本技術(shù)涉及阻燃管材的，尤其是涉及一種低溫耐沖擊的阻燃硅芯管及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、硅芯管是一種內(nèi)壁帶有硅膠質(zhì)固體潤(rùn)滑劑的新型復(fù)合管道，密閉性能好，耐化學(xué)腐蝕，工程造價(jià)低，廣泛運(yùn)用于高速公路、鐵路等的光電纜通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。硅芯管需要具備阻燃性能，以保護(hù)內(nèi)部線纜。而隨著氣候變化與行業(yè)發(fā)展，電子設(shè)備需要適應(yīng)更多復(fù)雜的環(huán)境，特別是提升阻燃硅芯管在極寒低溫下的抗沖擊性能，才能夠適應(yīng)極寒地區(qū)的線路鋪展。

2、其中，高密度聚乙烯（hdpe）具有質(zhì)量輕、低毒性、電絕緣性能高、耐化學(xué)性能好和易于加工等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于制作硅芯管的外層。但高密度聚乙烯易燃燒，燃燒時(shí)釋放有害氣體。在hdpe中添加阻燃劑，可以有效提高管材的阻燃性能。但傳統(tǒng)的鹵代阻燃劑雖然具有良好的阻燃效果，但在使用中匯釋放大量有害氣體和腐蝕性煙霧，污染環(huán)境。添加氫氧化鎂、氫氧化鋁等無機(jī)阻燃劑，具有成本低和無毒的優(yōu)點(diǎn)，但阻燃劑的添加量較大時(shí)，容易造成管材的力學(xué)性能下降，尤其是在極寒地區(qū)，其力學(xué)性能下降更明顯，不利于實(shí)際應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了提高管材在阻燃性能良好的同時(shí)，提高其力學(xué)性能，本技術(shù)提供一種低溫耐沖擊的阻燃硅芯管及其制備方法。

2、第一方面，本技術(shù)提供一種低溫耐沖擊的阻燃硅芯管，采用如下技術(shù)方案：

3、一種低溫耐沖擊的阻燃硅芯管，包括內(nèi)層和外層，所述外層包括如下重量份的原料：高密度聚乙烯樹脂70-90份、星型sbs15-25份、馬來酸酐接枝高密度聚乙烯3-5份、無機(jī)阻燃劑6-10份、彈性阻燃微球10-15份、抗氧劑0.1-0.5份、抗菌劑0.4-0.8份、碳纖維2-4份、分散劑1-3份和硅烷偶聯(lián)劑1-3份；

4、所述彈性阻燃微球的制備方法如下：

5、s1、將2-3重量份的氧化鎳粉和3-6重量份的含雙鍵的硅烷偶聯(lián)劑加入乙醇水溶液中處理得改性氧化鎳；氮?dú)夥諊?，?0-110重量份的dmf中加入改性氧化鎳、18-22重量份的乙烯基三異丙氧基硅烷、3-6重量份的苯乙烯和0.6-0.9重量份的雙端乙烯基聚二甲基硅氧烷，攪拌至溶解完全，然后加入0.008重量份的引發(fā)劑，升溫至65-75℃，攪拌反應(yīng)3.5-5h，然后加入1.5-2.5重量份的小分子交聯(lián)劑和0.004重量份的引發(fā)劑，攪拌反應(yīng)8-15h后，得混合液；

6、s2、將s1得到的混合液進(jìn)行固液分離，洗滌，干燥，得彈性阻燃微球。

7、通過采用上述技術(shù)方案，通過添加無機(jī)阻燃劑氫氧化鋁，氫氧化鋁可以在高溫下分解產(chǎn)生水蒸氣、氧氣和氧化鋁等物質(zhì)，其中，氧化鋁可以在材料表面形成一層難溶的氧化物層，從而形成一道保護(hù)層，起到隔熱、隔氧、吸熱等作用，能夠有效減緩燃燒速度；并且這一層氧化物還能夠放置火源向內(nèi)傳播，提高阻燃效果。這里添加了氧化鎳，氧化鎳可以在起到一定的阻燃效果的同時(shí)，發(fā)明人通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，氧化鎳的加入，可以使氧化鋁氧化物層的延展性更強(qiáng)，使得氧化鎳和氧化鋁在高溫的作用下，形成流動(dòng)性的薄膜層，可以增大阻燃面，從而使得阻燃效果更佳，兩者也因此具有協(xié)同增效作用。

8、通過在氧化鎳粒子表面包裹有機(jī)硅彈性體，氧化鎳粒子表面的有機(jī)硅在制備時(shí)，通過在聚合反應(yīng)過程不同階段加入不同的交聯(lián)劑使其內(nèi)部的交聯(lián)度較低，外部交聯(lián)度較高，從而可以形成彈性更高的彈性阻燃微球。其應(yīng)用到阻燃硅芯管后，在外力作用下，能夠進(jìn)行較大幅度的緩沖。并且，一方面，可以提高氧化鎳和體系之間的相容性，有機(jī)硅彈性體的熔點(diǎn)較高，其在阻燃硅芯管制作過程中，并不會(huì)熔融，仍然能夠保持其彈性，此特點(diǎn)可以使阻燃硅芯管在受到外力時(shí)有一定的緩沖，從而提高硅芯管的耐沖擊強(qiáng)度；另一方面，有機(jī)硅彈性體作為有機(jī)硅樹脂，其高溫下形成惰性氣體或阻隔層，阻止氧氣向燃燒表面擴(kuò)散，有機(jī)硅彈性體基于內(nèi)外交聯(lián)程度不同能夠形成不同致密度的炭層提高阻燃，同時(shí)和氫氧化鋁共同存在形成連續(xù)的阻燃點(diǎn)位，使阻燃硅芯管阻燃性能更強(qiáng)。

9、因此，通過原料的選擇和比例的添加，可以在兼顧阻燃性能的同時(shí)，提高硅芯管的力學(xué)性能，并且在-50℃時(shí)，硅芯管的拉伸性能降低了5-9%，耐沖擊強(qiáng)度降低了4-7%，其耐低溫性能也表現(xiàn)優(yōu)異，大大提高了阻燃硅芯管的應(yīng)用潛力。

10、作為優(yōu)選：所述氧化鎳粉的粒徑為≤100nm。

11、通過采用上述技術(shù)方案，隨著氧化鎳粒徑的逐漸增大，其拉伸強(qiáng)度和抗沖擊性能逐漸降低，因此，其粒徑不宜過大。

12、作為優(yōu)選：所述含雙鍵的硅烷偶聯(lián)劑為乙烯基三乙氧基硅烷、丙烯酰氧基甲基三甲氧基硅烷、7-辛烯基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三異丙氧基硅烷和乙烯基三丁酮肟硅烷中的一種或幾種。

13、優(yōu)選地，含雙鍵的硅烷偶聯(lián)劑為丙烯酰氧基甲基三甲氧基硅烷。

14、通過采用上述技術(shù)方案，含雙鍵的硅烷偶聯(lián)劑在此范圍內(nèi)選擇均可得到本技術(shù)的技術(shù)效果，發(fā)明人通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，含雙鍵的硅烷偶聯(lián)劑選擇丙烯酰氧基甲基三甲氧基硅烷能夠?qū)崿F(xiàn)更優(yōu)的低溫抗沖擊效果，這可能是由于氧化鎳基于含雙鍵的硅烷偶聯(lián)劑的改性參與原位聚合包裹，當(dāng)硅烷偶聯(lián)劑的分子鏈長(zhǎng)過長(zhǎng)容易導(dǎo)致包裹效果差，而分子鏈長(zhǎng)過短內(nèi)部的交聯(lián)度提高影響了內(nèi)部交聯(lián)度較低外部交聯(lián)度較高的彈性結(jié)構(gòu)；因此，合適的含雙鍵硅烷偶聯(lián)劑的選擇兼顧了包裹效果和彈性，從而獲得更優(yōu)的抗沖擊效果。

15、作為優(yōu)選：所述小分子交聯(lián)劑為二乙烯基苯、三乙烯基苯或三乙烯基硅烷。

16、通過采用上述技術(shù)方案，小分子交聯(lián)劑在此范圍內(nèi)選擇均可，實(shí)施例中并且一一列舉。

17、作為優(yōu)選：所述無機(jī)阻燃劑的粒徑為800-3000目。

18、通過采用上述技術(shù)方案，基于分散效果和生產(chǎn)成本考慮，其粒徑范圍為800-3000目為較優(yōu)選擇。

19、作為優(yōu)選：所述彈性阻燃微球的添加量為15重量份，所述無機(jī)阻燃劑的添加量為8重量份。

20、通過采用上述技術(shù)方案，通過進(jìn)一步優(yōu)化彈性阻燃微球和無機(jī)阻燃劑的添加量，阻燃微球和無機(jī)阻燃劑在體系中形成更合理的連續(xù)阻燃點(diǎn)位同時(shí)阻燃硅芯管的力學(xué)性能達(dá)到最佳。

21、作為優(yōu)選：所述無機(jī)阻燃劑為氫氧化鋁或氫氧化鎂。

22、通過采用上述技術(shù)方案，氫氧化鋁和氫氧化鎂均能夠在高溫下產(chǎn)生金屬氧化物阻隔層，均能夠與氧化鎳、有機(jī)硅彈性體之間實(shí)現(xiàn)協(xié)同增效的作用，實(shí)施例中并未對(duì)氫氧化鎂進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，但是理論上是可以實(shí)現(xiàn)的。

23、第二方面，本技術(shù)提供一種低溫耐沖擊的阻燃硅芯管的制備方法，采用如下技術(shù)方案：

24、一種低溫耐沖擊的阻燃硅芯管的制備方法，其包括如下步驟：

25、s1、將內(nèi)層的各原料加熱至115-125℃，攪拌混合，得內(nèi)層原料；

26、s2、將外層的各原料加熱至125-135℃，攪拌混合，得外層原料；

27、s4、將外層原料和內(nèi)層原料分別加熱熔融，在165-180℃同步擠壓復(fù)合得到硅芯管毛坯；

28、s5、將硅芯管毛坯經(jīng)過真空定形、冷卻、牽引、卷取的工序，得到阻燃硅芯管。

29、通過采用上述技術(shù)方案，本技術(shù)的制備方法比較常規(guī)，無需特殊工藝或?qū)υO(shè)備進(jìn)行改性，制得的產(chǎn)品合格率均在98%及以上，適合大規(guī)模生產(chǎn)。

30、綜上所述，本技術(shù)包括以下至少一種有益技術(shù)效果：

31、1、通過添加無機(jī)阻燃劑氫氧化鋁，氫氧化鋁可以在高溫下分解產(chǎn)生的氧化鋁可以在材料表面形成一層難溶的氧化物層，從而形成一道保護(hù)層，起到隔熱、隔氧、吸熱等作用，能夠有效減緩燃燒速度；氧化鎳可以在起到一定的阻燃效果的同時(shí)，可以使氧化鋁氧化物層的延展性更強(qiáng)，使得氧化鎳和氧化鋁在高溫的作用下，形成流動(dòng)性的薄膜層，可以增大阻燃面，從而使得阻燃效果更佳，兩者也因此具有協(xié)同增效作用。氧化鎳粒子表面的有機(jī)硅在制備時(shí)，其內(nèi)部的交聯(lián)度較低，外部交聯(lián)度較高，從而可以形成彈性更高的彈性阻燃微球。其應(yīng)用到阻燃硅芯管后，在外力作用下，能夠進(jìn)行較大幅度的緩沖。并且，一方面，可以提高氧化鎳和體系之間的相容性，有機(jī)硅彈性體的熔點(diǎn)較高，其在阻燃硅芯管體系內(nèi)仍然能夠保持其彈性，可以使阻燃硅芯管在受到外力時(shí)有一定的緩沖，從而提高硅芯管的耐沖擊強(qiáng)度；另一方面，有機(jī)硅彈性體作為有機(jī)硅樹脂，其高溫下形成惰性氣體或阻隔層，阻止氧氣向燃燒表面擴(kuò)散，從而可以加強(qiáng)氧化鎳、氫氧化鋁之間的協(xié)同作用，使其阻燃性能更強(qiáng)。

32、2、本技術(shù)制備的阻燃硅芯管的極限氧指數(shù)均在30.1%及以上，最大可達(dá)到34.7%；拉伸強(qiáng)度均在31.2mpa及以上，最大可達(dá)到42.4mpa；同時(shí)，其抗沖擊強(qiáng)度均在48.1-59.1kj/m2之間；可見本技術(shù)制備的阻燃硅芯管具有較強(qiáng)的阻燃性能，?同時(shí)其力學(xué)性能表現(xiàn)優(yōu)異，并且在低溫下，其降低幅度較小，能夠滿足極寒地區(qū)的需要。