CN115505195A - 一种阻燃加强型电缆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电缆技术领域，提出了一种阻燃加强型电缆，从内到外依次设置有导体、隔离层、内护层和覆盖层，所述覆盖层的原料包括以下重量份组分：高密度聚乙烯100‑120份、乙烯‑醋酸乙烯共聚物20‑25份、氢氧化铝70‑80份、石墨烯改性二硫化钼10‑15份、抗氧剂8‑10份、炭黑母粒2‑4份、加工助剂1‑3份、氟基烷基聚醚改性聚硅氧烷2‑3份。通过上述技术方案，解决了现有技术中电缆的机械性能和阻燃性能无法匹配的问题。

Description

一种阻燃加强型电缆
技术领域
本发明涉及电缆技术领域，具体的，涉及一种阻燃加强型电缆。
背景技术
随着科技的进步和经济的快速发展，我国通讯业也飞速发展，电线、电缆作为信号输送的动脉和血管，在生产生活等各个领域都占据了举足轻重的位置。传统电缆易燃，遇火后释放大量的热，发烟量大。
但正是由于需求量的增大，发生火灾事故的次数也增多。综合各大火灾的报告，由于电线电缆的自燃而引发的火灾占很大比例。因此，人们对电线电缆的阻燃性、耐火性等性能要求越来越高，高阻燃电线电缆是目前人们比较关注的一个重点。
因此需要添加阻燃剂，阻燃剂一般可以分为添加型和反应型两类，反应型阻燃剂是通过接枝、共聚等化学反应与高分子基体结合，但是由于加工工艺复杂，不适用于工业生产。添加型阻燃剂以物理方式分散，直接添加，加工工艺较为简单，工业生产多采用添加型阻燃剂。但是添加型阻燃剂由于本身的粒子尺寸、分子极性及表面化学环境等因素，会对基体的机械性能有较大影响，但是加入量减小时又无法起到较好的阻燃效果，这是一个亟待解决的技术难题。
发明内容
本发明提出一种阻燃加强型电缆，解决了现有技术中电缆的机械性能和阻燃性能无法匹配的问题。
本发明的技术方案如下：
一种阻燃加强型电缆，从内到外依次设置有导体、隔离层、内护层和覆盖层，所述覆盖层的原料包括以下重量份组分：高密度聚乙烯100-120份、乙烯-醋酸乙烯共聚物20-25份、氢氧化铝70-80份、石墨烯改性二硫化钼10-15份、抗氧剂8-10份、炭黑母粒2-4份、加工助剂1-3份、氟基烷基聚醚改性聚硅氧烷2-3份。
作为进一步的技术方案，所述氟基烷基聚醚改性聚硅氧烷购于安徽艾约塔硅油有限公司，编号IOTA 23350。
作为进一步的技术方案，所述石墨烯改性二硫化钼的制备方法包括以下步骤：
S1、将二硫化钼与有机溶剂超声分散均匀；
S2、然后加入γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，加热至70-80℃保温8-12h；
S3、乙醇洗涤、干燥后加入水中，加入氧化石墨烯水溶液低速搅拌3-4h；
S4、加入水合肼溶液搅拌0.5-1h，洗涤干燥得到石墨烯改性二硫化钼。
其中，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷作为改性二硫化钼的一种改性剂与覆盖层的组分中的氟基烷基聚醚改性聚硅氧烷协同增效，起到了提高覆盖层机械强度的作用。
作为进一步的技术方案，所述有机溶剂包括异丙醇、甲醇、丙酮、甲苯中的一种。
作为进一步的技术方案，所述氧化石墨烯水溶液的质量浓度为1%。
作为进一步的技术方案，所述水合肼溶液的质量浓度为30%。
作为进一步的技术方案，所述二硫化钼、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、氧化石墨烯水溶液、水合肼溶液的质量比为1:1:0.3:20。
作为进一步的技术方案，所述加工助剂包括硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸钡中的一种。
作为进一步的技术方案，所述抗氧剂包括抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂300、抗氧剂1035中的一种或多种。
作为进一步的技术方案，所述氟基烷基聚醚改性聚硅氧烷与所述石墨烯改性二硫化钼的质量比为1:5。
作为进一步的技术方案，所述隔离层为云母带。
作为进一步的技术方案，所述覆盖层的原料的制备方法包括以下步骤：将高密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、加工助剂、氟基烷基聚醚改性聚硅氧烷、氢氧化铝、石墨烯改性二硫化钼、抗氧剂、炭黑母粒进行混炼后，挤出、造粒即可。
本发明的有益效果为：
1、本发明通过对原料的选择以及对各组分加入量的控制，能够使得电缆的力学性能和阻燃性能都满足使用需求，得到了一种阻燃加强型电缆。本发明的覆盖层拉伸强度高，阻燃性能优异，拉伸强度可达17.4-19.5MPa，氧指数可达37.2%-39.6%。
2、本发明中通过石墨烯改性二硫化钼，将二硫化钼和石墨烯的优异的机械性能和阻燃性能叠加，而且还能起到促进分散的作用，加入石墨烯改性二硫化钼相比于加入二硫化钼，得到的覆盖层的性能大幅度提升。同时由于改性二硫化钼的添加，作为主阻燃剂的氢氧化铝的加入量有所降低，也在一定程度上避免了大量阻燃剂的加入对基体力学性能的影响。另外，又由于添加了氟基烷基聚醚改性聚硅氧烷，使得无机填料与有机基体相容性较好，各方面性能优异。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，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他实施例，都涉及本发明保护的范围。
以下实施例和对比例中，除特殊说明外，石墨烯改性二硫化钼均由以下方法制备：
S1、将5g二硫化钼与500g丙三醇超声分散均匀；
S2、然后加入5gγ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，加热至80℃保温12h；
S3、乙醇洗涤、干燥后加入1000g水中，然后加入1.5g氧化石墨烯水溶液（1wt%）低速搅拌3h；
S4、加入100g质量分数为35%的水合肼溶液搅拌1h，洗涤干燥得到石墨烯改性二硫化钼。
实施例1
一种阻燃加强型电缆用覆盖层，原料包括以下重量份组分：高密度聚乙烯100份、乙烯-醋酸乙烯共聚物20份、氢氧化铝70份、石墨烯改性二硫化钼10份、抗氧剂1010 8份、炭黑母粒2份、硬脂酸钙1份、氟基烷基聚醚改性聚硅氧烷2份；
将高密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、加工助剂、氟基烷基聚醚改性聚硅氧烷、氢氧化铝、石墨烯改性二硫化钼、抗氧剂、炭黑母粒进行混炼后，挤出、造粒即可。
实施例2
一种阻燃加强型电缆用覆盖层，原料包括以下重量份组分：高密度聚乙烯120份、乙烯-醋酸乙烯共聚物25份、氢氧化铝80份、石墨烯改性二硫化钼15份、抗氧剂1010 10份、炭黑母粒4份、硬脂酸钡3份、氟基烷基聚醚改性聚硅氧烷3份；
将高密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、硬脂酸钡、氟基烷基聚醚改性聚硅氧烷、氢氧化铝、石墨烯改性二硫化钼、抗氧剂、炭黑母粒进行混炼后，挤出、造粒即可。
实施例3
一种阻燃加强型电缆用覆盖层，原料包括以下重量份组分：高密度聚乙烯110份、乙烯-醋酸乙烯共聚物22份、氢氧化铝75份、石墨烯改性二硫化钼12.5份、抗氧剂1010 9份、炭黑母粒3份、硬脂酸钙2份、氟基烷基聚醚改性聚硅氧烷2.5份；
将高密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、硬脂酸钙、氟基烷基聚醚改性聚硅氧烷、氢氧化铝、石墨烯改性二硫化钼、抗氧剂、炭黑母粒进行混炼后，挤出、造粒即可。
实施例4
一种阻燃加强型电缆用覆盖层，原料包括以下重量份组分：高密度聚乙烯115份、乙烯-醋酸乙烯共聚物24份、氢氧化铝78份、石墨烯改性二硫化钼14份、抗氧剂168 8份、炭黑母粒2份、硬脂酸钙1份、氟基烷基聚醚改性聚硅氧烷2份；
将高密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、加工助剂、氟基烷基聚醚改性聚硅氧烷、氢氧化铝、石墨烯改性二硫化钼、抗氧剂、炭黑母粒进行混炼后，挤出、造粒即可。
实施例5
与实施例3相比，石墨烯改性二硫化钼由以下步骤制备:
S1、将5g二硫化钼与500g丙三醇超声分散均匀；
S2、然后加入5g氟基烷基聚醚改性聚硅氧烷，加热至80℃保温12h；
S3、乙醇洗涤、干燥后1000g加入水中，然后加入1.5g氧化石墨烯水溶液低速搅拌3h；
S4、加入100g质量分数为35%的水合肼溶液搅拌1h，洗涤干燥得到石墨烯改性二硫化钼；
其他均与实施例3相同。
对比例1
与实施例3相比，将石墨烯改性二硫化钼替换为等量的二硫化钼，其他均相同。
对比例2
与实施例3相比，不添加氟基烷基聚醚改性聚硅氧烷，其他均相同。
对比例3
与实施例3相比，氟基烷基聚醚改性聚硅氧烷添加至5份，其他均相同。
按照GB/T 2406.2-2009《塑料 用氧指数法测定燃烧行为 第2部分：室温试验》测试氧指数；
按照GB/T 1040.3-2006《塑料 拉伸性能的测定第3部分：薄膜和薄片的试验条件》测试拉伸强度。
表1 实施例和对比例性能测试结果
Figure DEST_PATH_IMAGE001
实施例1-5得到的覆盖层拉伸强度高，阻燃性能优异，拉伸强度可达17.4-19.5MPa，氧指数可达37.2%-39.6%。
实施例5中，改性二硫化钼的方法与实施例3有所不同，采用氟基烷基聚醚改性聚硅氧烷对二硫化钼进行预处理，得到的石墨烯包覆二硫化钼性能有所下降，对覆盖层即外护套的改性情况不佳。而对比例1中不对二硫化钼进行改性，导致外护套的机械性能和阻燃性均降低。对比例2的覆盖层中原料不加入氟基烷基聚醚改性聚硅氧烷，使得阻燃性变化较小，但拉伸强度大幅度降低，这可能是由于无机填料在基体中出现团聚等问题导致的。而对比例3中，增大了氟基烷基聚醚改性聚硅氧烷的加入量，覆盖层的机械性能和阻燃性几乎不变，说明在一定程度上，增大氟基烷基聚醚改性聚硅氧烷无法对覆盖层的性能带来提升，因此，按照本发明的各组分添加量进行制备即可。
以上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)

1.一种阻燃加强型电缆，其特征在于，从内到外依次设置有导体、隔离层、内护层和覆盖层，所述覆盖层的原料包括以下重量份组分：高密度聚乙烯100-120份、乙烯-醋酸乙烯共聚物20-25份、氢氧化铝70-80份、石墨烯改性二硫化钼10-15份、抗氧剂8-10份、炭黑母粒2-4份、加工助剂1-3份、氟基烷基聚醚改性聚硅氧烷2-3份。
2.根据权利要求1所述的一种阻燃加强型电缆，其特征在于，所述石墨烯改性二硫化钼的制备方法包括以下步骤：
S1、将二硫化钼与有机溶剂超声分散均匀；
S2、然后加入γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，加热至70-80℃保温8-12h；
S3、乙醇洗涤、干燥后加入水中，加入氧化石墨烯水溶液低速搅拌3-4h；
S4、加入水合肼溶液搅拌0.5-1h，洗涤干燥得到石墨烯改性二硫化钼。
3.根据权利要求2所述的一种阻燃加强型电缆，其特征在于，所述有机溶剂包括异丙醇、甲醇、丙酮、甲苯中的一种。
4.根据权利要求2所述的一种阻燃加强型电缆，其特征在于，所述氧化石墨烯水溶液的质量浓度为1%。
5.根据权利要求2所述的一种阻燃加强型电缆，其特征在于，所述水合肼溶液的质量浓度为30%。
6.根据权利要求2所述的一种阻燃加强型电缆，其特征在于，所述二硫化钼、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、氧化石墨烯水溶液、水合肼溶液的质量比为1:1:0.3:20。
7.根据权利要求1所述的一种阻燃加强型电缆，其特征在于，所述加工助剂包括硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸钡中的一种。
8.根据权利要求1所述的一种阻燃加强型电缆，其特征在于，所述抗氧剂包括抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂300、抗氧剂1035中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的一种阻燃加强型电缆，其特征在于，所述氟基烷基聚醚改性聚硅氧烷与所述石墨烯改性二硫化钼的质量比为1:5。
10.根据权利要求1所述的一种阻燃加强型电缆，其特征在于，所述隔离层为云母带。
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