一种硅烷交联无卤阻燃热缩材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及阻燃热缩材料技术领域，具体涉及一种硅烷交联无卤阻燃热缩材料及其制备方法。

背景技术

热缩材料又称高分子形状记忆材料，是高分子材料与辐照交联技术交叉结合的一种智能型材料。普通高分子材料如乙烯-醋酸乙烯共聚物，通过电子加速器辐照交联后变成网状结构，此时材料就会具备独特的“记忆效应”，扩张、冷却定型的材料在受热后可以重新收缩恢复原来的形状。热缩材料的记忆性能可用于制作电线电缆接头绝缘保护、管线焊口防腐。

目前热缩材料交联主要采用电子加速器辐照交联。辐照交联电子加速器设备价格较高，辐照加工生产效率低、操作维护复杂、能耗高、安全防护要求高，占地面积大且维护成本高，产生辐射不利于环保。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种硅烷交联无卤阻燃热缩材料及其制备方法，采用硅烷交联工艺，可以有效避免电子束辐照交联工艺的不足，且设备投资小，提高了生产效率与降低生产成本。

本发明采用如下技术方案：

一种硅烷交联无卤阻燃热缩材料，由质量比5:1的A料和B料组成，其中A料由以下重量份的原料制备而成：乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)60-80份、乙烯-辛烯共聚物(POP)20-40份、马来酸酐接枝聚乙烯5-15份、阻燃剂100-150份、协效阻燃剂10-15、抗氧剂1-2.5份、润滑剂1-5份、引发剂0.1-1份、硅烷偶联剂1-2.2份；

B料由以下重量份的原料制备而成：聚乙烯树脂(PE)100份、催化剂1-5份。

所述乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)中醋酸乙烯(VA)含量为18％-33％。

所述乙烯-辛烯共聚物(POP)分子量8-20万，其中辛烯质量分数为10％-20％，熔融指数(190℃，2.16kg)为0.5-10g/10min。

所述马来酸酐接枝聚乙烯的接枝率为0.4-2％，熔融指数(190℃，2.16kg)为0.3-3g/10min。

所述阻燃剂为磷系阻燃剂、膨胀型阻燃剂、无机阻燃剂中的两种及以上复配而成。

所述协效阻燃剂为硼酸锌、纳米蒙脱土、硅酸盐、聚磷酸铵中的一种。

所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、硫代酯类抗氧剂中的一种或多种组合。

所述润滑剂为硅酮母粒、聚乙烯蜡、乙撑双硬脂酰胺中的一种或多种组合。

所述引发剂为过氧化二异丙苯(DCP)。

所述硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷。

所述聚乙烯树脂(PE)为茂金属线型低密度聚乙烯，熔融指数(190℃，2.16kg)为1-4g/10min。

所述催化剂为二月桂酸二丁基锡。

一种硅烷交联无卤阻燃热缩材料制备方法，包括以下步骤：

S1：所述A料的制备，由下述步骤制备而成：

S1-1：按规定质量配比称量各组分；

S1-2：将各组分通过密炼机熔融共混；

S1-3：先后通过双螺杆挤出机和单螺杆挤出机制成A料粒子；

S2：所述B料的制备，由下述步骤制备而成：

S2-1：按规定质量称量各组分；

S2-2：将各组分送入高速混合机共混后通过双螺杆挤出机制成B料粒子；

S3：再将A料粒子和B料粒子按质量配比5:1混合均匀后通过单螺杆挤出机挤出管材；

S4：将挤出管材在20℃室温下自然放置3天，使管材充分自然交联；

S5：将自然交联后管材在100-200℃下，在真空扩张设备进行2.5倍扩张后，冷却、定型，最终得到无卤阻燃热收缩管材。

所述步骤S1-2中，将各组分通过密炼机熔融共混的工艺参数为：密炼温度为160-180℃，密炼时间为15-20分钟。

所述步骤S1-3中，双螺杆挤出机分为八个区，各区的工作温度为：第一区100-110℃，第二区120-130℃，第三区120-130℃，第四区130-140℃，第五区130-140℃，第六区140-145℃，第七区140-150℃，第八区150-160℃；单螺杆挤出机分为四个区，各区的工作温度为：第一区100-110℃，第二区120-130℃，第三区130-140℃，第四区140-150℃。

所述步骤S2-2中，双螺杆挤出机分为八个区，各区的工作温度为：第一区120-130℃，第二区130-140℃，第三区140-150℃，第四区150-160℃，第五区160-170℃，第六区170-175℃，第七区180-190℃，第八区190-200℃。

所述步骤S3中，单螺杆挤出机分为四个区，各区的工作温度为：第一区120-130℃，第二区130-135℃，第三区135-140℃，第四区145-150℃。

本发明技术方案，具有如下优点：

A、本发明通过大量的配方筛选，得到一种硅烷交联无卤阻燃热缩材料，该材料采用超细化无机阻燃剂与协效阻燃剂相结合，产生优异的阻燃性能。另外，在热缩材料行业创新性地引入硅烷交联技术替代辐照交联技术，能耗低、绿色环保，材料挤出后自然即可交联，在实际工业生产过程中减少了很多复杂工艺，生产工艺简单，产品各项性能优异，设备投资小且生产效率高，大幅降低工业生产成本与减少生产环节，有利于行业降本增效。

B、本发明制备的阻燃热缩材料挤出速度快且材料表面光滑，而且可以实现自然放置即可交联，节省大量人力和物力，大大降低工业生产成本，各项性能均可符合UL224技术要求，其中拉伸强度在14.5MPa以上，断裂伸长率高达380％以上，成品管材可以满足VW-1阻燃等级。

具体实施方式

本发明可以以许多不同的形式实施，而不应该被理解为限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例，使得本公开将是彻底和完整的，并且将把本发明的构思充分传达给本领域技术人员。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本实施例1-实施例5各提供了一种硅烷交联无卤阻燃热缩材料，由质量比5:1的A料和B料组成，其中A料各组分重量分数配比见下表：

表1A料各组分重量分数配比表

B料各组分重量分数配比见下表：

表2B料各组分重量分数配比表

制备方法如下：

S1：所述A料的制备，由下述步骤制备而成：

S1-1：按表1质量配比称量各组分；

S1-2：将各组分通过密炼机熔融共混，工艺参数为：密炼温度为160-180℃，密炼时间为15-20分钟；

S1-3：先后通过双螺杆挤出机和单螺杆挤出机制成A料粒子；其中，双螺杆挤出机分为八个区，各区的工作温度为：第一区100-110℃，第二区120-130℃，第三区120-130℃，第四区130-140℃，第五区130-140℃，第六区140-145℃，第七区140-150℃，第八区150-160℃；单螺杆挤出机分为四个区，各区的工作温度为：第一区100-110℃，第二区120-130℃，第三区130-140℃，第四区140-150℃；

S2：所述B料的制备，由下述步骤制备而成：

S2-1：按表2质量配比称量各组分；

S2-2：将各组分送入高速混合机共混后通过双螺杆挤出机制成B料粒子；该步骤中双螺杆挤出机分为八个区，各区的工作温度为：第一区120-130℃，第二区130-140℃，第三区140-150℃，第四区150-160℃，第五区160-170℃，第六区170-175℃，第七区180-190℃，第八区190-200℃；

S3：再将A料粒子和B料粒子按质量配比5:1混合均匀后通过单螺杆挤出机挤出管材；该步骤中单螺杆挤出机分为四个区，各区的工作温度为：第一区120-130℃，第二区130-135℃，第三区135-140℃，第四区145-150℃；

S4：将挤出管材在20℃室温下自然放置3天，使管材充分自然交联；

S5：将自然交联后管材在100-200℃下，在真空扩张设备进行2.5倍扩张后，冷却、定型，最终得到无卤阻燃热收缩管材。

性能测试：

按照实施例1-4中配比得到的硅烷交联无卤阻燃热缩材料制得热缩管材，并按照相关标准进行性能测试，所制备的热缩管材的相关性能结果见表3。

表3实施例1-4制得热缩管材性能测试结果

通过对本发明的实施例1-4硅烷交联无卤阻燃热缩材料制得热缩套管性能检测结果可以看出：本发明制备的硅烷交联无卤阻燃热缩材料，通过大量的配方筛选，得到一种硅烷交联无卤阻燃热缩材料，该材料采用硅烷交联工艺替代辐照交联工艺，有效提高材料交联速度。生产工艺简单，产品各项性能优异，可大幅提高热缩材料厂商生产效率和降低生产成本。

本发明未述之处适用于现有技术。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。