CN115850850B - 阻燃剂组合物、阻燃电缆料以及制备阻燃增效剂的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及阻燃剂组合物、阻燃电缆料以及制备阻燃增效剂的方法。本发明的阻燃剂组合物优选用于电缆料，其包括至少一种金属氢氧化物和阻燃增效剂，所述阻燃增效剂包括改性粉煤灰，或由改性粉煤灰组成，所述改性粉煤灰的制备方法包括：使粉煤灰经过碱浸出处理和酸浸出处理获得铝硅氧化物，对所述铝硅氧化物使用偶联剂改性后得到改性粉煤灰，其中所述碱浸出处理和酸浸出处理之间以任意顺序进行，优选先进行碱浸出处理，后进行酸浸出处理。本发明还涉及包含阻燃剂组合物的阻燃电缆料，以及阻燃增效剂的制备方法。

Description

阻燃剂组合物、阻燃电缆料以及制备阻燃增效剂的方法

技术领域

本发明涉及阻燃剂组合物，尤其是用于电缆料的阻燃剂组合物以及包含阻燃剂组合物的阻燃电缆料。本发明还涉及用于阻燃剂组合物中的阻燃增效剂的制备方法。

背景技术

随着各式各样的民用特别是家用电器的普及，室内外电线电缆的需求不断增长。这往往为安全带来潜在隐患，尤其是火灾隐患。

目前，民用电器已经从小功率小电流的电器逐渐向大功率大电流的电器转变。例如，电动汽车、电动自行车和电动摩托车在我国处于高速增长和普及的阶段。对这些电动交通工具进行充电往往需要使用能够负载大电流的电线和电缆。大电流往往意味着相对更高的火灾风险。

在发生火灾时，对人员威胁最大的是燃烧时产生的气体以及烟雾。烟雾会阻挡视线，阻碍呼吸，对人员逃生造成极大障碍。此外，即便成功逃生，烟雾也可能对人员的健康产生不可逆的损害，尤其是呼吸系统和肺部。

作为与传导大电流的电线和电缆直接接触的电线电缆护套，它们更易遭受火灾威胁。因此，电线电缆的护套的阻燃尤其是抑烟性能是特别重要的。

电线电缆绝缘及护套用高分子材料俗称电缆料，其主要是由高分子聚合物基质和助剂两部分组成。在诸多助剂种类中，阻燃剂是一类已知且常用的添加剂，并且扮演着非常重要的角色，它的一个重要作用就是降低电缆料燃烧时产生的烟雾量。

因此，需要提供能够有效降低燃烧时烟雾产生的阻燃剂。

发明内容

针对以上技术问题，本发明提供了一种阻燃剂组合物。该阻燃剂组合物可以显著降低电缆料燃烧时的总烟产生量和总烟释放量，即具有良好的抑烟性能。本发明的阻燃剂组合物基于金属氢氧化物和阻燃增效剂，该阻燃增效剂包括粉煤灰经过碱浸出处理和酸浸出处理这两种处理后再进行改性获得的改性粉煤灰。本发明利用阻燃增效剂和金属氢氧化物的组合实现了上述有益的抑烟效果，即显著降低总烟产生量和总烟释放量。

根据本发明的一个方面，本发明提供一种阻燃剂组合物，其优选是用于电缆料的，该组合物包括至少一种金属氢氧化物和阻燃增效剂，所述阻燃增效剂包括改性粉煤灰，或由改性粉煤灰组成，所述改性粉煤灰的制备方法包括：使粉煤灰经过使用碱溶液进行的碱浸出处理和使用酸溶液进行的酸浸出处理获得铝硅氧化物，对所述铝硅氧化物使用偶联剂改性后得到改性粉煤灰，其中所述碱浸出处理和酸浸出处理之间以任意顺序进行，优选先进行碱浸出处理，后对碱浸出处理得到的固体物进行酸浸出处理。

根据另一方面，本发明还提供了一种阻燃电缆料，其包含如前所述的阻燃剂组合物、任选的添加剂(例如润滑剂、抗氧化剂、相容剂或其组合)、和聚合物基质，例如弹性共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯EVA、聚乙烯PE或其组合；优选地，聚合物基质包括弹性共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯EVA、和聚乙烯PE；优选地，聚合物基质的重量份数为30-70份、优选35-65份、更优选40-60份、还更优选44-55份；优选地，聚合物基质包括5-20份、优选7-15份、更优选10-13份的弹性共聚物，10-35份、优选15-30份、更优选21-25份乙烯-乙酸乙烯酯EVA和5-25份、优选10-20份、更优选13-17份聚乙烯PE。

根据又另一个方面，本发明还提供了制备如前所述的阻燃增效剂的方法，所述阻燃增效剂包括改性粉煤灰，或由改性粉煤灰组成，所述改性粉煤灰的制备方法包括：使粉煤灰经过碱浸出处理和酸浸出处理获得铝硅氧化物，对所述铝硅氧化物使用偶联剂改性后得到改性粉煤灰，其中所述碱浸出处理和酸浸出处理之间以任意顺序进行，优选先进行碱浸出处理，后对碱浸出处理得到的固体物进行酸浸出处理。

本发明使用碱、酸联合浸出处理粉煤灰得到的改性粉煤灰实现了比单独使用碱或酸浸出处理粉煤灰得到的改性粉煤灰更低的总烟产生量和总烟释放量，这意味着更好的抑烟性质。优选地，使用先碱浸出处理，再进行酸浸出处理获得的改性粉煤灰比相反的处理顺序获得的改性粉煤灰实现了更低的总烟产生量和总烟释放量。

优选地，本发明发现使用偶联剂对经过碱浸出处理和酸浸出处理后的粉煤灰改性可实现降低的总烟产生量和总烟释放量。还优选地，使用钛酸酯类偶联剂改性获得的粉煤灰比使用硅烷类偶联剂改性的粉煤灰获得了更低的总烟产生量和总烟释放量。

仍优选地，本发明使用的金属氢氧化物和改性粉煤灰的组合可以实现比单独使用金属氢氧化物或改性粉煤灰更低的总烟产生量和总烟释放量。已经发现改性粉煤灰可以显著提高金属氢氧化物的抑烟效果。

本发明的阻燃剂组合物，以及相应的阻燃电缆料可以取得优异的抑烟效果，取得显著降低的总烟产生量和总烟释放量。

实施方式

为了使得本发明的目的、技术方案和优点更为明显，在下文详细介绍本发明。应理解，本发明不受这里描述的限制。

阻燃增效剂

本发明的阻燃剂组合物包括阻燃增效剂，所述阻燃增效剂包括改性粉煤灰，或由改性粉煤灰组成，所述改性粉煤灰的制备方法包括：使粉煤灰经过使用碱溶液进行的碱浸出处理和使用酸溶液进行的酸浸出处理获得铝硅氧化物，对所述铝硅氧化物使用偶联剂改性后得到改性粉煤灰，其中所述碱浸出处理和酸浸出处理之间以任意顺序进行，优选先进行碱浸出处理，后对碱浸出处理得到的固体物进行酸浸出处理。

粉煤灰是火力发电厂煤炭燃烧后的固体排放物，主要成分为二氧化硅(SiO₂)和氧化铝(Al₂O₃)，它们占粉煤灰总体的70%-80%；另外，还含有少量三氧化二铁(Fe₂O₃)、氧化钙(CaO)和氧化钠(Na₂O)以及其他氧化物。

本发明对作为改性粉煤灰原料使用的粉煤灰没有特定的限制，但优选高铝粉煤灰。高铝粉煤灰是本领域已知的概念，一般是指氧化铝含量不低于37%的粉煤灰。优选地，在本发明中可使用的高铝粉煤灰按重量计含有40-55%、优选45-53%的氧化铝，35-50%、优选40-48%的氧化硅。

本发明对粉煤灰改性的方法包括两阶段，第一阶段是碱浸出和酸浸出处理，第二阶段是使用偶联剂进行改性。

在第一阶段中，碱浸出和酸浸出处理可以任意顺序进行。在试验中发现，先进行碱浸出后进行酸浸出是优选的，因为通过这样的处理顺序得到的改性粉煤灰的抑烟效果比相反顺序获得的改性粉煤灰更好。本发明还发现，无论是先进行碱浸出处理还是先进行酸浸出处理，使用碱浸出和酸浸出处理这两种浸出处理获得的改性粉煤灰比仅使用酸浸出处理或碱浸出处理获得的改性粉煤灰具有更好的抑烟性质。

需要说明的是，本发明中提到的碱浸出和酸浸出处理针对的都是固体物。例如，对于先进行碱浸出处理后进行酸浸出处理的实施方式，碱浸出处理粉煤灰意味着使用碱溶液处理粉煤灰，随后进行的酸浸出处理则是对碱浸出获得的粉煤灰残留固体物(称作脱硅灰)使用酸溶液进行处理，反之亦然。

根据一个实施方式，碱浸出处理中使用的碱溶液包括选自以下碱的溶液：NaOH、Ca(OH)₂、LiOH或KOH，优选NaOH；独立地，酸浸出处理中使用的酸溶液包括选自以下的酸溶液：HCl、H₂SO₄、HNO₃或磷酸，优选HCl。

根据一个实施方式，先进行碱浸出处理，后进行酸浸出处理，其中碱浸出处理包括使用碱溶液对粉煤灰进行预脱硅处理制备脱硅灰，酸浸出处理包括使用酸溶液处理脱硅灰制备铝硅氧化物，优选地在碱浸出处理之后进行对脱硅灰用水清洗以及干燥的步骤，优选地在酸浸出处理之后进行对铝硅氧化物用水清洗以及干燥步骤。

根据一个实施方式，碱浸出处理中的碱溶液为NaOH溶液，NaOH浓度为100-200g/L、优选110-180g/L、更优选120-170g/L、还更优选130-150g/L、仍更优选130-140g/L；独立地，酸浸出处理中的酸溶液为HCl溶液，HCl重量浓度(即HCl占盐酸溶液的重量百分数)为5-30%、优选10-25%、更优选16-20%、还更优选16-18%。

本发明中出现的表述“独立地”意味着该表述前后的实施方式或技术特征的选择是相互独立的，例如可互不影响地进行取值。

根据一个实施方式，碱浸出处理中的液固比，即碱浸出处理中使用的碱溶液与粉煤灰的比例为：1-10:1、优选2-8:1、更优选3-5:1；独立地，酸浸出处理中的液固比，即酸浸出处理中使用的酸溶液与脱硅灰的比例为：2-16:1、优选4-12:1、更优选6-8:1；其中，液固比的单位为100 ml/100 g；优选地，碱浸出处理时间为1-10小时、优选2-8小时、更优选3-7小时、最优选4-5小时；优选地，酸浸出处理时间为1-10小时、优选2-8小时、更优选3-7小时、最优选4-5小时。

上文所述液固比是指，每处理100 g的固体物使用的以100 ml计的溶液体积。例如，在先进行碱浸出处理时碱浸出中3-5:1的液固比意味着每处理100 g的粉煤灰，使用300-500 ml的碱溶液。对于酸浸出处理是同样的规则。

此外，在酸浸出和碱浸出处理步骤之间可进行洗涤和干燥步骤。如何进行这样的步骤是本领域技术人员已知的。进行洗涤和干燥的目的是除去前一个步骤中留下的残留溶液和残留物，使得下一步处理更有效的进行。可采用加热后的水进行洗涤，并且可采用本领域已知的方法进行干燥。

在一个优选的实施方式中，先进行碱浸出处理，后进行酸浸出处理，其中碱浸出处理包括使用碱溶液对粉煤灰进行预脱硅处理制备脱硅灰，酸浸出处理包括使用酸溶液处理脱硅灰制备铝硅氧化物。在碱浸出处理之后进行对脱硅灰用水清洗以及干燥的步骤，并且在酸浸出处理之后进行对铝硅氧化物用水清洗以及干燥步骤。优选地，可使用90-100摄氏度的热水对脱硅灰/铝硅氧化物进行多次清洗(例如2-8次，优选3-6次，最优选4次)，并且通过过滤如压滤和烘干等方式使其脱水，随后干燥以便于进行后续步骤。

在第二阶段中，将获得的铝硅氧化物与偶联剂共混进行改性。改性后可通过粉碎过筛得到期望粒径的改性粉煤灰。

第二阶段中的偶联剂是本领域已知的偶联剂，如硅烷类偶联剂，或钛酸酯类偶联剂，其中钛酸酯类偶联剂是更优选的，因为它比硅烷类偶联剂实现了更好的抑烟效果。作为硅烷类偶联剂的实例，可提及KH-550、KH-570、11-100或其组合。作为钛酸酯类偶联剂的实例，可提及单烷氧基类钛酸酯偶联剂，例如TM-931钛酸酯类偶联剂，其中TM-931可从扬州天扬助剂公司获得。

本发明发现，使用钛酸酯类偶联剂改性获得的粉煤灰的抑烟效果要优于使用硅烷类偶联剂改性获得的粉煤灰的抑烟效果。

在进行改性时，可在高速粉碎机中对偶联剂和铝硅氧化物的混合物进行机械搅拌来实施改性。

对于偶联剂的用量，可列举使用经过碱浸出处理和酸浸出处理后得到的铝硅氧化物重量的0.1%-3%，优选0.3%-2%，还优选0.5%-1.5%的量的偶联剂。

因此，根据一个实施方式，使用铝硅氧化物重量的0.1%-3%，优选0.3%-2%，还优选0.5%-1.5%的偶联剂进行改性，优选地将铝硅氧化物与偶联剂共混，例如机械搅拌而进行改性。

所述偶联剂优选包括硅烷类偶联剂，或钛酸酯类偶联剂；更优选钛酸酯类偶联剂，还更优选单烷氧基类钛酸酯偶联剂，例如TM-931钛酸酯类偶联剂；所述硅烷类偶联剂特别包括KH-550、KH-570、11-100或其组合。

金属氢氧化物

可用于本发明的金属氢氧化物包括至少一种来自元素周期表第1至15族中的金属的氢氧化物，优选至少一种来自元素周期表第1、2、13和14族中的金属的氢氧化物，还优选至少一种来自元素周期表第2族和/或第13族中的金属的氢氧化物，更优选地金属氢氧化物包括两种分别来自元素周期表第2族和第13族中的金属的氢氧化物，特别地金属氢氧化物包括氢氧化铝，仍更优选地包括氢氧化铝和氢氧化镁。

根据一个实施方式，金属氢氧化物的重量份为60-90份、优选65-89份、更优选70-89份、仍更优选73-85份、还更优选74-82份，并且阻燃增效剂的重量份为5-20份、优选7-17份、更优选8-15份、最优选10-14份。

根据一个实施方式，金属氢氧化物包括氢氧化铝和氢氧化镁，优选地，氢氧化铝的重量份为40-60份、优选45-55份、更优选46-50份，并且氢氧化镁的重量份为20-40份、优选25-35份、更优选28-32份。

已经注意到，根据本发明的改性粉煤灰对金属氢氧化物，尤其是氢氧化铝的抑烟性能，例如降低总烟释放量和总烟产生量具有显著的改进效果。

在优选的实施方式中，同时使用氢氧化铝和氢氧化镁。

本发明发现，使用氢氧化铝而不使用本发明的改性粉煤灰时的抑烟效果，和使用本发明的改性粉煤灰而不使用氢氧化铝时的抑烟效果，都远低于同时使用氢氧化铝和本发明改性粉煤灰时的抑烟效果。仅使用本发明的改性粉煤灰时，发现其抑烟效果并不明显，然而将其与氢氧化铝同时使用时获得的抑烟效果是非常显著的。不希望受到理论的束缚，但发明人认为本发明的改性粉煤灰对氢氧化铝的抑烟效果有明显的改进作用。

阻燃剂组合物

本发明的阻燃剂组合物包含上述阻燃增效剂和金属氢氧化物。

在阻燃剂组合物中，金属氢氧化物的重量份为60-90份、优选65-89份、更优选70-89份、仍更优选73-85份、还更优选74-82份，并且阻燃增效剂的重量份为5-20份、优选7-17份、更优选8-15份、最优选10-14份。

在包含氢氧化铝和氢氧化镁的实施方式中，氢氧化铝的重量份为40-60份、优选45-55份、更优选46-50份；并且氢氧化镁的重量份为20-40份、优选25-35份、更优选28-32份。

聚合物基质

本发明采用的聚合物基质是本领域中已知可用于电缆料的那些聚合物，且本发明不限于下文中列出的聚合物基质。作为聚合物基质的实例，可提及弹性共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯EVA、聚乙烯PE或其组合。弹性共聚物指的是聚烯烃弹性体共聚物(polyolefinelastomer)，一般是指聚α-烯烃和乙烯的弹性体共聚物。这种材料是已知的一类用于电缆料的聚合物基质。作为非限制性的弹性共聚物的实例，可提及乙烯-辛烯共聚物聚烯烃弹性体，乙烯-丙烯共聚物聚烯烃弹性体。

对于乙烯-乙酸乙烯酯EVA和聚乙烯PE，它们也是本领域中已知可用于电缆料的聚合物基质。

在一个优选的实施方式中，聚合物基质包括弹性共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯EVA和聚乙烯PE。聚合物基质包括5-20份、优选7-15份、更优选10-13份的弹性共聚物，10-35份、优选15-30份、更优选21-25份乙烯-乙酸乙烯酯EVA和5-25份、优选10-20份、更优选13-17份聚乙烯PE。

阻燃电缆料

本发明的阻燃电缆料包括如上所述的阻燃剂组合物和聚合物基质以及任选的添加剂。

所述添加剂的实例可提及润滑剂、抗氧化剂、相容剂或其组合。这些添加剂的使用本领域技术人员而言是已知的。本领域技术人员可以根据实际性能的需要而选择使用这些添加剂。

因此，根据一个实施方式，本发明还提供了一种阻燃电缆料，其包含如前所述的阻燃剂组合物、任选的添加剂(例如润滑剂、抗氧化剂、相容剂或其组合)、和聚合物基质，例如弹性共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯EVA、聚乙烯PE或其组合；优选地，聚合物基质包括弹性共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯EVA、和聚乙烯PE；优选地，聚合物基质的重量份数为30-70份、优选35-65份、更优选40-60份、还更优选44-55份；优选地，聚合物基质包括5-20份、优选7-15份、更优选10-13份的弹性共聚物，10-35份、优选15-30份、更优选21-25份乙烯-乙酸乙烯酯EVA和5-25份、优选10-20份、更优选13-17份聚乙烯PE。

阻燃增效剂的制备方法

本发明还提供了制备如前所述的阻燃增效剂的方法，所述阻燃增效剂包括改性粉煤灰，或由改性粉煤灰组成，所述阻燃增效剂的制备方法包括如上所述的粉煤灰改性的制备方法。例如，如前文所述，所述改性粉煤灰的制备方法包括：使粉煤灰经过碱浸出处理和酸浸出处理获得铝硅氧化物，对所述铝硅氧化物使用偶联剂改性后得到改性粉煤灰，其中所述碱浸出处理和酸浸出处理之间以任意顺序进行，优选先进行碱浸出处理，后对碱浸出处理得到的固体物进行酸浸出处理。

对于制备方法中碱浸出处理、酸浸出处理中涉及的步骤、条件和试剂在上文中已经进行了充分的描述。

实施例

本发明以下实施例用于说明本发明，且不以任何方式限制本发明。

按照以下表1的组成制备阻燃电缆料并且对其进行测试，测试结果也列出在表1中。

表1

本发明实施例中使用的原料如下所示：

粉煤灰来源：内蒙古准格尔旗大路工业园区，其主要成分情况如下：

46.74%-52.33%氧化铝、41.23%-46.52%氧化硅，3.84%-4.20%氧化钙，2.26%-2.89%三氧化二铁，0.42%-0.53%氧化钠，1.66%-1.87%二氧化钛；

以下聚合物均来自苏州巨鼎塑橡胶材料有限公司：

弹性共聚物：厂家牌号1828

乙烯-乙酸乙烯共聚物EVA：厂家牌号00428

聚乙烯PE：厂家牌号218

TM-931来自扬州天扬助剂公司。

实施例1(先碱浸出后酸浸出处理+TM-931改性)

如下描述本发明表1中的实施例1的阻燃增效剂和阻燃电缆料的制备方法。

改性粉煤灰的制备：将粉煤灰在高温干燥箱中烘干6小时，密闭状态下自然冷却到室温；配制135g/L浓度的NaOH碱溶液，加入粉煤灰反应4h进行预脱硅处理制备脱硅灰，液固比为3:1，即每100 g粉煤灰使用300 mL碱溶液。用90摄氏度的热水反复清洗脱硅灰4次，压滤烘干备用。再配制18%重量浓度的盐酸溶液，加入脱硅灰反应4h制备铝硅氧化物，液固比为3:1，即每100 g脱硅灰使用300 mL酸溶液。用90摄氏度的热水反复清洗铝硅氧化物4次，压滤烘干备用。将烘干的铝硅氧化物与偶联剂TM-931按照重量比1:0.01转移到高速粉碎机中进行机械搅拌改性，粉碎至2000目。

阻燃电缆料的制备：通过在转矩流变仪中密炼弹性共聚物、乙烯-乙酸乙烯共聚物EVA、聚乙烯PE、Mg(OH)₂、Al(OH)₃和改性粉煤灰来制备阻燃电缆料。

由此获得实施例1中的阻燃电缆料。

空白例(不使用任何改性粉煤灰)

重复实施例1来制备表1中空白例，不同之处在于不使用任何改性粉煤灰。

实施例2(先碱浸出后酸浸出处理+TM-931改性)

重复实施例1来制备表1中实施例2，不同之处在于使用8重量份的改性粉煤灰。

实施例3(先碱浸出后酸浸出处理+TM-931改性)

重复实施例1来制备表1中实施例3，不同之处在于使用13重量份的改性粉煤灰。

实施例4(先碱浸出后酸浸出处理+TM-931改性)

重复实施例1来制备表1中实施例4，不同之处在于不使用氢氧化铝。

实施例5(先酸浸出后碱浸出处理+TM-931改性)

重复实施例1来制备表1中实施例5，不同之处在于改性粉煤灰过程中酸浸出处理和碱浸出处理的顺序与实施例1中的相反。

实施例6(仅酸浸出处理+TM-931改性)

重复实施例1来制备表1中实施例6，不同之处在于改性粉煤灰过程中只使用酸浸出处理而没有使用碱浸出处理。

实施例7(仅碱浸出处理+TM-931改性)

重复实施例1来制备表1中实施例7，不同之处在于改性粉煤灰过程中只使用碱浸出处理而没有使用酸浸出处理。

实施例8(先碱浸出后酸浸出处理+ KH-550改性)

重复实施例1来制备表1中实施例8，不同之处在于改性粉煤灰过程中使用的偶联剂为KH-550。

实施例9(先碱浸出后酸浸出处理+ KH-570改性)

重复实施例1来制备表1中实施例9，不同之处在于改性粉煤灰过程中使用的偶联剂为KH-570。

实施例10(先碱浸出后酸浸出处理+ 11-100改性)

重复实施例1来制备表1中实施例10，不同之处在于改性粉煤灰过程中使用的偶联剂为11-100。

实施例11(粉煤灰未被碱处理/酸处理，也未改性)

重复实施例1来制备表1中实施例11，不同之处在于加入的粉煤灰没有被改性，也没有经历碱浸出处理、酸浸出处理。

抑烟性能测试

表1中总烟释放量和总烟产生量的性能测试使用GB/T 17651.2-1998烟密度测试标准进行，使用仪器设备名称：塑料烟密度测试仪；型号：CS7116，来源为国产。

从表1中的实施例1和5与实施例6-7相比可以看出，实施例1使用先碱浸出，再酸浸出的处理方式，实施例5采取与之相反的处理顺序，而实施例6仅使用酸浸出，实施例7仅使用碱浸出。结果显示，与仅使用酸浸出或仅使用碱浸出处理获得的改性粉煤灰相比(实施例6和7)，使用酸碱两种浸出处理方式(实施例1和5)获得的改性粉煤灰可更好的降低总烟释放量和总烟产生量。此外，先进行碱处理再进行酸处理(实施例1)获得了比相反顺序处理(实施例5)粉煤灰得到的改性粉煤灰进一步降低的总烟释放量和总烟产生量。

再参考表1中的实施例8-10，它们也采用了与实施例1相同的制备步骤，区别在于使用的偶联剂不同，它们也获得了降低的总烟释放量和总烟产生量，尤其是与不进行任何酸碱浸出处理和改性的粉煤灰(实施例11)相比。另外，从实施例8-10和实施例1的比较可以看出，在保持其他条件不变时，采用基于钛的偶联剂TM-931(单烷氧基类钛酸酯)对粉煤灰改性可以实现进一步降低的总烟释放量和总烟产生量。

最后，从实施例1、空白例、实施例4以及实施例11可以看出，根据本发明方法制得的改性粉煤灰对氢氧化铝类的阻燃剂具有预料不到的增效效果。如空白例所示，在不使用任何粉煤灰时，总烟释放量为6340.82(TSR m²/m²)；实施例11显示，加入普通的粉煤灰可以将总烟释放量降至5735.21(TSR m²/m²)；实施例4则显示不使用氢氧化铝，但使用根据本发明方法制得的改性粉煤灰似乎没有将显著地降低总烟释放量的效果，其总烟释放量为7565.2(TSR m²/m²)，甚至高于实施例11的使用普通粉煤灰的总烟释放量。

然而，出人预料地，实施例1显示如果同时使用氢氧化铝和根据本发明方法制得的改性粉煤灰，则可极大地将总烟释放量降低至4752.63(TSR m²/m²)，这远低于以上提到的实施例中的总烟释放量。这意味着实施例1中的改性粉煤灰对氢氧化铝起到了很强的增效作用。从实施例5-10也可观察到类似的效果，实施例5-10的总烟释放量也都被显著降低。

综上所述，本发明的阻燃增效剂，相应的阻燃剂组合物以及阻燃电缆料取得了非常好的抑烟效果，尤其是在总烟释放量和总烟产生量方面。

Claims (17)

1.阻燃剂组合物，其包括至少一种金属氢氧化物和阻燃增效剂，所述阻燃增效剂包括改性粉煤灰，或由改性粉煤灰组成，所述改性粉煤灰的制备方法包括：使粉煤灰经过使用碱溶液进行的碱浸出处理和使用酸溶液进行的酸浸出处理获得铝硅氧化物，对所述铝硅氧化物使用偶联剂改性后得到改性粉煤灰，其中先进行碱浸出处理，后对碱浸出处理得到的固体物进行酸浸出处理，其中金属氢氧化物的重量份为74-82份，并且阻燃增效剂的重量份为10-14份，并且金属氢氧化物包括氢氧化铝，所述偶联剂包括硅烷类偶联剂、钛酸酯类偶联剂或其组合。

2.如权利要求1所述的阻燃剂组合物，其中金属氢氧化物包括氢氧化铝和至少一种来自元素周期表第2族的氢氧化物。

3.如权利要求2所述的阻燃剂组合物，其中金属氢氧化物包括氢氧化铝和氢氧化镁。

4.如权利要求1-3中任一项所述的阻燃剂组合物，其中金属氢氧化物包括氢氧化铝和氢氧化镁，氢氧化铝的重量份为46-50份，并且氢氧化镁的重量份为28-32份。

5.如权利要求1-3中任一项所述的阻燃剂组合物，其中碱浸出处理中使用的碱溶液包括选自以下碱的溶液：NaOH、Ca(OH)₂、LiOH或KOH；独立地，酸浸出处理中使用的酸溶液包括选自以下的酸溶液：HCl、H₂SO₄、HNO₃或磷酸。

6.如权利要求1-3中任一项所述的阻燃剂组合物，其中先进行碱浸出处理，后进行酸浸出处理，其中碱浸出处理包括使用碱溶液对粉煤灰进行预脱硅处理制备脱硅灰，酸浸出处理包括使用酸溶液处理脱硅灰制备铝硅氧化物。

7.如权利要求6所述的阻燃剂组合物，其中在碱浸出处理之后进行对脱硅灰用水清洗以及干燥的步骤和/或在酸浸出处理之后进行对铝硅氧化物用水清洗以及干燥步骤。

8.如权利要求1-3中任一项所述的阻燃剂组合物，其中碱浸出处理中的碱溶液为NaOH溶液，NaOH浓度为130-140g/L；独立地，酸浸出处理中的酸溶液为HCl溶液，HCl重量浓度为16-18%。

9.如权利要求1-3中任一项所述的阻燃剂组合物，其中碱浸出处理中的液固比，即碱浸出处理中使用的碱溶液与粉煤灰的比例为：3-5:1；独立地，酸浸出处理中的液固比，即酸浸出处理中使用的酸溶液与脱硅灰的比例为：6-8:1；其中，液固比的单位为100 ml/100 g；独立地，碱浸出处理时间为4-5小时；独立地，酸浸出处理时间为4-5小时。

10.如权利要求1-3中任一项所述的阻燃剂组合物，其中使用铝硅氧化物重量的0.5%-1.5%的偶联剂进行改性。

11.如权利要求10所述的阻燃剂组合物，其中将铝硅氧化物与偶联剂共混而进行改性。

12.如权利要求1所述的阻燃剂组合物，其中钛酸酯类偶联剂包括单烷氧基类钛酸酯偶联剂，硅烷类偶联剂包括KH-550、KH-570、11-100或其组合。

13.如权利要求1-3中任一项所述的阻燃剂组合物，其中作为改性粉煤灰原料的粉煤灰为高铝粉煤灰，即氧化铝重量含量为不低于37%的粉煤灰。

14.阻燃电缆料，其包含如权利要求1-13中任一项所述的阻燃剂组合物；任选的添加剂，所述添加剂包括润滑剂、抗氧化剂、相容剂或其组合；和聚合物基质，所述聚合物基质包括聚烯烃弹性体共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯EVA、聚乙烯PE或其组合。

15.如权利要求14所述的阻燃电缆料，其中聚合物基质的重量份数为44-55份，并且包括10-13份的聚烯烃弹性体共聚物，21-25份乙烯-乙酸乙烯酯EVA和13-17份聚乙烯PE。

16.制备如权利要求1、5-11或13中任一项中所定义的阻燃剂组合物中的阻燃增效剂的方法，所述方法包括如权利要求1、5-11或13中任一项中所定义的改性粉煤灰的制备方法，其中所述偶联剂包括钛酸酯类偶联剂，或包括钛酸酯类偶联剂和硅烷类偶联剂的组合，其中钛酸酯类偶联剂包括单烷氧基类钛酸酯偶联剂。

17.如权利要求16所述的方法，其中硅烷类偶联剂包括KH-550、KH-570、11-100或其组合。