CN113308066A - 一种阻燃防静电电缆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种阻燃防静电电缆，属于电缆技术领域，包括缆芯和包裹在缆芯外的护套，所述护套由以下原料按重量份制备而成：聚氯乙烯100‑200份、聚甲基丙烯酸甲酯1‑3份、改性聚氧化乙烯2‑5份、改性纳米氢氧化铝微球3‑5份、增塑剂2‑5份、抗氧剂1‑3份、相容剂1‑2份、二氧化硅气凝胶2‑4份、滑石粉5‑10份、多元醇1‑3份；所述改性纳米氢氧化铝微球为壳层为改性氢氧化铝，芯材为磷系阻燃剂的纳米微球。本发明制得的阻燃防静电电缆的护套料不仅具有极好的阻燃性能，还能够显著提高材料的抗静电性能，同时，电缆护套料的力学性能、耐久性能不受影响，制得电缆具有很好的适应性，使用寿命大大延长。

Description

一种阻燃防静电电缆及其制备方法
技术领域
本发明涉及电缆技术领域，具体涉及一种阻燃防静电电缆及其制备方法。
背景技术
聚氯乙烯是高分子材料，是绝缘性能较好的一种材料，其表面电阻大于1012Ω以上，当塑料及其制品表面阻值大于1010Ω时，这此材料经搬运、接触、分离、摩擦及碰撞时极易产生静电，这些静电在瓦斯浓度较高的煤矿井中经放电会产生火花，引起瓦斯起火和爆炸，造成矿难，给人的生命安全及财产造成不可估量的损失。特别是电缆，其护套材料多是采用聚氯乙烯材料制成，其具有较高的表面电阻值，这些电缆在煤矿井下会经常的移动、和其它高阻材料发生碰撞及摩擦，都会产生静电和火花，对煤矿的安全造成威胁。虽说现在的抗静电的PVC材料有很多，但都是模压制作抗静电管材的硬质材料，是无法反复弯曲和移动的，是无法用在需要经常被拖拽移动的电缆护套上，并且许多抗静电的PVC材料都是在其表面喷涂抗静电材料以达到抗静电效果，但这种方式无法达到长久性抗静电，也是无法长期经受煤矿井下水的浸洗。另外，目前聚氯乙烯电线电缆存在易燃的安全隐患，容易造成电力中断，导致不必要的经济损失，电缆燃烧时释放出大量烟雾和有毒、有腐蚀性的气体也是火灾中的一个隐患。
因此，研制一种阻燃性能优异，抗静电的电缆迫在眉睫。
发明内容
本发明的目的在于提出一种阻燃防静电电缆及其制备方法，不仅具有极好的阻燃性能，还能够显著提高材料的抗静电性能，同时，电缆护套料的力学性能、耐久性能不受影响，制得电缆具有很好的适应性，使用寿命大大延长。
本发明的技术方案是这样实现的：
本发明提供一种阻燃防静电电缆，包括缆芯和包裹在缆芯外的护套，所述护套由以下原料按重量份制备而成：聚氯乙烯100-200份、聚甲基丙烯酸甲酯1-3份、改性聚氧化乙烯2-5份、改性纳米氢氧化铝微球3-5份、增塑剂2-5份、抗氧剂1-3份、相容剂1-2份、二氧化硅气凝胶2-4份、滑石粉5-10份、多元醇1-3份；所述改性纳米氢氧化铝微球为壳层为改性氢氧化铝，芯材为磷系阻燃剂的纳米微球。
作为本发明的进一步改进，所述改性纳米氢氧化铝微球由以下方法制备而成：
S1.水相的制备：将表面活性剂溶于水中，得到水相；
S2.油相的制备：将铝酸三烷基酯、铝酸酯偶联剂和磷系阻燃剂溶于有机溶剂中，得到油相；
S3.纳米氢氧化铝微球的制备：将步骤S2得到的油相滴加至步骤S1得到的水相中，滴加氨水调节pH至9-10，快速膜乳化，乳化1-3次，反应5-10h，过滤，干燥，得到纳米氢氧化铝微球；
S4.改性纳米氢氧化铝微球的制备：将步骤S3得到的纳米氢氧化铝微球加入第一硅烷偶联剂的乙醇溶液中，加热至70-90℃，反应2-4h，过滤，干燥，得到改性纳米氢氧化铝微球。
作为本发明的进一步改进，所述磷系阻燃剂选自磷胺、磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯中的至少一种；优选地，为磷酸三苯酯和磷胺的复配，质量比为5：（1-2）。
作为本发明的进一步改进，所述有机溶剂选自二氯甲烷、三氯甲烷、四氢呋喃、乙醚中的至少一种；所述表面活性剂选自十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十六烷基苯磺酸钠、十六烷基磺酸钠、十六烷基硫酸钠、十八烷基苯磺酸钠、十八烷基磺酸钠、硬质酸钠中的至少一种；所述铝酸三烷基酯选自铝酸三异丙酯、铝酸三苄酯中的至少一种；所述铝酸酯偶联剂选自DL-411、DL-411AF、DL-411D、DL-411DF中的至少一种；所述第一硅烷偶联剂选自KH550、KH560、KH570、KH580、KH590、KH602、KH792中的至少一种。
作为本发明的进一步改进，所述第一硅烷偶联剂的乙醇溶液中第一硅烷偶联剂的质量分数为10-20wt%；所述膜为孔径在0.1-0.5μm的SPG膜；所述干燥温度为50-80℃，干燥3-5h。
作为本发明的进一步改进，所述改性聚氧化乙烯由以下方法制备而成：将聚氧化乙烯溶于水中，加入第二硅烷偶联剂的乙醇溶液，混合均匀后，加热至70-90℃，反应2-5h，除去溶剂，得到改性聚氧化乙烯。
作为本发明的进一步改进，所述第二硅烷偶联剂选自KH550、KH560、KH570、KH580、KH590、KH602、KH792中的至少一种，优选地，为KH550和KH792的复配混合物，质量比为（3-5）：（1-3）。
作为本发明的进一步改进，所述增塑剂选自邻苯二甲酸二辛酯、己二酸二辛酯、己二酸、1，2-丙二醇聚酯、偏苯三酸三辛酯、邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯、邻苯二甲酸二正辛酯、邻苯二甲酸丁苄酯、邻苯二甲酸二仲辛酯、邻苯二甲酸二环己酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异丁酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二异癸酯中的至少一种；所述多元醇选自甘油、乙二醇、异戊四醇、1，2-丙二醇、1，4-丁二醇、新戊二醇、二缩二乙二醇、一缩二丙二醇、三羟甲基丙烷中的至少一种；所述相容剂选自相容剂ST-2、相容剂ST-3、相容剂ST-6、相容剂ST-7、相容剂ST-9中的至少一种。
作为本发明的进一步改进，所述抗氧剂选自2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚、四〔β-(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯、双十二碳醇酯、双十四碳醇酯和双十八碳醇酯中的至少一种；优选地为2，6-三级丁基-4-甲基苯酚和双十二碳醇酯的复配混合物，质量比为（3-5）：1。
本发明进一步保护一种上述阻燃防静电电缆的制备方法，包括以下步骤：
T1.将聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、改性聚氧化乙烯、改性纳米氢氧化铝微球、二氧化硅气凝胶、滑石粉、多元醇、增塑剂、抗氧剂、相容剂按照配比加入到双螺杆挤出机中进行混炼挤出；
所述混炼挤出过程中的四个温度段为：加料段130-150℃，输送段155-165℃，熔融段150-160℃，和挤出段155-160℃；
T2.将步骤T1挤出的材料输送到单螺杆挤出机上进行挤出造粒，从而得到护套材料；
T3.将护套材料加工成护套，包裹在芯材外面，得到阻燃防静电电缆。
本发明具有如下有益效果：本发明改性纳米氢氧化铝微球的壳层为硅烷偶联剂改性的氢氧化铝，该氢氧化铝受热后会释放出结晶水，吸收大量的热量，从而抑制聚合物温度上升，阻止延燃，与此同时，脱水分解反应会产生大量水蒸气，它可以稀释可燃性气体，亦起到阻燃效果；氢氧化铝表面连接的硅烷偶联剂可以与氢氧化铝一起，起到很好的协同增效的作用，在燃烧时生成硅炭化物，阻止生成挥发性物质而增强了阻燃性。微球内的芯材为有机磷系阻燃剂，具有低烟、无毒、低卤、无卤等优点，磷系阻燃剂受热后的脱水反应，会在可燃聚合物表面形成聚磷酸膜，它可隔绝空气，从而起到阻燃作用；同时它又能促使聚合物脱水碳化，形成一个不可燃的保护层，从而整个改性纳米氢氧化铝微球具有极好的阻燃的效果，且由于改性纳米氢氧化铝微球的粒径较小，微纳米技术使得其在聚氯乙烯基体中能够均匀分散，相容性好且不影响包套料的力学性能。
聚氧化乙烯（PEO）含有丰富的导电结构性单元（-OCH2CH2-），使得其添加在混合体系中具有永久的导电性，而其含有醚氧非共用电子对，对氢键有很强的亲和力，可以和硅烷偶联剂形成氢键从而形成稳定的化合物，而硅烷偶联剂上带有的导电结构性单元，从而增强了化合物的导电性能；硅烷偶联剂KH550和硅烷偶联剂KH792上均含有导电性能较好的-NH2-基团，而且还能形成更稳定的氢键，将两者的添加具有协同增效的作用。
改性聚氧化乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯（含有丰富的导电单元-COOCH3），两者的添加具有很好的协同增效的作用，在增塑剂和相容剂的作用下，能够明显提高其与聚氯乙烯的相容性和分散性，从而得到力学性能佳、抗静电性能好的改性聚氯乙烯材料。
本发明制得的阻燃防静电电缆的护套料不仅具有极好的阻燃性能，还能够显著提高材料的抗静电性能，同时，电缆护套料的力学性能、耐久性能不受影响，制得电缆具有很好的适应性，使用寿命大大延长。
具体实施方式
下面将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。
聚氧化乙烯，CAS号68441-17-8，购于河南淳博化工产品有限公司；聚甲基丙烯酸甲酯，CAS号9011-14-7，购于湖北楚烁生物科技有限公司；聚氯乙烯，CAS号9002-86-2，平均聚合度775，表观密度为0.55-0.66g/cm3,购于东莞市瑞瑜化工有限公司。
实施例1
原料组成（重量份）：聚氯乙烯100份、聚甲基丙烯酸甲酯1份、改性聚氧化乙烯2份、改性纳米氢氧化铝微球3份、己二酸二辛酯2份、抗氧剂1份、相容剂ST-9 1份、二氧化硅气凝胶2份、滑石粉5份、二缩二乙二醇1份。
改性纳米氢氧化铝微球由以下方法制备而成：
S1.水相的制备：将1g十六烷基磺酸钠溶于100mL水中，得到水相；
S2.油相的制备：将15g铝酸三异丙酯、1g铝酸酯偶联剂DL-411AF和5g磷系阻燃剂溶于50mL四氢呋喃中，得到油相；
磷系阻燃剂为磷酸三苯酯和磷胺的复配，质量比为5：1；
S3.纳米氢氧化铝微球的制备：将步骤S2得到的油相滴加至步骤S1得到的水相中，滴加氨水调节pH至9，快速膜乳化，膜为孔径在0.1-0.5μm的SPG膜，乳化1次，反应5h，过滤，90℃干燥2h，得到纳米氢氧化铝微球；
S4.改性纳米氢氧化铝微球的制备：将10g步骤S3得到的纳米氢氧化铝微球加入50mL含10wt%的硅烷偶联剂KH550的乙醇溶液中，加热至70℃，反应2h，过滤，干燥，干燥温度为50℃，干燥3h，得到改性纳米氢氧化铝微球。
改性聚氧化乙烯由以下方法制备而成：将50g聚氧化乙烯溶于100mL水中，加入20mL含15wt%第二硅烷偶联剂的乙醇溶液，混合均匀后，加热至70℃，反应2h，除去溶剂，得到改性聚氧化乙烯；
第二硅烷偶联剂为KH550和KH792的复配混合物，质量比为3：1。
抗氧剂为2，6-三级丁基-4-甲基苯酚和双十二碳醇酯的复配混合物，质量比为3：1。
制备方法包括以下步骤：
T1.将聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、改性聚氧化乙烯、改性纳米氢氧化铝微球、二氧化硅气凝胶、滑石粉、二缩二乙二醇、己二酸二辛酯、抗氧剂、相容剂ST-9按照配比加入到双螺杆挤出机中进行混炼挤出；
所述混炼挤出过程中的四个温度段为：加料段130℃，输送段155℃，熔融段150℃，和挤出段155℃；
T2.将步骤T1挤出的材料输送到单螺杆挤出机上进行挤出造粒，从而得到护套材料；
T3.将护套材料加工成护套，包裹在芯材外面，得到阻燃防静电电缆。
实施例2
原料组成（重量份）：聚氯乙烯200份、聚甲基丙烯酸甲酯3份、改性聚氧化乙烯5份、改性纳米氢氧化铝微球5份、邻苯二甲酸二甲酯5份、抗氧剂3份、相容剂ST-7 2份、二氧化硅气凝胶4份、滑石粉10份、1，4-丁二醇3份。
改性纳米氢氧化铝微球由以下方法制备而成：
S1.水相的制备：将1g十二烷基苯磺酸钠溶于100mL水中，得到水相；
S2.油相的制备：将15g铝酸三苄酯、1g铝酸酯偶联剂DL-411DF和5g磷系阻燃剂溶于50mL乙醚中，得到油相；
磷系阻燃剂为磷酸三苯酯和磷胺的复配，质量比为5：2；
S3.纳米氢氧化铝微球的制备：将步骤S2得到的油相滴加至步骤S1得到的水相中，滴加氨水调节pH至10，快速膜乳化，膜为孔径在0.1-0.5μm的SPG膜，乳化3次，反应10h，过滤，90℃干燥2h，得到纳米氢氧化铝微球；
S4.改性纳米氢氧化铝微球的制备：将10g步骤S3得到的纳米氢氧化铝微球加入50mL含20wt%的硅烷偶联剂KH580的乙醇溶液中，加热至90℃，反应4h，过滤，干燥，干燥温度为80℃，干燥5h，得到改性纳米氢氧化铝微球。
改性聚氧化乙烯由以下方法制备而成：将50g聚氧化乙烯溶于100mL水中，加入20mL含15wt%第二硅烷偶联剂的乙醇溶液，混合均匀后，加热至90℃，反应5h，除去溶剂，得到改性聚氧化乙烯；
第二硅烷偶联剂为KH550和KH792的复配混合物，质量比为5：3。
抗氧剂为2，6-三级丁基-4-甲基苯酚和双十二碳醇酯的复配混合物，质量比为5：1。
制备方法包括以下步骤：
T1.将聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、改性聚氧化乙烯、改性纳米氢氧化铝微球、二氧化硅气凝胶、滑石粉、1，4-丁二醇、邻苯二甲酸二甲酯、抗氧剂、相容剂ST-7按照配比加入到双螺杆挤出机中进行混炼挤出；
所述混炼挤出过程中的四个温度段为：加料段150℃，输送段165℃，熔融段160℃，和挤出段160℃；
T2.将步骤T1挤出的材料输送到单螺杆挤出机上进行挤出造粒，从而得到护套材料；
T3.将护套材料加工成护套，包裹在芯材外面，得到阻燃防静电电缆。
实施例3
原料组成（重量份）：聚氯乙烯150份、聚甲基丙烯酸甲酯2份、改性聚氧化乙烯3.5份、改性纳米氢氧化铝微球4份、邻苯二甲酸二异癸酯3.5份、抗氧剂2份、相容剂ST-2 1.5份、二氧化硅气凝胶3份、滑石粉7份、新戊二醇2份。
改性纳米氢氧化铝微球由以下方法制备而成：
S1.水相的制备：将1g十八烷基磺酸钠溶于100mL水中，得到水相；
S2.油相的制备：将15g铝酸三异丙酯、1g铝酸酯偶联剂DL-411和5g磷系阻燃剂溶于50mL三氯甲烷中，得到油相；
磷系阻燃剂为磷酸三苯酯和磷胺的复配，质量比为5：1.5；
S3.纳米氢氧化铝微球的制备：将步骤S2得到的油相滴加至步骤S1得到的水相中，滴加氨水调节pH至9.5，快速膜乳化，膜为孔径在0.1-0.5μm的SPG膜，乳化2次，反应7h，过滤，90℃干燥2h，得到纳米氢氧化铝微球；
S4.改性纳米氢氧化铝微球的制备：将10g步骤S3得到的纳米氢氧化铝微球加入50mL含15wt%的硅烷偶联剂KH570的乙醇溶液中，加热至80℃，反应3h，过滤，干燥，干燥温度为65℃，干燥4h，得到改性纳米氢氧化铝微球。
改性聚氧化乙烯由以下方法制备而成：将50g聚氧化乙烯溶于100mL水中，加入20mL含15wt%第二硅烷偶联剂的乙醇溶液，混合均匀后，加热至80℃，反应3.5h，除去溶剂，得到改性聚氧化乙烯；
第二硅烷偶联剂为KH550和KH792的复配混合物，质量比为2：1。
抗氧剂为2，6-三级丁基-4-甲基苯酚和双十二碳醇酯的复配混合物，质量比为4：1。
制备方法包括以下步骤：
T1.将聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、改性聚氧化乙烯、改性纳米氢氧化铝微球、二氧化硅气凝胶、滑石粉、新戊二醇、邻苯二甲酸二异癸酯、抗氧剂、相容剂ST-2按照配比加入到双螺杆挤出机中进行混炼挤出；
所述混炼挤出过程中的四个温度段为：加料段140℃，输送段160℃，熔融段154℃，和挤出段157℃；
T2.将步骤T1挤出的材料输送到单螺杆挤出机上进行挤出造粒，从而得到护套材料；
T3.将护套材料加工成护套，包裹在芯材外面，得到阻燃防静电电缆。
实施例4
与实施例3相比，磷系阻燃剂为磷酸三苯酯，其他条件均不改变。
实施例5
与实施例3相比，磷系阻燃剂为磷胺，其他条件均不改变。
实施例6
与实施例3相比，抗氧剂为2，6-三级丁基-4-甲基苯酚，其他条件均不改变。
实施例7
与实施例3相比，抗氧剂为双十二碳醇酯，其他条件均不改变。
实施例8
与实施例3相比，第二硅烷偶联剂为KH550，其他条件均不改变。
实施例9
与实施例3相比，第二硅烷偶联剂为KH550，其他条件均不改变。
对比例1
与实施例3相比，纳米氢氧化铝微球没有经过改性处理，其他条件均不改变。
原料组成（重量份）：聚氯乙烯150份、聚甲基丙烯酸甲酯2份、改性聚氧化乙烯3.5份、纳米氢氧化铝微球4份、邻苯二甲酸二异癸酯3.5份、抗氧剂2份、相容剂ST-2 1.5份、二氧化硅气凝胶3份、滑石粉7份、新戊二醇2份。
纳米氢氧化铝微球由以下方法制备而成：
S1.水相的制备：将1g十八烷基磺酸钠溶于100mL水中，得到水相；
S2.油相的制备：将15g铝酸三异丙酯、1g铝酸酯偶联剂DL-411和5g磷系阻燃剂溶于50mL三氯甲烷中，得到油相；
磷系阻燃剂为磷酸三苯酯和磷胺的复配，质量比为5：1.5；
S3.纳米氢氧化铝微球的制备：将步骤S2得到的油相滴加至步骤S1得到的水相中，滴加氨水调节pH至9.5，快速膜乳化，膜为孔径在0.1-0.5μm的SPG膜，乳化2次，反应7h，过滤，90℃干燥2h，得到纳米氢氧化铝微球。
对比例2
与实施例3相比，未添加改性纳米氢氧化铝微球，其他条件均不改变。
原料组成（重量份）：聚氯乙烯150份、聚甲基丙烯酸甲酯2份、改性聚氧化乙烯3.5份、邻苯二甲酸二异癸酯3.5份、抗氧剂2份、相容剂ST-2 1.5份、二氧化硅气凝胶3份、滑石粉7份、新戊二醇2份。
对比例3
与实施例3相比，聚氧化乙烯没有经过改性，直接添加，其他条件均不改变。
原料组成（重量份）：聚氯乙烯150份、聚甲基丙烯酸甲酯2份、聚氧化乙烯3.5份、改性纳米氢氧化铝微球4份、邻苯二甲酸二异癸酯3.5份、抗氧剂2份、相容剂ST-2 1.5份、二氧化硅气凝胶3份、滑石粉7份、新戊二醇2份。
对比例4
与实施例3相比，未添加聚甲基丙烯酸甲酯，其他条件均不改变。
原料组成（重量份）：聚氯乙烯150份、改性聚氧化乙烯5.5份、改性纳米氢氧化铝微球4份、邻苯二甲酸二异癸酯3.5份、抗氧剂2份、相容剂ST-2 1.5份、二氧化硅气凝胶3份、滑石粉7份、新戊二醇2份。
对比例5
与实施例3相比，未添加改性聚氧化乙烯，其他条件均不改变。
原料组成（重量份）：聚氯乙烯150份、聚甲基丙烯酸甲酯5.5份、改性纳米氢氧化铝微球4份、邻苯二甲酸二异癸酯3.5份、抗氧剂2份、相容剂ST-2 1.5份、二氧化硅气凝胶3份、滑石粉7份、新戊二醇2份。
对比例5
与实施例3相比，未添加抗氧剂，其他条件均不改变。
原料组成（重量份）：聚氯乙烯150份、聚甲基丙烯酸甲酯2份、改性聚氧化乙烯3.5份、改性纳米氢氧化铝微球4份、邻苯二甲酸二异癸酯3.5份、相容剂ST-2 1.5份、二氧化硅气凝胶3份、滑石粉7份、新戊二醇2份。
测试例1
将本发明实施例1-9和对比例1-5以及市售阻燃防静电电缆的护套料部分进行性能测试，结果见表1。
氧指数测试依据GB /T 2406-93标准执行。
阻燃性能测试按照UL94标准执行，厚度为3mm。
力学性能测试按照GB /T 1040-92标准执行
表1
Figure 292095DEST_PATH_IMAGE001
由上表可知，本发明制得的阻燃抗静电电缆的护套料部分具有极好的阻燃性能，且力学性能佳。
测试例2
将本发明实施例1-9和对比例1-5以及市售阻燃防静电电缆的护套料部分进行性能测试，结果见表2。
表2
Figure 1
由上表可知，本发明制得的阻燃抗静电电缆的护套料部分具有较低的表面电阻，抗静电性能极好，同时，耐久性能和耐水性能佳。
与现有技术相比，本发明改性纳米氢氧化铝微球的壳层为硅烷偶联剂改性的氢氧化铝，该氢氧化铝受热后会释放出结晶水，吸收大量的热量，从而抑制聚合物温度上升，阻止延燃，与此同时，脱水分解反应会产生大量水蒸气，它可以稀释可燃性气体，亦起到阻燃效果；氢氧化铝表面连接的硅烷偶联剂可以与氢氧化铝一起，起到很好的协同增效的作用，在燃烧时生成硅炭化物，阻止生成挥发性物质而增强了阻燃性。微球内的芯材为有机磷系阻燃剂，具有低烟、无毒、低卤、无卤等优点，磷系阻燃剂受热后的脱水反应，会在可燃聚合物表面形成聚磷酸膜，它可隔绝空气，从而起到阻燃作用；同时它又能促使聚合物脱水碳化，形成一个不可燃的保护层，从而整个改性纳米氢氧化铝微球具有极好的阻燃的效果，且由于改性纳米氢氧化铝微球的粒径较小，微纳米技术使得其在聚氯乙烯基体中能够均匀分散，相容性好且不影响包套料的力学性能。
聚氧化乙烯（PEO）含有丰富的导电结构性单元（-OCH2CH2-），使得其添加在混合体系中具有永久的导电性，而其含有醚氧非共用电子对，对氢键有很强的亲和力，可以和硅烷偶联剂形成氢键从而形成稳定的化合物，而硅烷偶联剂上带有的导电结构性单元，从而增强了化合物的导电性能；硅烷偶联剂KH550和硅烷偶联剂KH792上均含有导电性能较好的-NH2-基团，而且还能形成更稳定的氢键，将两者的添加具有协同增效的作用。
改性聚氧化乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯（含有丰富的导电单元-COOCH3），两者的添加具有很好的协同增效的作用，在增塑剂和相容剂的作用下，能够明显提高其与聚氯乙烯的相容性和分散性，从而得到力学性能佳、抗静电性能好的改性聚氯乙烯材料。
本发明制得的阻燃防静电电缆的护套料不仅具有极好的阻燃性能，还能够显著提高材料的抗静电性能，同时，电缆护套料的力学性能、耐久性能不受影响，制得电缆具有很好的适应性，使用寿命大大延长。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种阻燃防静电电缆，其特征在于，包括缆芯和包裹在缆芯外的护套，所述护套由以下原料按重量份制备而成：
聚氯乙烯100-200份、聚甲基丙烯酸甲酯1-3份、改性聚氧化乙烯2-5份、改性纳米氢氧化铝微球3-5份、增塑剂2-5份、抗氧剂1-3份、相容剂1-2份、二氧化硅气凝胶2-4份、滑石粉5-10份、多元醇1-3份；
所述改性纳米氢氧化铝微球为壳层为改性氢氧化铝，芯材为磷系阻燃剂的纳米微球。
2.根据权利要求1所述阻燃防静电电缆，其特征在于，所述改性纳米氢氧化铝微球由以下方法制备而成：
S1.水相的制备：将表面活性剂溶于水中，得到水相；
S2.油相的制备：将铝酸三烷基酯、铝酸酯偶联剂和磷系阻燃剂溶于有机溶剂中，得到油相；
S3.纳米氢氧化铝微球的制备：将步骤S2得到的油相滴加至步骤S1得到的水相中，滴加氨水调节pH至9-10，快速膜乳化，乳化1-3次，反应5-10h，过滤，干燥，得到纳米氢氧化铝微球；
S4.改性纳米氢氧化铝微球的制备：将步骤S3得到的纳米氢氧化铝微球加入第一硅烷偶联剂的乙醇溶液中，加热至70-90℃，反应2-4h，过滤，干燥，得到改性纳米氢氧化铝微球。
3.根据权利要求2所述阻燃防静电电缆，其特征在于，所述磷系阻燃剂选自磷胺、磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯中的至少一种；优选地，为磷酸三苯酯和磷胺的复配，质量比为5：（1-2）。
4.根据权利要求2所述阻燃防静电电缆，其特征在于，所述有机溶剂选自二氯甲烷、三氯甲烷、四氢呋喃、乙醚中的至少一种；所述表面活性剂选自十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十六烷基苯磺酸钠、十六烷基磺酸钠、十六烷基硫酸钠、十八烷基苯磺酸钠、十八烷基磺酸钠、硬质酸钠中的至少一种；所述铝酸三烷基酯选自铝酸三异丙酯、铝酸三苄酯中的至少一种；所述铝酸酯偶联剂选自DL-411、DL-411AF、DL-411D、DL-411DF中的至少一种；所述第一硅烷偶联剂选自KH550、KH560、KH570、KH580、KH590、KH602、KH792中的至少一种。
5.根据权利要求2所述阻燃防静电电缆，其特征在于，所述第一硅烷偶联剂的乙醇溶液中第一硅烷偶联剂的质量分数为10-20wt%；所述膜为孔径在0.1-0.5μm的SPG膜；所述干燥温度为50-80℃，干燥3-5h。
6.根据权利要求1所述阻燃防静电电缆，其特征在于，所述改性聚氧化乙烯由以下方法制备而成：将聚氧化乙烯溶于水中，加入第二硅烷偶联剂的乙醇溶液，混合均匀后，加热至70-90℃，反应2-5h，除去溶剂，得到改性聚氧化乙烯。
7.根据权利要求6所述阻燃防静电电缆，其特征在于，所述第二硅烷偶联剂选自KH550、KH560、KH570、KH580、KH590、KH602、KH792中的至少一种，优选地，为KH550和KH792的复配混合物，质量比为（3-5）：（1-3）。
8.根据权利要求1所述阻燃防静电电缆，其特征在于，所述增塑剂选自邻苯二甲酸二辛酯、己二酸二辛酯、己二酸、1，2-丙二醇聚酯、偏苯三酸三辛酯、邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯、邻苯二甲酸二正辛酯、邻苯二甲酸丁苄酯、邻苯二甲酸二仲辛酯、邻苯二甲酸二环己酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异丁酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二异癸酯中的至少一种；所述多元醇选自甘油、乙二醇、异戊四醇、1，2-丙二醇、1，4-丁二醇、新戊二醇、二缩二乙二醇、一缩二丙二醇、三羟甲基丙烷中的至少一种；所述相容剂选自相容剂ST-2、相容剂ST-3、相容剂ST-6、相容剂ST-7、相容剂ST-9中的至少一种。
9.根据权利要求1所述阻燃防静电电缆，其特征在于，所述抗氧剂选自2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚、四〔β-(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯、双十二碳醇酯、双十四碳醇酯和双十八碳醇酯中的至少一种；优选地为2，6-三级丁基-4-甲基苯酚和双十二碳醇酯的复配混合物，质量比为（3-5）：1。
10.一种如权利要求1-9任一项所述阻燃防静电电缆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
T1.将聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、改性聚氧化乙烯、改性纳米氢氧化铝微球、二氧化硅气凝胶、滑石粉、多元醇、增塑剂、抗氧剂、相容剂按照配比加入到双螺杆挤出机中进行混炼挤出；
所述混炼挤出过程中的四个温度段为：加料段130-150℃，输送段155-165℃，熔融段150-160℃，和挤出段155-160℃；
T2.将步骤T1挤出的材料输送到单螺杆挤出机上进行挤出造粒，从而得到护套材料；
T3.将护套材料加工成护套，包裹在芯材外面，得到阻燃防静电电缆。
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