本發(fā)明屬于護(hù)套管材，具體涉及一種阻燃通信電力護(hù)套管材及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、通信電力護(hù)套管是一種用于保護(hù)電纜的外部結(jié)構(gòu)，由多種材料制成，具有絕緣、防護(hù)和固定電纜的功能。這種護(hù)套管廣泛應(yīng)用于電力和通信領(lǐng)域，可以確保電纜在各種環(huán)境下的安全性和可靠性。

2、現(xiàn)有的通信電力護(hù)套管多以塑料管為主，其中以pvc(聚氯乙烯)管為主。但是相對于pvc管，pe(聚乙烯)管和pp(聚丙烯)管具有更為優(yōu)良的性能，比如抗腐蝕性、良好的柔韌性和耐低溫性，在實際應(yīng)用過程中具有使用壽命長，生產(chǎn)能耗低、水流阻力小、易于安裝和拆卸等優(yōu)點，有望成為取代pvc管成為使用更廣的管材。目前高密度聚乙烯管已經(jīng)廣泛應(yīng)用于通信電力保護(hù)套管中，在非開挖領(lǐng)域成為pvc管也難以替代的材料之一。

3、但是pe管和pp管作為通信電力護(hù)套管使用時，存在阻燃性能差的問題，由于聚乙烯和聚丙烯材料都是易燃聚合物，氧指數(shù)也很低，因此利用聚乙烯和聚丙烯制備得到的管材普遍阻燃性能都很差，而為了提高其作為通信電力護(hù)套管的使用安全性，必須提高其阻燃性能。

4、目前提高pp管和pe管阻燃性能的方法是在制備過程中添加溴系類復(fù)合阻燃劑或者無鹵阻燃劑，溴系阻燃劑不環(huán)保，毒性比較大，而無鹵阻燃劑需要添加量很大，才能達(dá)到一定的阻燃效果，而且阻燃等級不高，難以達(dá)到v0級，并且大量添加無鹵阻燃劑使得到的管材力學(xué)性能也有明顯下降，不能滿足管材在非開挖領(lǐng)域的應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供阻燃通信電力護(hù)套管材及其制備方法，以解決聚烯烴類管材阻燃性能不佳，阻燃性和力學(xué)性能難以兼顧的問題。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

3、第一方面，本發(fā)明提供了一種阻燃通信電力護(hù)套管材，包括以下質(zhì)量份數(shù)的原料：

4、嵌段共聚聚丙烯15～40份；

5、高密度聚乙烯20～50份；

6、耐熱聚乙烯0～10份；

7、復(fù)配阻燃粉體25～35份；

8、相容劑0.1～1份；

9、抗氧劑0.1～0.8份；

10、偶聯(lián)劑1～3份；

11、分散劑0.5～2份；

12、所述復(fù)配阻燃粉體包括焦磷酸哌嗪和/或三聚氰胺聚磷酸鹽。

13、優(yōu)選的，嵌段共聚聚丙烯的熔融指數(shù)≤0.8g/10min，拉伸屈服強度≥25mpa，彎曲模量≥1500mpa。

14、優(yōu)選的，相容劑包括sebs接枝馬來酸酐、pp接枝馬來酸酐和pe接枝馬來酸酐中的一種或多種的組合。

15、優(yōu)選的，抗氧劑包括抗氧劑1010、抗氧劑1076、抗氧劑168、抗氧劑245、抗氧劑1098和抗氧劑626中的一種或多種的組合。

16、優(yōu)選的，偶聯(lián)劑包括硅烷偶聯(lián)劑和鈦酸酯偶聯(lián)劑中的任一種。

17、更優(yōu)選的，硅烷偶聯(lián)劑包括γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酸丙酯基三甲氧基硅烷和n-(2-氨乙基)-3-氨丙基三乙氧基硅烷中的一種或多種的組合。

18、更優(yōu)選的，鈦酸酯偶聯(lián)劑包括異丙基三(十二烷基苯磺酰基)鈦酸酯、三異硬酯酸鈦酸異丙酯和異丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)鈦酸酯中的一種或多種的組合。

19、優(yōu)選的，分散劑包括聚乙烯蠟、硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、硬脂酸丁酯和乙烯基雙硬脂酰胺中的一種或多種的組合。

20、通過采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明選用焦磷酸哌嗪和/或三聚氰胺聚磷酸鹽作為本發(fā)明主要的阻燃劑組分，焦磷酸哌嗪和三聚氰胺聚磷酸鹽可以在高溫下促進(jìn)成炭反應(yīng)，生成一層致密的碳層覆蓋在聚合物表面，并且在受熱時，高溫分解產(chǎn)生氣體，使形成的炭層迅速膨脹，從而隔絕氧氣和熱量，作為物理屏障，可以進(jìn)一步降低材料表面的溫度，減少可燃性氣體的揮發(fā)，達(dá)到最終熄滅火焰的效果。焦磷酸哌嗪中的哌嗪部分還可以在燃燒過程中捕捉活性自由基，中斷燃燒鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，降低燃燒速度，對于減緩火焰?zhèn)鞑ブ陵P(guān)重要。

21、但是焦磷酸哌嗪和三聚氰胺聚磷酸鹽像很多無鹵阻燃劑一樣，必須添加量足夠多時才能實現(xiàn)良好的阻燃效果，而過量添加勢必會導(dǎo)致材料的機(jī)械性能會有顯著下降，為了改善這一問題，本發(fā)明采用嵌段共聚聚丙烯和高密度聚乙烯進(jìn)行復(fù)合，其中嵌段共聚聚丙烯相較于均聚聚丙烯，含有較高比例的乙烯成分，具有更好的抗沖擊性能，同時保持一定程度的剛性，而高密度聚乙烯具有優(yōu)異的柔韌性，兩者結(jié)合可以顯著改善復(fù)合材料的沖擊強度和斷裂伸長率，進(jìn)而彌補過量阻燃粉體導(dǎo)致的拉伸屈服強度的損失。

22、而且，高密度聚乙烯具有較高的熱穩(wěn)定性，在高溫下能夠維持較好的物理化學(xué)性質(zhì)，對提高材料整體的阻燃性能有促進(jìn)作用，并且嵌段共聚聚丙烯和高密度聚乙烯共混能夠幫助分散復(fù)配阻燃粉體，促進(jìn)更均勻的炭層形成，進(jìn)一步提高了材料的阻燃性能和氧指數(shù)。

23、為了提高嵌段共聚聚丙烯和高密度聚乙烯之間的相容性，在體系中還添加有相容劑，相容劑的引入能夠降低界面張力，使兩種聚合物之間能夠更好地相互作用，進(jìn)而優(yōu)化復(fù)配阻燃粉體在體系中的分散情況，良好的分散狀態(tài)可以提高材料的機(jī)械性能。并且為了進(jìn)一步改善聚合物與復(fù)配阻燃粉體之間的界面作用，還添加有偶聯(lián)劑，偶聯(lián)劑能夠有效減少粉體之間的團(tuán)聚現(xiàn)象，使得到的復(fù)合材料具有均勻一致的微觀結(jié)構(gòu)，可以更好的分散應(yīng)力，進(jìn)而提高材料的機(jī)械性能。而且添加偶聯(lián)劑能夠在燃燒時促進(jìn)炭層的形成，可以幫助隔絕氧氣，阻止火焰蔓延，減緩溫度上升的速度，進(jìn)一步提高材料的阻燃性能，最終得到綜合性能優(yōu)異的管材材料。

24、優(yōu)選的，復(fù)配阻燃粉體還包括阻燃協(xié)效劑；阻燃協(xié)效劑包括二乙基次磷酸鋁、無機(jī)次磷酸鋁和季戊四醇中的一種或多種的組合。

25、優(yōu)選的，阻燃協(xié)效劑的添加量為復(fù)配阻燃粉體總質(zhì)量的1～3％。

26、通過采用上述技術(shù)方案，為了進(jìn)一步提高復(fù)合材料的阻燃性能，復(fù)配阻燃粉體中還包括阻燃協(xié)效劑，能夠在燃燒初期就分解出非易燃的氣體，并且形成阻燃層，保護(hù)基材免受更加嚴(yán)重的熱解，還能夠增加阻燃劑形成的炭層質(zhì)量和密度，提供額外的耐熱性和抗滴落性能，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，形成更加有效的阻燃體系，達(dá)到更好的阻燃標(biāo)準(zhǔn)。

27、優(yōu)選的，耐熱聚乙烯包括乙烯-1-丁烯共聚物、乙烯-1-己烯共聚物和乙烯-辛烯共聚物中的一種或多種的組合。

28、更優(yōu)選的，耐熱聚乙烯的質(zhì)量份數(shù)為6～9份。

29、通過采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明為了進(jìn)一步提升復(fù)合材料的阻燃性能和機(jī)械性能，在復(fù)合材料中還添加有耐熱聚乙烯，具體的，耐熱聚乙烯為乙烯和丁烯、己烯和辛烯等高碳α-烯烴組成的無規(guī)共聚物，其中含有一定比例的長鏈支化結(jié)構(gòu)，能夠在微觀上形成半結(jié)晶區(qū)域和非結(jié)晶區(qū)域的混合體，可以幫助在提高強度的同時提升材料的柔韌性，在高溫下能夠保持一定的物理性能，而且高碳α-烯烴作為共聚單體引入到乙烯主鏈上時，會形成較長的側(cè)鏈分支，能夠幫助增加分子間的纏結(jié)密度，在高溫環(huán)境下也能夠維持相對穩(wěn)定的形態(tài)，具有良好的耐熱性。

30、這種結(jié)構(gòu)特征能夠在復(fù)合材料中形成微相分離結(jié)構(gòu)，可以有效分散應(yīng)力，提高材料的機(jī)械性能，而且與乙烯相互共聚還能夠提高其在本發(fā)明材料體系中的相容性，界面作用力有所提高。

31、而且耐熱聚乙烯的加入能夠在嵌段共聚聚丙烯和高密度聚乙烯復(fù)合材料形成的分子網(wǎng)絡(luò)之間形成穿插結(jié)構(gòu)，其結(jié)晶部分能夠與聚乙烯和聚丙烯基體之間產(chǎn)生一定的相互作用，從而可以有效提高復(fù)合材料的致密性，有效提高復(fù)合材料的氧指數(shù)。耐熱聚乙烯的存在還有助于在受熱條件下促進(jìn)形成更加致密和穩(wěn)定的炭層，幫助隔絕火焰和氧氣，減少熱量的傳遞，有效抑制火勢蔓延，從而提高復(fù)合材料的阻燃性能。

32、優(yōu)選的，原料還包括質(zhì)量份數(shù)為3～5份的微晶層狀白云母。

33、優(yōu)選的，微晶層狀白云母的粒徑為400～600目。

34、通過采用上述技術(shù)方案，在嵌段共聚聚丙烯和高密度聚乙烯的復(fù)配作用下，能夠有效彌補復(fù)配阻燃粉體帶來的拉伸屈服強度損失，但是對復(fù)合材料氧指數(shù)的提升效果有限，而且焦磷酸哌嗪作為復(fù)配阻燃粉體的主要組成部分，它屬于強極性化合物，易水解，在成型加工過程中還容易析出從而影響材料的阻燃性。

35、為了進(jìn)一步改善材料的性能，在復(fù)合材料中還添加有微晶層狀白云母，復(fù)合材料中的偶聯(lián)劑和相容劑也能夠幫助微晶層狀白云母在復(fù)合材料中分散均勻，從而可以在聚丙烯和聚乙烯的復(fù)合材料內(nèi)部形成一層或者多層的納米級別的片層結(jié)構(gòu)，這些片層結(jié)構(gòu)能夠有效阻礙氧氣、熱量以及可燃?xì)怏w在材料內(nèi)部的傳遞路徑，從而延緩火焰蔓延的速度，提高材料的整體氧指數(shù)，而且微晶層狀白云母中的鋁硅酸鹽成分能夠在高溫環(huán)境下起到一定的催化作用，幫助生成更多的不燃性炭殘留物，有助于構(gòu)建更加致密且穩(wěn)定的炭層，增加材料阻燃性。

36、微晶層狀白云母在復(fù)合材料中形成的納米級物理屏障還可以直接減少水分接觸復(fù)配阻燃粉體的機(jī)會，有效防止水分侵入，從而降低水解的風(fēng)險，而且微晶層狀白云母中含有的金屬陽離子會與焦磷酸哌嗪之間相互作用，通過靜電吸引和化學(xué)鍵合提高復(fù)配阻燃粉體的穩(wěn)定性，提高復(fù)合材料的耐水解能力。

37、并且微晶層狀白云母的加入還可以幫助保持并且提升材料的力學(xué)性能，改善加工性，使材料更容易成型。

38、第二方面，本發(fā)明提供了一種阻燃通信電力護(hù)套管材的制備方法，包括以下工藝步驟：

39、s1.在復(fù)配阻燃粉體中依次加入分散劑和偶聯(lián)劑，混合均勻后，加入嵌段共聚聚丙烯和高密度聚乙烯，攪拌混合得到預(yù)混物；

40、s2.在預(yù)混物中依次加入相容劑、微晶層狀白云母和耐熱聚乙烯，攪拌混合后，經(jīng)過熔融擠出、冷卻定型和牽引切割得到阻燃通信電力護(hù)套管材。

41、優(yōu)選的，在s2步驟中不添加微晶層狀白云母也能夠解決本發(fā)明的技術(shù)問題。

42、優(yōu)選的，在s1步驟中，將預(yù)混物先進(jìn)行熔融和擠出造粒得到預(yù)混物母粒，再將預(yù)混物母粒與相容劑、微晶層狀白云母和耐熱聚乙烯攪拌混合后，經(jīng)過熔融擠出、冷卻定型和牽引切割得到阻燃通信電力護(hù)套管材。

43、通過采用上述技術(shù)方案，為了進(jìn)一步提高復(fù)配阻燃粉體與聚合物基材之間的分散性，在制備過程中，還可以先將部分聚合物和復(fù)配阻燃粉體之間混合，制成母粒之后再與剩余材料之間混合擠出，這樣不僅有利于加工還有利于材料性能的提升。

44、本發(fā)明的有益效果：

45、1、本發(fā)明的阻燃通信電力護(hù)套管材，為了提高高添加量阻燃粉體體系的機(jī)械性能，采用嵌段共聚聚丙烯和高密度聚乙烯共混的方式，在保持良好剛性的同時，提高材料的抗沖擊性能，彌補過量粉體導(dǎo)致的拉伸屈服強度的損失，還能夠更好的促進(jìn)炭層的形成，提高材料的阻燃性能和氧指數(shù)。在此基礎(chǔ)上為了進(jìn)一步提高材料性能，復(fù)合材料中還添加有耐熱聚乙烯，能夠在嵌段共聚聚丙烯和高密度聚乙烯復(fù)合材料形成的分子網(wǎng)絡(luò)之間形成穿插結(jié)構(gòu)，其結(jié)晶部分能夠與聚乙烯和聚丙烯基體之間產(chǎn)生一定的相互作用，從而可以有效提高復(fù)合材料的致密性，有效提高復(fù)合材料的氧指數(shù)。

46、2、本發(fā)明的阻燃通信電力護(hù)套管材中還添加有微晶層狀白云母，可以在聚丙烯和聚乙烯的復(fù)合材料內(nèi)部形成一層或者多層的納米級別的片層結(jié)構(gòu)，這些片層結(jié)構(gòu)能夠有效阻礙氧氣、熱量以及可燃?xì)怏w在材料內(nèi)部的傳遞路徑，提高材料的氧指數(shù)，并且還能夠有效防止水分侵入，減少復(fù)配阻燃粉體水解和易析出的問題，最后還可以幫助保持并且提升材料的力學(xué)性能，改善加工性，使材料更容易成型。