CN106847393A - 一种高阻燃防水电线及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高阻燃防水电线及制备方法，属于电线电缆技术领域。所述高阻燃防水电线，由内到外依次包括电线本体、静电屏蔽层、阻燃防护层，所述静电屏蔽层为聚对苯二甲酸乙二醇酯/石墨烯纳米复合材料层，所述阻燃防护层为石墨烯改性聚氨酯涂层，电线本体为高阻燃聚烯烃电线。制备方法包括：（1）制备高阻燃聚烯烃电线；（2）将制备得到的高阻燃聚烯烃电线冷却后，于其表面涂覆聚对苯二甲酸乙二醇酯/石墨烯纳米复合材料，干燥；（3）将步骤（2）中电线表面涂覆石墨烯改性聚氨酯涂料，干燥，即可。本发明所述电线具有较好阻燃效果及优异的防水性能，提高了电线的使用安全性，所述制备方法工艺简单，条件温和，具有较好的应用前景。

Description

一种高阻燃防水电线及制备方法
技术领域
本发明涉及电线电缆技术领域，具体涉及一种高阻燃防水电线及制备方法。
背景技术
传统的电缆如电力电缆、控制电缆等采用的材料多为聚氯乙烯、聚烯烃等材料，阻燃性能差，在高温场合会迅速老化直至电缆报废，且在着火情况下护套、绝缘材料迅速燃烧导致电力中断造成财产损失及威胁人身安全。
电线电缆是一种用以传输电能，信息和实现电磁能转换的线材产品。电线电缆作为电力传输的主要载体，广泛应用于电器装备、照明线路、家用电器等方面，其质量的好坏直接影响到工程质量及消费者的生命财产安全。目前的电线电缆从材料上分包括PVC、PE、PP等多种电线电缆。聚乙烯( PE) 具有良好的电性能和加工性能, 因而被广泛用作电线电缆的绝缘及护套材料。但是聚乙烯材料的使用温度低及蠕变性等缺点, 严重限制了其使用范围。对此, 人们采用了各种交联或共混技术对其改性, 以提高聚乙烯电线电缆的使用温度及耐应力开裂性能。聚乙烯交联工艺主要有过氧化物化学交联、硅烷交联、辐照交联等。随着人们安全意识的提高，人们对电线电缆的阻燃性、耐火性等性能要求越来越高，高阻燃电线电缆是目前人们比较关注的一个重点。为了社会经济的发展，也为了人们的安全，有必要研发出一种辐照交联高性能高阻燃电线电缆。通用的电线电缆从内到外一般包括导线、内护层、铠装层和外护层，普通电线电缆没有铠装层，没有铠装层的一般电线电缆在使用过程中，经常出现磨破、露皮、漏电故障，造成电线电缆的导线还很新，而护套提前老化，直接影响到电线电缆的使用寿命和人身安全，造成资源浪费。使用传统材料的耐火电线电缆，只能保证在火焰条件在一定时间的维持其正常供电，也不能在承受水淋、撞击的状态正常运行。究其原因是在火焰条件下，耐高温粘结剂已失去其粘结性，玻璃纤维布己失去其机械强度，云母鳞片之间的结合力己经相当地松散，在水淋条件下，云母带结构耐火层的绝缘电阻急剧下降，而无法维持线间的绝缘电阻而出现短路。出现机械撞击时，己经燃烧得相当松散的云母带结构变得更加松散和脱落，也无法保持其绝缘性。因此，研究开发一种既具有较好阻燃性，又能具有较好防水效果的电线，具有重要意义。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种高阻燃防水电线及制备方法，所述高阻燃防水电线不仅具有较好阻燃效果，还具有优异的防水性能，有效避免了因水淋导致的电线破损或者漏电现象，提高了电线的使用安全性，此外，所述制备方法工艺简单，条件温和，具有较好的应用前景。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
本发明涉及一种高阻燃防水电线，包括电线本体、静电屏蔽层、阻燃防护层，所述静电屏蔽层设置在所述电线本体的外层，所述阻燃防护层设置在所述静电屏蔽层的外层，其中所述静电屏蔽层为聚对苯二甲酸乙二醇酯/石墨烯纳米复合材料层，所述阻燃防护层为石墨烯改性聚氨酯涂层，电线本体为高阻燃聚烯烃电线。
优选地，所述高阻燃聚烯烃电线包括如下重量份数的各原料：聚乙烯100~120份、乙烯醋酸乙烯共聚物10~20份、聚苯乙烯10~20份、石墨烯3~8份、增塑剂1~5份、稳定剂5~10份、防老化剂5~10份、填充剂20~30份、相容剂10~15份、交联剂1~5份。
优选地，所述高阻燃聚烯烃电线包括如下重量份数的各原料：聚乙烯110份、乙烯醋酸乙烯共聚物15份、聚苯乙烯15份、石墨烯5份、增塑剂3份、稳定剂8份、防老化剂7份、填充剂25份、相容剂12份、交联剂3份。
优选地，所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯；稳定剂为三盐基硫酸铅；防老化剂为防老剂264；填充剂为滑石粉；相容剂为马来酸酐共聚物；交联剂为乙烯基三过氧化叔丁基硅烷。
本发明还涉及一种高阻燃防水电线的制备方法，包括如下步骤：
（1）按照配比称取各聚乙烯、乙烯醋酸乙烯共聚物、聚苯乙烯、增塑剂、稳定剂、防老化剂、填充剂、相容剂和交联剂加入双辊开炼机中熔融共混，混合温度为145~150℃，混合时间为5~10min，然后向混合物中加入石墨烯，继续混合反应5~10min，共混均匀后，转移到冷却搅拌机中低速搅拌5~10分钟，然后进入到单螺杆挤出机中进行挤出，即得所述高阻燃聚烯烃电线；
（2）将挤出的高阻燃聚烯烃电线冷却后，于其表面涂覆聚对苯二甲酸乙二醇酯/石墨烯纳米复合材料，干燥；
（3）再步骤（2）中得到的电线表面涂覆石墨烯改性聚氨酯涂料，干燥，即可。
优选地，所述步骤（1）中的挤出温度为 160~165℃，挤出机的螺杆转速为 18~20r/min，保证挤出的电线密实，保证了电线的强度。
优选地，所述步骤（2）中干燥温度为70~80℃，干燥2~3h。
优选地，所述步骤（3）中干燥温度为70~80℃，干燥1~2h。
优选地，所述步骤（2）和（3）干燥过程中，电线处于伸直并不断转动的状态，保证涂覆在电线上的静电屏蔽层和阻燃防护层能够均匀的分散在电线上，且还能保证整个电线具有均匀的干燥速度，防止不同部位干燥速度不同导致的涂覆层开裂的现象。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
（1）本发明采用石墨烯改性聚氨酯涂层作为阻燃防护层，由于石墨烯具有片层共轭结构，层层叠加形成致密的物理隔绝层，具有提高阻燃性，在改性后的聚氨酯涂料中进一步形成一层致密的保护膜，起到隔绝空气的作用，从而起到阻燃作用；此外，在高温条件下，石墨烯涂层会生成二氧化碳和水，并生成更致密连续的炭化层，起到进一步阻燃作用，有效避免了因线路问题或者外界因素导致的电路着火现象，大大提高了电线使用安全性。
（2）由于石墨烯独特的物理结构，使得改性后的聚氨酯涂层能够有效抑制水对涂膜的浸润与渗透，起到物理防水防腐作用；为电线的防水提供了第一道屏障。
（3）本发明所述的高阻燃防水电线，采用石墨烯改性聚对苯二甲酸乙二醇酯作为静电屏蔽层，具有较好的防静电效果，有效避免了由于电路静电感应对周围居民带来的潜在危险；再由于石墨烯独特的片层共轭结构，层层叠加形成致密的防护层，能够有效抑制水对静电屏蔽层的浸润与渗透，为电线的防水提供了第二道屏障。
（4）综上所述，本发明所述的高阻燃防水电线具有高防水防腐、高阻燃性能，符合目前市场需求，具有较好的应用前景；此外，本发明所述制备方法简单、条件温和、操作安全，适合推广应用。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明所述高阻燃防水电线的横截面结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1：
如图1所示，本发明优选实施例的一种高阻燃防水电线及制备方法；
本发明所述高阻燃防水电线，包括电线本体1、静电屏蔽层2、阻燃防护层3，所述静电屏蔽层2设置在所述电线本体1的外层，所述阻燃防护层3设置在所述静电屏蔽层2的外层，其中所述静电屏蔽层2为聚对苯二甲酸乙二醇酯/石墨烯纳米复合材料层，所述阻燃防护层3为石墨烯改性聚氨酯涂层，电线本体1为高阻燃聚烯烃电线。
其中，所述高阻燃聚烯烃电线包括如下重量份数的各原料：聚乙烯110份、乙烯醋酸乙烯共聚物15份、聚苯乙烯15份、石墨烯5份、增塑剂3份、稳定剂8份、防老化剂7份、填充剂25份、相容剂12份、交联剂3份。
所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯；稳定剂为三盐基硫酸铅；防老化剂为防老剂264；填充剂为滑石粉；相容剂为马来酸酐共聚物；交联剂为乙烯基三过氧化叔丁基硅烷。
本发明还涉及一种高阻燃防水电线的制备方法，包括如下步骤：
（1）按照配比称取各聚乙烯、乙烯醋酸乙烯共聚物、聚苯乙烯、增塑剂、稳定剂、防老化剂、填充剂、相容剂和交联剂加入双辊开炼机中熔融共混，混合温度为150℃，混合时间为8min，然后向混合物中加入石墨烯，继续混合反应8 min，共混均匀后，转移到冷却搅拌机中低速搅拌8分钟，然后进入到单螺杆挤出机中进行挤出，即得所述高阻燃聚烯烃电线，其中，挤出温度为 160℃，挤出机的螺杆转速为 20 r/min，保证挤出的电线密实，保证了电线的强度。
（2）将挤出的高阻燃聚烯烃电线冷却后，于其表面涂覆聚对苯二甲酸乙二醇酯/石墨烯纳米复合材料，于温度为80℃，干燥2h；
（3）再步骤（2）中得到的电线表面涂覆石墨烯改性聚氨酯涂料，于温度为70℃，干燥2h，即可。
其中，步骤（2）和（3）干燥过程中，电线处于伸直并不断转动的状态，保证涂覆在电线上的静电屏蔽层和阻燃防护层能够均匀的分散在电线上，且还能保证整个电线具有均匀的干燥速度，防止不同部位干燥速度不同导致的涂覆层开裂的现象。
实施例2：
本发明优选实施例的一种高阻燃防水电线及制备方法；
本发明所述高阻燃防水电线，包括电线本体、静电屏蔽层、阻燃防护层，所述静电屏蔽层设置在所述电线本体的外层，所述阻燃防护层设置在所述静电屏蔽层的外层，其中所述静电屏蔽层为聚对苯二甲酸乙二醇酯/石墨烯纳米复合材料层，所述阻燃防护层为石墨烯改性聚氨酯涂层，电线本体为高阻燃聚烯烃电线。
其中，所述高阻燃聚烯烃电线包括如下重量份数的各原料：聚乙烯100份、乙烯醋酸乙烯共聚物10份、聚苯乙烯10份、石墨烯3份、增塑剂1份、稳定剂5份、防老化剂5份、填充剂20份、相容剂10份、交联剂1份。
所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯；稳定剂为三盐基硫酸铅；防老化剂为防老剂264；填充剂为滑石粉；相容剂为马来酸酐共聚物；交联剂为乙烯基三过氧化叔丁基硅烷。
本发明还涉及一种高阻燃防水电线的制备方法，包括如下步骤：
（1）按照配比称取各聚乙烯、乙烯醋酸乙烯共聚物、聚苯乙烯、增塑剂、稳定剂、防老化剂、填充剂、相容剂和交联剂加入双辊开炼机中熔融共混，混合温度为145℃，混合时间为10min，然后向混合物中加入石墨烯，继续混合反应5 min，共混均匀后，转移到冷却搅拌机中低速搅拌10 min，然后进入到单螺杆挤出机中进行挤出，即得所述高阻燃聚烯烃电线，其中，挤出温度为 160℃，挤出机的螺杆转速为 20 r/min，保证挤出的电线密实，保证了电线的强度。
（2）将挤出的高阻燃聚烯烃电线冷却后，于其表面涂覆聚对苯二甲酸乙二醇酯/石墨烯纳米复合材料，于温度为70℃，干燥3h；
（3）再步骤（2）中得到的电线表面涂覆石墨烯改性聚氨酯涂料，于温度为80℃，干燥1h，即可。
其中，步骤（2）和（3）干燥过程中，电线处于伸直并不断转动的状态，保证涂覆在电线上的静电屏蔽层和阻燃防护层能够均匀的分散在电线上，且还能保证整个电线具有均匀的干燥速度，防止不同部位干燥速度不同导致的涂覆层开裂的现象。
实施例3：
本发明优选实施例的一种高阻燃防水电线及制备方法；
本发明所述高阻燃防水电线，包括电线本体、静电屏蔽层、阻燃防护层，所述静电屏蔽层设置在所述电线本体的外层，所述阻燃防护层设置在所述静电屏蔽层的外层，其中所述静电屏蔽层为聚对苯二甲酸乙二醇酯/石墨烯纳米复合材料层，所述阻燃防护层为石墨烯改性聚氨酯涂层，电线本体为高阻燃聚烯烃电线。
其中，所述高阻燃聚烯烃电线包括如下重量份数的各原料：聚乙烯120份、乙烯醋酸乙烯共聚物20份、聚苯乙烯20份、石墨烯8份、增塑剂5份、稳定剂10份、防老化剂10份、填充剂30份、相容剂15份、交联剂5份。
所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯；稳定剂为三盐基硫酸铅；防老化剂为防老剂264；填充剂为滑石粉；相容剂为马来酸酐共聚物；交联剂为乙烯基三过氧化叔丁基硅烷。
本发明还涉及一种高阻燃防水电线的制备方法，包括如下步骤：
（1）按照配比称取各聚乙烯、乙烯醋酸乙烯共聚物、聚苯乙烯、增塑剂、稳定剂、防老化剂、填充剂、相容剂和交联剂加入双辊开炼机中熔融共混，混合温度为150℃，混合时间为5min，然后向混合物中加入石墨烯，继续混合反应10 min，共混均匀后，转移到冷却搅拌机中低速搅拌5 min，然后进入到单螺杆挤出机中进行挤出，即得所述高阻燃聚烯烃电线，其中，挤出温度为 165℃，挤出机的螺杆转速为 18 r/min，保证挤出的电线密实，保证了电线的强度。
（2）将挤出的高阻燃聚烯烃电线冷却后，于其表面涂覆聚对苯二甲酸乙二醇酯/石墨烯纳米复合材料，于温度为80℃，干燥2 h；
（3）再步骤（2）中得到的电线表面涂覆石墨烯改性聚氨酯涂料，于温度为80℃，干燥1h，即可。
其中，步骤（2）和（3）干燥过程中，电线处于伸直并不断转动的状态，保证涂覆在电线上的静电屏蔽层和阻燃防护层能够均匀的分散在电线上，且还能保证整个电线具有均匀的干燥速度，防止不同部位干燥速度不同导致的涂覆层开裂的现象。
综上所述，本发明所述高阻燃防水电线不仅具有较好阻燃效果，还具有优异的防水性能，有效避免了因水淋导致的电线破损或者漏电现象，提高了电线的使用安全性，此外，所述制备方法工艺简单，条件温和，具有较好的应用前景。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (9)

1.一种高阻燃防水电线，其特征在于：包括电线本体、静电屏蔽层、阻燃防护层，所述静电屏蔽层设置在所述电线本体的外层，所述阻燃防护层设置在所述静电屏蔽层的外层，其中所述静电屏蔽层为聚对苯二甲酸乙二醇酯/石墨烯纳米复合材料层，所述阻燃防护层为石墨烯改性聚氨酯涂层，电线本体为高阻燃聚烯烃电线。
2.根据权利要求1所述的高阻燃防水电线，其特征在于：所述高阻燃聚烯烃电线包括如下重量份数的各原料：聚乙烯100~120份、乙烯醋酸乙烯共聚物10~20份、聚苯乙烯10~20份、石墨烯3~8份、增塑剂1~5份、稳定剂5~10份、防老化剂5~10份、填充剂20~30份、相容剂10~15份、交联剂1~5份。
3.根据权利要求2所述的高阻燃防水电线，其特征在于：所述高阻燃聚烯烃电线包括如下重量份数的各原料：聚乙烯110份、乙烯醋酸乙烯共聚物15份、聚苯乙烯15份、石墨烯5份、增塑剂3份、稳定剂8份、防老化剂7份、填充剂25份、相容剂12份、交联剂3份。
4.根据权利要求2所述的高阻燃防水电线，其特征在于：所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯；稳定剂为三盐基硫酸铅；防老化剂为防老剂264；填充剂为滑石粉；相容剂为马来酸酐共聚物；交联剂为乙烯基三过氧化叔丁基硅烷。
5.一种根据权利要求1~4任一项所述的高阻燃防水电线的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）按照配比称取各聚乙烯、乙烯醋酸乙烯共聚物、聚苯乙烯、增塑剂、稳定剂、防老化剂、填充剂、相容剂和交联剂加入双辊开炼机中熔融共混，混合温度为145~150℃，混合时间为5~10min，然后向混合物中加入石墨烯，继续混合反应5~10min，共混均匀后，转移到冷却搅拌机中低速搅拌5~10分钟，然后进入到单螺杆挤出机中进行挤出，即得所述高阻燃聚烯烃电线；
（2）将挤出的高阻燃聚烯烃电线冷却后，于其表面涂覆聚对苯二甲酸乙二醇酯/石墨烯纳米复合材料，干燥；
（3）再步骤（2）中得到的电线表面涂覆石墨烯改性聚氨酯涂料，干燥，即可。
6.根据权利要求5所述的高阻燃防水电线的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中的挤出温度为 160~165℃，挤出机的螺杆转速为 18~20 r/min。
7.根据权利要求5所述的高阻燃防水电线的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中干燥温度为70~80℃，干燥2~3h。
8.根据权利要求5所述的高阻燃防水电线的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中干燥温度为70~80℃，干燥1~2h。
9.根据权利要求5所述的高阻燃防水电线的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）和（3）干燥过程中，电线处于伸直并不断转动的状态。
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