一种低烟阻燃电缆材料及其制备方法与流程

本发明属于无卤阻燃电缆材料，具体地，涉及一种低烟阻燃电缆材料及其制备方法。

背景技术：

1、随着电力能源的发展，对电线电缆的需求迅速增长，随之而来对电缆的安全性有更高的要求，这是由于电器发生火灾时，扑灭难度大，且电缆中的有机材料燃烧产生大量的有毒烟气，对人体造成极大的伤害，在此背景下开发出各种阻燃电缆材料。

2、现有的阻燃电缆材料主要是向电缆材料基体中添加一定量的阻燃剂，以改善电缆的阻燃性能，传统以卤素阻燃剂使用最为广泛，但是，卤素阻燃剂燃烧时会产生大量有毒气体，对受灾人员以及救援人员产生二次伤害，正在被逐步取代；如cn107474372公开了一种ul电子线用150℃辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料，向基体中添加大量的无机氢氧化物阻燃剂，阻燃性能通过相对较容易的ft-2燃烧等级，而大量的无机材料影响电缆材料的力学性能，难以同步提升。

技术实现思路

1、为了解决背景技术中提到的技术问题，本发明的目的在于提供一种低烟阻燃电缆材料及其制备方法。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种低烟阻燃电缆材料，按照重量百分比计包括：

4、无机阻燃剂30-40wt％、抑烟协效阻燃剂6-18wt％、硅橡胶5-15wt％、三元乙丙橡胶2-10wt％、线性低密度聚乙烯5-20wt％、乙烯丙烯酸共聚物1-10wt％、乙烯-辛烯共聚物2-10wt％、氰尿酸三聚氰胺2-10wt％、交联剂1-5wt％、硅酮母粒1-3wt％和抗氧剂1-3wt％。

5、进一步地，无机阻燃剂为氢氧化铝和氢氧化镁的中的一种或者以任意比例混合。

6、进一步地，交联剂为三烯丙基异三聚氰酸酯、三甲代烯丙基异氰酸酯和三烯丙基异氰脲酸酯中的一种。

7、进一步地，抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂300、抗氧剂445、抗氧剂168、抗氧剂dstp、抗氧剂412s和抗氧剂1024中的多种混合。

8、所述抑烟协效阻燃剂由以下方法制备：

9、步骤a1：将季戊四醇和二氧六环升温搅拌溶解，再加入三乙胺混合，之后在75-85℃恒温，控制搅拌速率为240-360rpm，缓慢滴加三氯硫磷，完全滴加后，升温至105-110℃回流反应15-20min，旋蒸脱除低沸物，用去离子水洗涤、干燥，得到修饰基体；

10、进一步地，三氯硫磷、季戊四醇、三乙胺和二氧六环的用量比为1mol：11.1-1.2mol：30-35ml：0.6-0.7l，三氯硫磷和过量季戊四醇反应，得到含羟基的硫磷化合物，具体反应过程表示如下：

11、

12、步骤a2：将修饰基体、氢氧化钾和dmf搅拌混合，升温至92-98℃，加入对苯二酚混合，再投加乙烯基三氯硅烷，保温回流反应3-5h，反应结束加入去离子水旋蒸数次，带出dmf，之后过滤取滤饼用去离子水洗涤、干燥，得到抑烟协效阻燃剂；

13、进一步地，乙烯基三氯硅烷、修饰基体、氢氧化钾、对苯二酚和dmf的用量比为1mol：3.05-3.1mol：12-16g：0.8-1.5g：1.3-1.6l，修饰基体对乙烯基三氯硅烷修饰改性，引入含硅基团和双键，具体反应过程如下：

14、

15、一种低烟阻燃电缆材料的制备方法，包括如下步骤：

16、步骤s1：按照重量配比取原料投加到密炼釜中，设置密炼温度为120-135℃，转速为40-50rpm，密炼时间为10-15min，得到混炼胶；

17、步骤s2：将混炼胶经双阶挤出机挤出、风冷造粒、干燥，得到低烟阻燃电缆材料。

18、进一步地，双阶挤出机的参数设置为：双螺杆温度设置为：一区120-140℃，二区温度135-155℃，三区温度140-160℃，四区温度140-160℃，五区温度130-150℃，六区温度130-150℃，七区温度130-150℃，八区温度120-140℃；单螺杆温度设置为：一区温度140-160℃，二区温度140-160℃，三区温度130-150℃，四区温度120-140℃，机头温度120-140℃。

19、本发明的有益效果：

20、1.本发明制备出一种抑烟协效阻燃剂，将其应用在电缆材料中，在热加工和辐照过程时，抑烟协效阻燃剂分子上的双键与聚烯烃基体交联，将其牢固结合在基体中，相较于现有的外加型协效阻燃剂，其参与基体的交联，从而对基体的力学的性能影响较小，且在受热过程中不易从基体中迁移偏析，稳定发挥协效阻燃作用；

21、其次，抑烟协效阻燃剂与基体交联，在发生烧蚀时，其分子上的硫促进基体的碳化，使得抑烟协效阻燃剂与聚烯烃基体共同形成碳化网络，该优先形成的碳化网络对烟气由强吸附作用，可保证在前期无焰烧蚀时产生的烟气不易释放，具有抑烟作用；此外，碳化网络含磷元素和氢氧化物阻燃剂复合，在初期烧蚀层形成阻燃隔绝层，阻碍烧蚀向电缆材料内部烧蚀，具有良好的阻燃作用。

22、2.本发明采用多种橡胶材料和聚烯烃复合，具有良好的交联性，得益于抑烟协效阻燃剂的交联特性和碳化网络阻燃特性，使得无机阻燃剂的掺杂降低，从而使得电缆材料保持良好的强度和韧性结合。

技术特征：

1.一种低烟阻燃电缆材料，其特征在于，按照重量百分比计包括：

2.根据权利要求1所述的一种低烟阻燃电缆材料，其特征在于，三氯硫磷、季戊四醇、三乙胺和二氧六环的用量比为1mol：11.1-1.2mol：30-35ml：0.6-0.7l。

3.根据权利要求2所述的一种低烟阻燃电缆材料，其特征在于，乙烯基三氯硅烷、修饰基体、氢氧化钾、对苯二酚和dmf的用量比为1mol：3.05-3.1mol：12-16g：0.8-1.5g：1.3-1.6l。

4.根据权利要求1所述的一种低烟阻燃电缆材料，其特征在于，无机阻燃剂为氢氧化铝和氢氧化镁的中的一种或者以任意比例混合。

5.根据权利要求3所述的一种低烟阻燃电缆材料，其特征在于，交联剂为三烯丙基异三聚氰酸酯、三甲代烯丙基异氰酸酯和三烯丙基异氰脲酸酯中的一种。

6.根据权利要求1所述的一种低烟阻燃电缆材料，其特征在于，抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂300、抗氧剂445、抗氧剂168、抗氧剂dstp、抗氧剂412s和抗氧剂1024中的多种混合。

7.根据权利要求1所述的一种低烟阻燃电缆材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

8.根据权利要求7所述的一种低烟阻燃电缆材料的制备方法，其特征在于，双阶挤出机的温度设置为：双螺杆：一区120-140℃，二区温度135-155℃，三区温度140-160℃，四区温度140-160℃，五区温度130-150℃，六区温度130-150℃，七区温度130-150℃，八区温度120-140℃；单螺杆：一区温度140-160℃，二区温度140-160℃，三区温度130-150℃，四区温度120-140℃，机头温度120-140℃。

技术总结
本发明涉及一种低烟阻燃电缆材料及其制备方法，属于无卤阻燃电缆材料技术领域。该电缆材料按照重量百分比计包括：无机阻燃剂30‑40wt％、抑烟协效阻燃剂6‑18wt％、硅橡胶5‑15wt％、三元乙丙橡胶2‑10wt％、线性低密度聚乙烯5‑20wt％、乙烯丙烯酸共聚物1‑10wt％、乙烯‑辛烯共聚物2‑10wt％、氰尿酸三聚氰胺2‑10wt％、交联剂1‑5wt％、硅酮母粒1‑3wt％和抗氧剂1‑3wt％；抑烟协效阻燃剂为一种含硫、磷和硅的化合物，其分子上的双键参与基体交联，烧蚀时优先形成碳化网络，吸附前期无焰烧蚀时产生的烟气，同时，碳化网络和氢氧化物阻燃剂复合成阻燃隔绝层，具有良好的阻燃作用。

技术研发人员：李同兵,钟荣栋,刘悦
受保护的技术使用者：广东安拓普聚合物科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12