CN114914022A - 一种抗电磁、阻燃电缆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及通讯设备技术领域，具体涉及一种抗电磁、阻燃电缆；所述电缆由内而外包括：导电线芯(1)、阻燃聚丙烯填料(2)、内包覆层(3)、屏蔽层(4)、外包覆层(5)、里层护套(6)、铠装层(7)及表层护套(8)；其特征在于：所述屏蔽层(4)由细软铜丝编织而成，编织密度>80％，外包覆层(5)由纵包铝塑复合带层构成；导电线芯(1)与内包带形成的空隙中填充有阻燃聚丙烯填料(2)；内包覆层(3)及表层护套(8)所用材质均为阻燃聚氯乙烯材料；相较于普通市售的电缆产品，本发明所提供的电缆产品不仅具有较好的抗电磁性能，还具有较好的阻燃性能，有效地保证了电缆产品的品质，具有极其广阔的应用前景。

Description

一种抗电磁、阻燃电缆
技术领域
本发明涉及通讯设备技术领域，具体涉及一种抗电磁、阻燃电缆。
背景技术
电缆有电力电缆、控制电缆、补偿电缆、屏蔽电缆、高温电缆、计算机电缆、信号电缆、同轴电缆、耐火电缆、船用电缆、矿用电缆、铝合金电缆等等。它们都是由单股或多股导线和绝缘层组成，用来连接电路、电器等。
电线电缆的制造与大多数机电产品的生产方式是完全不同的。机电产品通常采用将另件装配成部件、多个部件再装配成单台产品，产品以台数或件数计量。电线电缆是以长度为基本计量单位。所有电线电缆都是从导体加工开始，在导体的外围一层一层地加上绝缘、屏蔽、成缆、护层等而制成电线电缆产品。产品结构越复杂，叠加的层次就越多。
目前，市售的电缆产品虽然具有较好的电能传输的功能，但是其本身仍然存在不足之处需要改进。如：其本身的抗电磁性能相对较差，且其本身的阻燃性能也有待进一步地提高。这不仅会对电能传输效率造成影响，而且其本身也存在一定的安全隐患，可能会引发火灾，从而造成经济上的损失。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗电磁、阻燃电缆，其不仅具有较好的抗电磁性能，而且还具有较好的阻燃性能，有效地保证了电缆产品的品质，具有极其广阔的应用前景。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种抗电磁、阻燃电缆，由内而外包括：导电线芯、阻燃聚丙烯填料、内包覆层、屏蔽层、外包覆层、里层护套、铠装层及表层护套；所述屏蔽层由细软铜丝编织而成，编织密度>80％，所述外包覆层由纵包铝塑复合带层构成；所述导电线芯与内包带形成的空隙中填充有阻燃聚丙烯填料；所述内包覆层及表层护套所用材质均为阻燃聚氯乙烯材料。
更进一步地，所述导电线芯由金属导线及位于其外壁的绝缘层构成；且所述金属导线由若干根铜丝组成。
更进一步地，所述里层护套所用材质为挤包聚乙烯材料，其与外包覆层共同构成疏水层。
更进一步地，所述铠装层由低碳镀锌钢丝及软铜丝紧密缠绕构成。
更进一步地，所述阻燃聚氯乙烯材料按重量份计，由如下原料制成：90～110份聚氯乙烯、15～35份邻苯二甲酸二异癸酯、8～17份磷酸三苯酯、20～35份氢氧化铝、15～25份碳酸钙、6～15份滑石粉、5～10份协效阻燃剂、5～10份钙锌稳定剂、1.2～1.8份芥酸酰胺、1.3～2.0份β-(4-羟基苯基-3，5-二叔丁基)丙酸正十八碳醇酯及0.8～3.5份γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
更进一步地，所述协效阻燃剂的制备方法包括以下步骤：
步骤一、无机多孔基材的制备；
Ⅰ、按0.03～0.06g/mL的用量比向浓度为3～5％的乙酸水溶液中投入适量的脱乙酰甲壳素，混合搅拌至其溶解均匀后，分别向所得混合溶液中加入适量复配金属硝酸盐，机械混合搅拌使其溶解均匀；所得第一混合组分保存，备用；
Ⅱ、将上述所得第一混合组分转至模具中，然后移送至冷冻干燥设备中，并在温度为-80～-70℃、压强为1.5～2.0Pa的条件下冷冻干燥处理40～60h；冷冻干燥处理后所得的固体物料浸渍在温度为60～70℃、浓度为0.1mol/L的氢氧化钠溶液中20～30h；然后将之取出并用去离子水将其洗涤至中性，后经冷冻干燥处理，所得固体粉末即为无机多孔基材成品；
步骤二、协效阻燃剂的制备；
按0.008～0.015g/mL的固液比将无机多孔基材投入到适量浓度为2.5～4.2％的辛基苯酚聚氧乙烯醚水相分散液中，然后向辛基苯酚聚氧乙烯醚水相分散液中加入质量为乙醇水溶液3～8％的纳米硼酸锌；经超声分散均匀后，将之滤出并进行干燥处理；
将所得掺和处理后的无机多孔基材投入到反应器中，并在连续搅拌的条件下，向其中分别滴加质量为无机多孔基材15～30％的改性剂及20～45％的磷酰氯二苯酯，然后在氮气流速为80～120m3/h、温度为80～95℃的条件下保温反应3～5h；待反应完毕后，所得即为协效阻燃剂成品。
更进一步地，所述复配金属硝酸盐的用量为混合溶液的4～6％；且所述复配金属硝酸盐由硝酸镁及硝酸铝按2.5～3.5：1的摩尔比混合配置而成。
更进一步地，所述改性剂选用γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的任意一种。
更进一步地，所述阻燃聚丙烯填料的制备方法为：按重量份计，分别将65～75份聚丙烯、20～25份复配阻燃剂、3～7份石墨粉、5～10份石墨烯及2～4份聚丁二烯的接枝物混合后依次经挤出机熔融、混炼、挤出、冷却、干燥、切粒及包装而得。
更进一步地，所述复配阻燃剂由三聚氰胺聚磷酸盐、三氧化二锑及季戊四醇按质量比2～3：0.6～0.9：0.8～1.2复配而成。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于，
1、本发明中通过配置以脱乙酰甲壳素、复配金属硝酸盐作为溶质，乙酸水溶液作为溶剂的第一混合组分，然后再将所得第一混合组分转入冷冻干燥设备中进行冷冻干燥处理，然后将之浸渍在适量的碱液中，再依次经去离子水洗涤及冷冻干燥处理后，制备出具有多孔形貌的无机多孔基材成品。所得无机多孔基材在超声分散的作用下被均匀分散在辛基苯酚聚氧乙烯醚水相分散液中，然后向其中加入适量的纳米硼酸锌(粒径为20～40nm)再经超声分散后使得纳米硼酸锌能均匀地分散在无及多孔基材表面及其内部的孔隙中。而后，再将之投至反应器中，同时向其中滴加适量的改性剂及磷酰氯二苯酯，改性剂能与磷酰氯二苯酯中的相关基团发生化学反应，生成能促进改性剂与无机多孔基材表面的羟基发生化学反应的反应促进剂，最终是的改性剂能够有效地“接枝”在无机多孔基材的表面及其内壁的孔隙中，实现了对纳米硼酸锌的“化学固定”，从而使得做制备的协效阻燃剂在无机多孔基材及纳米硼酸锌的双重效果的促进下，进一步地提高了协效阻燃剂的阻燃性能。
2、由于本发明中所制备的协效阻燃剂的基体材料为无机多孔基材，其本身的多孔结构对电磁信号具有较好的削弱作用。同时，在阻燃聚丙烯填料中的石墨粉及石墨烯本身都具有较好的导电性能，两者相互配合能进一步地改善电缆的抗电磁性能。另外，屏蔽层及外包覆层之间的功能性配合也进一步地优化了本发明所提供的电缆产品的抗电磁性能。
附图说明
图1为本发明提供的抗电磁、阻燃电缆的剖面示意图；
图2为本发明中导电线芯的剖面结构示意图；
图中的标号分别代表：1-导电线芯、2-阻燃聚丙烯填料、3-内包覆层、4-屏蔽层、5-外包覆层、6-里层护套、7-铠装层、8-表层护套、101-金属导线、102-绝缘层。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种抗电磁、阻燃电缆，由内而外包括：导电线芯1、阻燃聚丙烯填料2、内包覆层3、屏蔽层4、外包覆层5、里层护套6、铠装层7及表层护套8；屏蔽层4由细软铜丝编织而成，编织密度>80％，外包覆层5由纵包铝塑复合带层构成；导电线芯1与内包带形成的空隙中填充有阻燃聚丙烯填料2；内包覆层3及表层护套8所用材质均为阻燃聚氯乙烯材料。
导电线芯1由金属导线101及位于其外壁的绝缘层102构成；且金属导线101由若干根铜丝组成。
里层护套6所用材质为挤包聚乙烯材料，其与外包覆层5共同构成疏水层。
铠装层7由低碳镀锌钢丝及软铜丝紧密缠绕构成。
阻燃聚氯乙烯材料按重量份计，由如下原料制成：90份聚氯乙烯、15份邻苯二甲酸二异癸酯、8份磷酸三苯酯、20份氢氧化铝、15份碳酸钙、6份滑石粉、5份协效阻燃剂、5份钙锌稳定剂、1.2份芥酸酰胺、1.3份β-(4-羟基苯基-3，5-二叔丁基)丙酸正十八碳醇酯及0.8份γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
协效阻燃剂的制备方法包括以下步骤：
步骤一、无机多孔基材的制备；
Ⅰ、按0.03g/mL的用量比向浓度为3％的乙酸水溶液中投入适量的脱乙酰甲壳素，混合搅拌至其溶解均匀后，分别向所得混合溶液中加入适量复配金属硝酸盐，机械混合搅拌使其溶解均匀；所得第一混合组分保存，备用；
Ⅱ、将上述所得第一混合组分转至模具中，然后移送至冷冻干燥设备中，并在温度为-80℃、压强为1.5Pa的条件下冷冻干燥处理40h；冷冻干燥处理后所得的固体物料浸渍在温度为60℃、浓度为0.1mol/L的氢氧化钠溶液中20h；然后将之取出并用去离子水将其洗涤至中性，后经冷冻干燥处理，所得固体粉末即为无机多孔基材成品；
步骤二、协效阻燃剂的制备；
按0.008g/mL的固液比将无机多孔基材投入到适量浓度为2.5％的辛基苯酚聚氧乙烯醚水相分散液中，然后向辛基苯酚聚氧乙烯醚水相分散液中加入质量为乙醇水溶液3％的纳米硼酸锌；经超声分散均匀后，将之滤出并进行干燥处理；
将所得掺和处理后的无机多孔基材投入到反应器中，并在连续搅拌的条件下，向其中分别滴加质量为无机多孔基材15％的改性剂及20％的磷酰氯二苯酯，然后在氮气流速为80m3/h、温度为80℃的条件下保温反应3h；待反应完毕后，所得即为协效阻燃剂成品。
复配金属硝酸盐的用量为混合溶液的4％；且复配金属硝酸盐由硝酸镁及硝酸铝按2.5：1的摩尔比混合配置而成。
改性剂选用γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷。
阻燃聚丙烯填料2的制备方法为：按重量份计，分别将65份聚丙烯、20份复配阻燃剂、3份石墨粉、5份石墨烯及2份聚丁二烯的接枝物混合后依次经挤出机熔融、混炼、挤出、冷却、干燥、切粒及包装而得。
复配阻燃剂由三聚氰胺聚磷酸盐、三氧化二锑及季戊四醇按质量比2：0.6：0.8复配而成。
实施例2
本实施例与实施例1的技术内容基本相同，其主要区别在于具体原料组成不尽相同，具体如下：
阻燃聚氯乙烯材料按重量份计，由如下原料制成：100份聚氯乙烯、25份邻苯二甲酸二异癸酯、12份磷酸三苯酯、30份氢氧化铝、20份碳酸钙、10份滑石粉、8份协效阻燃剂、7份钙锌稳定剂、1.5份芥酸酰胺、1.7份β-(4-羟基苯基-3，5-二叔丁基)丙酸正十八碳醇酯及2.0份γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
协效阻燃剂的制备方法包括以下步骤：
步骤一、无机多孔基材的制备；
Ⅰ、按0.05g/mL的用量比向浓度为4％的乙酸水溶液中投入适量的脱乙酰甲壳素，混合搅拌至其溶解均匀后，分别向所得混合溶液中加入适量复配金属硝酸盐，机械混合搅拌使其溶解均匀；所得第一混合组分保存，备用；
Ⅱ、将上述所得第一混合组分转至模具中，然后移送至冷冻干燥设备中，并在温度为-75℃、压强为1.8Pa的条件下冷冻干燥处理50h；冷冻干燥处理后所得的固体物料浸渍在温度为65℃、浓度为0.1mol/L的氢氧化钠溶液中25h；然后将之取出并用去离子水将其洗涤至中性，后经冷冻干燥处理，所得固体粉末即为无机多孔基材成品；
步骤二、协效阻燃剂的制备；
按0.012g/mL的固液比将无机多孔基材投入到适量浓度为3.6％的辛基苯酚聚氧乙烯醚水相分散液中，然后向辛基苯酚聚氧乙烯醚水相分散液中加入质量为乙醇水溶液5％的纳米硼酸锌；经超声分散均匀后，将之滤出并进行干燥处理；
将所得掺和处理后的无机多孔基材投入到反应器中，并在连续搅拌的条件下，向其中分别滴加质量为无机多孔基材25％的改性剂及40％的磷酰氯二苯酯，然后在氮气流速为100m3/h、温度为90℃的条件下保温反应4h；待反应完毕后，所得即为协效阻燃剂成品。
复配金属硝酸盐的用量为混合溶液的5％；且复配金属硝酸盐由硝酸镁及硝酸铝按3：1的摩尔比混合配置而成。
改性剂选用γ-氨丙基三甲氧基硅烷。
阻燃聚丙烯填料2的制备方法为：按重量份计，分别将70份聚丙烯、23份复配阻燃剂、5份石墨粉、8份石墨烯及3份聚丁二烯的接枝物混合后依次经挤出机熔融、混炼、挤出、冷却、干燥、切粒及包装而得。
复配阻燃剂由三聚氰胺聚磷酸盐、三氧化二锑及季戊四醇按质量比2.5：0.7：1复配而成。
实施例3
本实施例与实施例1的技术内容基本相同，其主要区别在于具体原料组成不尽相同，具体如下：
阻燃聚氯乙烯材料按重量份计，由如下原料制成：110份聚氯乙烯、35份邻苯二甲酸二异癸酯、17份磷酸三苯酯、35份氢氧化铝、25份碳酸钙、15份滑石粉、10份协效阻燃剂、10份钙锌稳定剂、1.8份芥酸酰胺、2.0份β-(4-羟基苯基-3，5-二叔丁基)丙酸正十八碳醇酯及3.5份γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
协效阻燃剂的制备方法包括以下步骤：
步骤一、无机多孔基材的制备；
Ⅰ、按0.06g/mL的用量比向浓度为5％的乙酸水溶液中投入适量的脱乙酰甲壳素，混合搅拌至其溶解均匀后，分别向所得混合溶液中加入适量复配金属硝酸盐，机械混合搅拌使其溶解均匀；所得第一混合组分保存，备用；
Ⅱ、将上述所得第一混合组分转至模具中，然后移送至冷冻干燥设备中，并在温度为-70℃、压强为2.0Pa的条件下冷冻干燥处理60h；冷冻干燥处理后所得的固体物料浸渍在温度为70℃、浓度为0.1mol/L的氢氧化钠溶液中30h；然后将之取出并用去离子水将其洗涤至中性，后经冷冻干燥处理，所得固体粉末即为无机多孔基材成品；
步骤二、协效阻燃剂的制备；
按0.015g/mL的固液比将无机多孔基材投入到适量浓度为4.2％的辛基苯酚聚氧乙烯醚水相分散液中，然后向辛基苯酚聚氧乙烯醚水相分散液中加入质量为乙醇水溶液8％的纳米硼酸锌；经超声分散均匀后，将之滤出并进行干燥处理；
将所得掺和处理后的无机多孔基材投入到反应器中，并在连续搅拌的条件下，向其中分别滴加质量为无机多孔基材30％的改性剂及45％的磷酰氯二苯酯，然后在氮气流速为120m3/h、温度为95℃的条件下保温反应5h；待反应完毕后，所得即为协效阻燃剂成品。
复配金属硝酸盐的用量为混合溶液的6％；且复配金属硝酸盐由硝酸镁及硝酸铝按3.5：1的摩尔比混合配置而成。
改性剂选用N-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷。
阻燃聚丙烯填料2的制备方法为：按重量份计，分别将75份聚丙烯、25份复配阻燃剂、7份石墨粉、10份石墨烯及4份聚丁二烯的接枝物混合后依次经挤出机熔融、混炼、挤出、冷却、干燥、切粒及包装而得。
复配阻燃剂由三聚氰胺聚磷酸盐、三氧化二锑及季戊四醇按质量比3：0.9：1.2复配而成。
对比例1：本对比例与实施例1基本相同，不同之处在于：本实施例中采用等量的无机多孔基材代替协效阻燃剂成品。
对比例2：本对比例与实施例1基本相同，不同之处在于：本实施例中所制备的协效阻燃剂中不含纳米硼酸锌。
对比例3：本对比例与实施例1基本相同，不同之处在于：本实施例中所用阻燃聚丙烯填料中不含石墨粉。
对比例4：本对比例与实施例1基本相同，不同之处在于：本实施例中所用阻燃聚丙烯填料中不含石墨烯。
性能测试：分别对实施例1～3及对比例1～4中所提供的电缆产品进行性能测试，所得测试数据记录于下表：
Figure BDA0003691437900000091
Figure BDA0003691437900000101
通过上表可以看出，相较于对比例1～4中所提供的电缆产品，本发明中实施例1～3所提供的电缆产品不仅具有较好的抗电磁性能，而且还具有较好的阻燃性能，有效地保证了电缆产品的品质。由此表明本发明制备的电缆产品具有更广阔的市场前景，更适宜推广。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种抗电磁、阻燃电缆，由内而外包括：导电线芯(1)、阻燃聚丙烯填料(2)、内包覆层(3)、屏蔽层(4)、外包覆层(5)、里层护套(6)、铠装层(7)及表层护套(8)；其特征在于：所述屏蔽层(4)由细软铜丝编织而成，编织密度>80％，所述外包覆层(5)由纵包铝塑复合带层构成；所述导电线芯(1)与内包带形成的空隙中填充有阻燃聚丙烯填料(2)；所述内包覆层(3)及表层护套(8)所用材质均为阻燃聚氯乙烯材料。
2.根据权利要求1所述的一种抗电磁、阻燃电缆，其特征在于：所述导电线芯(1)由金属导线(101)及位于其外壁的绝缘层(102)构成；且所述金属导线(101)由若干根铜丝组成。
3.根据权利要求1所述的一种抗电磁、阻燃电缆，其特征在于：所述里层护套(6)所用材质为挤包聚乙烯材料，其与外包覆层(5)共同构成疏水层。
4.根据权利要求1所述的一种抗电磁、阻燃电缆，其特征在于：所述铠装层(7)由低碳镀锌钢丝及软铜丝紧密缠绕构成。
5.根据权利要求1所述的一种抗电磁、阻燃电缆，其特征在于，所述阻燃聚氯乙烯材料按重量份计，由如下原料制成：90～110份聚氯乙烯、15～35份邻苯二甲酸二异癸酯、8～17份磷酸三苯酯、20～35份氢氧化铝、15～25份碳酸钙、6～15份滑石粉、5～10份协效阻燃剂、5～10份钙锌稳定剂、1.2～1.8份芥酸酰胺、1.3～2.0份β-(4-羟基苯基-3，5-二叔丁基)丙酸正十八碳醇酯及0.8～3.5份γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
6.根据权利要求5所述的一种抗电磁、阻燃电缆，其特征在于，所述协效阻燃剂的制备方法包括以下步骤：
步骤一、无机多孔基材的制备；
Ⅰ、按0.03～0.06g/mL的用量比向浓度为3～5％的乙酸水溶液中投入适量的脱乙酰甲壳素，混合搅拌至其溶解均匀后，分别向所得混合溶液中加入适量复配金属硝酸盐，机械混合搅拌使其溶解均匀；所得第一混合组分保存，备用；
Ⅱ、将上述所得第一混合组分转至模具中，然后移送至冷冻干燥设备中，并在温度为-80～-70℃、压强为1.5～2.0Pa的条件下冷冻干燥处理40～60h；冷冻干燥处理后所得的固体物料浸渍在温度为60～70℃、浓度为0.1mol/L的氢氧化钠溶液中20～30h；然后将之取出并用去离子水将其洗涤至中性，后经冷冻干燥处理，所得固体粉末即为无机多孔基材成品；
步骤二、协效阻燃剂的制备；
按0.008～0.015g/mL的固液比将无机多孔基材投入到适量浓度为2.5～4.2％的辛基苯酚聚氧乙烯醚水相分散液中，然后向辛基苯酚聚氧乙烯醚水相分散液中加入质量为乙醇水溶液3～8％的纳米硼酸锌；经超声分散均匀后，将之滤出并进行干燥处理；
将所得掺和处理后的无机多孔基材投入到反应器中，并在连续搅拌的条件下，向其中分别滴加质量为无机多孔基材15～30％的改性剂及20～45％的磷酰氯二苯酯，然后在氮气流速为80～120m3/h、温度为80～95℃的条件下保温反应3～5h；待反应完毕后，所得即为协效阻燃剂成品。
7.根据权利要求6所述的一种抗电磁、阻燃电缆，其特征在于：所述复配金属硝酸盐的用量为混合溶液的4～6％；且所述复配金属硝酸盐由硝酸镁及硝酸铝按2.5～3.5：1的摩尔比混合配置而成。
8.根据权利要求6所述的一种抗电磁、阻燃电缆，其特征在于：所述改性剂选用γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的任意一种。
9.根据权利要求1所述的一种抗电磁、阻燃电缆，其特征在于：所述阻燃聚丙烯填料(2)的制备方法为：按重量份计，分别将65～75份聚丙烯、20～25份复配阻燃剂、3～7份石墨粉、5～10份石墨烯及2～4份聚丁二烯的接枝物混合后依次经挤出机熔融、混炼、挤出、冷却、干燥、切粒及包装而得。
10.根据权利要求9所述的一种抗电磁、阻燃电缆，其特征在于：所述复配阻燃剂由三聚氰胺聚磷酸盐、三氧化二锑及季戊四醇按质量比2～3：0.6～0.9：0.8～1.2复配而成。
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