CN112048118A - 一种基于紫外线交联的阻燃高强聚乙烯材料及其制备方法 - Google Patents

一种基于紫外线交联的阻燃高强聚乙烯材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于紫外线交联的阻燃高强聚乙烯材料及其制备方法，所述高强聚乙烯材料各组分原料包括：以重量计，聚乙烯80‑90份、光引发剂2‑5份、交联剂3‑6份、抗氧剂1‑2份、聚酰亚胺树脂10‑15份、复合阻燃剂20‑30份、环氧树脂15‑20份。所述复合阻燃剂主要由改性氧化镁、磷酸钙、氧化锑、氧化锌复合制备。本发明公开了一种基于紫外线交联的阻燃高强聚乙烯材料及其制备方法，工艺设计合理，组分配比适宜，通过无机阻燃剂磷酸钙、改性氧化镁、氧化锑和氧化锌协同作用以提高产品的阻燃性能，同时将其进行复合后添加至聚乙烯基体中，改善其界面相容性，制备得到的聚乙烯材料具有优异的力学性能和阻燃性能，实用性更高。

Description

一种基于紫外线交联的阻燃高强聚乙烯材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及聚乙烯材料领域，具体为一种基于紫外线交联的阻燃高强聚乙烯材料及其制备方法。
背景技术
聚乙烯（polyethylene ，简称PE）是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂，聚乙烯（PE）交联技术是提高其材料性能的重要手段之一，经过交联改性的PE可使其性能得到大幅度的改善，不仅显著提高了PE的力学性能、耐环境应力开裂性能、耐化学药品腐蚀性能、抗蠕变性和电性能等综合性能，而且非常明显地提高了耐温等级，可使PE的耐热温度从70℃提高到100℃以上，从而大大拓宽了PE的应用领域。
交联聚乙烯绝缘是聚乙烯在高能射线（如γ射线、α射线、电子射线等）或交联剂的作用下，使其大分子之间生成交联，可提高其耐热等性能。现如今为了提高交联聚乙烯的阻燃性能，一般会在其中添加阻燃剂，而无机阻燃剂是其中最为常见的一种，但现有技术添加无机阻燃剂的量较大，直接添加至聚乙烯中会明显降低聚乙烯的力学性能。
针对该情况，我们设计了一种基于紫外线交联的阻燃高强聚乙烯材料及其制备方法，以解决该问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于紫外线交联的阻燃高强聚乙烯材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种基于紫外线交联的阻燃高强聚乙烯材料，所述高强聚乙烯材料各组分原料包括：以重量计，聚乙烯80-90份、光引发剂2-5份、交联剂3-6份、抗氧剂1-2份、聚酰亚胺树脂10-15份、复合阻燃剂20-30份、环氧树脂15-20份。
较优化的方案，所述复合阻燃剂主要由改性氧化镁、磷酸钙、氧化锑、氧化锌复合制备。
较优化的方案，所述改性氧化镁为锂、铝共掺杂的氧化镁。
较优化的方案，所述光引发剂为二苯甲酮及其衍生物；所述抗氧剂为磷酸酯类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂。
较优化的方案，一种基于紫外线交联的阻燃高强聚乙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
1)准备物料；
2)制备改性氧化镁：取六水合硝酸镁、九水合硝酸铝和柠檬酸混合，溶于蒸馏水中，再加入锂盐，搅拌后继续加入模板剂，80-85℃水浴温度下搅拌反应，反应后置于马弗炉中热处理3-4h，再置于500-600℃下煅烧，得到改性氧化镁；
3)取磷酸钙、改性氧化镁、氧化锑和氧化锌混合，溶于无水乙醇，搅拌，再置于80-90℃下干燥，干燥后置于模具中压制成型，压制后置于1300-1350℃温度下进行烧结，烧结时间为1-1.2h，随炉冷却，得到复合阻燃剂；
4)取聚酰亚胺树脂、复合阻燃剂和环氧树脂，搅拌10-30min，搅拌后进行紫外光辐照，辐照后继续搅拌10-20min，再加入聚乙烯、光引发剂、交联剂和抗氧剂，熔融挤出，冷却后再进行紫外辐照交联，辐照时间为5-12s，得到成品。
较优化的方案，包括以下步骤：
1)准备物料；步骤1）准备各物料，以进行后续操作；
2)制备改性氧化镁：取六水合硝酸镁、九水合硝酸铝和柠檬酸混合，溶于蒸馏水中，再加入锂盐，搅拌2-3min，继续加入模板剂，80-85℃水浴温度下搅拌1-2h，反应后置于马弗炉中热处理3-4h，热处理温度为150-160℃下，再置于500-600℃下煅烧，得到改性氧化镁；本申请步骤2）中制备得到改性氧化镁，所述改性氧化镁为锂、铝共掺杂的氧化镁，该改性氧化镁粒径分布均匀，呈现为片状结构，制备得到的改性氧化镁中存在碳酸锂相，在后续高温燃烧时碳酸锂可分解生成二氧化碳，对燃烧气体进行稀释并对氧气与聚乙烯材料之间进行阻隔，以提高其阻燃效果；同时该改性氧化镁中部分铝完全掺入到MgO晶格中，还会有一部分以铝化合物的形态存在，如氧化铝和铝酸镁，氧化铝和铝酸镁均可作为阻燃助剂作用，可催化聚合物的热氧交联反应，促进交联成炭，以降低燃烧时的传热、传质效应，进一步提高改性氧化镁的阻燃性能；
3)取磷酸钙、改性氧化镁、氧化锑和氧化锌混合，溶于无水乙醇，搅拌20-30min，再置于80-90℃下干燥20-24h，干燥后置于模具中压制成型，压制压力为150-152MPa，压制后置于1300-1350℃温度下进行烧结，烧结时间为1-1.2h，随炉冷却，得到复合阻燃剂；步骤3）中将磷酸钙、改性氧化镁、氧化锑和氧化锌复合制备得到复合阻燃剂，其中磷酸钙、改性氧化镁、氧化锑和氧化锌协同作用，以提高成品聚乙烯材料的阻燃性能；现如今，由于无机阻燃剂的阻燃效率较低，添加量较多，在聚乙烯基体制备时极易团聚，相容性较差，同时无机阻燃剂多为粉末状，分散添加至聚乙烯基体中，会进一步恶化无机阻燃剂与聚乙烯基体的相容性，因此为了避免该问题，本申请步骤3）将磷酸钙、改性氧化镁、氧化锑和氧化锌压铸成型后烧结复合制得复合阻燃剂，一方面可以改性无机阻燃剂与基体之间的相容性，降低团聚现象；另一方面在复合过程中磷酸钙与改性氧化镁协同作用并产生液相，液相的产生可有效填补组分之间、组分结构表面的孔隙，提高复合材料的致密度，使得复合阻燃剂具有较优异的力学性能，该复合阻燃剂可作为补强剂，以进一步提高聚乙烯产品的力学性能；
4)取聚酰亚胺树脂、复合阻燃剂和环氧树脂，以250-350rpm的转速搅拌10-30min，搅拌后进行紫外光辐照，辐照时间为3-5min，辐照后继续搅拌10-20min，再加入聚乙烯、光引发剂、交联剂和抗氧剂，熔融挤出，冷却后再进行紫外辐照交联，辐照时间为5-12s，得到成品；本申请聚酰亚胺树脂具有高透明性、高热稳定性，将其加入聚乙烯树脂中，一方面可以有效提高聚乙烯材料的热稳定性，另一方面在后续的聚乙烯紫外交联时，可提高紫外光的透射率，进一步提高紫外辐照交联效率；步骤4）制备时，先将聚酰亚胺树脂、复合阻燃剂和环氧树脂混合并进行紫外光辐照，在紫外光提供的高能量下，聚酰亚胺表面的酰亚胺环打开，其表面会生成羧基等亲水基团，在断裂后的化学键也会与其他的键交联生成新的稳定结构，在该过程中新生成的物质在样品表面分布不均匀，因此聚酰亚胺表面的粗糙度大大提高，能够促进聚酰亚胺与聚乙烯及其他组分之间的交联，改善各组分的界面相容性，同时生成的羧基能够与镁原子络合交联，而无需添加其他偶联剂或表面活性剂；接着混合各组分，熔融挤出、紫外辐照交联，得到具有优异力学性能、阻燃性能的聚乙烯材料。
较优化的方案，步骤4）中，所述聚酰亚胺树脂具体制备方法为：取4,4'-二氨基二苯醚、γ-羟基丁酸内酯混合均匀，加入氢化联苯四酸二酐和三乙胺，氮气环境下搅拌反应1-1.5h，再加入甲苯，升温至130-140℃回流脱水5-6h，继续升温至180℃，恒温反应3-3.5h，冷却，洗涤干燥，得到聚酰亚胺树脂。
本申请中聚酰亚胺树脂以氢化联苯四酸二酐（HBPDA）、4,4'-二氨基二苯醚（ODA）、γ-羟基丁酸内酯为原料进行交联，以三乙胺为催化剂，该方案将氢化联苯结构引入到聚酰亚胺分子结构中，制备得到的聚酰亚胺树脂具有优异的耐热稳定性和高透明性。
较优化的方案，步骤4）中，紫外光的波长为200-400nm、光强为400-1000mW/cm2。
较优化的方案，步骤3）中，磷酸钙、改性氧化镁、氧化锑和氧化锌的质量比为1：2：1：1。
较优化的方案，步骤2）中，所述锂盐为硝酸锂。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
本发明公开了一种基于紫外线交联的阻燃高强聚乙烯材料及其制备方法，工艺设计合理，组分配比适宜，通过无机阻燃剂磷酸钙、改性氧化镁、氧化锑和氧化锌协同作用以提高产品的阻燃性能，同时将其进行复合后添加至聚乙烯基体中，改善其界面相容性，制备得到的聚乙烯材料具有优异的力学性能和阻燃性能，实用性更高。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
实施例1：
一种基于紫外线交联的阻燃高强聚乙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：准备物料；
步骤二：制备改性氧化镁：取六水合硝酸镁、九水合硝酸铝和柠檬酸混合，溶于蒸馏水中，再加入锂盐，搅拌2min，继续加入模板剂，80℃水浴温度下搅拌2h，反应后置于马弗炉中热处理3，热处理温度为160℃下，再置于500℃下煅烧，得到改性氧化镁；其中锂盐为硝酸锂。
步骤三：取磷酸钙、改性氧化镁、氧化锑和氧化锌混合，溶于无水乙醇，搅拌20min，再置于80℃下干燥24h，干燥后置于模具中压制成型，压制压力为150MPa，压制后置于1300℃温度下进行烧结，烧结时间为1.2h，随炉冷却，得到复合阻燃剂；其中磷酸钙、改性氧化镁、氧化锑和氧化锌的质量比为1：2：1：1。
步骤四：取聚酰亚胺树脂、复合阻燃剂和环氧树脂，以250rpm的转速搅拌30min，搅拌后进行紫外光辐照，辐照时间为3min，辐照后继续搅拌10min，再加入聚乙烯、光引发剂、交联剂和抗氧剂，熔融挤出，冷却后再进行紫外辐照交联，辐照时间为5s，紫外光的波长为400nm、光强为1000mW/cm2，得到成品。
其中所述聚酰亚胺树脂具体制备方法为：取4,4'-二氨基二苯醚、γ-羟基丁酸内酯混合均匀，加入氢化联苯四酸二酐和三乙胺，氮气环境下搅拌反应1h，再加入甲苯，升温至130℃回流脱水6h，继续升温至180℃，恒温反应3h，冷却，洗涤干燥，得到聚酰亚胺树脂。
本实施例中，所述高强聚乙烯材料各组分原料包括：以重量计，聚乙烯80份、光引发剂2份、交联剂3份、抗氧剂1份、聚酰亚胺树脂10份、复合阻燃剂20份、环氧树脂15份；所述光引发剂为二苯甲酮及其衍生物；所述抗氧剂为磷酸酯类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂。
实施例2：
一种基于紫外线交联的阻燃高强聚乙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：准备物料；
步骤二：制备改性氧化镁：取六水合硝酸镁、九水合硝酸铝和柠檬酸混合，溶于蒸馏水中，再加入锂盐，搅拌2.5min，继续加入模板剂，82℃水浴温度下搅拌1.5h，反应后置于马弗炉中热处理3.5h，热处理温度为155℃下，再置于550℃下煅烧，得到改性氧化镁；其中锂盐为硝酸锂。
步骤三：取磷酸钙、改性氧化镁、氧化锑和氧化锌混合，溶于无水乙醇，搅拌25min，再置于85℃下干燥22h，干燥后置于模具中压制成型，压制压力为151MPa，压制后置于1325℃温度下进行烧结，烧结时间为1.1h，随炉冷却，得到复合阻燃剂；其中磷酸钙、改性氧化镁、氧化锑和氧化锌的质量比为1：2：1：1。
步骤四：取聚酰亚胺树脂、复合阻燃剂和环氧树脂，以300rpm的转速搅拌20min，搅拌后进行紫外光辐照，辐照时间为4min，辐照后继续搅拌15min，再加入聚乙烯、光引发剂、交联剂和抗氧剂，熔融挤出，冷却后再进行紫外辐照交联，辐照时间为8s，紫外光的波长为300nm、光强为650mW/cm2，得到成品。
其中所述聚酰亚胺树脂具体制备方法为：取4,4'-二氨基二苯醚、γ-羟基丁酸内酯混合均匀，加入氢化联苯四酸二酐和三乙胺，氮气环境下搅拌反应1.3h，再加入甲苯，升温至135℃回流脱水5.5h，继续升温至180℃，恒温反应3.2h，冷却，洗涤干燥，得到聚酰亚胺树脂。
本实施例中，所述高强聚乙烯材料各组分原料包括：以重量计，聚乙烯85份、光引发剂4份、交联剂5份、抗氧剂1.5份、聚酰亚胺树脂13份、复合阻燃剂25份、环氧树脂18份；所述光引发剂为二苯甲酮及其衍生物；所述抗氧剂为磷酸酯类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂。
实施例3：
一种基于紫外线交联的阻燃高强聚乙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：准备物料；
步骤二：制备改性氧化镁：取六水合硝酸镁、九水合硝酸铝和柠檬酸混合，溶于蒸馏水中，再加入锂盐，搅拌3min，继续加入模板剂， 85℃水浴温度下搅拌1h，反应后置于马弗炉中热处理4h，热处理温度为150℃下，再置于600℃下煅烧，得到改性氧化镁；其中锂盐为硝酸锂。
步骤三：取磷酸钙、改性氧化镁、氧化锑和氧化锌混合，溶于无水乙醇，搅拌30min，再置于90℃下干燥20h，干燥后置于模具中压制成型，压制压力为152MPa，压制后置于1350℃温度下进行烧结，烧结时间为1h，随炉冷却，得到复合阻燃剂；其中磷酸钙、改性氧化镁、氧化锑和氧化锌的质量比为1：2：1：1。
步骤四：取聚酰亚胺树脂、复合阻燃剂和环氧树脂，以350rpm的转速搅拌10min，搅拌后进行紫外光辐照，辐照时间为5min，辐照后继续搅拌20min，再加入聚乙烯、光引发剂、交联剂和抗氧剂，熔融挤出，冷却后再进行紫外辐照交联，辐照时间为12s，紫外光的波长为200nm、光强为400mW/cm2，得到成品。
其中所述聚酰亚胺树脂具体制备方法为：取4,4'-二氨基二苯醚、γ-羟基丁酸内酯混合均匀，加入氢化联苯四酸二酐和三乙胺，氮气环境下搅拌反应1.5h，再加入甲苯，升温至140℃回流脱水5h，继续升温至180℃，恒温反应3.5h，冷却，洗涤干燥，得到聚酰亚胺树脂。
本实施例中，所述高强聚乙烯材料各组分原料包括：以重量计，聚乙烯90份、光引发剂5份、交联剂6份、抗氧剂2份、聚酰亚胺树脂15份、复合阻燃剂30份、环氧树脂20份；所述光引发剂为二苯甲酮及其衍生物；所述抗氧剂为磷酸酯类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂。
实施例1-3为依据本申请公开的方案制备，得到的聚乙烯材料的性能检测如下表所示：
拉伸强度、断裂伸长率可依据GB/T 1040.3-2006《塑料拉伸性能的测试》进行检测，依据GB/T1040.3-2006，热老化试验依据GB/T2951.12-2008进行，热老化条件为135℃´170h；阻燃性能依据GB T 2408-2008 《塑料 燃烧性能的测定》。
Figure DEST_PATH_IMAGE002
。
对比例1：
一种基于紫外线交联的阻燃高强聚乙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：准备物料；
步骤二：制备改性氧化镁：取六水合硝酸镁、九水合硝酸铝和柠檬酸混合，溶于蒸馏水中，再加入锂盐，搅拌2.5min，继续加入模板剂，82℃水浴温度下搅拌1.5h，反应后置于马弗炉中热处理3.5h，热处理温度为155℃下，再置于550℃下煅烧，得到改性氧化镁；其中锂盐为硝酸锂。
步骤三：取磷酸钙、改性氧化镁、氧化锑和氧化锌混合，溶于无水乙醇，搅拌25min，再置于85℃下干燥22h，干燥后置于模具中压制成型，压制压力为151MPa，压制后置于1325℃温度下进行烧结，烧结时间为1.1h，随炉冷却，得到复合阻燃剂；其中磷酸钙、改性氧化镁、氧化锑和氧化锌的质量比为1：2：1：1。
步骤四：取聚酰亚胺树脂、复合阻燃剂和环氧树脂，以300rpm的转速搅拌20min，再加入聚乙烯、光引发剂、交联剂和抗氧剂，熔融挤出，冷却后再进行紫外辐照交联，辐照时间为8s，紫外光的波长为300nm、光强为650mW/cm2，得到成品。
其中所述聚酰亚胺树脂具体制备方法为：取4,4'-二氨基二苯醚、γ-羟基丁酸内酯混合均匀，加入氢化联苯四酸二酐和三乙胺，氮气环境下搅拌反应1.3h，再加入甲苯，升温至135℃回流脱水5.5h，继续升温至180℃，恒温反应3.2h，冷却，洗涤干燥，得到聚酰亚胺树脂。
本实施例中，所述高强聚乙烯材料各组分原料包括：以重量计，聚乙烯85份、光引发剂4份、交联剂5份、抗氧剂1.5份、聚酰亚胺树脂13份、复合阻燃剂25份、环氧树脂18份；所述光引发剂为二苯甲酮及其衍生物；所述抗氧剂为磷酸酯类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂。
对比例2：
一种基于紫外线交联的阻燃高强聚乙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：准备物料；
步骤二：取磷酸钙、氧化镁、氧化锑和氧化锌混合，溶于无水乙醇，搅拌25min，再置于85℃下干燥22h，干燥后置于模具中压制成型，压制压力为151MPa，压制后置于1325℃温度下进行烧结，烧结时间为1.1h，随炉冷却，得到复合阻燃剂；其中磷酸钙、氧化镁、氧化锑和氧化锌的质量比为1：2：1：1。
步骤四：取聚酰亚胺树脂、复合阻燃剂和环氧树脂，以300rpm的转速搅拌20min，再加入聚乙烯、光引发剂、交联剂和抗氧剂，熔融挤出，冷却后再进行紫外辐照交联，辐照时间为8s，紫外光的波长为300nm、光强为650mW/cm2，得到成品。
其中所述聚酰亚胺树脂具体制备方法为：取4,4'-二氨基二苯醚、γ-羟基丁酸内酯混合均匀，加入氢化联苯四酸二酐和三乙胺，氮气环境下搅拌反应1.3h，再加入甲苯，升温至135℃回流脱水5.5h，继续升温至180℃，恒温反应3.2h，冷却，洗涤干燥，得到聚酰亚胺树脂。
本实施例中，所述高强聚乙烯材料各组分原料包括：以重量计，聚乙烯85份、光引发剂4份、交联剂5份、抗氧剂1.5份、聚酰亚胺树脂13份、复合阻燃剂25份、环氧树脂18份；所述光引发剂为二苯甲酮及其衍生物；所述抗氧剂为磷酸酯类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂。
对比例3：
一种基于紫外线交联的阻燃高强聚乙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：准备物料；
步骤二：取聚酰亚胺树脂、复合阻燃剂和环氧树脂，以300rpm的转速搅拌20min，再加入聚乙烯、光引发剂、交联剂和抗氧剂，熔融挤出，冷却后再进行紫外辐照交联，辐照时间为8s，紫外光的波长为300nm、光强为650mW/cm2，得到成品。所述复合阻燃剂包括磷酸钙、氧化镁、氧化锑和氧化锌，质量比为1：2：1：1。
其中所述聚酰亚胺树脂具体制备方法为：取4,4'-二氨基二苯醚、γ-羟基丁酸内酯混合均匀，加入氢化联苯四酸二酐和三乙胺，氮气环境下搅拌反应1.3h，再加入甲苯，升温至135℃回流脱水5.5h，继续升温至180℃，恒温反应3.2h，冷却，洗涤干燥，得到聚酰亚胺树脂。
本实施例中，所述高强聚乙烯材料各组分原料包括：以重量计，聚乙烯85份、光引发剂4份、交联剂5份、抗氧剂1.5份、聚酰亚胺树脂13份、复合阻燃剂25份、环氧树脂18份；所述光引发剂为二苯甲酮及其衍生物；所述抗氧剂为磷酸酯类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂。
以实施例2为实验组，建立对照组，分别为对比例1-3，其中对比例1在实施例2的基础上进行改变，对比例1中未对聚酰亚胺树脂进行紫外交联，其他步骤参数和组分含量与实施例2一致；
对比例2在对比例1的基础上进行改变，对比例2中未对聚酰亚胺树脂进行紫外交联、并未对氧化镁进行改性，其他步骤参数和组分含量与实施例2一致；
对比例3在对比例1的基础上进行改变，对比例3中未对聚酰亚胺树脂进行紫外交联、并未对氧化镁进行改性，且将无机阻燃剂直接添加至组分中，其他步骤参数和组分含量与实施例2一致；
具体检测数据如下表所示：
项目 拉伸强度（MPa） 断裂伸长率（%） 阻燃性能
实施例2 24.6 647 V-0
对比例1 22.9 604 V-0
对比例2 21.6 595 V-1
对比例3 17.9 523 V-2
结论：本发明工艺设计合理，组分配比适宜，通过无机阻燃剂磷酸钙、改性氧化镁、氧化锑和氧化锌协同作用以提高产品的阻燃性能，同时将其进行复合后添加至聚乙烯基体中，改善其界面相容性，制备得到的聚乙烯材料具有优异的力学性能和阻燃性能，实用性更高。
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。

Claims (10)

1.一种基于紫外线交联的阻燃高强聚乙烯材料，其特征在于：所述高强聚乙烯材料各组分原料包括：以重量计，聚乙烯80-90份、光引发剂2-5份、交联剂3-6份、抗氧剂1-2份、聚酰亚胺树脂10-15份、复合阻燃剂20-30份、环氧树脂15-20份。
2.根据权利要求1所述的一种基于紫外线交联的阻燃高强聚乙烯材料，其特征在于：所述复合阻燃剂主要由改性氧化镁、磷酸钙、氧化锑、氧化锌复合制备。
3.根据权利要求2所述的一种基于紫外线交联的阻燃高强聚乙烯材料，其特征在于：所述改性氧化镁为锂、铝共掺杂的氧化镁。
4.根据权利要求1所述的一种基于紫外线交联的阻燃高强聚乙烯材料，其特征在于：所述光引发剂为二苯甲酮及其衍生物；所述抗氧剂为磷酸酯类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂。
5.一种基于紫外线交联的阻燃高强聚乙烯材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)准备物料；
2)制备改性氧化镁：取六水合硝酸镁、九水合硝酸铝和柠檬酸混合，溶于蒸馏水中，再加入锂盐，搅拌后继续加入模板剂，80-85℃水浴温度下搅拌反应，反应后置于马弗炉中热处理3-4h，再置于500-600℃下煅烧，得到改性氧化镁；
3)取磷酸钙、改性氧化镁、氧化锑和氧化锌混合，溶于无水乙醇，搅拌，再置于80-90℃下干燥，干燥后置于模具中压制成型，压制后置于1300-1350℃温度下进行烧结，烧结时间为1-1.2h，随炉冷却，得到复合阻燃剂；
4)取聚酰亚胺树脂、复合阻燃剂和环氧树脂，搅拌10-30min，搅拌后进行紫外光辐照，辐照后继续搅拌10-20min，再加入聚乙烯、光引发剂、交联剂和抗氧剂，熔融挤出，冷却后再进行紫外辐照交联，辐照时间为5-12s，得到成品。
6.根据权利要求5所述的一种基于紫外线交联的阻燃高强聚乙烯材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)准备物料；
2)制备改性氧化镁：取六水合硝酸镁、九水合硝酸铝和柠檬酸混合，溶于蒸馏水中，再加入锂盐，搅拌2-3min，继续加入模板剂，80-85℃水浴温度下搅拌1-2h，反应后置于马弗炉中热处理3-4h，热处理温度为150-160℃下，再置于500-600℃下煅烧，得到改性氧化镁；
3)取磷酸钙、改性氧化镁、氧化锑和氧化锌混合，溶于无水乙醇，搅拌20-30min，再置于80-90℃下干燥20-24h，干燥后置于模具中压制成型，压制压力为150-152MPa，压制后置于1300-1350℃温度下进行烧结，烧结时间为1-1.2h，随炉冷却，得到复合阻燃剂；
4)取聚酰亚胺树脂、复合阻燃剂和环氧树脂，以250-350rpm的转速搅拌10-30min，搅拌后进行紫外光辐照，辐照时间为3-5min，辐照后继续搅拌10-20min，再加入聚乙烯、光引发剂、交联剂和抗氧剂，熔融挤出，冷却后再进行紫外辐照交联，辐照时间为5-12s，得到成品。
7.根据权利要求6所述的一种基于紫外线交联的阻燃高强聚乙烯材料的制备方法，其特征在于：步骤4）中，所述聚酰亚胺树脂具体制备方法为：取4,4'-二氨基二苯醚、γ-羟基丁酸内酯混合均匀，加入氢化联苯四酸二酐和三乙胺，氮气环境下搅拌反应1-1.5h，再加入甲苯，升温至130-140℃回流脱水5-6h，继续升温至180℃，恒温反应3-3.5h，冷却，洗涤干燥，得到聚酰亚胺树脂。
8.根据权利要求6所述的一种基于紫外线交联的阻燃高强聚乙烯材料的制备方法，其特征在于：步骤4）中，紫外光的波长为200-400nm、光强为400-1000mW/cm2。
9.根据权利要求6所述的一种基于紫外线交联的阻燃高强聚乙烯材料的制备方法，其特征在于：步骤3）中，磷酸钙、改性氧化镁、氧化锑和氧化锌的质量比为1：2：1：1。
10.根据权利要求6所述的一种基于紫外线交联的阻燃高强聚乙烯材料的制备方法，其特征在于：步骤2）中，所述锂盐为硝酸锂。
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CN113045811A (zh) * 2021-03-15 2021-06-29 远东电缆有限公司 一种一步法紫外光交联聚乙烯电缆绝缘及制备方法
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