一种超高阻燃安全电线及其制备方法与流程

本发明涉及阻燃性电线，尤其涉及一种超高阻燃安全电线及其制备方法。

背景技术：

1、随着科技的发展和城市化进程的加快，建筑物的高度不断增加，电线的用量也在不断扩大。电线作为建筑物内部和外部电力传输的主要载体，其安全性和可靠性对于保障人们的生命财产安全至关重要。然而，传统的电线材料在遇到火灾等紧急情况时，容易燃烧并产生大量有毒烟雾，对人员生命安全和财产造成严重威胁。目前市场上已经存在一些具有阻燃性能的电线产品，然而这些产品仍存在一定的安全隐患。具体来说，一些阻燃材料在高温下可能会分解并产生有毒气体，从而增加了火灾中的危害程度。另外，尽管某些阻燃材料具有良好的阻燃效果，但在火灾发生时可能无法迅速阻止火势蔓延，导致火势进一步扩大。

2、专利申请号为“200580043422.6”的中国专利公开了一种阻燃电线，其包括导体和置于该导体表面的护层。该护层包括热塑性组合物。该热塑性组合物包括聚(亚芳基醚)、聚丙烯、嵌段共聚物和有机磷酸酯。嵌段共聚物的芳基亚烷基重量加权平均含量和有机磷酸酯的量之和大于或等于46.5。有机磷酸酯燃烧过程中分解促进凝聚相脱水成炭，形成富含磷元素的致密炭层，遏制能量传递，在气相中发挥猝灭效应，阻碍链式反应。但是该阻燃电线存在耐热性差、相容性不理想等缺点，而且在燃烧时有滴落物产生，容易加重火灾现场的危险性。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的是提供一种超高阻燃安全电线及其制备方法，能够克服传统阻燃电线的耐热性、相容性差、加重火势等问题，提高阻燃电线的安全性能和耐高温性能，阻止火势蔓延。

2、本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：

3、第一方面，本发明公开了一种超高阻燃安全电线，包括导体线芯以及包裹在所述导体线芯外周的第一耐高温绝缘层、第二阻燃绝缘层，所述第一耐高温绝缘层位于所述导体线芯和所述第二阻燃绝缘层之间，

4、所述第一耐高温绝缘层包含如下质量份数的原料：聚乙烯树脂70-80份、乙烯-辛烯共聚物10-15份、抗老化母粒5-11份、抗高温填充料3-9份、辐照交联敏化剂3-5份；

5、所述第二阻燃绝缘层包含如下质量份数的原料：聚乙烯树脂65-75份、乙烯—醋酸乙烯共聚物22-28份、环氧树脂5-10份、复合阻燃剂5-8份、辐照交联敏化剂2-3份、阻燃协效剂3-4份、抗滴落剂2-3份。

6、该阻燃电线中的第一耐高温绝缘层含有聚乙烯树脂、乙烯-辛烯共聚物、抗高温填充料，这些材料熔融组合后具有较高的耐高温性能，能够有效防止电线因高温而损坏，避免因电线导体短路导致热度过高引起火灾，抗老化母粒可以有效地提高电线的抗老化性，保证电线能够长期稳定地工作。第二阻燃绝缘层含有复合阻燃剂、阻燃协效剂和抗滴落剂，能够有效地防止火花的产生和扩大，具有良好的阻燃效果。

7、进一步，所述第一耐高温绝缘层中，所述抗高温填充料由石棉纤维或碳纤维一种或两种组合制造。

8、石棉纤维和碳纤维都具有很高的耐高温性能，它们可以承受高达2000-3000摄氏度的高温，因此，第一耐高温绝缘层能够在高温环境下保持稳定，不易变形或燃烧。

9、进一步，所述辐照交联敏化剂的制备方法包括：将三聚氰酸三烯丙酯、二水氯化铜和丙烯醇溶解在甲苯中，进行重排反应，反应温度95～105℃，反应时间为2～3h，冷却，沉淀析出，过滤、干燥得到产物a；再将产物a溶解于氢氧化钠水溶液中，混合均匀，50～70℃反应1～1.5h，冷却、真空干燥除去水分、纯化后，得到产物b；将产物b和二溴乙烷溶解于二甲基甲酰胺中，50-60℃反应3～4h，得到辐照交联敏化剂。

10、辐照交联敏化剂是利用特定的化学物质经过重排反应、酯化反应、胺化反应等步骤制备而成，这使得辐照交联敏化剂在结构上更加复杂和稳定，能够更好地与聚合物分子相互作用，辐照交联敏化剂能够提供多官能基团，使被电子束打断的分子链快速找到接合点，最大程度地生成网状结构，从而提高交联效率。

11、进一步，所述第二阻燃绝缘层中，所述复合阻燃剂包含氢氧化镁、氢氧化铝、纳米硼酸钙，纳米硼酸钙、氢氧化镁、氢氧化铝的质量分数比为(15-40):(55-85):(55-85)。

12、复合阻燃剂中的氢氧化镁、氢氧化铝和纳米硼酸钙能够形成致密的阻燃层，提高电线的阻燃性能。其中，氢氧化镁和氢氧化铝具有较高的热稳定性和化学稳定性，能够吸收火焰中的热量，减缓燃烧速度；而纳米硼酸钙则具有较好的吸湿性和膨胀性，能够在高温下释放出结晶水，起到吸热冷却作用和稀释空气中氧气的作用，从而防止火灾的发生。纳米硼酸钙与氢氧化铝、氢氧化镁具有极强的协同作用，显著提高阻燃性能，电线阻燃效果更好，且烟密度明显降低。

13、进一步，所述氢氧化镁、氢氧化铝的平均粒径为0.3-0.5um，并且其表面由甲基丙烯酸硅烷进行过处理，纳米硼酸钙的平均粒径30-55nm。

14、通过对氢氧化镁和氢氧化铝进行表面改性，在其表面通过化学键合作用接枝有机分子链，一方面，能够改善氢氧化镁和氢氧化铝与聚合物基体之间的界面相容性，减弱氢氧化镁和氢氧化铝粒子之间的团聚现象，促进氢氧化镁和氢氧化铝在基体中的均匀分散，进而更好的发挥阻燃效果。硼酸钙纳米化既可增大阻燃剂与材料的接触面以提高相容性，还可降低阻燃剂的用量。

15、进一步，所述第二阻燃绝缘层中，所述阻燃协效剂为纳米二氧化硅、石墨的任意一种。

16、纳米二氧化硅具有良好的热稳定性和化学稳定性，能够在高温下形成一层致密的氧化物保护膜，抑制火焰的蔓延；而石墨具有良好的导热性，能够吸收热量并迅速传导出去，降低电线表面温度，从而防止火灾的发生。因此，采用含有纳米二氧化硅或石墨作为阻燃协效剂的第二阻燃绝缘层，可以提高电线的阻燃性能和防火性能，减少火灾发生的可能性。

17、进一步，所述第二阻燃绝缘层中，所述抗滴落剂为聚丙烯酸甲酯包裹的聚四氟乙烯粉末，其中聚四氟乙烯的质量含量为30％-45％。

18、聚丙烯酸甲酯具有良好的成膜性和耐候性，将其与聚四氟乙烯粉末混合使用，可以显著提高第二阻燃绝缘层的抗滴落性能。在高温下，抗滴落剂能够形成一层致密的保护膜，有效防止电线绝缘层中的熔融物滴落，从而提高电线的安全性。

19、进一步，所述第一耐高温绝缘层和第二阻燃绝缘层均通过电子加速器辐照而发生交联。

20、电子加速器辐照可以提供高能电子束，引发聚合物分子链产生自由基，进而发生交联反应，可以在较短时间内实现聚合物分子的深度交联，提高绝缘层的交联程度，形成三维网络结构，从而降低了聚合物在高温下的热降解速率，这有助于提高第一耐高温绝缘层在高温环境下的稳定性和使用寿命，可以阻碍火焰的传播，减缓燃烧速度，并提高第二阻燃绝缘层的阻燃性能。

21、第二方面，本发明还公开了一种超高阻燃安全电线制备方法，包括以下步骤：

22、s1、将聚乙烯树脂、乙烯-辛烯共聚物、抗老化母粒、抗高温填充料、抗氧化剂、辐照交联敏化剂投入混炼机中，得到第一耐高温绝缘层配料a；

23、s2、将聚乙烯树脂、乙烯—醋酸乙烯共聚物、环氧树脂、复合阻燃剂、辐照交联敏化剂、阻燃协效剂、抗滴落剂投入混炼机中，得到第二阻燃绝缘层配料b；

24、s3、将第一耐高温绝缘层配料a和第二阻燃绝缘层配料b各自挤塑包覆在模具上，各自采用电子加速器辐照交联，得到第一耐高温绝缘层和第二阻燃绝缘层；

25、s4、将导体线芯外表面依次包裹第一耐高温绝缘层和第二阻燃绝缘层，得到超高阻燃安全电线。

26、进一步，所述步骤s3的电子辐照剂量为140-160kgy，辐照时间为50-60s。

27、本发明的有益效果：

28、(1)本发明的双层绝缘层结构设计可以进一步提高电线的安全性和使用寿命。第一耐高温绝缘层具有良好的耐高温性能和绝缘性能，不仅能够抵御高温环境的影响，保证电线的正常运行，还可以有效防止电击穿和电火花等危险情况的发生，保证电线的正常工作。第二阻燃绝缘层具有优异的阻燃性能性能，能够在火灾情况下减缓火势蔓延，降低火灾的破坏性。第二阻燃绝缘层还具有良好的抗滴落性能，可以防止燃烧后的残渣掉落，提高电线的安全性。

29、(2)本发明通过添加复合阻燃剂，该阻燃剂包括表面化学接枝有机分子链的氢氧化镁、氢氧化铝和纳米化的硼酸钙，可以显著提高电线的阻燃性能，同时减少阻燃剂的用量。这种复合阻燃剂能够有效地抑制火焰的传播，并且在聚合物基体中参与电子辐照交联过程，促进交联网络结构的构建。这一过程不仅能够提升第二阻燃绝缘层的力学性能，还可以进一步增强其阻燃效果。这种表面化学接枝有机分子链的氢氧化镁、氢氧化铝和纳米化的硼酸钙的复合阻燃剂，在电线制备过程中，可以在电线的聚合物基体中形成一种交联网络结构，这种结构可以有效地阻止火焰的传播，从而提高电线的阻燃性能。此外，这种交联网络结构还可以提高电线的耐高温性能和绝缘性能，从而进一步增强电线的安全性和使用寿命。