本發(fā)明涉及電纜領域，更具體為電纜用的無鹵阻燃包覆組合物。
背景技術：
電線電纜是用以傳輸電磁能和轉換電磁能的線材產(chǎn)品，它的普及是衡量國民經(jīng)濟發(fā)展的重要指標之一。作為國民經(jīng)濟最大的配套行業(yè)，電線電纜的產(chǎn)品種類繁多，在電力、通信、建筑等行業(yè)中均有廣泛應用，與國民經(jīng)濟的發(fā)展密切相關，因而電線電纜被譽為是國民生產(chǎn)中的“輸紐”，是未來電氣化、信息化社會中不可或缺的基礎產(chǎn)品。
隨著經(jīng)濟的增長，電線電纜的需求量不斷增大。與此同時，人們對電線電纜質(zhì)量的要求也日益提高。高分子材料一直被用于制造電線電纜護套材料。其中，聚氯乙烯在電纜行業(yè)所占比例最大，但考慮到環(huán)保與火災安全，聚氯乙烯己逐漸被聚烯烴或者聚烯烴與其他樹脂的復合材料取代。但這些材料作為電纜材料存在的明顯問題是機械性能和耐熱性能不佳。因此，需要對這些材料進行阻燃改性。
在眾多電氣火災事故中，由電線電纜引起的不計其數(shù)。高聚物基本都屬于易燃材料，而聚烯烴的耐燃性能較差，聚乙烯的極限氧指數(shù)(LOI)僅為17左右，而電纜料的LOI需要達到25以上，這使得聚聚烯烴的應用范圍受到限制。因此，提高聚烯烴或者其復合材料的阻燃性能是制備電纜料的關鍵。
乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)因具有良好的加工性、密度低、耐低溫性等優(yōu)點，在人們社會生活中得到了廣泛應用，但是EVA易燃，故其阻燃問題受到了國內(nèi)外的關注。
目前，國內(nèi)外專家將無機阻燃劑阻燃EVA作為研究重點，特別是無機阻燃劑中消耗量最大的氫氧化鎂(MH)。但是MH阻燃效率低，填充量達到60％左右才能起到阻燃性，這種高的添加量會導致體系力學性能的下降。因此，為了降低其添加量，需添加一種增效阻燃劑，與氫氧化鎂一起達到阻燃的同時又能保證體系具有較優(yōu)的力學性能。
現(xiàn)有技術中仍然需要對電纜用基礎樹脂進行阻燃改性的新型阻燃劑或復合阻燃體系，以繼續(xù)改善樹脂的性能，至少提供一種補充。
技術實現(xiàn)要素：
為了解決上述問題，發(fā)明人進行積極的研究，結果他們發(fā)現(xiàn)使用水合金屬氫氧化物阻燃劑與特定的阻燃增效劑復配，能夠得到綜合性能較好的無鹵阻燃電纜料。
因此，在一個方面中，本發(fā)明提供了一種電纜用的無鹵阻燃包覆組合物，包含：相對于無鹵阻燃包覆組合物的總重量，30-50重量％的基礎樹脂、50-60重量％的水合金屬氫氧化物阻燃劑和0.1-5.0重量％的阻燃增效劑，其中所述基礎樹脂包含乙烯-醋酸乙烯共聚物和聚烯烴，并且所述阻燃增效劑包含9,10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物(DPOP)衍生物。
優(yōu)選地，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物與聚烯烴的比例為2:1-10:1，更優(yōu)選為2:1-4:1。
優(yōu)選地，所述聚烯烴為聚乙烯、聚丙烯或其任意的組合。
更優(yōu)選地，所述的聚烯烴為高密度聚乙烯(HDPE)。高密度聚乙烯價格低廉，是目前應用較為廣泛的一種塑料，其具有少數(shù)短支鏈結構，結晶度高(80％-90％)、熔融溫度高、強度大等優(yōu)點。
優(yōu)選地所述水合金屬氫氧化物阻燃劑為硅烷偶聯(lián)劑改性的氫氧化鎂或氫氧化鋁。優(yōu)選的硅烷偶聯(lián)劑為KH550。氫氧化鎂的表面進行硅烷偶聯(lián)劑有機化處理之后，氫氧化鎂表面疏水性增強，極性下降，與非極性高聚物EVA之間相容性得到提高，由其阻燃機理可知，在高溫時，氫氧化鎂受熱分解，吸熱降溫；釋放出水蒸氣，稀釋可燃氣體；因此體系的阻燃性能得到提高。
氫氧化鎂或氫氧化鋁的粒度對阻燃性能也有影響，優(yōu)選的粒度為3000-5000目。
此外，對氫氧化鎂或氫氧化鋁的改性對材料的力學性能也有積極的影響。未改性的氫氧化鎂屬于無機物，在極性基體樹脂中難以得到均勻分散，經(jīng)過硅烷偶聯(lián)劑改性的氫氧化鎂由于其分子中具備硅烷成分，其中所攜帶的有機官能團與基體樹脂EVA具有很好的親和性，可以牢固地覆蓋在氫氧化鎂表面，增加了氫氧化鎂阻燃劑與基體樹脂EVA的親和性，提高了分散效果，從而體系中分子間的作用力得到提高，當外部載荷或外力作用發(fā)生時，材料內(nèi)部發(fā)生應力集中的概率相對降低，故體系的力學性能得到改善，特別是斷裂伸長率的提高更加明顯。
優(yōu)選地，9,10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物衍生物為9,10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物與4,4’-雙馬來酰亞胺基二苯甲烷(BMI)的反應物。
還優(yōu)選地，所述組合物還包含1-3重量％的相容劑。相容劑可以選自馬來酸酐接枝的EVA、A4085、MC328等等。
本發(fā)明的無鹵阻燃包覆組合物可以通過下列方法制備：按照配方比例稱取一定量的水合金屬氫氧化物、DPOP衍生物，基礎樹脂(EVA和聚烯烴)，在擠出機(例如密煉機)中加入基礎樹脂和DPOP衍生物，使之軟化熔融，直至扭矩穩(wěn)定；然后加入引發(fā)劑，混煉后在硫化機中進行模壓成型，冷卻制樣，備用。
總之，本發(fā)明的阻燃包覆組合物可以用于各種電線電纜，能夠表現(xiàn)出優(yōu)良的阻燃性能和機械性能的平衡。
具體實施方式
以下將描述實施本發(fā)明的實施方案。然而，本發(fā)明的范圍不局限于所述的實施方式，只要不損害主旨，可以對本發(fā)明進行各種更改。除非另有說明，否則以下的比例和％分別是指重量比和重量％。
DOPO衍生物的合成
在反應器中加入等摩爾的DOPO與BMI加熱升溫，攪拌，使之熔融，反應溫度為1100℃，反應時間為30min，冷卻，置于電熱恒溫鼓風干燥箱內(nèi)，使溶劑完全蒸發(fā)，得到黃色透明狀固體，即為無鹵含磷阻燃劑的固體產(chǎn)物(DB)，研碎干燥保存，化學反應方程式為:
DB/KH550-MH/HDPE/EVA.電纜料的制備
稱取一定量KH550-MH粉體、DB、EVA、HDPE，密煉機升溫至140℃±5℃，加入EVA、HDPE與DB混合物，使之軟化熔融，直至扭矩穩(wěn)定后；降溫至60℃，加入偶氮二異丁睛(其添加量為DB添加量的0.3％)，密煉時間為5min，再次加熱升溫至140℃士50℃，將KH550-MH2粉體加入密煉機，繼續(xù)密煉15min，密煉后的復合材料通過平板硫化機模壓成型，在上下模溫度為140℃士5℃左右加料，預熱，溫度恒定后加壓至100kg/cm2，放氣，繼續(xù)加壓至100kg/cm2，保壓3-4分鐘。冷卻試樣，備用。
性能測試
力學性能
復合材料樣品按照GB/T 1040-2006在模壓機上模壓成啞鈴狀樣條，切割的樣條在25℃，相對濕度65％條件下調(diào)節(jié)16h，并在萬能材料試驗機上做力學測試，測試速度為10mm/min。
垂直燃燒性能測試
垂直燃燒實驗是評定材料燃燒等級的一種主要方法，與實際情況比較相符，且模擬性比較好，其中阻燃等級分為FV 0、FV-1、FV2三個等級，F(xiàn) V-0阻燃級別最高，阻燃性能最優(yōu)。
復合材料樣品按照GB/T2918-1996切割成13mmX120mmX3的樣條，按照GB2918，將13mmX 120mmx3mm的樣條，在溫度25℃，相對濕度50％士5％條件下分別調(diào)節(jié)48h，在垂直燃燒儀上做阻燃性能測試。每組試樣測試5個樣條，
垂直燃燒等級評估標準下表所示：
注a
實施例1-4
按照上述的方法制備無鹵阻燃包覆組合物樣品J-1、J-2、J-3和J-4，其中EVA與HDPE的比例分別為1:1、2:1、3:1和4:1，DB添加量均為5％，KH550-MH含量均為50％并且基礎樹脂的含量為45％。
測試結果表明，各實施例的阻燃數(shù)據(jù)如下表所示：
關于力學性能，實施例1-4的抗拉強度分別為14MPa、13.6MPa、13MPa和11MPa，并且斷裂伸長率分別為80％、90％、100％和110％。
結果表明，使用特定的復合阻燃劑體系進行阻燃改性的包覆用組合物具有優(yōu)異的綜合性能。