[发明专利]氢氧化镁阻燃剂及电缆用阻燃聚合物

说明书

技术领域

本发明涉及一种改进的氢氧化镁阻燃剂，以及阻燃性能优，机械性能 好的电缆用阻燃聚合物。

背景技术

氢氧化铝是电缆用聚烯烃常用低烟无卤阻燃剂，被大量应用于电缆用 绝缘和电缆护套。然而由于氢氧化铝分解温度相对低(220℃)，而电缆绝 缘/护套聚烯烃挤出温度大都在160-180℃，有时超过190℃，此挤出温度下 已有氢氧化铝发热汽化，不仅造成挤出料易产生气孔，影响电气性能与机 械强度，以及表面质量，而且热汽化还使得有异味热气冒出，恶化了生产 环境。同时，人们为提高氢氧化铝的阻燃能力，通常采用加大加入量方式， 加入量一般要达到超过基料的60wt％左右，如此高的无机填充，造成了电 缆绝缘性能变差和挤出工艺性变差，例如造成电缆料硬度增加，容易发生 开裂，机械强度降低，表面质量和电气性能下降，挤出力矩增大，挤出困 难，需设计特殊螺杆和挤出机。再就是，现有氢氧化铝阻燃效果仍然做不 到很高，氧指数仍然≤33％。

Mg(OH)₂也是一种阻燃剂，且相对较AL(OH)₃具有较高的热分解温度 (340℃左右)，在电缆料的挤出温度范围不会发生热汽化，杜绝了产生气孔 的可能，以及带来的缺点。但为获得高阻燃性能，仍需要大量填充，填充 量仍然要达到超过基料的60wt％左右，且通常制备的氢氧化镁具有较强极 性和亲水性，晶体表面带有正电荷，晶粒趋向于二次聚集，因而极易团聚， 同非极性高分子材料之间相容性差，分散不均匀，其界面难以形成良好的 结合和粘连，虽然用偶联剂处理，实际仍然很难分散在亲油性的聚烯烃聚 合物中形成相容体系，亲和性差，不能与基体树脂形成紧密结合；其次， 现有Mg(OH)₂阻燃剂，主要采用化学方法制备，例如中国专利CN1389521、 CN1332116、CN1332117、CN1541943、CN1542036、CN1810927、 CN101012382、CN101092241等所述，通过反应釜化学反应，经过滤(有 的需多次水洗)烘干，粉碎等一系列工艺，不仅生产工艺复杂，而且可变 因素多，多种反应条件控制困难，如有一个因素控制不当，都会影响产品 性能和质量，因而不易工业化生产，并且价格昂贵，用户很难接受；特别 是化学法生产的Mg(OH)₂晶粒101界面凝聚力大，也增加了易发生团聚。 因此高填充量，更难以在有机材料中充分分散均匀，使混合料断面常会出 现分散性差和亲和性不好而引起的“夹生”(挤出物切片有白点)现象和应力 集中，同样会影响影响各种性能，例如机械性能、电性能，以及挤出工艺 性，例如挤出扭矩通常≥100牛顿米，并且挤出慢，需用特殊的螺杆和挤出 机。组成阻燃电缆料，其氧指数仍然不高≤33％。再就是，因不能在基体树 脂中均匀分散(分布不均匀)，造成机械性能下降，还造成挤出温度区间范 围窄，一般≤10℃，给实际生产带来不利。

为解决其相容性和加工流动性，中国专利CN1224041公开的表面活化 氢氧化镁阻燃剂制备，利用氢氧化钠与硬脂酸形成硬脂酸钠，加入磺化蓖 麻油搅拌生成白色脂肪酸皂阴离子表面活性剂，再与氢氧化镁混合，在表 面通过偶极作用接上一层皂类化合物，以达到改善氢氧化镁相容性和分散 性。但仍然为化学法制备，且未给出应用实例，不详其改善后真实效果。 中国专利CN1492005采用复合偶联剂(硅烷或高级脂肪酸碱金属盐类阴离子 表面活性剂，烷基硫酸盐类、磺化丁二酸脂，硬脂酸，r-甲基丙烯酸丙酯 基三甲氧基硅烷)，经超声波雾化改性处理天然水镁石，提高水镁石在聚合 物材料中的分散性和相容性，改善阻燃材料机械性能。同样未给出实际效 果，难以判断实际改性效果。

中国专利CN1814698公开的天然水镁石氢氧化镁电缆料阻燃剂，气流 粉碎天然水镁石，取粒度为d97＝2～10μm粒子，经磁化处理得到Mg(OH)₂含量达95％以上超微细水镁石氢氧化镁微粒，选择氨基硅烷偶联剂、环氧 基硅烷偶联剂、烯烃基硅烷偶联剂，并进行磁化处理增加其活性，使氢氧 化镁微粒升温至100℃～110℃，加入磁化处理偶联剂保温反应。但制备的 阻燃料，氧指数仍只有30-32.5，拉伸强度9.4-8.5Mpa，断裂伸长率 230-667％，阻燃效果低，对电缆料机械性能有影响，拉伸强度低。