼酸铵的含量为凹凸棒石质量的10%~20%。
7.上述凹凸棒石基阻燃剂的制备方法：将凹凸棒石、磷酸钇和高铼酸铵通过机械力化学法混合，得到所述的凹凸棒石基阻燃剂。
8.优选地，凹凸棒石先与磷酸钇混合，再与高铼酸铵混合。
9.更优选地，凹凸棒石与磷酸钇混合的时间为5~10min，与高铼酸铵混合的时间为3~5min。
10.优选地，机械力化学法混合所采用的设备为高能量球磨机。
11.上述凹凸棒石基阻燃剂在制备阻燃高分子复合材料中的应用。
12.上述凹凸棒石基阻燃剂在制备无卤低烟阻燃电缆护套料中的应用。
13.优选地，所述凹凸棒石基阻燃剂在所述无卤低烟阻燃电缆护套料中的含量为1.5wt%~5wt%。
14.更优选地，所述凹凸棒石基阻燃剂在所述无卤低烟阻燃电缆护套料中的含量为2wt%~3wt%。
15.一种无卤低烟阻燃电缆护套料，所述无卤低烟阻燃电缆护套料包括以下重量份数
的组分：线性低密度聚乙烯10~15份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物 10~20份、氢氧化铝 30~45份、氢氧化镁 10~15份、增韧剂 3~8份、相容剂2~5份、如上所述的凹凸棒石基阻燃剂 2~3份、抗氧化剂0.5~1.5份。
16.有益效果本发明的凹凸棒石基阻燃剂将凹凸棒石与磷酸钇和高铼酸铵复合，不仅能显著提高高分子材料的阻燃抑烟减毒能力，还能显著提高材料的机械性能，具有明显的协同增效作用，是一种优异的高分子材料用多功能助剂。
具体实施方式
17.以下结合实施例对本发明的技术方案做进一步详细说明。
18.实施例11. 利用机械力化学的方法（设备为高能量球磨机）将市售提纯解离的凹凸棒石粉体与磷酸钇充分混合均匀，球磨时间5min，磷酸钇的用量为凹凸棒石粉体质量的20%，得到的产品记作atp-1；2. 利用机械力化学的方法（设备为高能量球磨机）将atp-1与高铼酸铵充分混合均匀，球磨混合时间5min，高铼酸铵的用量为凹凸棒石粉体质量的15%，即得到凹凸棒石基阻燃剂，记作atp-2。
19.3. 利用机械力化学的方法（设备为高能量球磨机）将凹凸棒石粉体与高铼酸铵充分混合均匀，球磨混合时间5min，高铼酸铵的用量为凹凸棒石粉体质量的15%，得到对照产品，记作atp-3。
20.实施例21. 利用机械力化学的方法（设备为高能量球磨机）将市售提纯解离的凹凸棒石粉体与磷酸钇充分混合均匀，球磨混合时间10min，磷酸钇的用量为凹凸棒石粉体质量的10%；2. 利用机械力化学的方法（设备为高能量球磨机）将步骤（1）的粉体与高铼酸铵充分混合均匀，球磨混合时间5 min，高铼酸铵的用量为凹凸棒石粉体质量的20%，即得凹凸棒石基阻燃剂。
21.实施例31. 利用机械力化学的方法（设备为高能量球磨机）将市售提纯解离的凹凸棒石粉体与磷酸钇充分混合均匀，球磨混合时间5 min，磷酸钇的用量为凹凸棒石粉体质量的30%；2. 利用机械力化学的方法（设备为高能量球磨机）将步骤（1）的粉体与高铼酸铵充分混合均匀，球磨混合时间3min，高铼酸铵的用量为凹凸棒石粉体质量的10%，即得凹凸棒石基阻燃剂。
22.实施例41. 利用机械力化学的方法（设备为高能量球磨机）将市售提纯解离的凹凸棒石粉体与磷酸钇充分混合均匀，球磨混合时间7min，磷酸钇的用量为凹凸棒石粉体质量的10%；2. 利用机械力化学的方法（设备为高能量球磨机）将步骤（1）的粉体与高铼酸铵充分混合均匀，球磨混合时间4min，高铼酸铵的用量为凹凸棒石粉体质量的10%，即得凹凸棒石基阻燃剂。
23.实施例51. 利用机械力化学的方法（设备为高能量球磨机）将市售提纯解离的凹凸棒石粉体与磷酸钇充分混合均匀，球磨混合时间5min，磷酸钇的用量为凹凸棒石粉体质量的15%；2. 利用机械力化学的方法（设备为高能量球磨机）将步骤（1）的粉体与高铼酸铵充分混合均匀，球磨混合时间5min，高铼酸铵的用量为凹凸棒石粉体质量的15%，即得凹凸棒石基阻燃剂。
24.实施例61. 利用机械力化学的方法（设备为高能量球磨机）将市售提纯解离的凹凸棒石粉体与磷酸钇充分混合均匀，球磨混合时间5min，磷酸钇的用量为凹凸棒石粉体质量的25%；2. 利用机械力化学的方法（设备为高能量球磨机）将步骤（1）的粉体与高铼酸铵充分混合均匀，球磨混合时间3min，高铼酸铵的用量为凹凸棒石粉体质量的15%，即得凹凸棒石基阻燃剂。
25.本发明所用的高能量球磨机为常规市售设备。
26.实施例7将线性低密度聚乙烯（llape） 15重量份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（eva） 15重量份、超细氢氧化铝 40重量份、氢氧化镁 15重量份、增韧剂（乙烯-辛烯共聚物，poe） 8重量份、相容剂（马来酸酐接枝聚乙烯）3.5重量份、atp-2 2.5重量份、抗氧化剂1重量份，通过双螺杆挤出机制备成无卤低烟阻燃电线电缆护套料。
27.atp-2为实施例1制备的凹凸棒石基阻燃剂。
28.对比例1-3无卤低烟阻燃电线电缆护套料的制备过程与实施例7的区别只在于，分别用凹凸棒石粉体，以及实施例1制备的atp-1、atp-3替代实施例7中的atp-2，分别得到对应于纯凹凸棒石、凹凸棒石/磷酸钇、凹凸棒石/高铼酸铵的对照样品1~3。
29.对比例4无卤低烟阻燃电线电缆护套料的制备过程与实施例7的区别只在于未添加atp-2，得到空白对照样品4。
30.实施例8将llape 15重量份、eva 10重量份、超细氢氧化铝 45重量份、氢氧化镁 10重量份、poe 8重量份、相容剂4重量份、atp-2 3重量份、抗氧化剂1重量份，通过双螺杆挤出机制备成无卤低烟阻燃电线电缆护套料。
31.实施例9将llape 10重量份、eva 20重量份、超细氢氧化铝 30重量份、氢氧化镁 15重量份、poe 3重量份、相容剂3重量份、atp-2 2重量份、抗氧化剂1重量份，通过双螺杆挤出机制备成无卤低烟阻燃电线电缆护套料。
32.无卤低烟阻燃电线电缆护套料的性能测试按常规方法分别测试实施例7及对比例1-4所制备的无卤低烟阻燃电线电缆护套料的氧指数、无焰烟密度、平均热释放速率、峰值热释放速率、总热释放速率、抗拉强度、断裂伸长率、二氧化碳释放量、一氧化碳释放量及总耗氧量。测试结果如下表：
由测试结果可以看出：1、与空白对照样品4相比，添加纯凹凸棒石的对照样品1的氧指数、无焰烟密度、平均热释放速率、峰值热释放速率、总热释放速率、抗拉强度、断裂伸长率、二氧化碳释放量及总耗氧量均有一定程度的改善，但对一氧化碳释放量改善不明显。
33.2、与添加纯凹凸棒石的对照样品1相比，添加凹凸棒石/磷酸钇的对照样品2的氧指数、无焰烟密度、平均热释放速率、峰值热释放速率、总热释放速率、断裂伸长率及一氧化碳释放量有所改善，抗拉强度、二氧化碳释放量及总耗氧量有所变差，但总体变化并不太明显。
34.3、与添加纯凹凸棒石的对照样品1相比，添加凹凸棒石/高铼酸铵的对照样品3的氧指数、平均热释放速率、峰值热释放速率、总热释放速率、断裂伸长率及一氧化碳释放量有所改善，无焰烟密度、抗拉强度、二氧化碳释放量及总耗氧量有所变差，但总体变化并不太明显。
35.4、不管与对照样品1相比，还是与对照样品2-3相比，采用本发明凹凸棒石基阻燃剂的实施例7的氧指数、无焰烟密度、平均热释放速率、峰值热释放速率、总热释放速率、抗拉强度、断裂伸长率、二氧化碳释放量、一氧化碳释放量及总耗氧量均得到明显改善，表明在本发明凹凸棒石基阻燃剂中，凹凸棒石、磷酸钇和高铼酸铵产生了协同增效的效果。
36.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。