CN108250527A - 一种防辐射耐候阻燃电缆护套材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防辐射耐候阻燃电缆护套材料及其制备方法，包括以下重量份的原料：复配树脂60‑70份、防辐射添加物7‑11份、稀土氧化物4‑6份、二氧化钛1‑3份、热膨胀型石墨3‑5份、复合阻燃剂7‑9份、偶联剂6‑8份、混合纤维4‑8份、加工助剂7‑9份、热稳定剂2‑4份、硬脂酸锌1‑3份、碳酸钙2‑4份、填料5‑9份。本发明具有良好的防辐射性能，具有良好的机械特性，耐腐蚀、抗氧化、耐高温性能，耐候和阻燃性能较好；同时其制备方法成本较低、原料易得、且工艺鲜明，具有良好的应用前景较高的实用价值。

Description

一种防辐射耐候阻燃电缆护套材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及电线电缆制造技术领域，具体涉及一种防辐射耐候阻燃电缆护套材料及其制备方法。

背景技术

大型军工企业这些单位和企业肩负着国家高科技装备的科研和现代化装备的任务，其所需要的电缆大多是耐高温、重量轻的含氟塑料产品。在军工、核电这类特殊领域中，由于工作环境异常恶劣，因此光伏电站需要使用具有耐高温和防辐射等特性的特种电缆。

同时电缆绝缘材料是电缆中重要的组成部分，不仅起到的是绝缘的作用，还能起到隔热防腐蚀的作用，一旦在金属线芯的外层的绝缘层出现破损则会极大地降低电缆的性能。目前，电缆绝缘材料在防辐射方面难以满足实际需求。

目前防辐射材料市场竞争大，传统防辐射材料存在抗干扰性能较差、制作成本高、使用范围窄、密度大、易腐蚀等问题，在实际应用中会受到一定的限制现实对防辐射材料提出了更高要求，除防辐射外，还需要具有易加工、耐化学腐蚀、耐高温、抗疲劳、化学稳定性良好等特点。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种防辐射耐候阻燃电缆护套材料，该护套材料具有良好的防辐射性能，具有良好的机械特性，耐腐蚀、抗氧化、耐高温性能，耐候和阻燃性能较好；同时其制备方法成本较低、原料易得、且工艺鲜明，具有良好的应用前景较高的实用价值。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

本发明提供了一种防辐射耐候阻燃电缆护套材料，包括以下重量份的原料：

复配树脂60-70份、防辐射添加物7-11份、稀土氧化物4-6份、二氧化钛1-3份、热膨胀型石墨3-5份、复合阻燃剂7-9份、偶联剂6-8份、混合纤维4-8份、加工助剂7-9份、热稳定剂2-4份、硬脂酸锌1-3份、碳酸钙2-4份、填料5-9份。

优选地，所述防辐射耐候阻燃电缆护套材料包括以下重量份的原料：

复配树脂65份、防辐射添加物9份、稀土氧化物5份、二氧化钛2份、热膨胀型石墨4份、复合阻燃剂8份、偶联剂7份、混合纤维6份、加工助剂8份、热稳定剂3份、硬脂酸锌2份、碳酸钙3份、填料7份。

优选地，所述复配树脂为氟硅树脂、聚烯烃树脂、热塑性聚氨酯、乙烯-丙烯酸丁酯聚合物按照重量比4:7:3:4组成的混合物。

优选地，所述防辐射添加物为二氧化硅、氧化锌、氧化镁、炭黑、短切镀镍不锈钢纤维按照重量比1:3:2:1:3:6组成的混合物；

所述稀土氧化物选自氧化镧、氧化铈、氧化镨和氧化铷中的一种或几种。

优选地，所述热膨胀型石墨为天然鳞状石墨、热分解石墨、片状石墨中的一种或几种；

所述混合纤维为玻璃纤维、氮化硅纤维、麻纤维按照重量比3:1:2组成的混合物。

优选地，所述复合阻燃剂为氢氧化镁、聚磷酸铵、硼酸锌、氢氧化铝按照重量比3:1:2:3组成的混合物。

优选地，所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸脂偶联剂中的一种；

所述稳定剂为钙锌稳定剂、有机锡类稳定剂中的一种；

所述加工助剂为增塑剂、抗氧剂、抗静电剂按照重量比2:1:1组成的混合物，所述增塑剂为非邻苯二甲酯类增塑剂，所述抗氧剂为抗氧剂1010，所述抗静电剂为乙氧基化脂肪族烷基胺抗静电剂。

优选地，所述填料为高岭土、凹凸棒土、电气石粉、膨润土按照重量比2:1:2:3组成的混合物。

本发明还提供一种防辐射耐候阻燃电缆护套材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，按要求称量各组份原料；

步骤二，将偶联剂、防辐射添加物、复合阻燃剂、稀土氧化物加入高速搅拌机中，搅拌转速250-350r/min，搅拌时间为35-45分钟，在加入密炼机中在温度为100-120℃下密炼20-30分钟，得到混合物A；

步骤三，将复配树脂、加工助剂、热稳定剂、硬脂酸锌、碳酸钙搅拌均匀，然后放入反应釜内，控制温度在110-120℃，搅拌反应30-40分钟，搅拌转速250-350r/min，得到混合物B；

步骤四，将步骤三制备的混合物B、步骤二制备的混合物A、二氧化钛、热膨胀型石墨、混合纤维加入高速混合机中，充分搅拌以使所有材料混合均匀，搅拌速度400-500r/min，搅拌时间30-40分钟得到混合物C；

步骤五，将步骤四制得的混合物C加入双螺杆挤出机中，控制各段挤出温度为一区170-180℃ 、二区180-190℃、三区190-200℃，螺杆转速为45-55r/min，挤出造粒即得防辐射耐候阻燃电缆护套材料。

优选地，所述防辐射耐候阻燃电缆护套材料的制备步骤为：

步骤一，按要求称量各组份原料；

步骤二，将偶联剂、防辐射添加物、复合阻燃剂、稀土氧化物加入高速搅拌机中，搅拌转速300r/min，搅拌时间为40分钟，在加入密炼机中在温度为110℃下密炼25分钟，得到混合物A；

步骤三，将复配树脂、加工助剂、热稳定剂、硬脂酸锌、碳酸钙搅拌均匀，然后放入反应釜内，控制温度在115℃，搅拌反应35分钟，搅拌转速300r/min，得到混合物B；

步骤四，将步骤三制备的混合物B、步骤二制备的混合物A、二氧化钛、热膨胀型石墨、混合纤维加入高速混合机中，充分搅拌以使所有材料混合均匀，搅拌速度450r/min，搅拌时间35分钟得到混合物C；

步骤五，将步骤四制得的混合物C加入双螺杆挤出机中，控制各段挤出温度为一区175℃ 、二区185℃、三区195℃，螺杆转速为50r/min，挤出造粒即得防辐射耐候阻燃电缆护套材料。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

（1）本发明的一种防辐射耐候阻燃电缆护套材料添加的防辐射添加物，主要为二氧化硅、二氧化钛、氧化锌、氧化镁、炭黑、短切镀镍不锈钢纤维，几者复合作用具有较好的射线屏蔽作用以及防电磁波干扰辐射作用，避免了铅等重金属防辐射材质产生的污染，同时辅助添加的稀土氧化物和二氧化钛不仅能够提高材料的防辐射性能，还能够提高护套材料的高温机械性能。

（2）本发明的一种防辐射耐候阻燃电缆护套材料添加的热膨胀型石墨能够使得复配树脂的耐火性能得到提高，添加的复合阻燃剂包括氢氧化镁、聚磷酸铵、硼酸锌、氢氧化铝，几者复合作用阻燃防火性能较好，同时不会有大量黑烟产生，避免了卤素阻燃剂在燃烧与加热过程中会释放有害物质，威胁到人类身体的健康。

（3）本发明的一种防辐射耐候阻燃电缆护套材料采用氟硅树脂、聚烯烃树脂、热塑性聚氨酯、乙烯-丙烯酸丁酯聚合物，作为主要成分，使得制备的护套材料弹性好、物性佳、各种机械强度较佳，辅助添加的混合纤维，使得制备的护套材料不易开裂，承载能力增大，增强了材料的耐磨性和力学强度。

（4）本发明的一种防辐射耐候阻燃电缆护套材料添加了热稳定剂，能够有效提高护套材料的高温稳定性，和耐冷热冲击性能，添加的由增塑剂、抗氧剂、抗静电剂组成的加工助剂能够有效增加护套耐磨耐老化性能以及机械强度和表面光滑平整度，抗静电剂能使制备的护套材料不容易产生静电，避免了灰尘的集聚。

（5）本发明的一种防辐射耐候阻燃电缆护套材料具有良好的防辐射性能，具有良好的机械特性，耐腐蚀、抗氧化、耐高温性能，耐候和阻燃性能较好；同时其制备方法成本较低、原料易得、且工艺鲜明，具有良好的应用前景较高的实用价值。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1.

本实施例的一种防辐射耐候阻燃电缆护套材料，包括以下重量份的原料：

复配树脂60份、防辐射添加物7份、稀土氧化物4份、二氧化钛1份、热膨胀型石墨3份、复合阻燃剂7份、偶联剂6份、混合纤维4份、加工助剂7份、热稳定剂2份、硬脂酸锌1份、碳酸钙2份、填料5份。

本实施例中的复配树脂为氟硅树脂、聚烯烃树脂、热塑性聚氨酯、乙烯-丙烯酸丁酯聚合物按照重量比4:7:3:4组成的混合物。

本实施例中的防辐射添加物为二氧化硅、氧化锌、氧化镁、炭黑、短切镀镍不锈钢纤维按照重量比1:3:2:1:3:6组成的混合物；稀土氧化物为氧化镧。

本实施例中的热膨胀型石墨为天然鳞状石墨；混合纤维为玻璃纤维、氮化硅纤维、麻纤维按照重量比3:1:2组成的混合物。

本实施例中的复合阻燃剂为氢氧化镁、聚磷酸铵、硼酸锌、氢氧化铝按照重量比3:1:2:3组成的混合物。

本实施例中的偶联剂为硅烷偶联剂；稳定剂为钙锌稳定剂；加工助剂为增塑剂、抗氧剂、抗静电剂按照重量比2:1:1组成的混合物，所述增塑剂为非邻苯二甲酯类增塑剂，所述抗氧剂为抗氧剂1010，所述抗静电剂为乙氧基化脂肪族烷基胺抗静电剂。

本实施例中的填料为高岭土、凹凸棒土、电气石粉、膨润土按照重量比2:1:2:3组成的混合物。

本实施例的一种防辐射耐候阻燃电缆护套材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，按要求称量各组份原料；

步骤二，将偶联剂、防辐射添加物、复合阻燃剂、稀土氧化物加入高速搅拌机中，搅拌转速250r/min，搅拌时间为35分钟，在加入密炼机中在温度为100℃下密炼20分钟，得到混合物A；

步骤三，将复配树脂、加工助剂、热稳定剂、硬脂酸锌、碳酸钙搅拌均匀，然后放入反应釜内，控制温度在110℃，搅拌反应30分钟，搅拌转速250r/min，得到混合物B；

步骤四，将步骤三制备的混合物B、步骤二制备的混合物A、二氧化钛、热膨胀型石墨、混合纤维加入高速混合机中，充分搅拌以使所有材料混合均匀，搅拌速度400r/min，搅拌时间30分钟得到混合物C；

步骤五，将步骤四制得的混合物C加入双螺杆挤出机中，控制各段挤出温度为一区170℃ 、二区180℃、三区190℃，螺杆转速为45r/min，挤出造粒即得防辐射耐候阻燃电缆护套材料。

实施例2.

本实施例的一种防辐射耐候阻燃电缆护套材料，包括以下重量份的原料：

复配树脂70份、防辐射添加物11份、稀土氧化物6份、二氧化钛3份、热膨胀型石墨5份、复合阻燃剂9份、偶联剂8份、混合纤维8份、加工助剂9份、热稳定剂4份、硬脂酸锌3份、碳酸钙4份、填料9份。

本实施例中的复配树脂为氟硅树脂、聚烯烃树脂、热塑性聚氨酯、乙烯-丙烯酸丁酯聚合物按照重量比4:7:3:4组成的混合物。

本实施例中的防辐射添加物为二氧化硅、氧化锌、氧化镁、炭黑、短切镀镍不锈钢纤维按照重量比1:3:2:1:3:6组成的混合物；稀土氧化物为氧化铈。

本实施例中的热膨胀型石墨为热分解石墨；混合纤维为玻璃纤维、氮化硅纤维、麻纤维按照重量比3:1:2组成的混合物。

本实施例中的复合阻燃剂为氢氧化镁、聚磷酸铵、硼酸锌、氢氧化铝按照重量比3:1:2:3组成的混合物。

本实施例中的偶联剂为钛酸脂偶联剂；稳定剂为有机锡类稳定剂；加工助剂为增塑剂、抗氧剂、抗静电剂按照重量比2:1:1组成的混合物，所述增塑剂为非邻苯二甲酯类增塑剂，所述抗氧剂为抗氧剂1010，所述抗静电剂为乙氧基化脂肪族烷基胺抗静电剂。

本实施例中的填料为高岭土、凹凸棒土、电气石粉、膨润土按照重量比2:1:2:3组成的混合物。

本实施例的一种防辐射耐候阻燃电缆护套材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，按要求称量各组份原料；

步骤二，将偶联剂、防辐射添加物、复合阻燃剂、稀土氧化物加入高速搅拌机中，搅拌转速350r/min，搅拌时间为45分钟，在加入密炼机中在温度为120℃下密炼30分钟，得到混合物A；

步骤三，将复配树脂、加工助剂、热稳定剂、硬脂酸锌、碳酸钙搅拌均匀，然后放入反应釜内，控制温度在120℃，搅拌反应40分钟，搅拌转速350r/min，得到混合物B；

步骤四，将步骤三制备的混合物B、步骤二制备的混合物A、二氧化钛、热膨胀型石墨、混合纤维加入高速混合机中，充分搅拌以使所有材料混合均匀，搅拌速度500r/min，搅拌时间40分钟得到混合物C；

步骤五，将步骤四制得的混合物C加入双螺杆挤出机中，控制各段挤出温度为一区180℃ 、二区190℃、三区200℃，螺杆转速为55r/min，挤出造粒即得防辐射耐候阻燃电缆护套材料。

实施例3.

本实施例的一种防辐射耐候阻燃电缆护套材料，包括以下重量份的原料：

复配树脂65份、防辐射添加物9份、稀土氧化物5份、二氧化钛2份、热膨胀型石墨4份、复合阻燃剂8份、偶联剂7份、混合纤维6份、加工助剂8份、热稳定剂3份、硬脂酸锌2份、碳酸钙3份、填料7份。

本实施例中的复配树脂为氟硅树脂、聚烯烃树脂、热塑性聚氨酯、乙烯-丙烯酸丁酯聚合物按照重量比4:7:3:4组成的混合物。

本实施例中的防辐射添加物为二氧化硅、氧化锌、氧化镁、炭黑、短切镀镍不锈钢纤维按照重量比1:3:2:1:3:6组成的混合物；稀土氧化物为氧化镨。

本实施例中的热膨胀型石墨为片状石墨；混合纤维为玻璃纤维、氮化硅纤维、麻纤维按照重量比3:1:2组成的混合物。

本实施例中的复合阻燃剂为氢氧化镁、聚磷酸铵、硼酸锌、氢氧化铝按照重量比3:1:2:3组成的混合物。

本实施例中的偶联剂为硅烷偶联剂；稳定剂为钙锌稳定剂；加工助剂为增塑剂、抗氧剂、抗静电剂按照重量比2:1:1组成的混合物，所述增塑剂为非邻苯二甲酯类增塑剂，所述抗氧剂为抗氧剂1010，所述抗静电剂为乙氧基化脂肪族烷基胺抗静电剂。

本实施例中的填料为高岭土、凹凸棒土、电气石粉、膨润土按照重量比2:1:2:3组成的混合物。

本实施例的一种防辐射耐候阻燃电缆护套材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，按要求称量各组份原料；

步骤二，将偶联剂、防辐射添加物、复合阻燃剂、稀土氧化物加入高速搅拌机中，搅拌转速300r/min，搅拌时间为40分钟，在加入密炼机中在温度为110℃下密炼25分钟，得到混合物A；

步骤三，将复配树脂、加工助剂、热稳定剂、硬脂酸锌、碳酸钙搅拌均匀，然后放入反应釜内，控制温度在115℃，搅拌反应35分钟，搅拌转速300r/min，得到混合物B；

步骤四，将步骤三制备的混合物B、步骤二制备的混合物A、二氧化钛、热膨胀型石墨、混合纤维加入高速混合机中，充分搅拌以使所有材料混合均匀，搅拌速度450r/min，搅拌时间35分钟得到混合物C；

步骤五，将步骤四制得的混合物C加入双螺杆挤出机中，控制各段挤出温度为一区175℃ 、二区185℃、三区195℃，螺杆转速为50r/min，挤出造粒即得防辐射耐候阻燃电缆护套材料。

本发明的一种防辐射耐候阻燃电缆护套材料具有良好的防辐射性能，具有良好的机械特性，耐腐蚀、抗氧化、耐高温性能，耐候和阻燃性能较好；同时其制备方法成本较低、原料易得、且工艺鲜明，具有良好的应用前景较高的实用价值。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种防辐射耐候阻燃电缆护套材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：

复配树脂60-70份、防辐射添加物7-11份、稀土氧化物4-6份、二氧化钛1-3份、热膨胀型石墨3-5份、复合阻燃剂7-9份、偶联剂6-8份、混合纤维4-8份、加工助剂7-9份、热稳定剂2-4份、硬脂酸锌1-3份、碳酸钙2-4份、填料5-9份。

2.根据权利要求1所述的一种防辐射耐候阻燃电缆护套材料，其特征在于，所述防辐射耐候阻燃电缆护套材料包括以下重量份的原料：

复配树脂65份、防辐射添加物9份、稀土氧化物5份、二氧化钛2份、热膨胀型石墨4份、复合阻燃剂8份、偶联剂7份、混合纤维6份、加工助剂8份、热稳定剂3份、硬脂酸锌2份、碳酸钙3份、填料7份。

3.根据权利要求1或2所述的一种防辐射耐候阻燃电缆护套材料，其特征在于，所述复配树脂为氟硅树脂、聚烯烃树脂、热塑性聚氨酯、乙烯-丙烯酸丁酯聚合物按照重量比4:7:3:4组成的混合物。

4.根据权利要求1或2所述的一种防辐射耐候阻燃电缆护套材料，其特征在于，所述防辐射添加物为二氧化硅、氧化锌、氧化镁、炭黑、短切镀镍不锈钢纤维按照重量比1:3:2:1:3:6组成的混合物；

所述稀土氧化物选自氧化镧、氧化铈、氧化镨和氧化铷中的一种或几种。

5.根据权利要求1或2所述的一种防辐射耐候阻燃电缆护套材料，其特征在于，所述热膨胀型石墨为天然鳞状石墨、热分解石墨、片状石墨中的一种或几种；

所述混合纤维为玻璃纤维、氮化硅纤维、麻纤维按照重量比3:1:2组成的混合物。

6.根据权利要求1或2所述的一种防辐射耐候阻燃电缆护套材料，其特征在于，所述复合阻燃剂为氢氧化镁、聚磷酸铵、硼酸锌、氢氧化铝按照重量比3:1:2:3组成的混合物。

7.根据权利要求1或2所述的一种防辐射耐候阻燃电缆护套材料，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸脂偶联剂中的一种；

所述稳定剂为钙锌稳定剂、有机锡类稳定剂中的一种；

所述加工助剂为增塑剂、抗氧剂、抗静电剂按照重量比2:1:1组成的混合物，所述增塑剂为非邻苯二甲酯类增塑剂，所述抗氧剂为抗氧剂1010，所述抗静电剂为乙氧基化脂肪族烷基胺抗静电剂。

8.根据权利要求1或2所述的一种防辐射耐候阻燃电缆护套材料，其特征在于，所述填料为高岭土、凹凸棒土、电气石粉、膨润土按照重量比2:1:2:3组成的混合物。

9.一种制备如权利要求1或2所述的防辐射耐候阻燃电缆护套材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，按要求称量各组份原料；

步骤二，将偶联剂、防辐射添加物、复合阻燃剂、稀土氧化物加入高速搅拌机中，搅拌转速250-350r/min，搅拌时间为35-45分钟，在加入密炼机中在温度为100-120℃下密炼20-30分钟，得到混合物A；

步骤三，将复配树脂、加工助剂、热稳定剂、硬脂酸锌、碳酸钙搅拌均匀，然后放入反应釜内，控制温度在110-120℃，搅拌反应30-40分钟，搅拌转速250-350r/min，得到混合物B；

步骤四，将步骤三制备的混合物B、步骤二制备的混合物A、二氧化钛、热膨胀型石墨、混合纤维加入高速混合机中，充分搅拌以使所有材料混合均匀，搅拌速度400-500r/min，搅拌时间30-40分钟得到混合物C；

步骤五，将步骤四制得的混合物C加入双螺杆挤出机中，控制各段挤出温度为一区170-180℃ 、二区180-190℃、三区190-200℃，螺杆转速为45-55r/min，挤出造粒即得防辐射耐候阻燃电缆护套材料。

10.根据权利要求9所述的一种防辐射耐候阻燃电缆护套材料的制备方法，其特征在于，所述步骤为：

步骤一，按要求称量各组份原料；

步骤二，将偶联剂、防辐射添加物、复合阻燃剂、稀土氧化物加入高速搅拌机中，搅拌转速300r/min，搅拌时间为40分钟，在加入密炼机中在温度为110℃下密炼25分钟，得到混合物A；

步骤三，将复配树脂、加工助剂、热稳定剂、硬脂酸锌、碳酸钙搅拌均匀，然后放入反应釜内，控制温度在115℃，搅拌反应35分钟，搅拌转速300r/min，得到混合物B；

步骤四，将步骤三制备的混合物B、步骤二制备的混合物A、二氧化钛、热膨胀型石墨、混合纤维加入高速混合机中，充分搅拌以使所有材料混合均匀，搅拌速度450r/min，搅拌时间35分钟得到混合物C；

步骤五，将步骤四制得的混合物C加入双螺杆挤出机中，控制各段挤出温度为一区175℃ 、二区185℃、三区195℃，螺杆转速为50r/min，挤出造粒即得防辐射耐候阻燃电缆护套材料。