CN108690279A - 一种阻燃式复合电缆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种阻燃式复合电缆，包括缆芯和包覆在缆芯外侧的护套层；所述护套层的原料包括：聚氯乙烯、丁腈橡胶、丙烯酸丁酯‑苯乙烯‑丙烯腈共聚物、α‑甲基苯乙烯‑丙烯腈共聚物、尼龙、硬脂酸、氧化锌、硫磺、羟基锡酸锶、氧化铁、磷酸镍、改性纳米二氧化硅、氢氧化镁、热稳定剂、正十四烷基二苯基磷酸酯、氯化石蜡、环己烷‑1,2‑二羧酸二异壬酯、增容剂。本发明提出的阻燃式复合电缆，其强度高，韧性好，阻燃性和耐寒性能优异，使用寿命长。

Description

一种阻燃式复合电缆
技术领域
本发明涉及电缆技术领域，尤其涉及一种阻燃式复合电缆。
背景技术
随着我国经济的飞速发展，作为电力输送或信息传递载体的电缆已被广泛应用于工业和民用用电设施中，并在各行各业中均起到极其重要的作用。不同环境或场合对所用电缆的性能要求各异，对于风力发电厂要求电缆耐低温、抗扭转，冶金行业要求电缆耐高温、耐腐蚀，化工行业要求电缆耐酸、耐油、耐腐蚀。当前使用的电缆很多都是采用聚氯乙烯护套，其存在阻燃性能达不到要求的缺陷，一旦发生火灾，将给居民人身安全与财产带来极大损失，同时其柔韧性和耐寒性能也不是很理想，造成电缆使用寿命短，更换频繁，影响工业生产正常进行。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种阻燃式复合电缆，其强度高，韧性好，阻燃性和耐寒性能优异，使用寿命长。
本发明提出的一种阻燃式复合电缆，包括缆芯和包覆在缆芯外侧的护套层；所述护套层的原料按重量份包括：聚氯乙烯80-140份、丁腈橡胶20-30份、丙烯酸丁酯-苯乙烯-丙烯腈共聚物3-9份、α-甲基苯乙烯-丙烯腈共聚物7-15份、尼龙3-9份、硬脂酸0.5-1.3份、氧化锌0.3-1.2份、硫磺0.5-1.3份、羟基锡酸锶2-8份、氧化铁2-9份、磷酸镍1-5份、改性纳米二氧化硅5-12份、氢氧化镁3-12份、热稳定剂3-7份、正十四烷基二苯基磷酸酯3-12份、氯化石蜡2-10份、环己烷-1,2-二羧酸二异壬酯6-15份、增容剂3-9份。
优选地，所述聚氯乙烯的平均聚合度为1300-1500。
优选地，所述羟基锡酸锶为花簇状羟基锡酸锶。
优选地，所述改性纳米二氧化硅按照以下工艺进行制备：将纳米二氧化硅与硅烷偶联剂KH-560混合均匀，在110-125℃下搅拌反应2-3h，加入环氧蓖麻油和9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物，在138-155℃下搅拌反应3-4.5h，反应结束后静置、过滤、洗涤、干燥得到所述改性纳米二氧化硅。
优选地，在改性纳米二氧化硅的制备过程中，纳米二氧化硅、硅烷偶联剂KH-560、环氧蓖麻油、9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物的重量比为12-31：1.5-3.8：10-15：3-7。
优选地，所述热稳定剂为硬脂酸镧、己二酸钙、己二酸锌、硫醇甲基锡中的一种或者多种的混合物。
优选地，所述增容剂为马来酸酐接枝EVA、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝POE中的一种或者多种的混合物；具体选择了马来酸酐接枝EVA、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝POE中的一种或者多种的混合物作为增容剂，加入体系中，能使体系中的界面发生不同程度的钝化，提高了体系的相容性，显著提高了护套层的冲击强度和弯曲强度，并改善了护套层的耐水性。
优选地，所述护套层的原料中，还包括1-1.8重量份的促进剂和1.5-2.5重量份的防老剂。
优选地，所述促进剂为促进剂TMTD、促进剂CZ中的一种或者两种的混合物。
优选地，所述防老剂为防老剂4010NA。
本发明所述阻燃式复合电缆，其护套层原料中，以聚氯乙烯为主料，同时加入了丁腈橡胶、丙烯酸丁酯-苯乙烯-丙烯腈共聚物、α-甲基苯乙烯-丙烯腈共聚物、尼龙进行配合，发挥各物质的优异，显著增强了护套层的弹性，使护套层在断裂过程中吸收较大的冲击能，赋予护套层优异的冲击强度，克服了单纯的聚氯乙烯性脆的缺陷，同时显著提高了体系的玻璃化转变温度，显著提高了护套层的热变形温度，赋予护套层优异的耐热性；优选方式改性纳米二氧化硅的制备过程中，首先以硅烷偶联剂KH-560为改性剂对纳米二氧化硅进行了改性，从而将环氧基团引入到了纳米二氧化硅的表面，加入环氧蓖麻油和9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物后，9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物中的P-H键能与纳米二氧化硅表面的环氧基以及环氧蓖麻油中的环氧基发生加成反应，从而将环氧蓖麻油、9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物、纳米二氧化硅和硅烷偶联剂结合为一体，得到了改性纳米二氧化硅，将其加入体系中，在体系中分散均匀，一方面与羟基锡酸锶、氧化铁、磷酸镍、氢氧化镁配合，能促使聚氯乙烯燃烧时迅速脱出HCl并交联形成内部具有封闭孔的、外表面致密的膨胀炭层，增加了体系的成炭，在保持护套层拉伸性能的同时起到了阻燃和抑烟的作用，并显著提高了护套层的强度和耐热性，另一方面，与体系中的正十四烷基二苯基磷酸酯、氯化石蜡、环己烷-1,2-二羧酸二异壬酯具有协同作用，使体系的熔融指数大幅升高，提升了护套层的加工性能，并显著提高了体系的断裂伸长率，起到了优异的增韧效果，赋予护套层优异的韧性，克服了因聚氯乙烯的加入引起的韧性降低的缺陷，同时大幅降低了体系的玻璃化转变温度，赋予护套层优异的耐寒性。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种阻燃式复合电缆，包括缆芯和包覆在缆芯外侧的护套层；所述护套层的原料按重量份包括：聚氯乙烯140份、丁腈橡胶20份、丙烯酸丁酯-苯乙烯-丙烯腈共聚物9份、α-甲基苯乙烯-丙烯腈共聚物7份、尼龙9份、硬脂酸0.5份、氧化锌1.2份、硫磺0.5份、羟基锡酸锶8份、氧化铁2份、磷酸镍5份、改性纳米二氧化硅5份、氢氧化镁12份、热稳定剂3份、正十四烷基二苯基磷酸酯12份、氯化石蜡2份、环己烷-1,2-二羧酸二异壬酯15份、增容剂3份。
实施例2
本发明提出的一种阻燃式复合电缆，包括缆芯和包覆在缆芯外侧的护套层；所述护套层的原料按重量份包括：聚氯乙烯80份、丁腈橡胶30份、丙烯酸丁酯-苯乙烯-丙烯腈共聚物3份、α-甲基苯乙烯-丙烯腈共聚物15份、尼龙3份、硬脂酸1.3份、氧化锌0.3份、硫磺1.3份、羟基锡酸锶2份、氧化铁9份、磷酸镍1份、改性纳米二氧化硅12份、氢氧化镁3份、热稳定剂7份、正十四烷基二苯基磷酸酯3份、氯化石蜡10份、环己烷-1,2-二羧酸二异壬酯6份、增容剂9份。
实施例3
本发明提出的一种阻燃式复合电缆，包括缆芯和包覆在缆芯外侧的护套层；所述护套层的原料按重量份包括：聚氯乙烯132份、丁腈橡胶23份、丙烯酸丁酯-苯乙烯-丙烯腈共聚物8份、α-甲基苯乙烯-丙烯腈共聚物9份、尼龙8.3份、硬脂酸0.7份、氧化锌1份、硫磺0.7份、羟基锡酸锶7份、氧化铁4份、磷酸镍4.2份、改性纳米二氧化硅7份、氢氧化镁10份、热稳定剂5份、正十四烷基二苯基磷酸酯10份、氯化石蜡5份、环己烷-1,2-二羧酸二异壬酯13份、增容剂5份；
其中，所述聚氯乙烯的平均聚合度为1300；
所述羟基锡酸锶为花簇状羟基锡酸锶；
所述改性纳米二氧化硅按照以下工艺进行制备：将纳米二氧化硅与硅烷偶联剂KH-560混合均匀，在110℃下搅拌反应3h，加入环氧蓖麻油和9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物，在138℃下搅拌反应4.5h，反应结束后静置、过滤、洗涤、干燥得到所述改性纳米二氧化硅；
在改性纳米二氧化硅的制备过程中，纳米二氧化硅、硅烷偶联剂KH-560、环氧蓖麻油、9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物的重量比为12：1.5：15：3；
所述热稳定剂为硬脂酸镧；
所述增容剂为马来酸酐接枝EVA；
所述护套层的原料中，还包括1重量份的促进剂和2.5重量份的防老剂；
所述促进剂为促进剂TMTD；
所述防老剂为防老剂4010NA。
实施例4
本发明提出的一种阻燃式复合电缆，包括缆芯和包覆在缆芯外侧的护套层；所述护套层的原料按重量份包括：聚氯乙烯90份、丁腈橡胶28份、丙烯酸丁酯-苯乙烯-丙烯腈共聚物4份、α-甲基苯乙烯-丙烯腈共聚物13份、尼龙4份、硬脂酸1.2份、氧化锌0.4份、硫磺1.1份、羟基锡酸锶3.6份、氧化铁8.3份、磷酸镍2.6份、改性纳米二氧化硅11份、氢氧化镁5份、热稳定剂6.6份、正十四烷基二苯基磷酸酯5份、氯化石蜡9份、环己烷-1,2-二羧酸二异壬酯8份、增容剂8.2份；
其中，所述聚氯乙烯的平均聚合度为1500；
所述羟基锡酸锶为花簇状羟基锡酸锶；
所述改性纳米二氧化硅按照以下工艺进行制备：将纳米二氧化硅与硅烷偶联剂KH-560混合均匀，在125℃下搅拌反应2h，加入环氧蓖麻油和9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物，在155℃下搅拌反应3h，反应结束后静置、过滤、洗涤、干燥得到所述改性纳米二氧化硅；
在改性纳米二氧化硅的制备过程中，纳米二氧化硅、硅烷偶联剂KH-560、环氧蓖麻油、9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物的重量比为31：3.8：10：7；
所述热稳定剂为己二酸钙、己二酸锌的混合物，且己二酸钙、己二酸锌的重量比为4：3；
所述增容剂为马来酸酐接枝聚丙烯；
所述护套层的原料中，还包括1.8重量份的促进剂和1.5重量份的防老剂；
所述促进剂为促进剂CZ；
所述防老剂为防老剂4010NA。
实施例5
本发明提出的一种阻燃式复合电缆，包括缆芯和包覆在缆芯外侧的护套层；所述护套层的原料按重量份包括：聚氯乙烯110份、丁腈橡胶25份、丙烯酸丁酯-苯乙烯-丙烯腈共聚物7份、α-甲基苯乙烯-丙烯腈共聚物12份、尼龙6份、硬脂酸0.8份、氧化锌0.7份、硫磺0.9份、羟基锡酸锶6份、氧化铁6份、磷酸镍3份、改性纳米二氧化硅7份、氢氧化镁9份、热稳定剂5份、正十四烷基二苯基磷酸酯6份、氯化石蜡8份、环己烷-1,2-二羧酸二异壬酯11份、增容剂7份；
其中，所述聚氯乙烯的平均聚合度为1400；
所述羟基锡酸锶为花簇状羟基锡酸锶；
所述改性纳米二氧化硅按照以下工艺进行制备：将纳米二氧化硅与硅烷偶联剂KH-560混合均匀，在120℃下搅拌反应2.5h，加入环氧蓖麻油和9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物，在143℃下搅拌反应3.8h，反应结束后静置、过滤、洗涤、干燥得到所述改性纳米二氧化硅；
在改性纳米二氧化硅的制备过程中，纳米二氧化硅、硅烷偶联剂KH-560、环氧蓖麻油、9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物的重量比为19：2.6：12：5；
所述热稳定剂为硬脂酸镧、己二酸钙、己二酸锌、硫醇甲基锡的混合物，且硬脂酸镧、己二酸钙、己二酸锌、硫醇甲基锡的重量比为4：6：3：1；
所述增容剂为马来酸酐接枝EVA、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝POE的混合物，且马来酸酐接枝EVA、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝POE的重量比为5：7：2；
所述护套层的原料中，还包括1.3重量份的促进剂和1.9重量份的防老剂；
所述促进剂为促进剂TMTD、促进剂CZ的混合物，且促进剂TMTD、促进剂CZ的重量比为4：3；
所述防老剂为防老剂4010NA。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种阻燃式复合电缆，其特征在于，包括缆芯和包覆在缆芯外侧的护套层；所述护套层的原料按重量份包括：聚氯乙烯80-140份、丁腈橡胶20-30份、丙烯酸丁酯-苯乙烯-丙烯腈共聚物3-9份、α-甲基苯乙烯-丙烯腈共聚物7-15份、尼龙3-9份、硬脂酸0.5-1.3份、氧化锌0.3-1.2份、硫磺0.5-1.3份、羟基锡酸锶2-8份、氧化铁2-9份、磷酸镍1-5份、改性纳米二氧化硅5-12份、氢氧化镁3-12份、热稳定剂3-7份、正十四烷基二苯基磷酸酯3-12份、氯化石蜡2-10份、环己烷-1,2-二羧酸二异壬酯6-15份、增容剂3-9份。
2.根据权利要求1所述阻燃式复合电缆，其特征在于，所述聚氯乙烯的平均聚合度为1300-1500。
3.根据权利要求1或2所述阻燃式复合电缆，其特征在于，所述羟基锡酸锶为花簇状羟基锡酸锶。
4.根据权利要求1-3中任一项所述阻燃式复合电缆，其特征在于，所述改性纳米二氧化硅按照以下工艺进行制备：将纳米二氧化硅与硅烷偶联剂KH-560混合均匀，在110-125℃下搅拌反应2-3h，加入环氧蓖麻油和9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物，在138-155℃下搅拌反应3-4.5h，反应结束后静置、过滤、洗涤、干燥得到所述改性纳米二氧化硅。
5.根据权利要求4所述阻燃式复合电缆，其特征在于，在改性纳米二氧化硅的制备过程中，纳米二氧化硅、硅烷偶联剂KH-560、环氧蓖麻油、9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物的重量比为12-31：1.5-3.8：10-15：3-7。
6.根据权利要求1-5中任一项所述阻燃式复合电缆，其特征在于，所述热稳定剂为硬脂酸镧、己二酸钙、己二酸锌、硫醇甲基锡中的一种或者多种的混合物。
7.根据权利要求1-6中任一项所述阻燃式复合电缆，其特征在于，所述增容剂为马来酸酐接枝EVA、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝POE中的一种或者多种的混合物。
8.根据权利要求1-7中任一项所述阻燃式复合电缆，其特征在于，所述护套层的原料中，还包括1-1.8重量份的促进剂和1.5-2.5重量份的防老剂。
9.根据权利要求8所述阻燃式复合电缆，其特征在于，所述促进剂为促进剂TMTD、促进剂CZ中的一种或者两种的混合物。
10.根据权利要求8或9所述阻燃式复合电缆，其特征在于，所述防老剂为防老剂4010NA。
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