1.本发明涉及热塑性复合材料技术领域，特别涉及一种硅烷自交联低烟无卤聚烯烃电缆料及其制备方法。
背景技术：
2.过氧化物交联是先将已加有过氧化物交联剂的聚烯烃绝缘料在低于过氧化物分解温度下熔融挤出成型，随后进入高温高压专用管道完成交联。有机过氧化物在较低的温度下先分解产生活性很高的自由基，自由基夺取聚烯烃分子上的氢原子，使聚烯烃主链的某些碳原子变为活性接点，大分子链上的活性接点又相互结合，产生c-c交联，从而使聚烯烃分子交联转化为网状结构。
3.硅烷交联聚烯烃电缆料作为低压电力电缆的绝缘材料，目前在我国电线电缆行业得到了广泛的应用。该材料在制造交联电线电缆时，与过氧化物交联相比，具有生产设备简单，操作方便，综合成本低等优点，已成为低压交联电缆用绝缘的主导材料。
4.传统的两步法硅烷交联聚烯烃是：第一步首先采用双螺杆挤出机将硅烷接枝到聚烯烃分子链上，形成a料，其次将催化剂和聚烯烃在双螺杆挤出机混炼形成b料。第二步将a料和b料按一定比例混合后挤出，成型的产品在热水浴或水蒸气下进行水解交联。传统的硅烷交联聚烯烃电缆绝缘料又称为温水交联电缆料，即用这些材料生产的电缆需要在90℃的温水浴或蒸汽中放置几到几十个小时来完成交联。其机理是利用有机过氧化物作为引发剂，硅烷接枝、然后经水解、交联而成。其配方组成大体为聚烯烃、硅烷、引发剂、抗氧剂和交联催化剂。其中的催化剂为有机锡类催化剂，这类催化剂的催化效果只有在热水浴或热蒸汽中才比较明显，自然条件下效果较差，因此生产的电缆必须置于热水浴中才能交联。
5.随着市场对产品越来越多样化的需求，如何摆脱传统热水浴交联方式，获得一种新的产品已成为研究人员关注的研究热点。
技术实现要素：
6.为了解决背景技术中提到的问题，本发明提供一种硅烷自交联低烟无卤聚烯烃电缆料，解决了有机锡类催化剂在自燃条件下效果差无法有效完成交联的问题，将本发明的电缆料自然条件下放置54小时后达到较高的交联效果，热延伸试验评估可以通过。
7.具体为：
8.一种硅烷自交联低烟无卤聚烯烃电缆料，以质量份数计，其原料组成包括：a料和b料按重量比(85～95)∶(5～15)组成；
9.a料组分名称及各组分重量配比为：聚烯烃树脂90-100份、硅烷交联剂0.5-1份、引发剂1-2份、二甲胺苯酸乙酯0.5-1份、阻燃剂10-15份、协效剂1-2份；
10.b料组分名称及各组分重量配比为：聚烯烃树脂85-90份、催化剂0.5-1份。
11.在实施上述实施例时，优选地，根据权利要求1所述的硅烷自交联低烟无卤聚烯烃电缆料，其特征在于，所述聚烯烃选自高密度聚乙烯、低密度聚乙烯和中密度聚乙烯中的一
种或多种混合物。
12.在实施上述实施例时，优选地，所述硅烷交联剂选自乙烯基三甲氧基硅烷和/或乙烯基三乙氧基硅烷。
13.在实施上述实施例时，优选地，所述引发剂选自三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦和/或三苯基氧化膦。
14.在实施上述实施例时，优选地，所述协效剂选自多聚磷酸铵。
15.在实施上述实施例时，优选地，所述阻燃剂选自氢氧化铝和/或氢氧化镁。
16.在实施上述实施例时，优选地，所述催化剂选自二月桂酸二丁基锡、二醋酸二丁基锡、月桂酸马来酸二丁基锡、辛酸亚锡中的一种或多种混合物。
17.另一方面，本发明还提供一种上述的硅烷自交联低烟无卤聚烯烃电缆料的制备方法，包括如下步骤：
18.步骤1、按配比将聚烯烃树脂、硅烷交联剂、引发剂、二甲胺苯酸乙酯、阻燃剂、协效剂混合均匀，置于密闭容器中至少12小时后，加入挤出机中熔融接枝造粒，获得a料，备用；
19.步骤2、按配比将聚烯烃树脂和交联催化剂混合均匀，加入挤出机中熔融造粒，获得b料，备用；
20.步骤3、将步骤1制得的a料与步骤2制得的b料按配比干混,挤出成型，获得产品。
21.在实施上述实施例时，优选地，步骤1中挤出机各部分的温度分别设置为：加料段的温度为120℃～160℃，压缩段的温度为150℃～160℃，均化段的温度为140℃～160℃，机头口模部分的温度为120℃～160℃。
22.在实施上述实施例时，优选地，步骤2中挤出机各部分的温度分别设置为：加料段的温度为120℃～160℃，压缩段的温度为120℃～200℃，均化段的温度为120℃～180℃，机头口模部分的温度为120℃～160℃。
23.与现有技术相比，本发明的有益特点在于：
24.1、本发明的硅烷自交联低烟无卤聚烯烃电缆料，通过添加二甲胺苯酸乙酯，使得该组分与引发剂产生协同作用，使生产后的电缆材料可以在自然环境下很快交联，放置54小时后达到较高的交联效果，热延伸试验评估可以通过。
25.2、本发明的硅烷自交联低烟无卤聚烯烃电缆料，其阻燃体系由阻燃剂和协效剂共同协同完成，多聚磷酸铵在燃烧分解时能够产生不燃气体，与阻燃剂燃烧分解释放的水蒸气共同稀释空气中的氧气，提升电缆料的氧指数，并且可以降低烟气。
26.3、本发明的硅烷自交联低烟无卤聚烯烃电缆料为自然交联型，加工成型后，无需进一步水煮等处理，室温下自然放置即可交联，降低了制造成本，大大提高了耐温性能；并且不含卤族元素，燃烧对环境污染小。
具体实施方式
27.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.为了方便本领域技术人员实施本发明，现对实施例和对比例使用的部分试剂进行
说明：
29.聚烯烃树脂:低密度聚乙烯，燕山石化；
30.硅烷交联剂:乙烯基三甲氧基硅烷，南京全希化工；
31.引发剂:三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦，天成化工；
32.二甲胺苯酸乙酯:江苏博思特化工；
33.阻燃剂:氢氧化镁，山东鸣威化工；
34.协效剂:多聚磷酸铵，济南鑫若化工；
35.催化剂:二月桂酸二丁基锡，济南洪旺化工。
36.实施例1
37.一种硅烷自交联低烟无卤聚烯烃电缆料，以质量份数计，其原料组成包括：a料和b料按重量比85∶15组成；
38.a料组分名称及各组分重量配比为：聚烯烃树脂90份、硅烷交联剂0.5份、引发剂2份、二甲胺苯酸乙酯1份、阻燃剂15份、协效剂2份；
39.b料组分名称及各组分重量配比为：聚烯烃树脂85份、催化剂1份。
40.其制备工艺:
41.步骤1、按配比将聚烯烃树脂、硅烷交联剂、引发剂、二甲胺苯酸乙酯、阻燃剂、协效剂混合均匀，置于密闭容器中12小时后，加入挤出机中熔融接枝造粒，获得a料，备用；步骤1中挤出机各部分的温度分别设置为：加料段的温度为120℃，压缩段的温度为150℃，均化段的温度为160℃，机头口模部分的温度为160℃；
42.步骤2、按配比将聚烯烃树脂和交联催化剂混合均匀，加入挤出机中熔融造粒，获得b料，备用；步骤2中挤出机各部分的温度分别设置为：加料段的温度为120℃，压缩段的温度为200℃，均化段的温度为180℃，机头口模部分的温度为160℃
43.步骤3、将步骤1制得的a料与步骤2制得的b料按配比干混,挤出成型，获得产品。挤出温度140℃。
44.实施例2
45.一种硅烷自交联低烟无卤聚烯烃电缆料，以质量份数计，其原料组成包括：a料和b料按重量比95∶5组成；
46.a料组分名称及各组分重量配比为：聚烯烃树脂100份、硅烷交联剂1份、引发剂1份、二甲胺苯酸乙酯0.5份、阻燃剂15份、协效剂2份；
47.b料组分名称及各组分重量配比为：聚烯烃树脂90份、催化剂0.5份。
48.其制备工艺:
49.步骤1、按配比将聚烯烃树脂、硅烷交联剂、引发剂、二甲胺苯酸乙酯、阻燃剂、协效剂混合均匀，置于密闭容器中12小时后，加入挤出机中熔融接枝造粒，获得a料，备用；步骤1中挤出机各部分的温度分别设置为：加料段的温度为160℃，压缩段的温度为160℃，均化段的温度为140℃，机头口模部分的温度为120℃；
50.步骤2、按配比将聚烯烃树脂和交联催化剂混合均匀，加入挤出机中熔融造粒，获得b料，备用；步骤2中挤出机各部分的温度分别设置为：加料段的温度为160℃，压缩段的温度为200℃，均化段的温度为180℃，机头口模部分的温度为160℃
51.步骤3、将步骤1制得的a料与步骤2制得的b料按配比干混,挤出成型，获得产品。挤
出温度150℃。
52.实施例3
53.一种硅烷自交联低烟无卤聚烯烃电缆料，以质量份数计，其原料组成包括：a料和b料按重量比85∶5组成；
54.a料组分名称及各组分重量配比为：聚烯烃树脂100份、硅烷交联剂1份、引发剂2份、二甲胺苯酸乙酯1份、阻燃剂10份、协效剂1份；
55.b料组分名称及各组分重量配比为：聚烯烃树脂85份、催化剂0.5份。
56.其制备工艺:
57.步骤1、按配比将聚烯烃树脂、硅烷交联剂、引发剂、二甲胺苯酸乙酯、阻燃剂、协效剂混合均匀，置于密闭容器中12小时后，加入挤出机中熔融接枝造粒，获得a料，备用；步骤1中挤出机各部分的温度分别设置为：加料段的温度为120℃，压缩段的温度为150℃，均化段的温度为140℃，机头口模部分的温度为120℃；
58.步骤2、按配比将聚烯烃树脂和交联催化剂混合均匀，加入挤出机中熔融造粒，获得b料，备用；步骤2中挤出机各部分的温度分别设置为：加料段的温度为120℃，压缩段的温度为120℃，均化段的温度为120℃，机头口模部分的温度为120℃。
59.步骤3、将步骤1制得的a料与步骤2制得的b料按配比干混,挤出成型，获得产品。挤出温度150℃。
60.对比例1
61.一种聚烯烃电缆料，以质量份数计，其原料组成包括：a料和b料按重量比85∶15组成；
62.a料组分名称及各组分重量配比为：聚烯烃树脂90份、硅烷交联剂0.5份、引发剂2份、阻燃剂15份、协效剂2份；
63.b料组分名称及各组分重量配比为：聚烯烃树脂85份、催化剂1份。
64.其制备工艺:
65.步骤1、按配比将聚烯烃树脂、硅烷交联剂、引发剂、阻燃剂、协效剂混合均匀，置于密闭容器中12小时后，加入挤出机中熔融接枝造粒，获得a料，备用；步骤1中挤出机各部分的温度分别设置为：加料段的温度为120℃，压缩段的温度为150℃，均化段的温度为160℃，机头口模部分的温度为160℃；
66.步骤2、按配比将聚烯烃树脂和交联催化剂混合均匀，加入挤出机中熔融造粒，获得b料，备用；步骤2中挤出机各部分的温度分别设置为：加料段的温度为120℃，压缩段的温度为200℃，均化段的温度为180℃，机头口模部分的温度为160℃
67.步骤3、将步骤1制得的a料与步骤2制得的b料按配比干混,挤出成型，获得产品。挤出温度140℃。
68.对比例2
69.一种电缆料，以质量份数计，其原料组成包括：a料和b料按重量比85∶15组成；
70.a料组分名称及各组分重量配比为：聚烯烃树脂90份、硅烷交联剂0.5份、引发剂2份、二甲胺苯酸乙酯1份、阻燃剂15份；
71.b料组分名称及各组分重量配比为：聚烯烃树脂85份、催化剂1份。
72.其制备工艺:
73.步骤1、按配比将聚烯烃树脂、硅烷交联剂、引发剂、二甲胺苯酸乙酯、阻燃剂混合均匀，置于密闭容器中12小时后，加入挤出机中熔融接枝造粒，获得a料，备用；步骤1中挤出机各部分的温度分别设置为：加料段的温度为120℃，压缩段的温度为150℃，均化段的温度为160℃，机头口模部分的温度为160℃；
74.步骤2、按配比将聚烯烃树脂和交联催化剂混合均匀，加入挤出机中熔融造粒，获得b料，备用；步骤2中挤出机各部分的温度分别设置为：加料段的温度为120℃，压缩段的温度为200℃，均化段的温度为180℃，机头口模部分的温度为160℃
75.步骤3、将步骤1制得的a料与步骤2制得的b料按配比干混,挤出成型，获得产品。挤出温度140℃。
76.将实施例1-3和对比例1-2的产品制作成样品静置54小时候后马上进行如下测试:
77.热延伸测试:参照gb/t 2951.21测试最大伸长率；
78.阻燃测试:参照gb/t 2406测试氧指数；
79.烟密度测试:参照gb/t 17651测试透光率；
80.测试结果如表1所示:
81.表1
[0082][0083]
如表1的实验数据可知，实施例1-3的热延伸测试，载荷下最大伸长率均≤175％，冷却后最大伸长率均≤25％，符合电缆料的热延伸要求。对比例1缺少二甲胺苯酸乙酯，无法与引发剂起到协同作用使得产品在自然条件下进行有效交联，热延伸测试结果断裂。
[0084]
实施例1-3的氧指数均≥30％，符合电缆料的阻燃要求。
[0085]
实施例1-3的透光率都≥60％，符合低烟电缆料的使用要求。反之对比例2的组分缺少协同剂，透光率低于60％。
[0086]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术
方案的范围。