CN105161201B - 阻燃电缆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗阻燃、内部电线之间耐迁移的阻燃电缆，其技术方案要点是，包括电缆本体，所述电缆本体外部上包裹有阻燃层，其特征是在于，所述阻燃层由以下重量份的组分制成：PVC塑料45‑52份、石墨烯0.1‑1份、醋酸乙烯酯3‑7份、纳米羟基磷灰石0.5‑3份、轻钙19‑23份、重钙11‑13份、稳定剂2.5‑3.5份、PE腊0.1‑0.3份、硬脂酸0.14‑0.17份，混合辅助阻燃剂为5份,DOTP为34‑37份、稀土硝酸盐0.2‑1.5份，钛酸酯偶联剂0.1‑1份。

Description

阻燃电缆

技术领域

本发明涉及一种电缆，更具体地说，它涉及一种阻燃电缆。

背景技术

随着我国通讯业的飞速发展，电线、电缆作为信号输送的动脉和血管，需求量也与日俱增。由于电线、电缆是用于的通电的，所以电线、本身就不会裸露在外面，为了确保人员安全，电线、电缆外面会包裹有绝缘材料。

在使用的过程中，电线、电缆表面的绝缘材料大多是塑料，在高温下使用容易导致过早老化，表面发裂发粘等问题，长时间表面出现掉块从而失去功能。而且有些电线、电缆所出的环境就是容易产生火苗、火焰的环境，这样就会加剧破坏表面塑料的稳定性，一些电线、电缆容易会出现燃烧，产生明火，造成电线、电缆内部的铜丝暴露出来，容易造成短路等。

在这种情况下为了确保电线、电缆表面的用于绝缘的保护材料能够稳定、不会产生燃烧，需要对电线、电缆表面外面包裹上的塑料材料加以改进。

电缆内部是由多股电线缠绕而成的，而内部电线上面在颜色上有一定的区别，但是由于电缆经常处于高温的使用环境，或者遭受火苗或火焰的极端情况，内部电线的颜色经常遭受污染，影响操作人员对电线的判断。因此在考虑提高阻燃性能的同时，防止这种颜色的污染。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种抗阻燃、内部电线之间耐迁移的电缆。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种阻燃电缆，包括电缆本体，所述电缆本体外部上包裹有阻燃层，其特征是在于，所述阻燃层由以下重量份的组分制成：PVC塑料45-52份、石墨烯0.1-1份、醋酸乙烯酯3-7份、纳米羟基磷灰石0.5-3份、轻钙（轻质碳酸钙）19-23份、重钙（重质碳酸钙）11-13份、稳定剂2.5-3.5份、PE腊0.1-0.3份、硬脂酸0.14-0.17份，混合辅助阻燃剂为5份,DOTP为34-37份、稀土硝酸盐0.2-1.5份，钛酸酯偶联剂0.1-1份。

本发明进一步设置为：所述电缆中每根电线表面通过注塑机注塑有耐迁移层，所述耐迁移层由以下重量份的组分制成：PVC塑料48-52份、重钙26-29份、稳定剂2.5-3.5份、PE腊0.1-0.3份、硬脂酸0.14-0.17份，混合辅助阻燃剂为4-5份,增塑剂为32-36份。

本发明进一步设置为：所述混合辅助阻燃剂是通过机械混合方法加入到聚合物中，其由环烷酸基阻燃剂与有机卤系阻燃剂混合而成，其中，环烷酸基阻燃剂优选是环烷酸镁、环烷酸钙中的至少一种；其中有机卤系阻燃剂优选是溴系阻燃剂，更优选的，所述溴系阻燃剂是四溴双酚A、十溴二苯醚和五溴甲苯中的至少一种。

本发明进一步设置为：所述稳定剂为本领域常见的稳定剂，优选为三盐基硫酸铅。

本发明进一步设置为：所述稀土硝酸盐为硝酸镧、硝酸铈、硝酸铕、硝酸钐中的至少一种。

本发明进一步设置为：所述增塑剂包括TOTM：8-10份、W-2050：24-26份。

本发明进一步设置为：所述电线由4股或者6股或者8股或者24股或者28股或者41股铜丝绞成，铜丝直径为0.15mm或者0.16mm或者0.20mm。

本发明进一步设置为：所述阻燃层与耐迁移层的组分中还有用于上色的色粉，优选的，在阻燃层中的色粉基本都为黑色，在耐迁移层中加入的色粉可以是多种颜色的。

本发明所述的阻燃层和耐迁移层的制备工艺是本领域常规的制备工艺。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

阻燃层中加入一定量的石墨烯，其能够与PVC等基材协同提高阻燃性能，同时其赋予最后成型的复合材料更强的抗老化和抗裂性能，提高复合材料的骨架完整性，从而在高温使用环境、火苗和火焰等环境下保持阻燃层的完整和使用时间；

考虑到石墨烯的物理结构性质，单纯加入石墨烯会导致其在基材中无法均匀分散影响最终的协同性能，因此加入一定量的醋酸乙烯酯帮助其均匀分散，并与PVC等主要基材具备较好的界面相容性，同时，加入醋酸乙烯酯能够赋予复合材料所需的弹性，虽然醋酸乙烯酯的加入有可能导致阻燃性能的下降，但是一方面本发明将其加入量限定在一定范围之内，一方面本发明石墨烯、羟基磷灰石的存在，基本杜绝了这种下降的可能；

轻钙和重钙是本发明阻燃层的重要基材，它们均是重要的、用途广泛的无机盐，容易沉积，具有阻燃性。硬脂酸即十八烷酸，硬脂酸广泛应用于PVC塑料管材、板材、型材、薄膜的制造，是PVC的热稳定剂，具有很好的热稳定作用。轻钙和重钙与硬脂酸混合后生成一定的硬脂酸盐，如硬脂酸钙等，起到抑制燃烧的作用。但是轻钙和重钙共存时会存在分布效果下降，轻钙容易团聚，重钙无法均匀分布的缺陷，从而影响最终的阻燃效果，因此本发明加入纳米羟基磷灰石，其不但具备优秀的阻燃效果，而且通过其针状或棒状纳米晶体的结构特点，帮助提高轻钙和重钙在复合材料中的分布效果，与两者协同增加阻燃材料的阻燃效果；

同时，本发明还发现，加入钛酸酯偶联剂和稀土硝酸盐的组合，能够进一步帮助阻燃效果的提高和稳定，我们推测有可能是钛酸酯偶联剂和稀土硝酸盐的加入提高了石墨烯、纳米羟基磷灰石、轻钙和重钙的分布和表面相容性；

混合阻燃剂的加入能在较短的时间吸收火源所放出的一部分热量，降低火焰温度，在高温条件下发生强烈的吸热反应，吸收燃烧放出的部分热量，有效地抑制可燃性气体的生成，阻止燃烧的蔓延；同时，其在高温下能形成玻璃状或稳定泡沫覆盖层，具有隔热、隔氧、阻止可燃气体向外逸出的作用，在火源移开之后能够自身能够快速自行熄灭；同时，其可作用于气相燃烧区，捕捉燃烧反应中的自由基，从而阻止火焰的传播，使燃烧区的火焰密度下降，最终使燃烧反应速度下降直至终止；同时，其受热时分解出不燃气体，将可燃物分解出来的可燃气体的浓度冲淡到燃烧下限以下，对燃烧区内的氧浓度具有稀释的作用，在一定程度上起到抑制燃烧的作用。此外，本发明将环烷酸基阻燃剂与有机卤系阻燃剂，还能够起到一定的消烟作用。

本发明的耐迁移层不仅具备优良的耐火耐热性能，而且更重要的是能够长期的起到对电线颜色的保护，与阻燃层不同的是，本发明耐迁移层中并不加入轻钙，因为轻钙的颗粒更加细腻，与颜色的敏感性更高，在温度提高时会影响颜色的保持。同时，由于PVC在DOPT这中增塑剂中，通过80摄氏度、24小时的测试，迁移损失率达到10%-15%，而TOTM是一种耐热和耐久型主增塑剂，兼具聚酯增塑剂和单体增塑剂的优点，W-5050在PVC塑料能够增加耐迁移性，两者配合能够提升PVC原本的耐迁移性，此外，加入所述的增塑剂还能够提高PVC和重钙的抗张强度和弹性，更符合包裹电线的使用特性。

因此，本发明阻燃电缆具有双层结构，能够起到耐高温阻燃和耐迁移的的作用。阻燃层阻燃效果相比现有技术中常规的阻燃材料具备更优越的性能，其阻燃效果能够远远超过电线防火等级VW-1，在明火燃烧对其燃烧过程中，起燃火焰微弱，烧损的程度较低，而且一旦明火移开，阻燃层上的火焰会快速的熄灭，且能够较好的保持整体阻燃层的完整性。耐迁移层可以在长期高温的使用环境下能够起到对颜色的保护，防止内部电线颜色受到污染，影响对电线的判断。

附图说明

图1为本发明阻燃电缆实施例的结构图。

附图标记：1、阻燃层；2、电线；21、耐迁移层。

具体实施方式

参照图1对本发明阻燃电缆实施例做进一步说明。

实施例一、一种阻燃电缆，包括电缆本体，电缆本体外部上包裹有阻燃层，阻燃层由以下重量份的组分制成：PVC塑料45份、石墨烯0.1份、醋酸乙烯酯3份、纳米羟基磷灰石0.5份、轻钙19份、重钙11份、稳定剂2.5份、PE腊0.1份、硬脂酸0.14份，环烷酸镁1份，四溴双酚A4份,DOTP为34份、硝酸镧0.2份，钛酸酯偶联剂0.1份。

电缆本体由4股电线绞成，每根电线有24根直径为0.15mm铜丝绞成，的电线表面设有耐迁移层，耐迁移层由以下重量份的组分制成：PVC塑料48份、重钙26份、稳定剂3.5份、PE腊0.3份、硬脂酸0.17份，环烷酸镁1份，四溴双酚A3份, TOTM： 10份、W-2050：24份。

实施例二、一种阻燃电缆，包括电缆本体，电缆本体外部上包裹有阻燃层，阻燃层由以下重量份的组分制成：PVC塑料47份、石墨烯0.5份、醋酸乙烯酯5份、纳米羟基磷灰石1.8份、轻钙20份、重钙12份、稳定剂3份、PE腊0.2份、硬脂酸0.15份，环烷酸钙0.8份，五溴甲苯4.2份,DOTP为36份、硝酸铈0.8份，钛酸酯偶联剂0.4份。

电缆本体由6股电线绞成，每根电线有28根直径为0.16mm铜丝绞成，的电线表面设有耐迁移层，耐迁移层由以下重量份的组分制成：PVC塑料52份、重钙29份、稳定剂2.5份、PE腊0.25份、硬脂酸0.15份，环烷酸钙0.8份，五溴甲苯4.2份, TOTM： 8份、W-2050：26份。

实施例三、一种阻燃电缆，包括电缆本体，电缆本体外部上包裹有阻燃层，阻燃层由以下重量份的组分制成：PVC塑料52份、石墨烯1份、醋酸乙烯酯7份、纳米羟基磷灰石3份、轻钙23份、重钙13份、稳定剂3.5份、PE腊0.3份、硬脂酸0.17份，环烷酸钙2份，十溴二苯醚3份,DOTP为37份、硝酸钐1.5份，钛酸酯偶联剂1份。

电缆本体由8股电线绞成，每根电线有41根直径为0.20mm铜丝绞成，的电线表面设有耐迁移层，耐迁移层由以下重量份的组分制成：PVC塑料50份、重钙27份、稳定剂2.5份、PE腊0.25份、硬脂酸0.17份，环烷酸钙2份，十溴二苯醚3份,TOTM： 9份、W-2050：26份。

实施例四、一种阻燃电缆，结构同实施例一，区别仅在于阻燃层中不含有石墨烯、醋酸乙烯酯和羟基磷灰石，耐迁移层中的TOTM和W-2050更换为DOPT，其它组分和配方相同。

实施例五、一种阻燃电缆，结构同实施例二，区别仅在于阻燃层中不含有环烷酸钙和五溴甲苯，耐迁移层中的TOTM和W-2050更换为二丁酯，其它组分和配方相同。

实施例六、一种阻燃电缆，结构同实施例三，耐迁移层中的TOTM和W-2050更换为DOP，区别仅在于阻燃层中不含有硝酸钐和钛酸酯偶联剂，其它组分和配方相同。

阻燃实验

对实施例一至六的电缆进行阻燃测试实验一至六：将测试电缆保持垂直，用试验用的喷灯火焰高度125mm，热功率500W，燃烧15秒钟，然后停止15秒钟，反复5次后，观察余火焰燃烧时间，并根据火焰熄灭后的整体外观测定烧损程度。以上实验对每种电缆测试三次，取平均值获得数据如下：

实验一、余火焰燃烧时间为18秒，烧损程度为8%。

实验二、余火焰燃烧时间为20秒，烧损程度为9.6%。

实验三、余火焰燃烧时间为19秒，烧损程度为8.5%。

实验四、余火焰燃烧时间为37秒，烧损程度为15.8%。

实验五、余火焰燃烧时间为26秒，烧损程度为12.3%。

实验六、余火焰燃烧时间为28秒，烧损程度为11.5%。

同时，以上实验一至三中，电缆燃烧时候出现微凉的掉落物，但是对垫在底部的外科用棉均不未被引燃，完全满足电线防火等级VW-1。

耐迁移实验

实验七至十二：将实施例一至六中的耐迁移层材料分别使用本领域常见的着色剂进行着色，然后将其与含5%钛白粉白色PVC片以1千克每平方厘米的压力在80℃温度紧密贴合，放置24小时后，观察白色PVC片上的被沾染面积占整体试样的比例，每个实施例的材料经过三次实验，取平均值获得数据如下：

实验七：2.3%

实验八：1.8%

实验九：2.0%

实验十：4.5%

实验十一：5.1%

实验十二：4.9%

由此可见，本发明的耐迁移材料完全达到耐迁移性的技术效果。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种阻燃电缆，包括电缆本体，所述电缆本体外部上包裹有阻燃层，其特征是在于，所述电缆本体由多股电线绞成，所述电线表面通过注塑机注塑有耐迁移层，所述耐迁移层能够在电缆的长期高温使用环境时起到对电线颜色的保护，防止内部电线颜色受到污染，所述耐迁移层由以下重量份的组分制成：PVC塑料48-52份、重钙26-29份、稳定剂2.5-3.5份、PE腊0.1-0.3份、硬脂酸0.14-0.17份，混合辅助阻燃剂为4-5份,增塑剂为32-36份；所述阻燃层由以下重量份的组分制成：PVC塑料45-52份、石墨烯0.1-1份、醋酸乙烯酯3-7份、纳米羟基磷灰石0.5-3份、轻钙19-23份、重钙11-13份、稳定剂2.5-3.5份、PE腊0.1-0.3份、硬脂酸0.14-0.17份，混合辅助阻燃剂5份,DOTP 34-37份、稀土硝酸盐0.2-1.5份，钛酸酯偶联剂0.1-1份；其中，所述混合辅助阻燃剂是通过机械混合方法加入到聚合物中，其由环烷酸基阻燃剂与有机卤系阻燃剂混合而成，所述增塑剂包括TOTM：8-10份、W-2050：24-26份。

2.根据权利要求1所述的阻燃电缆，其特征是：所述稀土硝酸盐为硝酸镧、硝酸铈、硝酸铕、硝酸钐中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的阻燃电缆，其特征是：所述电线由4股或者6股或者8股或者24股或者28股或者41股铜丝绞成，铜丝直径为0.15mm或者0.16mm或者0.20mm。

4.根据权利要求1或2所述的阻燃电缆，其特征是：所述阻燃层与耐迁移层的组分中还有用于上色的色粉。

5.根据权利要求2所述的阻燃电缆，其特征是：环烷酸基阻燃剂优选是环烷酸镁、环烷酸钙中的至少一种；其中有机卤系阻燃剂优选是四溴双酚A、十溴二苯醚和五溴甲苯中的至少一种。