CN116178833B - 一种储能用低烟无卤阻燃交联聚烯烃 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种储能用低烟无卤阻燃交联聚烯烃,涉及无卤阻燃电缆料技术领域,按重量份计,包括以下原料:乙烯‑醋酸乙烯酯共聚物40‑50份、线性低密度聚乙烯5‑20份、乙烯‑辛烯共聚物5‑20份、相容剂2‑10份、有机杂化阻燃填料40‑50份、超支化阻燃剂4‑10份、改性磷酸锆2‑5份、润滑剂1‑3份、复合抗氧剂0.5‑2份;将上述原料密炼之后,挤出造粒即可;本发明以EVA、LLDPE和POE为树脂基体,有机杂化阻燃填料、超支化阻燃剂和改性磷酸锆为阻燃成分,实现聚烯烃无卤低烟阻燃性能的同时保证良好的力学性能,具有良好的成型加工性能,满足储能电池连接线绝缘和护套材料各方面标准要求。

Description

一种储能用低烟无卤阻燃交联聚烯烃
技术领域
本发明涉及无卤阻燃电缆料技术领域,尤其涉及一种储能用低烟无卤阻燃交联聚烯烃。
背景技术
目前都在大力推广新型电力系统建设,即从传统的火力发电向清洁能源发电转变,也就是人们常说的新能源发电。以风、光、水为主的新型能源产业得到了市场的高度重视。但是依赖自然环境的新能源发电系统都存在较大的不稳定性,以及发电、用电之间的错峰情况,希望电能能够更均衡地满足工业和社会需求。
储能通过电池把不稳定的电源储存起来,维持电网本身的稳定,储能技术的发展可以极大地降低化石能源的使用和消耗。储能系统成为决定新能源产业能否规模化的关键,储能电池是关键核心,储能电池连接线适用于储能系统中直流侧的电池组之间、电池组与汇流箱或电池组与储能变流器之间的电缆,由于在不同的环境下长时间连续使用,相比传统光伏电缆对材料提出了更高的性能要求。低烟无卤聚烯烃因为交联后良好的耐热性、耐酸碱性、环保等优点,成为行业标准推荐使用材料之一。
目前聚烯烃通过添加复配阻燃剂实现聚烯烃的高阻燃特性,如CN108864549A公告的一种低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料及其制备方法,中国专利CN108164798B公告的一种低发烟量的热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃材料及其制备方法,两者均添加了大量的氢氧化镁和氢氧化铝作为无机阻燃填料,由于添加量高,基质之间相容性差,往往在满足阻燃的情况下,造成力学性能特别是断裂延伸率的大幅降低。
因此,有必要提供一种力学性能和阻燃性能均良好的储能用低烟无卤阻燃交联聚烯烃。
发明内容
本发明的目的在于提供一种储能用低烟无卤阻燃交联聚烯烃,以解决背景技术中的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现:
一种储能用低烟无卤阻燃交联聚烯烃,包括以下重量份原料:
乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)40-50份、线性低密度聚乙烯(LLDPE)5-20份、乙烯-辛烯共聚物(POE)5-20份、相容剂2-10份、有机杂化阻燃填料40-50份、超支化阻燃剂4-10份、改性磷酸锆2-5份、润滑剂1-3份、复合抗氧剂0.5-2份;
该储能用低烟无卤阻燃交联聚烯烃制备步骤如下:
将上述原料置于密炼机中110-140℃下密炼10-15min,之后经过挤出机在120-160℃挤出造粒即可。
进一步地,有机杂化阻燃填料制备步骤如下:
将阻燃填料加入无水乙醇中,搅拌混合后加入核壳丙烯酸酯乳液,搅拌10-15min后,加入交联剂,继续搅拌10-15min,过200目筛,喷雾干燥,得到有机杂化阻燃填料;
其中,阻燃填料、无水乙醇和核壳丙烯酸酯乳液质量比为10-15:80-100:5-10,阻燃填料由氢氧化铝和氢氧化镁按照质量比1-4:1-4组成,交联剂用量为壳丙烯酸酯乳液质量的1-3%,交联剂为氮丙啶交联剂(SC-100),喷雾干燥过程中进风温度为160℃,出风温度为220℃。
进一步地,核壳丙烯酸酯乳液通过以下步骤制成:
向烧瓶中加入去离子、乳化剂、碳酸氢钠和丙烯酸,升温至40-45℃,搅拌下加入混合物a,搅拌45-60min后,升温至75℃,滴加第一引发剂溶液,滴加结束后,加入混合物b,滴加第二引发剂溶液,滴加结束后,75-80℃保温反应2-3h,降温至50℃,加入稀释液搅拌30min后,用氨水调节pH至7-8,得到核壳丙烯酸酯乳液;
其中,去离子、乳化剂、碳酸氢钠、丙烯酸、混合物a、第一引发剂溶液、混合物b、第二引发剂溶液和稀释液质量比为75-80:0.9-1.1:0.3:0.3:17-17.5:6-6.2:21-21.5:3.8-4.1:3-5;混合物a由丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、乙烯基三乙氧基硅烷按照质量比11:1.5-2:3.5-4.0:0.7-1.1组成,混合物b由丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯和丙烯酸按照质量比12.5-13:4.5-5:3.5:0.2组成,第一引发剂溶液由过硫酸铵和去离子水按照质量比0.15:6组成,第二引发剂溶液由过硫酸铵和去离子水按照质量比0.1:4组成。
进一步地,稀释液由乳液剂和去离子水按照质量比1:10-15组成,乳液剂由十二烷基苯磺酸和辛基苯酚聚氧乙烯醚-10按照质量比1:2组成。
进一步地,超支化阻燃剂制备步骤如下:
氮气保护下,将4-乙烯基苯硼酸和1,2-二氯乙烷混合,45℃下搅拌20-30min后,滴加磷酸酯基硅氧烷的1,2-二氯乙烷溶液,滴加结束后,80℃下搅拌反应8-10h,过滤,旋蒸去除1,2-二氯乙烷,50℃下蒸馏干燥,得到超支化阻燃剂;4-乙烯基苯硼酸和磷酸酯基硅氧烷的质量比为2.2-2.5:6.8-7.4。
进一步地,磷酸酯基硅氧烷通过以下步骤制成:
步骤S21、将对羟基苯甲醛、丙酮和无水碳酸钾加入烧瓶中,升温至回流反应1h,加入2-溴乙醇回流反应10-12h,冷却至室温,旋蒸去除丙酮,得到中间产物,对羟基苯甲醛、丙酮、无水碳酸钾和2-溴乙醇用量比为0.05mol:50mL:13.5-14.3g:0.055-0.065mol,碱性环境下,对羟基苯甲醛与2-溴乙醇通过消去HBr反应得到中间产物;
步骤S22、将三氯氧磷和二氯甲烷混合,之后滴加中间产物、三乙胺和二氯甲烷组成的混合液a,滴加完毕后,搅拌反应1-2h,减压浓缩至原体积的1/3,加入无水甲醇和甲醇钠的甲醇溶液,搅拌反应4-5h,减压浓缩后经柱层析纯化,得到磷酸酯基苯甲醛;三氯氧磷、二氯甲烷、混合液a、无水甲醇和甲醇钠甲醇溶液用量比为3.1g:20-25mL:40mL:50mL:20mL,混合液a由中间产物、三乙胺和二氯甲烷按照用量比1.6-1.8g:3.5-3.8mL:40mL组成,甲醇钠甲醇溶液浓度为0.2mol/L,中间产物与三氯氧磷、甲醇通过酯化反应得到磷酸酯基苯甲醛;
步骤S23、将磷酸酯基苯甲醛、1,2-二氯乙烷、三乙胺和3-氨基丙基三乙氧基硅烷加入烧瓶中,0℃下滴加四氯化碳,滴加结束后,室温搅拌反应24h,抽滤,旋蒸,用乙醇和1,2-二氯乙烷洗涤,50℃下干燥,得到磷酸酯基硅氧烷,磷酸酯基苯甲醛、1,2-二氯乙烷、三乙胺、3-氨基丙基三乙氧基硅烷和四氯化碳用量比为4.6g:40mL:3.1mL:4.7mL:2.1mL,磷酸酯基苯甲醛和3-氨基丙基三乙氧基硅烷通过席夫碱反应得到磷酸酯基硅氧烷。
进一步地,改性磷酸锆制备步骤如下:
将α-磷酸锆超声分散于去离子水中,滴加三(羟甲基)氨基甲烷的水溶液,滴加结束后,超声处理20-30min,用浓度1mol/L盐酸溶液调节pH为2,之后转移至硅烷偶联剂KH-570的乙醇分散液中,室温搅拌30min后,升温至70℃搅拌反应3h,离心,沉淀洗涤,冷冻干燥,得到改性磷酸锆;
其中,α-磷酸锆、三(羟甲基)氨基甲烷和硅烷偶联剂KH-570的质量比为3-5:1-2:0.3-0.5,硅烷偶联剂KH-570的乙醇分散液由硅烷偶联剂KH-570、无水乙醇和去离子水按照用量比0.3-0.5g:4-5mL:1mL组成,先利用三(羟甲基)氨基甲烷对α-磷酸锆进行插层处理,后用硅烷偶联剂KH-570进行表面改性,得到改性磷酸锆,其具有酸催化作用,燃烧过程中,能够促进树脂基体的成炭反应,形成致密炭层作为物理屏障,阻隔热量交换和燃烧盐雾的逸出,具有阻燃、抑烟作用,并且改性处理后与基体之间相容性高,对基体具有增强增韧的作用。
进一步地,相容剂为乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐,润滑剂为硅酮、聚乙烯蜡和硬脂酸锌中的一种或多种;
进一步地,复合抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂300、抗氧剂445、抗氧剂168、抗氧剂DSTP、抗氧剂412S和抗氧剂1024中至少两种。
本发明的有益效果:
1、本发明聚烯烃材料以EVA、LLDPE和POE为树脂基体,有机杂化阻燃填料、超支化阻燃剂和改性磷酸锆为阻燃成分,实现聚烯烃无卤低烟阻燃性能的同时保证良好的力学性能,尤其是断裂伸长率显著增加,具有良好的成型加工性能,满足储能电池连接线绝缘和护套材料各方面标准要求。
2、本发明通过喷雾干燥手段在氢氧化物阻燃填料表面形成有机包覆层,得到机杂化阻燃填料,一方面降低氢氧化物表面的亲水性,提高其与聚合物基体的相容性,另一方面引入烷基链、活性羟基等活性基团,使其通过分子链缠绕、活性基团反应等方式与基体树脂紧密结合,更重要的是,引入的有机包覆层内部含有丙烯酸酯核壳聚合物,兼具弹性粒子和刚性粒子的优点,对聚合物基质具有良好的增强增韧作用,解决现有聚烯烃韧性差的问题,且该丙烯酸酯核壳聚合物还含有阻燃硅元素,能够协同氢氧化物发挥阻燃作用。
3、本发明以4-乙烯基苯硼酸为A2型单体,磷酸酯基硅氧烷为B3型单体,通过硼酸与烷氧基硅烷之间的缩聚反应,得到了功能性的超支化聚合物,其含有多种阻燃元素(磷、硅、氮、硼)、芳环结构和Si-O-B柔性链,将其加入基料中,不仅能克服现有有机阻燃剂稳定性差、易迁移等问题,并且在优化阻燃性能的同时,赋予其良好的相容性和结合性,相容性体现于超支化聚合物的低粘度、无链缠结特性,结合性体现在其引入的不饱和双键(4-乙烯基苯硼酸带入的)在辐照交联过程中,能够通过交联反应提高基体之间的结合度,更重要的是引入的Si-O-B柔性链和超支化聚合物分子的空腔能够对基体起到良好的增韧作用。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例,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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种有机杂化阻燃填料,制备步骤如下:
将10g阻燃填料加入80mL无水乙醇中,搅拌混合后加入5g核壳丙烯酸酯乳液,搅拌10min后,加入交联剂为氮丙啶交联剂(SC-100),用量为壳丙烯酸酯乳液质量的1%,继续搅拌10min,过200目筛,喷雾干燥,进风温度160℃,出风温度220℃,得到有机杂化阻燃填料,阻燃填料由氢氧化铝和氢氧化镁按照质量比1:1组成。
其中,核壳丙烯酸酯乳液通过以下步骤制成:
向烧瓶中加入75mL去离子、0.9g乳化剂、0.3g碳酸氢钠和0.3g丙烯酸,升温至40℃,搅拌下加入混合物a,搅拌45min后,升温至75℃,滴加第一引发剂溶液,滴加结束后,加入混合物b,滴加第二引发剂溶液,滴加结束后,7℃保温反应2h,降温至50℃,加入稀释液搅拌30min后,用氨水调节pH至7,得到核壳丙烯酸酯乳液;混合物a由丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、乙烯基三乙氧基硅烷按照质量比11:1.5:3.5:0.7组成,混合物b由丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯和丙烯酸按照质量比12.5:4.5:3.5:0.2组成,第一引发剂溶液由过硫酸铵和去离子水按照质量比0.15:6组成,第二引发剂溶液由过硫酸铵和去离子水按照质量比0.1:4组成,稀释液由乳液剂和去离子水按照质量比1:10组成,乳液剂由十二烷基苯磺酸和辛基苯酚聚氧乙烯醚-10按照质量比1:2组成。
实施例2
一种有机杂化阻燃填料,制备步骤如下:
将15g阻燃填料加入100mL无水乙醇中,搅拌混合后加入10g核壳丙烯酸酯乳液,搅拌15min后,加入交联剂为氮丙啶交联剂(SC-100),用量为壳丙烯酸酯乳液质量的3%,继续搅拌15min,过200目筛,喷雾干燥,进风温度160℃,出风温度220℃,得到有机杂化阻燃填料,阻燃填料由氢氧化铝和氢氧化镁按照质量比4:1组成。
其中,核壳丙烯酸酯乳液通过以下步骤制成:
向烧瓶中加入80mL去离子、1.1g乳化剂、0.3g碳酸氢钠和0.3g丙烯酸,升温至45℃,搅拌下加入混合物a,搅拌60min后,升温至75℃,滴加第一引发剂溶液,滴加结束后,加入混合物b,滴加第二引发剂溶液,滴加结束后,80℃保温反应3h,降温至50℃,加入稀释液搅拌30min后,用氨水调节pH至8,得到核壳丙烯酸酯乳液;混合物a由丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、乙烯基三乙氧基硅烷按照质量比11:2:4.0:1.1组成,混合物b由丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯和丙烯酸按照质量比13:5:3.5:0.2组成,第一引发剂溶液由过硫酸铵和去离子水按照质量比0.15:6组成,第二引发剂溶液由过硫酸铵和去离子水按照质量比0.1:4组成,稀释液由乳液剂和去离子水按照质量比1:15组成,乳液剂由十二烷基苯磺酸和辛基苯酚聚氧乙烯醚-10按照质量比1:2组成。
对比例1
本对比例为广州亿峰化工科技有限公司出售的硅烷活化氢氧化铝TY-420。
实施例3
一种超支化阻燃剂制备步骤如下:
氮气保护下,将2.2g 4-乙烯基苯硼酸和10mL 1,2-二氯乙烷混合,搅拌20min后,滴加6.8g磷酸酯基硅氧烷和50mL 1,2-二氯乙烷组成的混合液,滴加结束后,80℃下搅拌反应8h,过滤,旋蒸去除1,2-二氯乙烷,50℃下蒸馏干燥,得到超支化阻燃剂。
其中,磷酸酯基硅氧烷通过以下步骤制成:
步骤S21、将0.05mol对羟基苯甲醛、50mL丙酮和13.5g无水碳酸钾加入烧瓶中,升温至回流反应1h,加入0.055mol 2-溴乙醇回流反应10h,冷却至室温,旋蒸去除丙酮,得到中间产物;
步骤S22、将3.1g三氯氧磷和20mL二氯甲烷混合,之后滴加中间产物、三乙胺和二氯甲烷按照用量比1.6g:3.5mL:40mL组成的混合液a,滴加完毕后,搅拌反应1h,减压浓缩至原体积的1/3,加入50mL无水甲醇和20mL浓度0.2mol/L甲醇钠的甲醇溶液,搅拌反应4h,减压浓缩后经柱层析纯化(洗脱剂由二氯甲烷和乙酸乙酯体积比6:1组成),得到磷酸酯基苯甲醛;
步骤S23、将4.6g磷酸酯基苯甲醛、40mL 1,2-二氯乙烷、3.1mL三乙胺和4.7mL 3-氨基丙基三乙氧基硅烷加入烧瓶中,0℃下滴加2.1mL四氯化碳,滴加结束后,室温搅拌反应24h,抽滤,旋蒸,用乙醇和1,2-二氯乙烷洗涤,50℃下干燥,得到磷酸酯基硅氧烷。
实施例4
一种超支化阻燃剂制备步骤如下:
氮气保护下,将2.5g 4-乙烯基苯硼酸和15mL 1,2-二氯乙烷混合,下搅拌30min后,滴加7.4g磷酸酯基硅氧烷和50mL 1,2-二氯乙烷组成的混合液,滴加结束后,80℃下搅拌反应10h,过滤,旋蒸去除1,2-二氯乙烷,50℃下蒸馏干燥,得到超支化阻燃剂。
其中,磷酸酯基硅氧烷通过以下步骤制成:
步骤S21、将0.05mol对羟基苯甲醛、50mL丙酮和14.3g无水碳酸钾加入烧瓶中,升温至回流反应1h,加入0.065mol 2-溴乙醇回流反应12h,冷却至室温,旋蒸去除丙酮,得到中间产物;
步骤S22、将3.1g三氯氧磷和25mL二氯甲烷混合,之后滴加中间产物、三乙胺和二氯甲烷按照用量比1.8g:3.8mL:40mL组成的混合液a,滴加完毕后,搅拌反应2h,减压浓缩至原体积的1/3,加入50mL无水甲醇和20mL浓度0.2mol/L甲醇钠的甲醇溶液,搅拌反应5h,减压浓缩后经柱层析纯化(洗脱剂由二氯甲烷和乙酸乙酯体积比6:1组成),得到磷酸酯基苯甲醛;
步骤S23、操作步骤同实施例3,得到磷酸酯基硅氧烷。
对比例2
本对比例为聚磷酸铵。
实施例5
一种储能用低烟无卤阻燃交联聚烯烃,包括以下重量份原料:
EVA 40份、LLDPE 5份、POE 5份、乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐2份、实施例1有机杂化阻燃填料50份、实施例3超支化阻燃剂4份、改性磷酸锆5份、硅酮1份、复合抗氧剂0.5份;
将上述原料置于密炼机中110℃下密炼15min,之后经过挤出机在120-160℃挤出造粒即可。
改性磷酸锆制备步骤如下:
将3gα-磷酸锆超声分散于30mL去离子水中,滴加1g三(羟甲基)氨基甲烷和10mL去离子水组成的溶液,滴加结束后,超声处理20min,用浓度1mol/L盐酸溶液调节pH为2,之后转移至硅烷偶联剂KH-570的乙醇分散液中,室温搅拌30min后,升温至70℃搅拌反应3h,离心,沉淀洗涤,冷冻干燥,得到改性磷酸锆;硅烷偶联剂KH-570的乙醇分散液由硅烷偶联剂KH-570、无水乙醇和去离子水按照用量比0.3g:4mL:1mL组成。
复合抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂445质量比1:1组成。
实施例6
一种储能用低烟无卤阻燃交联聚烯烃,包括以下重量份原料:
EVA 42份、LLDPE 6份、POE 8份、乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐5份、实施例1有机杂化阻燃填料40份、实施例4超支化阻燃剂10份、改性磷酸锆2份、硅酮2份、复合抗氧剂1份;
将上述原料置于密炼机中140℃下密炼15min,之后经过挤出机在120-160℃挤出造粒即可。
改性磷酸锆制备步骤如下:
将5gα-磷酸锆超声分散于50mL去离子水中,滴加2g三(羟甲基)氨基甲烷和10mL去离子水组成的溶液,滴加结束后,超声处理30min,用浓度1mol/L盐酸溶液调节pH为2,之后转移至硅烷偶联剂KH-570的乙醇分散液中,室温搅拌30min后,升温至70℃搅拌反应3h,离心,沉淀洗涤,冷冻干燥,得到改性磷酸锆;硅烷偶联剂KH-570的乙醇分散液由硅烷偶联剂KH-570、无水乙醇和去离子水按照用量比0.5g:5mL:1mL组成。
复合抗氧剂为抗氧剂412S和抗氧剂1024质量比1:1组成。
实施例7
一种储能用低烟无卤阻燃交联聚烯烃,包括以下重量份原料:
EVA 50份、LLDPE 20份、POE 20份、乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐10份、实施例2有机杂化阻燃填料50份、实施例3超支化阻燃剂6份、改性磷酸锆5份、硬脂酸锌1份、复合抗氧剂0.5份;改性磷酸锆、复合抗氧剂和聚烯烃制备步骤均同实施例6。
对比例3
与实施例7相比,将有机杂化阻燃填料替换成对比例1中物质,其余原料及制备过程不变。
对比例4
与实施例7相比,将超支化阻燃剂替换成对比例2中物质,其余原料及制备过程不变。
对比例5
将实施例7中改性磷酸锆去除,其余原料及制备过程不变。
对实施例5-7和对比例3-5所得聚烯烃材料进行测试,测试项目如下:
拉伸强度:参考标准GB/T1040测试;
断裂伸长率:参考标准GB/T1040-92测试;
氧指数:参照标准GB/T2406测试;
烟密度:参考标准GB/T8323测试;
测试结果如表1所示:
表1
项目 实施例5 实施例6 实施例7 对比例3 对比例4 对比例5
拉伸强度/MPa 14.7 13.8 13.4 11.6 12.1 12.5
断裂伸长率/% 325 295 280 198 205 225
氧指数/% 39 35 32 28 30 29
烟密度/有焰 218 232 242 264 258 269
烟密度/无焰 36 42 45 58 55 62
由表1可以看出,相比于对比例3-5,实施例5-7所得聚烯烃材料拉伸强度在13.4-14.7MPa,断裂伸长率280-325%,氧指数32-39,在实现高阻燃特性的情况下,具有良好的力学性能,并且燃烧时烟雾产生少,满足储能电池连接线绝缘和护套材料各方面标准要求。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种储能用低烟无卤阻燃交联聚烯烃,其特征在于,按重量份计,包括以下原料:
乙烯-醋酸乙烯酯共聚物40-50份、线性低密度聚乙烯5-20份、乙烯-辛烯共聚物5-20份、相容剂2-10份、有机杂化阻燃填料40-50份、超支化阻燃剂4-10份、改性磷酸锆2-5份、润滑剂1-3份、复合抗氧剂0.5-2份;
其中,有机杂化阻燃填料制备步骤如下:
将阻燃填料加入无水乙醇中,搅拌混合后加入核壳丙烯酸酯乳液,搅拌后加入交联剂,继续搅拌,喷雾干燥,得到有机杂化阻燃填料;
核壳丙烯酸酯乳液通过以下步骤制成:
向烧瓶中加入去离子、乳化剂、碳酸氢钠和丙烯酸,升温至40-45℃,搅拌下加入混合物a,搅拌45-60min后,升温至75℃,滴加第一引发剂溶液,滴加结束后,加入混合物b,滴加第二引发剂溶液,滴加结束后,75-80℃保温反应2-3h,降温至50℃,加入稀释液搅拌30min后,用氨水调节pH至7-8,得到核壳丙烯酸酯乳液;
混合物a由丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、乙烯基三乙氧基硅烷按照质量比11:1.5-2:3.5-4.0:0.7-1.1组成,混合物b由丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯和丙烯酸按照质量比12.5-13:4.5-5:3.5:0.2组成;
超支化阻燃剂制备步骤如下:
氮气保护下,将4-乙烯基苯硼酸和1,2-二氯乙烷混合,45℃下搅拌20-30min后,滴加磷酸酯基硅氧烷的1,2-二氯乙烷溶液,滴加结束后,80℃下搅拌反应8-10h,得到超支化阻燃剂;
磷酸酯基硅氧烷通过以下步骤制成:
步骤S21、将对羟基苯甲醛、丙酮和无水碳酸钾混合,升温至回流反应1h,加入2-溴乙醇回流反应10-12h,得到中间产物;
步骤S22、将三氯氧磷和二氯甲烷混合,滴加混合液a,滴加完毕后,搅拌反应1-2h,减压浓缩至原体积的1/3,加入无水甲醇和甲醇钠的甲醇溶液,搅拌反应4-5h,得到磷酸酯基苯甲醛;
步骤S23、将磷酸酯基苯甲醛、1,2-二氯乙烷、三乙胺和3-氨基丙基三乙氧基硅烷混合,0℃下滴加四氯化碳,滴加结束后,室温搅拌反应24h,得到磷酸酯基硅氧烷。
2.根据权利要求1所述的一种储能用低烟无卤阻燃交联聚烯烃,其特征在于,阻燃填料、无水乙醇和核壳丙烯酸酯乳液质量比为10-15:80-100:5-10,阻燃填料由氢氧化铝和氢氧化镁按照质量比1-4:1-4组成,交联剂用量为壳丙烯酸酯乳液质量的1-3%。
3.根据权利要求1所述的一种储能用低烟无卤阻燃交联聚烯烃,其特征在于,4-乙烯基苯硼酸和磷酸酯基硅氧烷的质量比为2.2-2.5:6.8-7.4。
4.根据权利要求1所述的一种储能用低烟无卤阻燃交联聚烯烃,其特征在于,对羟基苯甲醛、丙酮、无水碳酸钾和2-溴乙醇用量比为0.05mol:50mL:13.5-14.3g:0.055-0.065mol。
5.根据权利要求1所述的一种储能用低烟无卤阻燃交联聚烯烃,其特征在于,三氯氧磷、二氯甲烷、混合液a、无水甲醇和甲醇钠甲醇溶液用量比为3.1g:20-25mL:40mL:50mL:20mL,混合液a由中间产物、三乙胺和二氯甲烷按照用量比1.6-1.8g:3.5-3.8mL:40mL组成,甲醇钠甲醇溶液浓度为0.2mol/L。
6.根据权利要求1所述的一种储能用低烟无卤阻燃交联聚烯烃,其特征在于,磷酸酯基苯甲醛、1,2-二氯乙烷、三乙胺、3-氨基丙基三乙氧基硅烷和四氯化碳用量比为4.6g:40mL:3.1mL:4.7mL:2.1mL。
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