本发明涉及精细化工技术领域，尤其涉及一种高介电强度耐候阻燃聚丙烯及其制备方法。
背景技术：
PM2.5是指环境空气中空气动力学当量直径小于等于 2.5 微米的细颗粒物，具体指包括SOx(硫的氧化物)、NOx（氮的氧化物）、xCl、xBr、xCO3等物质形成的水的微小液滴和微小颗粒。PM2.5粒径小，面积大，活性强，且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康危害极大，研究表明，PM2.5会导致动脉斑块沉积，引发血管炎症和动脉粥样硬化，最终导致心脏病或其他心血管问题。当空气中PM2.5的浓度长期高于10μg/m3，会带来死亡风险的上升；浓度每增加10μg/m3，总的死亡风险会上升4%，心肺疾病带来的死亡风险上升6%，肺癌带来的死亡风险上升8%。此外，PM2.5极易吸附多环芳烃等有机污染物和重金属，使致癌、致畸、致突变的机率明显升高。
火力发电厂、北方集中供暖区、工业排放污染区等区域容易产生大量的有害气体、粉尘颗粒，是PM2.5产生的主要区域。这类区域的粉尘处理设备为湿法放电除尘除硫装置，湿法放电除尘除硫装置中采用的阳极管束单元中的管材大部分采用热固性玻璃钢材料，而热固性玻璃钢材料难具有难于回收处理、难降解、会严重污染环境和土壤等，且玻璃钢材料高温使用时寿命较短等缺点。基于上述问题，本发明提出了一种高介电强度耐候阻燃聚丙烯及其制备方法。
技术实现要素：
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种高介电强度耐候阻燃聚丙烯及其制备方法。
一种高介电强度耐候阻燃聚丙烯，包括以下重量百分比的原料：阻燃剂0～6%、耐候剂0～0.6%、抗氧化剂0～0.6%、润滑剂0.6～2%、介电强度助剂0～20%、余量为聚丙烯。
优选的，所述的一种高介电强度耐候阻燃聚丙烯，包括以下重量百分比的原料：阻燃剂2～4%、耐候剂0.2～0.4%、抗氧化剂0.2～0.4%、润滑剂1～1.5%、介电强度助剂5～15%、余量为聚丙烯。
优选的，所述的一种高介电强度耐候阻燃聚丙烯，包括以下重量百分比的原料：阻燃剂4%、耐候剂0.3%、抗氧化剂0.5%、润滑剂1.4%、介电强度助剂12%、余量为聚丙烯。
优选的，所述聚丙烯为挤出级PPH、挤出级PPB、挤出级PPR中的一种或任意几种组成的共混物。
优选的，所述阻燃剂为溴季戊四醇磷酸酯类阻燃剂。
优选的，所述介电强度助剂为水洗高岭土、煅烧高岭土、绢云母、金云母中的一种或任意几种组成的共混物。
优选的，所述耐候剂为2-羟基-4-辛氧基二苯甲酮、癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯中的一种或两种混合物。
优选的，所述抗氧剂指比例为1:1的四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯和三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯的共混物或比例为1:3的四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯和双（2,4-二叔丁基苯酚）季戊四醇二亚磷酸酯的共混物。
优选的，所述润滑剂指比例为2:5的白矿油和乙撑双硬脂酰胺的共混物或比例为4:3的硬质酸盐与乙撑双硬脂酰胺的共混物。
本发明还提出了一种高介电强度耐候阻燃聚丙烯的制备方法，包括以下步骤：
S1、将介电强度助剂投入超精细研磨机中进行研磨，然后过2000～12000目筛网，得粉末状介电强度助剂；
S2、将所述重量百分比的聚丙烯先与润滑剂匀速搅拌1～1.5min，再依次投入所述重量百分比的粉末状介电强度助剂、阻燃剂、耐候剂、抗氧剂进行共混搅拌，搅拌时间为1～2min，搅拌速度为600～1000r/min，得混合物；
S3、通过喂料设备将步骤S2中的混合物加入到双螺杆挤出机中进行塑化，剪切，熔融形成均一熔体。挤出温度为180～220℃，抽真空的真空度为-0.1～-0.04MPa，螺杆转速为350～500r/min，产量为300～500kg/h；
S4、将步骤S3中均一熔体通过挤出口模进行拉条，将料条依次通过水温为30～50℃的水槽浸水冷却、打水器甩水、吹风机吹干、切粒机切粒，得粒径为0.5～2μm的细粒。
S5、将步骤S4中的细粒输送到均化桶均化，然后进行计量，包装入库。
本发明提出的一种高介电强度耐候阻燃聚丙烯，采用挤出级聚丙烯为主要原料对其进行性能优化，通过加入介电强度助剂来提高聚丙烯的介电强度，耐候剂及阻燃剂的加入赋予了聚丙烯良好的耐候性能及阻燃性能，同时聚丙烯材料本身具有耐长期高温使用性，且有比重轻，不易吸水的优点，能满足在高温、高湿、高电弧条件下使用，具有广阔市场前景，本发明还提出了一种高介电强度耐候阻燃聚丙烯的制备方法，通过将物料共混、熔融挤出的方法制得高介电强度耐候阻燃聚丙烯，本方法使用原料易得，操作简单，生产成本低，值得推广。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例一
本发明提出的一种高介电强度耐候阻燃聚丙烯，包括以下重量百分比的原料：阻燃剂2%、耐候剂0.4%、抗氧化剂0.4%、润滑剂1.4%、聚丙烯95.8%。
其制备方法，包括以下步骤：
S1、将所述重量百分比的聚丙烯先与润滑剂匀速搅拌1.2min，再依次投入所述重量百分比的阻燃剂、耐候剂、抗氧剂进行共混搅拌，搅拌时间为1.5min，搅拌速度为800r/min，得混合物；
S2、通过喂料设备将步骤S2中的混合物加入到双螺杆挤出机中进行塑化，剪切，熔融形成均一熔体。挤出温度为200℃，抽真空的真空度为-0.08MPa，螺杆转速为380r/min，产量为350kg/h；
S3、将步骤S3中均一熔体通过挤出口模进行拉条，将料条依次通过水温为40℃的水槽浸水冷却、打水器甩水、吹风机吹干、切粒机切粒，得粒径为1μm的细粒。
S5、将步骤S4中的细粒输送到均化桶均化，然后进行计量，包装入库。
所述聚丙烯为挤出级PPH和挤出级PPB的共混物。
所述阻燃剂为溴季戊四醇磷酸酯类阻燃剂。
所述耐候剂为2-羟基-4-辛氧基二苯甲酮。
所述抗氧剂指比例为1:1的四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯和三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯的共混物。
所述润滑剂指比例为2:5的白矿油和乙撑双硬脂酰胺的共混物。
实施例二
本发明提出的一种高介电强度耐候阻燃聚丙烯，包括以下重量百分比的原料：阻燃剂2%、耐候剂0.4%、抗氧化剂0.4%、润滑剂1.4%、介电强度助剂4%、聚丙烯91.8%。
其制备方法，包括以下步骤：
S1、将介电强度助剂投入超精细研磨机中进行研磨，然后过8000目筛网，得粉末状介电强度助剂；
S2、将所述重量百分比的聚丙烯先与润滑剂匀速搅拌1.4min，再依次投入所述重量百分比的粉末状介电强度助剂、阻燃剂、耐候剂、抗氧剂进行共混搅拌，搅拌时间为1min，搅拌速度为1000r/min，得混合物；
S3、通过喂料设备将步骤S2中的混合物加入到双螺杆挤出机中进行塑化，剪切，熔融形成均一熔体。挤出温度为190℃，抽真空的真空度为-0.06MPa，螺杆转速为450r/min，产量为400kg/h；
S4、将步骤S3中均一熔体通过挤出口模进行拉条，将料条依次通过水温为45℃的水槽浸水冷却、打水器甩水、吹风机吹干、切粒机切粒，得粒径为1.5μm的细粒。
S5、将步骤S4中的细粒输送到均化桶均化，然后进行计量，包装入库。
所述聚丙烯为挤出级PPH。
所述阻燃剂为溴季戊四醇磷酸酯类阻燃剂。
所述介电强度助剂为水洗高岭土和绢云母的共混物。
所述耐候剂为2-羟基-4-辛氧基二苯甲酮和癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯中的混合物。
所述抗氧剂指比例为1:3的四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯和双（2,4-二叔丁基苯酚）季戊四醇二亚磷酸酯的共混物。
所述润滑剂指比例为4:3的硬质酸盐与乙撑双硬脂酰胺的共混物。
实施例三
本发明提出的一种高介电强度耐候阻燃聚丙烯，包括以下重量百分比的原料：阻燃剂2%、耐候剂0.4%、抗氧化剂0.4%、润滑剂1.4%、介电强度助剂8%、聚丙烯87.8%。
其制备方法，包括以下步骤：
S1、将介电强度助剂投入超精细研磨机中进行研磨，然后过10000目筛网，得粉末状介电强度助剂；
S2、将所述重量百分比的聚丙烯先与润滑剂匀速搅拌1min，再依次投入所述重量百分比的粉末状介电强度助剂、阻燃剂、耐候剂、抗氧剂进行共混搅拌，搅拌时间为1.8min，搅拌速度为700r/min，得混合物；
S3、通过喂料设备将步骤S2中的混合物加入到双螺杆挤出机中进行塑化，剪切，熔融形成均一熔体。挤出温度为210℃，抽真空的真空度为-0.04MPa，螺杆转速为400r/min，产量为500kg/h；
S4、将步骤S3中均一熔体通过挤出口模进行拉条，将料条依次通过水温为30℃的水槽浸水冷却、打水器甩水、吹风机吹干、切粒机切粒，得粒径为0.5μm的细粒。
S5、将步骤S4中的细粒输送到均化桶均化，然后进行计量，包装入库。
所述聚丙烯为挤出级PPB和挤出级PPR中的共混物。
所述阻燃剂为溴季戊四醇磷酸酯类阻燃剂。
所述介电强度助剂为水洗高岭土和煅烧高岭土的共混物。
所述耐候剂为癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯。
所述抗氧剂指比例为1:1的四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯和三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯的共混物。
所述润滑剂指比例为2:5的白矿油和乙撑双硬脂酰胺的共混物。
实施例四
本发明提出的一种高介电强度耐候阻燃聚丙烯，包括以下重量百分比的原料：阻燃剂2%、耐候剂0.4%、抗氧化剂0.4%、润滑剂1.4%、介电强度助剂20%、聚丙烯75.8%。
其制备方法，包括以下步骤：
S1、将介电强度助剂投入超精细研磨机中进行研磨，然后过6000目筛网，得粉末状介电强度助剂；
S2、将所述重量百分比的聚丙烯先与润滑剂匀速搅拌1.5min，再依次投入所述重量百分比的粉末状介电强度助剂、阻燃剂、耐候剂、抗氧剂进行共混搅拌，搅拌时间为1.2min，搅拌速度为900r/min，得混合物；
S3、通过喂料设备将步骤S2中的混合物加入到双螺杆挤出机中进行塑化，剪切，熔融形成均一熔体。挤出温度为180℃，抽真空的真空度为-0.05MPa，螺杆转速为500r/min，产量为300kg/h；
S4、将步骤S3中均一熔体通过挤出口模进行拉条，将料条依次通过水温为50℃的水槽浸水冷却、打水器甩水、吹风机吹干、切粒机切粒，得粒径为2μm的细粒。
S5、将步骤S4中的细粒输送到均化桶均化，然后进行计量，包装入库。
所述聚丙烯为挤出级PPB。
所述阻燃剂为溴季戊四醇磷酸酯类阻燃剂。
所述介电强度助剂为绢云母和金云母的共混物。
所述耐候剂为2-羟基-4-辛氧基二苯甲酮。
所述抗氧剂指比例为1:3的四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯和双（2,4-二叔丁基苯酚）季戊四醇二亚磷酸酯的共混物。
所述润滑剂指比例为4:3的硬质酸盐与乙撑双硬脂酰胺的共混物。
实施例五
本发明提出的一种高介电强度耐候阻燃聚丙烯，包括以下重量百分比的原料：阻燃剂4%、耐候剂0.4%、抗氧化剂0.4%、润滑剂1.4%、介电强度助剂20%、聚丙烯73.8%。
其制备方法，包括以下步骤：
S1、将介电强度助剂投入超精细研磨机中进行研磨，然后过4000目筛网，得粉末状介电强度助剂；
S2、将所述重量百分比的聚丙烯先与润滑剂匀速搅拌1.3min，再依次投入所述重量百分比的粉末状介电强度助剂、阻燃剂、耐候剂、抗氧剂进行共混搅拌，搅拌时间为2min，搅拌速度为600r/min，得混合物；
S3、通过喂料设备将步骤S2中的混合物加入到双螺杆挤出机中进行塑化，剪切，熔融形成均一熔体。挤出温度为220℃，抽真空的真空度为-0.1MPa，螺杆转速为480r/min，产量为450kg/h；
S4、将步骤S3中均一熔体通过挤出口模进行拉条，将料条依次通过水温为35℃的水槽浸水冷却、打水器甩水、吹风机吹干、切粒机切粒，得粒径为1.2μm的细粒。
S5、将步骤S4中的细粒输送到均化桶均化，然后进行计量，包装入库。
所述聚丙烯为挤出级PPH和挤出级PPR的共混物。
所述阻燃剂为溴季戊四醇磷酸酯类阻燃剂。
所述介电强度助剂为水洗高岭土、煅烧高岭土、绢云母、金云母的共混物。
所述耐候剂为癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯。
所述抗氧剂指比例为1:1的四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯和三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯的共混物。
所述润滑剂指比例为2:5的白矿油和乙撑双硬脂酰胺的共混物。
将上述五组实施例制备出的高介电强度耐候阻燃聚丙烯的介电强度及阻燃性能进行分析比较，得出如下结果：
备注：阻燃性按UL-94标准判断
由上述表格可知：介电强度助剂对材料的阻燃性有影响，但在合理使用范围内是不影响阻燃性能的，介电强度助剂对介电强度的提高是指在合理使用范围内有效果，超过合理使用范围不但不会提高，甚至可能降低材料的介电强度。本发明提出的一种高介电强度耐候阻燃聚丙烯，采用挤出级聚丙烯为主要原料对其进行性能优化，通过加入介电强度助剂来提高聚丙烯的介电强度，耐候剂及阻燃剂的加入赋予了聚丙烯良好的耐候性能及阻燃性能，同时聚丙烯材料本身具有耐长期高温使用性，且有比重轻，不易吸水的优点，能满足在高温、高湿、高电弧条件下使用，具有广阔市场前景，本发明还提出了一种高介电强度耐候阻燃聚丙烯的制备方法，通过将物料共混、熔融挤出的方法制得高介电强度耐候阻燃聚丙烯，本方法使用原料易得，操作简单，生产成本低，值得推广。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。