1.本发明涉及一种改性氢氧化镁阻燃剂的制备方法及其在低烟无卤电缆料中的应用，属于阻燃材料技术领域。


背景技术：

2.随着环保要求越来越严格，美、日、欧盟等已经禁止将含卤系阻燃剂用于电线电缆中。无机阻燃剂氢氧化镁由于成本低、原料易得、阻燃性能优良、环保等特点，越来越多被用做电缆及其他高分子材料的阻燃填料，在提高阻燃性和抑烟性的同时，提高材料的强度。但作为无机填料，氢氧化镁与材料的相容性差，如果不对表面性质进行改性处理的话，易导致高分子材料的力学性能下降。
3.目前普遍的改性方法为用硬脂酸、钛酸酯、硅烷偶联剂等改性氢氧化镁，但改性效果不是很好，而且对氢氧化镁改性时，往往步骤比较繁杂，而且对氢氧化镁原料的粒度、白度、表面活性要求比较高，例如cn103554364a、cn108285552a。
4.另外，市面上国内生产的改性氢氧化镁产品质量不一，且粒径分布范围较广，性能无法达到理想的应用效果，目前高品质的改性氢氧化镁阻燃剂主要依赖进口。


技术实现要素：

5.本发明针对现有技术存在改性氢氧化镁粒径分布范围广，性能不佳的问题，提供一种改性氢氧化镁阻燃剂的制备方法及其在低烟无卤电缆料中的应用。
6.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种改性氢氧化镁阻燃剂的制备方法，所述的制备方法包括如下步骤：
7.1)将无机镁盐与硅酸盐、水混合制备成水溶液a；
8.2)将水滑石与水配制成水分散液b；
9.3)在不断搅拌条件下将水溶液a逐滴加入到水分散液b中，搅拌得到分散液c；
10.4)向分散液c中加入聚甲基倍半硅氧烷，继续搅拌，得到分散液d；
11.5)将普通化学法的氢氧化镁加入到分散剂中，搅拌，得到氢氧化镁分散液，然后将步骤4)获得的分散液d缓慢加入到氢氧化镁分散液中得到分散液e；
12.6)向步骤5)的分散液e中加入改性剂，升温至100-120℃，搅拌改性得到反应液；
13.7)反应液经过滤、真空干燥和研磨后，得到改性的氢氧化镁阻燃剂。
14.进一步的，步骤1)中，所述无机镁盐与硅酸盐、水的质量份数为1：1-2.0：2-2.5。
15.进一步的，步骤1)中，所述的无机镁盐为氯化镁、碳酸镁中的一种或两种混合，所述硅酸盐为硅酸钾、硅酸钠、硅酸钙中的一种或多种混合。
16.进一步的，步骤2)中，所述水滑石与水的质量比例为2：1-1.5。
17.进一步的，，步骤3)中，在温度为54-63℃，ph为7.5-9.0的条件下，将a溶液逐滴加入到b分散液中，搅拌时间为40-50min，搅拌速度为950-1100r/min。
18.进一步的，所述的无机镁盐、硅酸盐、水滑石、聚甲基倍半硅氧烷、氢氧化镁、分散剂、改性剂的加入质量份数为1：1-2.0：1.0：2-0.5：4-5：0.5-1.0：0.01-0.02。
19.进一步的，所述的分散剂为丙二醇，所述的改性剂为硅烷偶联剂与油酸钠的二元混合物。
20.进一步的，步骤7)中，反应液经过滤、真空干燥，并研磨至粒径为1-15μm，即得到所述的改性氢氧化镁阻燃剂。
21.本发明还公开了一种低烟无卤电缆料：
22.由所述的改性氢氧化镁阻燃剂和eva、ldpe经双螺杆挤出造粒制得所述低烟无卤电缆料。
23.优选的，所述eva、ldpe和改性氢氧化镁阻燃剂之间的质量份数为：eva：ldpe：改性氢氧化镁阻燃剂＝40-65：0-5：30-55。
24.本发明的有益效果是：
25.本发明阻燃剂环保、低烟，成本可控。在水滑石中引入硅酸盐与硅氧烷，可增强水滑石阻燃处理的基材的成炭结构，在火灾发生时，迅速使材料形成致密炭层；氢氧化镁阻燃剂经改性，提高了与基材的相容性，对有效提高阻燃效率、降低生烟量做出极大贡献，同时降低了对材料加工性能和力学性能的影响。
具体实施方式
26.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
27.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。
28.实施例1
29.1)将10kg氯化镁、10kg硅酸钠和20kg水制备成水溶液a；2)将10kg水滑石与5kg水制成水分散液b；3)在54℃、ph＝7.5的条件下，不断搅拌，将a水溶液a逐滴加入到水分散液b中，搅拌40-50min得到分散液c；4)向分散液c中加入2kg聚甲基倍半硅氧烷，继续搅拌30min，得到分散液d；5)将普通化学法的氢氧化镁50kg分散到10kg的丙二醇中，搅拌10min，得到氢氧化镁分散液，然后将步骤4)获得的分散液d缓慢加入到氢氧化镁分散液中得到分散液e；6)向步骤5)的分散液e中加入0.1kg硅烷偶联剂与油酸钠的二元混合物，升温至100-120℃，搅拌改性30-90min；7)反应液经过滤、真空干燥和研磨后，得到改性的氢氧化镁阻燃剂，测定其粒径为2μm。
30.一种低烟无卤电缆料，由40kgeva、5kgldpe、55kg改性氢氧化镁阻燃剂混合均匀后，经双螺杆挤出机挤出造粒制得。
31.实施例2
32.1)将10kg氯化镁、20kg硅酸钠和25kg水制备成水溶液a；2)将10kg水滑石与7.5kg水制成水分散液b；3)在63℃、ph＝9.0的条件下，不断搅拌，将水溶液a逐滴加入到水分散液
b中，搅拌40-50min得到分散液c；4)向分散液c中加入5kg聚甲基倍半硅氧烷，继续搅拌30min，得到分散液d；5)将普通化学法的氢氧化镁40kg分散到5kg的丙二醇中，搅拌10min，得到氢氧化镁分散液，然后将步骤4)获得的分散液d缓慢加入到氢氧化镁分散液中得到分散液e；6)向步骤5)的分散液e中加入0.2kg硅烷偶联剂与油酸钠的二元混合物，升温至100-120℃，搅拌改性30-90min；7)反应液经过滤、真空干燥和研磨后，得到改性的氢氧化镁阻燃剂，测定其粒径为1μm。
33.一种低烟无卤电缆料，由65kgeva、35kg改性氢氧化镁阻燃剂混合均匀后，经双螺杆挤出机挤出造粒制得。
34.实施例3
35.1)将10kg氯化镁、15kg硅酸钠和23kg水制备成水溶液a；2)将10kg水滑石与6kg水制成水分散液b；3)在60℃、ph＝8.2的条件下，不断搅拌，将水溶液a逐滴加入到水分散液b中，搅拌40-50min得到分散液c；4)向分散液c中加入4kg聚甲基倍半硅氧烷，继续搅拌30min，得到分散液d；5)将普通化学法的氢氧化镁45kg分散到8kg的丙二醇中，搅拌10min，得到氢氧化镁分散液，然后将步骤4)获得的分散液d缓慢加入到氢氧化镁分散液中得到分散液e；6)向步骤5)的分散液e中加入0.1kg硅烷偶联剂与油酸钠的二元混合物，升温至100-120℃，搅拌改性30-90min；7)反应液经过滤、真空干燥和研磨后，得到改性的氢氧化镁阻燃剂，测定其粒径为5μm。
36.一种低烟无卤电缆料，由65kgeva、5kgldpe、30kg改性氢氧化镁阻燃剂混合均匀后，经双螺杆挤出机挤出造粒制得。
37.实施例4
38.1)将10kg氯化镁、20kg硅酸钠和20kg水制备成水溶液a；2)将10kg水滑石与5kg水制成水分散液b；3)在58℃、ph＝8.0的条件下，不断搅拌，将水溶液a逐滴加入到水分散液b中，搅拌40-50min得到分散液c；4)向分散液c中加入3kg聚甲基倍半硅氧烷，继续搅拌30min，得到分散液d；5)将普通化学法的氢氧化镁48kg分散到5kg的丙二醇中，搅拌10min，得到氢氧化镁分散液，然后将步骤4)获得的分散液d缓慢加入到氢氧化镁分散液中得到分散液e；6)向步骤5)的分散液e中加入0.2kg硅烷偶联剂与油酸钠的二元混合物，升温至100-120℃，搅拌改性30-90min；7)反应液经过滤、真空干燥和研磨后，得到改性的氢氧化镁阻燃剂，测定其粒径为3μm。
39.一种低烟无卤电缆料，由50kgeva、50kg改性氢氧化镁阻燃剂混合均匀后，经双螺杆挤出机挤出造粒制得。
40.对比例1
41.1)将10kg氯化镁和20kg水制备成水溶液a；2)将10kg水滑石与5kg水制成水分散液b；3)在54℃、ph＝7.5的条件下，不断搅拌，将水溶液a逐滴加入到水分散液b中，搅拌40-50min得到分散液c；4)将普通化学法的氢氧化镁50kg分散到10kg的丙二醇中，搅拌10min，得到氢氧化镁分散液，然后将步骤3)获得的分散液c缓慢加入到氢氧化镁分散液中得到分散液e；5)向步骤4)的分散液e中加入0.1kg硅烷偶联剂与油酸钠的二元混合物，升温至100-120℃，搅拌改性30-90min；7)反应液经过滤、真空干燥和研磨后，得到改性的氢氧化镁阻燃剂，测定其粒径为5μm。
42.一种低烟无卤电缆料，由40kgeva、5kgldpe、55kg改性氢氧化镁阻燃剂混合均匀
后，经双螺杆挤出机挤出造粒制得。
43.对比例2
44.1)将10kg氯化镁和20kg水制备成水溶液a；2)将10kg水滑石与5kg水制成水分散液b；3)在54℃、ph＝7.5的条件下，不断搅拌，将a水溶液a逐滴加入到水分散液b中，搅拌40-50min得到分散液c；4)向分散液c中加入2kg聚甲基倍半硅氧烷，继续搅拌30min，得到分散液d；5)将普通化学法的氢氧化镁50kg分散到10kg的丙二醇中，搅拌10min，得到氢氧化镁分散液，然后将步骤4)获得的分散液d缓慢加入到氢氧化镁分散液中得到分散液e；6)向步骤5)的分散液e中加入0.1kg硅烷偶联剂与油酸钠的二元混合物，升温至100-120℃，搅拌改性30-90min；7)反应液经过滤、真空干燥和研磨后，得到改性的氢氧化镁阻燃剂，测定其粒径为2μm。
45.一种低烟无卤电缆料，由40kgeva、5kgldpe、55kg改性氢氧化镁阻燃剂混合均匀后，经双螺杆挤出机挤出造粒制得。
46.对比例3
47.一种低烟无卤电缆料，由50kgeva、50kg普通氢氧化镁阻燃剂混合均匀后，经双螺杆挤出机挤出造粒制得，其中氢氧化镁阻燃剂的粒径为40μm。
48.对比例4
49.一种低烟无卤电缆料，由40kgeva、5kgldpe、55kg普通氢氧化镁阻燃剂混合均匀后，经双螺杆挤出机挤出造粒制得，其中氢氧化镁阻燃剂的粒径为5μm。
50.将实施例1-4制得的阻燃型低烟无卤电缆料与对比例1-2阻燃型低烟无卤电缆料分别制成标准样条后进行测试，结果如表1所示。
51.表1.实施例1-4制得的阻燃型低烟无卤电缆料与对比例1-2阻燃型低烟无卤电缆料测试对比结果
[0052][0053][0054]
由表1测试数据对比分析可以看出，本发明的改性氢氧化镁阻燃剂用于低烟无卤电缆料后可使材料的表观及流动性增加，同时力学性能大大提高，氧指数loi也提高了近10个百分点，并且垂直燃烧测试可通过ul94 v-0(1.6mm)标准，相比于对比例，本发明的实施例可将垂直燃烧等级提高1-2个等级。
[0055]
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实
施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0056]
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。