CN109810491A - 一种阻燃型高压电力电缆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种阻燃型高压电力电缆，包括缆芯、绝缘层、屏蔽层、防火层及外护套，所述防火层的原料包括：聚苯醚、聚苯乙烯、氢化苯乙烯‑丁二烯嵌段共聚物、羧乙基苯基次磷酰胺碳硼烷、成炭剂、纳米分子筛、偶联剂、抗氧剂、分散剂。羧乙基苯基次磷酰胺碳硼烷采用如下工艺制备：将羧乙基苯基次磷酸加入水中，加热搅拌，加入乙二胺回流反应，调节pH值，加入碳硼烷二醇，升温搅拌反应后，过滤，干燥，制得羧乙基苯基次磷酰胺碳硼烷。本发明高压电力电缆的阻燃性能优异，力学性能好，应用前景广。
Description
技术领域
本发明涉及电缆材料技术领域，尤其涉及一种阻燃型高压电力电缆。
背景技术
电力电缆用以传输电(磁)能，信息和实现电磁能转换的线材产品。按电压等级可分为中、低压电力电缆(35千伏及以下)、高压电缆(110千伏以上)、超高压电缆(275～800千伏)以及特高压电缆(1000千伏及以上)。此外，还可按电流制分为交流电缆和直流电缆。电力电缆它由一根或多根绝缘线芯，以及它们各自可能具有的包覆层，总保护层及外护层组成，电缆亦可有附加的没有绝缘的导体。随着工业建设的发展和通讯设施、电网改造的不断升级，电力电缆材料的需求与日俱增，电缆材料的质量要求也逐渐提高，以高分子材料为主的力电缆具有容易燃烧的缺点，不能满足人满需求。
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型高压电力电缆，阻燃性能优异，力学性能好。
本发明提出一种阻燃型高压电力电缆，包括缆芯、绝缘层、屏蔽层、防火层及外护套，所述防火层的原料按重量份包括：聚苯醚30-40份，聚苯乙烯20-30份，氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物30-40份，羧乙基苯基次磷酰胺碳硼烷15-25份，成炭剂2-5份，纳米分子筛1-4份，偶联剂1-5份，抗氧剂0.5-1.5份，分散剂1-3份。
优选地，羧乙基苯基次磷酰胺碳硼烷采用如下工艺制备：将羧乙基苯基次磷酸加入水中，加热搅拌，加入乙二胺回流反应，调节pH值，加入碳硼烷二醇，升温搅拌反应后，过滤，干燥，制得羧乙基苯基次磷酰胺碳硼烷。
优选地，羧乙基苯基次磷酸、乙二胺及碳硼烷二醇的的摩尔比为9-11：4-6：4-6。
优选地，加热温度为80-90℃，回流反应时间为1-3h。
优选地，升温温度为100-105℃，搅拌反应时间为2-4h。
优选地，羧乙基苯基次磷酰胺碳硼烷、成炭剂、纳米分子筛的重量比为18-22：3-4：2-3。
优选地，成炭剂为三嗪类成炭剂。
优选地，分散剂为低分子蜡类。
本发明以聚苯醚、聚苯乙烯、氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、羧乙基苯基次磷酰胺碳硼烷、成炭剂、纳米分子筛、偶联剂、抗氧剂、分散剂为原料得到阻燃型高压电力电缆防火层，其中由羧乙基苯基次磷酰胺碳硼烷、成炭剂及纳米分子筛组成电缆复合材料的阻燃体系，羧乙基苯基次磷酰胺碳硼烷为主阻燃剂，磷、氮、硼元素含量高，协同阻燃耐热性能好，且羧乙基苯基次磷酰胺碳硼烷具有超芳香性的笼状结构，有利于形成保护层，提高燃烧成炭性能；三嗪类成炭剂、纳米分子筛作为成炭协效剂，有效提高炭层的厚度和强度，进一步提高阻燃性能；本发明还加入了偶联剂、分散剂、抗氧化剂配合阻燃剂，提高阻燃体系与聚苯醚、聚苯乙烯及氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物的相容性及分散性能。本发明中各组分相互配合制得高压电力电缆的阻燃性能优异，力学性能好，可满足人满需求。
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
一种阻燃型高压电力电缆，包括缆芯、绝缘层、屏蔽层、防火层及外护套，所述防火层的原料按重量份包括：聚苯醚30份，聚苯乙烯20份，氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物30份，羧乙基苯基次磷酰胺碳硼烷15份，三嗪类成炭剂2份，纳米分子筛1份，偶联剂1份，抗氧剂0.5份，低分子蜡类1份。
羧乙基苯基次磷酰胺碳硼烷采用如下工艺制备：按摩尔比为9：4：4分别称取羧乙基苯基次磷酸、乙二胺及碳硼烷二醇，将羧乙基苯基次磷酸加入水中，加热至80℃，加入乙二胺搅拌回流反应1h，调节pH值，加入碳硼烷二醇，升温100℃，搅拌反应2h后，过滤，干燥，制得羧乙基苯基次磷酰胺碳硼烷。
实施例2
一种阻燃型高压电力电缆，包括缆芯、绝缘层、屏蔽层、防火层及外护套，所述防火层的原料按重量份包括：聚苯醚40份，聚苯乙烯30份，氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物40份，羧乙基苯基次磷酰胺碳硼烷25份，三嗪类成炭剂5份，纳米分子筛4份，偶联剂5份，抗氧剂1.5份，低分子蜡类3份。
羧乙基苯基次磷酰胺碳硼烷采用如下工艺制备：按摩尔比为11：6：6分别称取羧乙基苯基次磷酸、乙二胺及碳硼烷二醇，将羧乙基苯基次磷酸加入水中，加热至90℃，加入乙二胺搅拌回流反应3h，调节pH值，加入碳硼烷二醇，升温105℃，搅拌反应4h后，过滤，干燥，制得羧乙基苯基次磷酰胺碳硼烷。
实施例3
一种阻燃型高压电力电缆，包括缆芯、绝缘层、屏蔽层、防火层及外护套，所述防火层的原料按重量份包括：聚苯醚35份，聚苯乙烯25份，氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物35份，羧乙基苯基次磷酰胺碳硼烷20份，三嗪类成炭剂3份，纳米分子筛2.5份，偶联剂3份，抗氧剂1.0份，低分子蜡类2份。
羧乙基苯基次磷酰胺碳硼烷采用如下工艺制备：按摩尔比为2：1：1分别称取羧乙基苯基次磷酸、乙二胺及碳硼烷二醇，将羧乙基苯基次磷酸加入水中，加热至85℃，加入乙二胺搅拌回流反应2h，调节pH值，加入碳硼烷二醇，升温103℃，搅拌反应3h后，过滤，干燥，制得羧乙基苯基次磷酰胺碳硼烷。
实施例4
一种阻燃型高压电力电缆，包括缆芯、绝缘层、屏蔽层、防火层及外护套，所述防火层的原料按重量份包括：聚苯醚36份，聚苯乙烯24份，氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物38份，羧乙基苯基次磷酰胺碳硼烷18份，三嗪类成炭剂45份，纳米分子筛3.5份，偶联剂4份，抗氧剂1.2份，低分子蜡类2.5份。
羧乙基苯基次磷酰胺碳硼烷采用如下工艺制备：按摩尔比为5：3：2分别称取羧乙基苯基次磷酸、乙二胺及碳硼烷二醇，将羧乙基苯基次磷酸加入水中，加热至88℃，加入乙二胺搅拌回流反应2.5h，调节pH值，加入碳硼烷二醇，升温102℃，搅拌反应2.5h后，过滤，干燥，制得羧乙基苯基次磷酰胺碳硼烷。
以未加本发明阻燃剂体系的复合材料作为对比组，同实施例1-4制得高压电力电缆防火层按照GB/T2406.2-2009、ASTMD412-1998(2002)标准测试氧指数和物理性能，并经氧气气氛下的TG测试测得数据如下表1。
表1
通过上表测试数据可知：相比对比例，实施例1-4制得高压电力电缆防火层的垂直燃烧等级、氧指数、残炭量均有提高，对拉伸强度影响小，通过分析可知本发明高压电力电缆的阻燃性能优异，力学性能好。
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 (8)
1.一种阻燃型高压电力电缆，其特征在于，包括缆芯、绝缘层、屏蔽层、防火层及外护套，所述防火层的原料按重量份包括：聚苯醚30-40份，聚苯乙烯20-30份，氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物30-40份，羧乙基苯基次磷酰胺碳硼烷15-25份，成炭剂2-5份，纳米分子筛1-4份，偶联剂1-5份，抗氧剂0.5-1.5份，分散剂1-3份。
2.根据权利要求1所述阻燃型高压电力电缆，其特征在于，羧乙基苯基次磷酰胺碳硼烷采用如下工艺制备：将羧乙基苯基次磷酸加入水中，加热搅拌，加入乙二胺回流反应，调节pH值，加入碳硼烷二醇，升温搅拌反应后，过滤，干燥，制得羧乙基苯基次磷酰胺碳硼烷。
3.根据权利要求2所述阻燃型高压电力电缆，其特征在于，羧乙基苯基次磷酸、乙二胺及碳硼烷二醇的的摩尔比为9-11：4-6：4-6。
4.根据权利要求2所述阻燃型高压电力电缆，其特征在于，加热温度为80-90℃，回流反应时间为1-3h。
5.根据权利要求2所述阻燃型高压电力电缆，其特征在于，升温温度为100-105℃，搅拌反应时间为2-4h。
6.根据权利要求1所述阻燃型高压电力电缆，其特征在于，羧乙基苯基次磷酰胺碳硼烷、成炭剂、纳米分子筛的重量比为18-22：3-4：2-3。
7.根据权利要求1所述阻燃型高压电力电缆，其特征在于，成炭剂为三嗪类成炭剂。
8.根据权利要求1所述阻燃型高压电力电缆，其特征在于，分散剂为低分子蜡类。
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