CN107298850A - 耐高温复合电缆绝缘材料及其制备方法 - Google Patents

耐高温复合电缆绝缘材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐高温复合电缆绝缘材料及其制备方法，该制备方法包括：1）将水玻璃、纳米氢氧化镁、磷酸蜜胺、四溴对二甲苯和稀硫酸于敞口的条件下进行接触反应，接着过滤、干燥，然后煅烧、球磨制得阻燃剂；2）将尼龙、聚氯三氟乙烯、乙烯‑四氟乙烯共聚物、钛白粉、硫酸钡、三氧化二锑、粉煤灰、磷酸三氯乙酯、三乙醇胺与阻燃剂混炼、成型以制得耐高温复合电缆绝缘材料。该耐高温复合电缆绝缘材料具有优异的阻燃性能，同时该制备方法具有工序简单和原料易得的优点。

Description

耐高温复合电缆绝缘材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及电缆材料，具体地，涉及一种耐高温复合电缆绝缘材料及其制备方法。
背景技术
电缆主要由以下四部分组成。导电线芯：用高电导率材料（铜或铝）制成。根据敷设使用条件对电缆柔软程度的要求，每根线芯可能由单根导线或多根导线绞合而成；绝缘层：用作电缆的绝缘材料应当具有高的绝缘电阻，高的击穿电场强度，低的介质损耗和低的介电常数。密封护套：保护绝缘线芯免受机械、水、潮气、化学物品、光等的损伤。对于易受潮的绝缘，一般采用铅或铝挤压密封护套；保护覆盖层：用以保护密封护套免受机械损伤。
密封护套大多由高分子组成，现有的密封护套仅仅能够起到缓冲作用，在意外起火的情况下，高分子则会在高温下分解为可燃性低分子物质。可燃性低分子物质则会讯速地与氧气进行剧烈的氧化反应，氧化反应放出大量的热则会进一步促进高分子的分解，同时氧化反应中的生成物如低分子醇、醛也会与氧气进行氧化反应直至高分子烧尽。
发明内容
本发明的目的是提供一种耐高温复合电缆绝缘材料及其制备方法，该耐高温复合电缆绝缘材料具有优异的阻燃性能，同时该制备方法具有工序简单和原料易得的优点。
为了实现上述目的，本发明提供了一种耐高温复合电缆绝缘材料的制备方法，该制备方法包括：
1）将水玻璃、纳米氢氧化镁、磷酸蜜胺、四溴对二甲苯和稀硫酸于敞口的条件下进行接触反应，接着过滤、干燥，然后煅烧、球磨制得阻燃剂；
2）将尼龙、聚氯三氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、钛白粉、硫酸钡、三氧化二锑、粉煤灰、磷酸三氯乙酯、三乙醇胺与阻燃剂混炼、成型以制得耐高温复合电缆绝缘材料。
本发明还提供了一种耐高温复合电缆绝缘材料，该耐高温复合电缆绝缘材料通过上述的制备方法制备而得。
在上述技术方案，本发明首先通过将将水玻璃、纳米氢氧化镁、磷酸蜜胺、四溴对二甲苯和稀硫酸于敞口的条件下进行接触反应，接着过滤、干燥，然后煅烧、球磨制得阻燃剂；然后借助该阻燃剂使得制得的电缆绝缘材料的具有优异的阻燃性能；此外，该制备方法具有工序简单和原料易得的优点。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供了一种耐高温复合电缆绝缘材料的制备方法，该制备方法包括：
1）将水玻璃、纳米氢氧化镁、磷酸蜜胺、四溴对二甲苯和稀硫酸于敞口的条件下进行接触反应，接着过滤、干燥，然后煅烧、球磨制得阻燃剂；
2）将尼龙、聚氯三氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、钛白粉、硫酸钡、三氧化二锑、粉煤灰、磷酸三氯乙酯、三乙醇胺与阻燃剂混炼、成型以制得耐高温复合电缆绝缘材料。
在本发明的步骤1）中，各物料的用量可以在宽的范围内选择，但是为了使制得的电缆绝缘材料具有更优异的阻燃性能，优选地，在步骤1）中，水玻璃、纳米氢氧化镁、磷酸蜜胺、四溴对二甲苯和稀硫酸的重量比为1：0.1-0.2：0.02-0.06：0.005-0.015：2-3。
在本发明的步骤1）中，接触反应的条件可以在宽的范围内选择，但是为了使制得的电缆绝缘材料具有更优异的阻燃性能，优选地，在步骤1）中，接触反应满足以下条件：反应温度为50-70℃，反应时间为24-36h。
在本发明的步骤1）中，干燥的条件可以在宽的范围内选择，但是为了使制得的电缆绝缘材料具有更优异的阻燃性能，优选地，在步骤1）中，干燥满足以下条件：干燥温度为120-150℃，干燥时间为3-5h。
在本发明的步骤1）中，煅烧的条件可以在宽的范围内选择，但是为了使制得的电缆绝缘材料具有更优异的阻燃性能，优选地，在步骤1）中，煅烧满足以下条件：先自15-30℃以0.8-1.2℃/min的速率升温至200-250℃并保温3-5h，接着以0.4-0.7℃/min的速率升温至300-350℃并保温24-36h，然后以1-1.2℃/min的速率降温至100-200℃并保温1-3h，最后自然冷却至15-30℃。
在本发明的步骤1）中，球磨的条件可以在宽的范围内选择，但是为了使制得的电缆绝缘材料具有更优异的阻燃性能，优选地，在步骤1）中，球磨满足以下条件：大球与小球的质量比为3：1.3-1.6，磨球与物料的质量比为20：3-3.6，转速为1500-2000rpm，球磨时间为25-35min。
在本发明的步骤1）中，纳米氢氧化镁、磷酸蜜胺、四溴对二甲苯的平均粒径可以在宽的范围内选择，但是为了使制得的电缆绝缘材料具有更优异的阻燃性能，优选地，在步骤1）中，纳米氢氧化镁、磷酸蜜胺、四溴对二甲苯的平均粒径均为10-20nm。
在本发明的步骤2）中，各物料的用量可以在宽的范围内选择，但是为了使制得的电缆绝缘材料具有更优异的阻燃性能，优选地，在步骤2）中，尼龙、聚氯三氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、钛白粉、硫酸钡、三氧化二锑、粉煤灰、磷酸三氯乙酯、三乙醇胺与阻燃剂的重量比为100：18-22：10-16：3-6：0.8-1.2：0.4-0.8：22-28：25-40：40-50：11-15。
在本发明的步骤2）中，混炼的条件可以在宽的范围内选择，但是为了使制得的电缆绝缘材料具有更优异的阻燃性能，优选地，在步骤2）中，混炼至少满足以下条件：混炼温度为210-220℃，混炼时间为3-6h。
本发明还提供了一种耐高温复合电缆绝缘材料，该耐高温复合电缆绝缘材料通过上述的制备方法制备而得。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
实施例1
1）将水玻璃、纳米氢氧化镁（平均粒径为15nm）、磷酸蜜胺、四溴对二甲苯和稀硫酸按照1：0.15：0.04：0.01：2.5的重量比于敞口、60℃的条件下进行接触反应30h，接着过滤、于140℃下干燥4h，然后煅烧（先自20℃以1℃/min的速率升温至230℃并保温4h，接着以0.5℃/min的速率升温至330℃并保温30h，然后以1.1℃/min的速率降温至150℃并保温2h，最后自然冷却至20℃）、球磨（大球与小球的质量比为3：1.5，磨球与物料的质量比为20：3.3，转速为1800rpm，球磨时间为30min）制得阻燃剂；
2）将尼龙、聚氯三氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、钛白粉、硫酸钡、三氧化二锑、粉煤灰、磷酸三氯乙酯、三乙醇胺与阻燃剂按照100：20：13：5：0.9：0.6：26：30：45：13的重量比于215℃下混炼4h、成型以制得耐高温复合电缆绝缘材料A1。
实施例2
1）将水玻璃、纳米氢氧化镁（平均粒径为10nm）、磷酸蜜胺、四溴对二甲苯和稀硫酸按照1：0.1：0.02：0.005：2的重量比于敞口、50℃的条件下进行接触反应24h，接着过滤、于120℃下干燥3h，然后煅烧（先自15℃以0.8℃/min的速率升温至200℃并保温3h，接着以0.4℃/min的速率升温至300℃并保温24h，然后以1℃/min的速率降温至100℃并保温1h，最后自然冷却至15℃）、球磨（大球与小球的质量比为3：1.3，磨球与物料的质量比为20：3，转速为1500rpm，球磨时间为25min）制得阻燃剂；
2）将尼龙、聚氯三氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、钛白粉、硫酸钡、三氧化二锑、粉煤灰、磷酸三氯乙酯、三乙醇胺与阻燃剂按照100：18：10：3：0.8：0.4：22：25：40：11的重量比于210℃下混炼3h、成型以制得耐高温复合电缆绝缘材料A2。
实施例3
1）将水玻璃、纳米氢氧化镁（平均粒径为20nm）、磷酸蜜胺、四溴对二甲苯和稀硫酸按照1：0.2：0.06：0.015：3的重量比于敞口、70℃的条件下进行接触反应36h，接着过滤、于150℃下干燥5h，然后煅烧（先自30℃以1.2℃/min的速率升温至250℃并保温5h，接着以0.7℃/min的速率升温至350℃并保温36h，然后以1.2℃/min的速率降温至200℃并保温3h，最后自然冷却至30℃）、球磨（大球与小球的质量比为3：1.6，磨球与物料的质量比为20：3.6，转速为2000rpm，球磨时间为35min）制得阻燃剂；
2）将尼龙、聚氯三氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、钛白粉、硫酸钡、三氧化二锑、粉煤灰、磷酸三氯乙酯、三乙醇胺与阻燃剂按照100：22：16：6：1.2：0.8：28：40：50：15的重量比于220℃下混炼6h、成型以制得耐高温复合电缆绝缘材料A3
对比例1
按照实施例1方法进行制得电缆绝缘材料B1，不同的是，步骤1）中未使用阻燃剂。
对比例2
按照实施例1方法进行制得电缆绝缘材料B1，不同的是，步骤1）中未进行煅烧。
对比例3
按照实施例1方法进行制得电缆绝缘材料B1，不同的是，步骤1）中未进行球磨。
检测例1
将上述电缆绝缘材料按照GB/T 8625-2005记载的方法检测自熄性时间，同时检测上述材料的体积电阻率（R/Ω·m），具体结果见表1。
表1
通过上述实施例、对比例和检测例可知，本发明提供的电缆绝缘材料具有优异的抗绝缘性能和阻燃性能。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种耐高温复合电缆绝缘材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
1）将水玻璃、纳米氢氧化镁、磷酸蜜胺、四溴对二甲苯和稀硫酸于敞口的条件下进行接触反应，接着过滤、干燥，然后煅烧、球磨制得阻燃剂；
2）将尼龙、聚氯三氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、钛白粉、硫酸钡、三氧化二锑、粉煤灰、磷酸三氯乙酯、三乙醇胺与所述阻燃剂混炼、成型以制得所述耐高温复合电缆绝缘材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在步骤1）中，所述水玻璃、纳米氢氧化镁、磷酸蜜胺、四溴对二甲苯和稀硫酸的重量比为1：0.1-0.2：0.02-0.06：0.005-0.015：2-3；并且所述稀硫酸的pH为5-6.5。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在步骤1）中，所述接触反应满足以下条件：反应温度为50-70℃，反应时间为24-36h。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在步骤1）中，所述干燥满足以下条件：干燥温度为120-150℃，干燥时间为3-5h。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在步骤1）中，所述煅烧满足以下条件：先自15-30℃以0.8-1.2℃/min的速率升温至200-250℃并保温3-5h，接着以0.4-0.7℃/min的速率升温至300-350℃并保温24-36h，然后以1-1.2℃/min的速率降温至100-200℃并保温1-3h，最后自然冷却至15-30℃。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在步骤1）中，所述球磨满足以下条件：大球与小球的质量比为3：1.3-1.6，磨球与物料的质量比为20：3-3.6，转速为1500-2000rpm，球磨时间为25-35min。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在步骤1）中，所述纳米氢氧化镁的平均粒径为10-20nm。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的制备方法，其中，在步骤2）中，所述尼龙、聚氯三氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、钛白粉、硫酸钡、三氧化二锑、粉煤灰、磷酸三氯乙酯、三乙醇胺与所述阻燃剂的重量比为100：18-22：10-16：3-6：0.8-1.2：0.4-0.8：22-28：25-40：40-50：11-15。
9.根据权利要求1-7中任意一项所述的制备方法，其中，在步骤2）中，所述混炼至少满足以下条件：混炼温度为210-220℃，混炼时间为3-6h。
10.一种耐高温复合电缆绝缘材料，其特征在于，所述耐高温复合电缆绝缘材料通过权利要求1-9中任意一项所述的制备方法制备而得。
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