本发明涉及绝缘材料，具体涉及一种辐照交联型低烟无卤绝缘料及其制备方法与应用。
背景技术：
1、交联型低烟无卤聚烯烃绝缘材料主要应用于家装布电线、消防线等，因其具有低烟、无卤、低毒性等特性，使用量越来越大，逐步替代传统pvc材料。该类材料主要由聚烯烃树脂(pe、eva、poe中一种或多种混合)与金属氢氧化物阻燃剂、抗氧剂以及其他等组分组成，聚烯烃树脂熔点低，耐热性差，热塑性材料只能满足在90℃下工作，一定程度限定使用和使用寿命，为提高其使用宽度和寿命，通过交联来提高耐热性能，如辐照交联、紫外交联以及硅烷交联等。金属氢氧化物阻燃剂是无机阻燃剂，阻燃效率低，需要大量添加才能所要求的阻燃性能(如：gb/t 31247-2015中的b1级)，其极性较强，与聚烯烃树脂相容差，存在机械性能差，尤其是老化性能差的问题。另外金属氢氧化物吸水性极强，吸水后绝缘性能下降，绝缘性能差的，甚至会导致通电故障，这也是行业性痛点问题。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种辐照交联型低烟无卤绝缘料及其制备方法与应用。
2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种辐照交联型低烟无卤绝缘料，包括以下重量份的组分：聚烯烃树脂30-60份、氢氧化铝40-70份、异靛类化合物0.2-1.2份；所述氢氧化铝中的铁元素的质量浓度小于35ppm；所述异靛类化合物为6,6’-二(4-丁基噻唑)-n,n’(正辛基)异靛。
3、本发明在辐照交联型低烟无卤绝缘料加入氢氧化铝和异靛类化合物，一方面，通过控制氢氧化铝中的铁元素含量，能够改善低烟无卤绝缘料老化后的性能，使其具有较高的保持率；另一方面，异靛类化合物具有较强的极性，能够吸附游离电子；且异靛类化合物具有两个较强吸电子作用的内酰二胺环、端基的噻唑基延长了共轭链，进一步增加了异靛类化合物吸电子的能力，同时分子链上的两个长链烷基(丁基和辛基)改善了聚烯烃树脂的相容性，且起到锚固作用，极大的提高了低烟无卤绝缘料的绝缘性能、安全性和使用寿命。
4、具体地，聚烯烃树脂的重量份可以为30份、35份、40份、45份、50份55份、60份，但并不局限于所列举的数值，在本发明范围内未列举的数值同样适用。
5、具体地，以辐照交联型低烟无卤绝缘料的重量百分比为100％计，所述聚烯烃树脂的质量百分比不低28％。
6、具体地，氢氧化铝的重量份可以为40份、45份、50份、55份、60份、65份、70份，但并不局限于所列举的数值，在本发明范围内未列举的数值同样适用。
7、具体地，异靛类化合物的重量份可以为0.2份、0.4份、0.6份、0.8份、1份1.2份，但并不局限于所列举的数值，在本发明范围内未列举的数值同样适用。
8、具体地，氢氧化铝中的铁元素的质量浓度可以为2ppm、5ppm、10ppm、12ppm、15ppm、20ppm、25ppm、28ppm、30ppm、33ppm，但并不局限于所列举的数值，在本发明范围内未列举的数值同样适用。
9、更具体而言，所述氢氧化铝中的铁元素的质量浓度小于15ppm。
10、若是氢氧化铝中的铁元素的质量浓度大于35ppm，会导致低烟无卤绝缘料的耐老化性能和耐水性下降，即低烟无卤绝缘料经过老化或进水后，力学性能和电阻率明显下降。
11、具体地，本发明中，氢氧化铝中的铁元素的质量浓度是通过以下方法测试得到：将氢氧化铝烘干至恒重后，取2g样品，加入100ml的烧杯中，加入10ml质量浓度为20％的稀盐酸，使氢氧化铝完全溶解后，再加入碳酸氢钠，将氢氧化铝溶液中和至ph＝7，得到待测样品；通过icp设备测试按照iec 62321-5-2013标准检测待测样品中铁元素的质量浓度。
12、本发明中控制氢氧化铝中的铁元素的质量浓度的方法不限；例如可以通过用去离子水洗涤的方式控制氢氧化铝中的铁元素的质量浓度，若单次洗涤后，氢氧化铝中的铁元素的质量浓度不在本发明的范围内，可以进行多次洗涤，至氢氧化铝中的铁元素的质量浓度达到所需范围。
13、具体而言，去离子水洗涤氢氧化铝的步骤如下：
14、称取100mg粉体，加入500ml的烧瓶中，加入200ml的去离子水，搅拌1min后，静置至氢氧化铝与去离子水分层，分离出上层液体，取底层氢氧化铝烘干至恒重，即得。
15、在一个实施方式中，所述氢氧化铝的平均粒径为0.5-3μm，例如可以是但不局限于0.5μm、0.8μm、1μm、1.2μm、1.5μm、1.7μm、2μm、2.3μm、2.5μm、2.8μm、3μm；优选地，所述氢氧化铝的平均粒径为1-2.2μm。
16、本发明中，氢氧化铝的平均粒径是通过以下方法测试得到：向100ml烧杯中投入六甲基磷酸钠20重量％水溶液和氢氧化铝样品，之后用超声波分散机分散30分钟，将此溶液加入到激光散射式粒度测定机(microtrac hra(日机装株式会社)9320-x100的腔室内，以测定时间120秒测定体积分布，将测定的体积分布50％的粒径作为平均粒径。
17、在一个实施方式中，所述6,6’-二(4-丁基噻唑)-n,n’(正辛基)异靛的制备方法为：在保护气氛下，将2-溴-4-丁基噻唑和正丁基锂进行第一反应后，加入三甲基氯化锡，进行第二反应，得到2-三甲基锡烷-4-丁基噻唑；
18、在保护气氛下，将6,6'-二溴-n,n'-(2-辛基)异靛、2-三甲基锡烷-4-丁基噻唑和pd(pph3)2cl2加入到反应容器中，加热回流反应，反应所得产物经分离提纯，得到6,6’-二(4-丁基噻唑)-n,n’(正辛基)异靛。
19、本发明通过以上方法制备得到的6,6’-二(4-丁基噻唑)-n,n’(正辛基)异靛纯度高，杂质少。
20、具体而言，所述2-溴-4-丁基噻唑和正丁基锂的摩尔比为1:1.1-1.3；所述2-溴-4-丁基噻唑和三甲基氯化锡的摩尔比为1:0.8-1。
21、具体而言，所述6,6'-二溴-n,n'-(2-辛基)异靛、2-三甲基锡烷-4-丁基噻唑和pd(pph3)2cl2的摩尔比为6,6'-二溴-n,n'-(2-辛基)异靛：2-三甲基锡烷-4-丁基噻唑：pd(pph3)2cl2＝1:2.0-2.2:0.01-0.03。
22、具体而言，所述第一反应和第二反应的温度各自独立地为(-80)-(-75)℃，例如可以为-80℃、-78℃、-75℃，但并不局限所举例的数值，在该范围内其他未列举的数值同样适用。
23、具体而言，所述第一反应和第二反应的时间各自独立地为3-5h，例如可以是3h、4h、5h，但并不局限所举例的数值，在该范围内其他未列举的数值同样适用。
24、在一个实施方式中，所述辐照交联型低烟无卤绝缘料还包括0.5-1重量份的抗氧剂和1-2重量份的加工助剂。
25、在一个实施方式中，所述抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168，抗氧剂1010和抗氧剂168的质量比为1-3:1；
26、所述加工助剂为pe蜡、介酸酰胺、硅酮、硬脂酸盐中的至少一种。
27、在一个实施方式中，所述聚烯烃树脂为eva、poe、pe中的至少一种。
28、另一方面，提供了一种所述的辐照交联型低烟无卤绝缘料的制备方法，包括以下步骤：按比例将各组分进行混合、密炼、挤出、造粒，得到辐照交联型低烟无卤绝缘料。
29、具体而言，所述混合的转速300-500r/min，混合的时间为1-2min；
30、以上的转速和混料时间不限，具体以最后中料混合均匀即可，根据情况调整工艺参数；
31、具体地，所述密炼的温度为150-180℃，时间为5-15min；
32、以上密炼完成温度和时间不限，以最终密炼的胶团的表面光滑、无生粉等即可，根据情况调整工艺参数；
33、具体地，所述挤出的温度为110-130℃。
34、再一方面，提供了所述的辐照交联型低烟无卤绝缘料在制备电缆中的应用。
35、与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明在辐照交联型低烟无卤绝缘料加入氢氧化铝和异靛类化合物，一方面，通过控制氢氧化铝中的铁元素含量，能够改善低烟无卤绝缘料老化后的性能，使其具有较高的保持率；另一方面，异靛类化合物具有较强的极性，能够吸附游离电子；且异靛类化合物具有两个较强吸电子作用的内酰二胺环、端基的噻唑基延长了共轭链，进一步增加了异靛类化合物吸电子的能力，同时分子链上的两个长链烷基(丁基和辛基)改善了聚烯烃树脂的相容性，且起到锚固作用，极大的提高了低烟无卤绝缘料的绝缘性能、安全性和使用寿命。
1.一种辐照交联型低烟无卤绝缘料，其特征在于，包括以下重量份的组分：聚烯烃树脂30-60份、氢氧化铝40-70份、异靛类化合物0.2-1.2份；
2.如权利要求1所述的辐照交联型低烟无卤绝缘料，其特征在于，所述氢氧化铝中的铁元素的质量浓度小于15ppm。
3.如权利要求1所述的辐照交联型低烟无卤绝缘料，其特征在于，所述氢氧化铝的平均粒径为1-2.2μm。
4.如权利要求1所述的辐照交联型低烟无卤绝缘料，其特征在于，所述6,6’-二(4-丁基噻唑)-n,n’(正辛基)异靛的制备方法为：
5.如权利要求4所述的辐照交联型低烟无卤绝缘料，其特征在于，所述6,6'-二溴-n,n'-(2-辛基)异靛、2-三甲基锡烷-4-丁基噻唑和pd(pph3)2cl2的摩尔比为6,6'-二溴-n,n'-(2-辛基)异靛：2-三甲基锡烷-4-丁基噻唑：pd(pph3)2cl2＝1:2.0-2.2:0.01-0.03。
6.如权利要求1所述的辐照交联型低烟无卤绝缘料，其特征在于，所述辐照交联型低烟无卤绝缘料还包括0.5-1重量份的抗氧剂和1-2重量份的加工助剂。
7.如权利要求6所述的辐照交联型低烟无卤绝缘料，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168，抗氧剂1010和抗氧剂168的质量比为1-3:1；
8.如权利要求1所述的辐照交联型低烟无卤绝缘料，其特征在于，所述聚烯烃树脂为eva、poe、pe中的至少一种。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的辐照交联型低烟无卤绝缘料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按比例将各组分进行混合、挤出、造粒，得到辐照交联型低烟无卤绝缘料。
10.如权利要求1-8任一项所述的辐照交联型低烟无卤绝缘料在制备电缆中的应用。
