CN113308072A - 一种多芯b1级阻燃电力电缆 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多芯B1级阻燃电力电缆，属于电缆技术领域，该电缆包括电缆料和线材，所述电缆料包括如下重量份原料：改性聚乙烯50‑70份、聚氯乙烯树脂55‑65份、阻燃成分8‑10份、过氧化二异丙苯4‑6份、邻苯二甲酸酯3‑5份、乙烯基三乙氧基硅烷4‑6份、抗氧剂3‑7份、过氧化苯甲酰2‑4份和去离子水80‑100份；本发明中多个线芯材料加入的阻燃成分作为主要的阻燃性能体现，形成的多芯B1级阻燃电力电缆，改善了市面上的多芯电缆阻燃性差的效果，其中配方加入阻燃成分，氢氧化镁经强酸脱水后生成的氧化镁可作为多个线芯的保护层，有效地阻燃和隔绝有害气体，并且耐磨性能强。
Description
技术领域
本发明属于电缆技术领域，涉及一种多芯B1级阻燃电力电缆。
背景技术
电线电缆绝缘及护套用塑料俗称电缆料，其中包括了橡胶、塑料、尼龙等多种品种，电缆料生产企业是以电缆生产企业为用户，只要有电线电缆需求就有电缆料的市场，电线电缆产品中除钢芯铝绞线、电磁线等裸线产品外几乎都需要绝缘层口，目前我国有电线电缆生产企业近5000家，又有城乡电网改造、西部大开发及通信设施大面积升级改造对电线电缆产品的巨大需求。
现有技术中，电缆普遍使用的阻燃耐火产品大多还是云母、石棉、岩棉、矿物粉隔离袋、玻纤布材等材料，不安全也不环保。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多芯B1级阻燃电力电缆。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种多芯B1级阻燃电力电缆，包括电缆料和线材，所述电缆料包括如下重量份原料：
改性聚乙烯50-70份、聚氯乙烯树脂55-65份、阻燃成分8-10份、过氧化二异丙苯4-6份、邻苯二甲酸酯3-5份、乙烯基三乙氧基硅烷4-6份、抗氧剂3-7份、过氧化苯甲酰2-4份和去离子水80-100份；
所述阻燃成分通过如下步骤制备：
步骤S1、将碳纳米管浸泡在75％浓硫酸和68％浓硝酸的混合溶液中，在频率为4-6MHz的条件下，进行超声处理25-35min后，过滤，水洗、烘干，制得酸化碳纳米管；
步骤S2、将步骤S1制得的酸化碳纳米管分散在40％去离子水中，加入次磷酸铝、氢氧化铝、氢氧化镁、硅石，在频率为4-6MHz的条件下，进行超声处理1.2-1.4h后，过滤，然后烘干制得阻燃成分。
作为本发明的一种多芯B1级阻燃电力电缆优选技术方案，质量分数为75％浓硫酸和质量分数为68％浓硝酸的用量体积比为3:1；次磷酸铝、氢氧化铝、氢氧化镁和硅石的用量比为：0.5ml：1.5g：1.5g。
作为本发明的一种多芯B1级阻燃电力电缆优选技术方案，
所述改性聚乙烯通过如下步骤制备：
步骤S11、将高密度聚乙烯研磨粉碎，之后将聚甲基丙烯酸甲酯和高密度聚乙烯加入反应釜中，混合均匀后通入氮气，加入二硬脂酰氧异丙基铝酸酯，以160-200r/min的转速搅拌15-25min，升温至75℃-85℃，保温 10-14min后升温至100℃-120℃，反应结束后抽出氮气，制得物料A；
步骤S12、将步骤S11制得的物料A加入装有二甲苯的烧杯中，40℃ -50℃水浴加热，放入磁力搅拌子，磁力搅拌10-20min直至物料A完全溶解，之后用去离子水萃取三次，上层溶液使用甲醇洗涤，洗涤后的滤液保留，将滤液在80℃-90℃下进行重结晶、过滤和烘干，然后粉碎，干燥至恒重，制得改性聚乙烯。
作为本发明的一种多芯B1级阻燃电力电缆优选技术方案，步骤S11 中高密度聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和二硬脂酰氧异丙基铝酸酯的用量比为3∶2∶0.1-0.3。
作为本发明的一种多芯B1级阻燃电力电缆优选技术方案，该电缆的制备方法包括如下步骤：
第一步、按照重量份称取原料；
第二步、将改性聚乙烯、聚氯乙烯树脂、过氧化二异丙苯、乙烯基三乙氧基硅烷和65％的去离子水加入到混合机中，加热至170℃-180℃的温度下，反应1.8-2.2h，得到预混料；
第三步、向预混料中加入阻燃成分、邻苯二甲酸酯、抗氧剂、过氧化苯甲酰和40％的去离子水，在160℃-170℃的温度下混炼，得到混合料；
第四步、将混合料使用平行双螺杆挤出机挤出造粒，得到电缆料；
第五步、将电缆料包覆在线材表面，冷却固化后切割，切割成多个线芯，然后将线芯插入管材，得到多芯B1级阻燃电力电缆。
本发明的有益效果：
(1)本发明中多个线芯材料加入的阻燃成分作为主要的阻燃性能体现，形成的多芯B1级阻燃电力电缆，改善了市面上的多芯电缆阻燃性差的效果，其中配方加入阻燃成分，氢氧化镁经强酸脱水后生成的氧化镁可作为多个线芯的保护层，有效地阻燃和隔绝有害气体，并且耐磨性能强；氢氧化铝在遇高温时，释放出结晶水，具有冷却管材内壁的作用，同时释放的水蒸气可稀释可燃气体的浓度，提高阻燃性，可提高阻燃剂与聚乙烯类树脂的相容性，保证聚乙烯类树脂的力学性能不受影响，该阻燃成分应用在本发明中，可使本发明电缆的阻燃级别达到V-0级。
(2)本发明同时采用乙烯基三乙氧基硅烷对导填料进行改性，从而改善填料和基体之间的界面张力，减少界面热阻，增加填料在基体中的分散性能，从而有效的提高电缆料的导热率和加工性能。
(2)本发明配方中加入改性聚乙烯材料具有很好的冲击韧性、力学强度、刚度和耐热性等，同时采用乙烯基三乙氧基硅烷处理，可以有效的改善填料在聚合物中的分散性，提高填料粒子与各原料间的相容性，提高成品材料的稳定性强度，而且加工性能好，成本低，处理工艺简单，综合性能优越。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
实施例1
阻燃成分通过如下步骤制备：
步骤S1、将碳纳米管浸泡在75％浓硫酸和68％浓硝酸的混合溶液中，在频率为4MHz的条件下，进行超声处理25min后，过滤，然后烘干，制得酸化碳纳米管；
步骤S2、将步骤S1制得的酸化碳纳米管分散在40％去离子水中，加入次磷酸铝、氢氧化铝、氢氧化镁、硅石，在频率为4MHz的条件下，进行超声处理1.2h后，过滤，然后烘干制得阻燃成分。
其中，质量分数为75％浓硫酸和质量分数为68％浓硝酸的用量体积比为3:1；次磷酸铝、氢氧化铝、氢氧化镁和硅石的用量比为：0.5ml：1.5g： 1.5g。
实施例2
阻燃成分通过如下步骤制备：
步骤S1、将碳纳米管浸泡在75％浓硫酸和68％浓硝酸的混合溶液中，在频率为5MHz的条件下，进行超声处理30min后，过滤，然后烘干，制得酸化碳纳米管；
步骤S2、将步骤S1制得的酸化碳纳米管分散在40％去离子水中，加入次磷酸铝、氢氧化铝、氢氧化镁、硅石，在频率为5MHz的条件下，进行超声处理1.3h后，过滤，然后烘干制得阻燃成分。
其中，质量分数为75％浓硫酸和质量分数为68％浓硝酸的用量体积比为3:1；次磷酸铝、氢氧化铝、氢氧化镁和硅石的用量比为：0.5ml：1.5g： 1.5g。
实施例3
阻燃成分通过如下步骤制备：
步骤S1、将碳纳米管浸泡在75％浓硫酸和68％浓硝酸的混合溶液中，在频率为6MHz的条件下，进行超声处理35min后，过滤，然后烘干，制得酸化碳纳米管；
步骤S2、将步骤S1制得的酸化碳纳米管分散在40％去离子水中，加入次磷酸铝、氢氧化铝、氢氧化镁、硅石，在频率为6MHz的条件下，进行超声处理1.4h后，过滤，然后烘干制得阻燃成分。
其中，质量分数为75％浓硫酸和质量分数为68％浓硝酸的用量体积比为3:1；次磷酸铝、氢氧化铝、氢氧化镁和硅石的用量比为：0.5ml：1.5g： 1.5g。
实施例4
改性聚乙烯通过如下步骤制备：
步骤S11、将高密度聚乙烯研磨粉碎，之后将聚甲基丙烯酸甲酯和高密度聚乙烯加入反应釜中，混合均匀后通入氮气，加入二硬脂酰氧异丙基铝酸酯，以160r/min的转速搅拌15min，升温至75℃℃，保温10min后升温至100℃，反应结束后抽出氮气，制得物料A；
步骤S12、将步骤S11制得的物料A加入装有二甲苯的烧杯中，40℃水浴加热，放入磁力搅拌子，磁力搅拌10min直至物料A完全溶解，之后用去离子水萃取三次，上层溶液使用甲醇洗涤，洗涤后的滤液保留，将滤液在80℃下进行重结晶、过滤和烘干，然后粉碎，干燥至恒重，制得改性聚乙烯。
其中，步骤S11中高密度聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和二硬脂酰氧异丙基铝酸酯的用量比为3∶2∶0.1。
实施例5
改性聚乙烯通过如下步骤制备：
步骤S11、将高密度聚乙烯研磨粉碎，之后将聚甲基丙烯酸甲酯和高密度聚乙烯加入反应釜中，混合均匀后通入氮气，加入二硬脂酰氧异丙基铝酸酯，以180r/min的转速搅拌20min，升温至80℃，保温12min后升温至110℃，反应结束后抽出氮气，制得物料A；
步骤S12、将步骤S11制得的物料A加入装有二甲苯的烧杯中，45℃水浴加热，放入磁力搅拌子，磁力搅拌15min直至物料A完全溶解，之后用去离子水萃取三次，上层溶液使用甲醇洗涤，洗涤后的滤液保留，将滤液在85℃下进行重结晶、过滤和烘干，然后粉碎，干燥至恒重，制得改性聚乙烯。
其中，步骤S11中高密度聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和二硬脂酰氧异丙基铝酸酯的用量比为3∶2∶0.2。
实施例6
改性聚乙烯通过如下步骤制备：
步骤S11、将高密度聚乙烯研磨粉碎，之后将聚甲基丙烯酸甲酯和高密度聚乙烯加入反应釜中，混合均匀后通入氮气，加入二硬脂酰氧异丙基铝酸酯，以200r/min的转速搅拌25min，升温至85℃，保温14min后升温至120℃，反应结束后抽出氮气，制得物料A；
步骤S12、将步骤S11制得的物料A加入装有二甲苯的烧杯中，50℃水浴加热，放入磁力搅拌子，磁力搅拌20min直至物料A完全溶解，之后用去离子水萃取三次，上层溶液使用甲醇洗涤，洗涤后的滤液保留，将滤液在90℃下进行重结晶、过滤和烘干，然后粉碎，干燥至恒重，制得改性聚乙烯。
其中，步骤S11中高密度聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和二硬脂酰氧异丙基铝酸酯的用量比为3∶2∶0.3。
实施例7
该电缆的制备方法包括如下步骤：
第一步、按照重量份称取原料；
第二步、将改性聚乙烯、聚氯乙烯树脂、过氧化二异丙苯、乙烯基三乙氧基硅烷和65％的去离子水加入到混合机中，加热至170℃的温度下，反应1.8h，得到预混料；
第三步、向预混料中加入阻燃成分、邻苯二甲酸酯、抗氧剂、过氧化苯甲酰和40％的去离子水，在160℃的温度下混炼，得到混合料；
第四步、将混合料使用平行双螺杆挤出机挤出造粒，得到电缆料；
第五步、将电缆料包覆在线材表面，冷却固化后切割，切割成多个线芯，然后将线芯插入管材，得到多芯B1级阻燃电力电缆。
实施例8
该电缆的制备方法包括如下步骤：
第一步、按照重量份称取原料；
第二步、将改性聚乙烯、聚氯乙烯树脂、过氧化二异丙苯、乙烯基三乙氧基硅烷和65％的去离子水加入到混合机中，加热至175℃的温度下，反应2h，得到预混料；
第三步、向预混料中加入阻燃成分、邻苯二甲酸酯、抗氧剂、过氧化苯甲酰和40％的去离子水，在165℃的温度下混炼，得到混合料；
第四步、将混合料使用平行双螺杆挤出机挤出造粒，得到电缆料；
第五步、将电缆料包覆在线材表面，冷却固化后切割，切割成多个线芯，然后将线芯插入管材，得到多芯B1级阻燃电力电缆。
实施例9
该电缆的制备方法包括如下步骤：
第一步、按照重量份称取原料；
第二步、将改性聚乙烯、聚氯乙烯树脂、过氧化二异丙苯、乙烯基三乙氧基硅烷和65％的去离子水加入到混合机中，加热至180℃的温度下，反应2.2h，得到预混料；
第三步、向预混料中加入阻燃成分、邻苯二甲酸酯、抗氧剂、过氧化苯甲酰和40％的去离子水，在170℃的温度下混炼，得到混合料；
第四步、将混合料使用平行双螺杆挤出机挤出造粒，得到电缆料；
第五步、将电缆料包覆在线材表面，冷却固化后切割，切割成多个线芯，然后将线芯插入管材，得到多芯B1级阻燃电力电缆。
对比例1
将实施例9中的阻燃成分换成普通的阻燃剂，其余原料及制备过程保持不变。
对实施例7-9和对比例1制得的样品进行测试，按照GB/T1040进行拉伸试验，测定拉伸强度；按照GB/T1043进行冲击强度的测试；按照GB/T10707 进行氧指数的测试；按照UL94-V0进行垂直燃烧的测试(试样厚度为4mm)；
测试结果如下表1所示：
表1
由上表可知本发明制得的多芯B1级阻燃电力电缆通过添加阻燃成分，在保证了优良的力学性能的同时，还具有耐火性能。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (5)
1.一种多芯B1级阻燃电力电缆，包括电缆料和线材，其特征在于：所述电缆料包括如下重量份原料：
改性聚乙烯50-70份、聚氯乙烯树脂55-65份、阻燃成分8-10份、过氧化二异丙苯4-6份、邻苯二甲酸酯3-5份、乙烯基三乙氧基硅烷4-6份、抗氧剂3-7份、过氧化苯甲酰2-4份和去离子水80-100份；
所述阻燃成分通过如下步骤制备：
步骤S1、将碳纳米管浸泡在75％浓硫酸和68％浓硝酸的混合溶液中，在频率为4-6MHz的条件下，进行超声处理25-35min后，过滤、水洗、烘干，制得酸化碳纳米管；
步骤S2、将步骤S1制得的酸化碳纳米管分散在40％去离子水中，加入次磷酸铝、氢氧化铝、氢氧化镁、硅石，在频率为4-6MHz的条件下，进行超声处理1.2-1.4h后，过滤，然后烘干制得阻燃成分。
2.根据权利要求1所述的一种多芯B1级阻燃电力电缆，其特征在于：质量分数为75％浓硫酸和质量分数为68％浓硝酸的用量体积比为3:1；次磷酸铝、氢氧化铝、氢氧化镁和硅石的用量比为：0.5ml：1.5g：1.5g。
3.根据权利要求1所述的一种多芯B1级阻燃电力电缆，其特征在于：改性聚乙烯通过如下步骤制备：
步骤S11、将高密度聚乙烯研磨粉碎，之后将聚甲基丙烯酸甲酯和高密度聚乙烯加入反应釜中，混合均匀后通入氮气，加入二硬脂酰氧异丙基铝酸酯，以160-200r/min的转速搅拌15-25min，升温至75℃-85℃，保温10-14min后升温至100℃-120℃，反应结束后抽出氮气，制得物料A；
步骤S12、将步骤S11制得的物料A加入装有二甲苯的烧杯中，40℃-50℃水浴加热，放入磁力搅拌子，磁力搅拌10-20min直至物料A完全溶解，之后用去离子水萃取三次，上层溶液使用甲醇洗涤，洗涤后的滤液保留，将滤液在80℃-90℃下进行重结晶、过滤和烘干，然后粉碎，干燥至恒重，制得改性聚乙烯。
4.根据权利要求所述3的一种多芯B1级阻燃电力电缆，其特征在于：步骤S11中高密度聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和二硬脂酰氧异丙基铝酸酯的用量比为3∶2∶0.1-0.3。
5.根据权利要求1所述的一种多芯B1级阻燃电力电缆，其特征在于：该电缆的制备方法包括如下步骤：
第一步、按照重量份称取原料；
第二步、将改性聚乙烯、聚氯乙烯树脂、过氧化二异丙苯、乙烯基三乙氧基硅烷和65％的去离子水加入到混合机中，加热至170℃-180℃的温度下，反应1.8-2.2h，得到预混料；
第三步、向预混料中加入阻燃成分、邻苯二甲酸酯、抗氧剂、过氧化苯甲酰和40％的去离子水，在160℃-170℃的温度下混炼，得到混合料；
第四步、将混合料使用平行双螺杆挤出机挤出造粒，得到电缆料；
第五步、将电缆料包覆在线材表面，冷却固化后切割，切割成多个线芯，然后将线芯插入管材，得到多芯B1级阻燃电力电缆。
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