CN115785555B - 一种铝合金导体交联聚乙烯绝缘阻燃电缆 - Google Patents

Abstract

本申请涉及交联聚乙烯绝缘电缆技术领域，具体公开了一种铝合金导体交联聚乙烯绝缘阻燃电缆。交联聚乙烯绝缘阻燃电缆包括外护套，所述外护套为交联聚乙烯绝缘阻燃材料挤包加工而成；所述交联聚乙烯绝缘阻燃材料主要由以下原料制成：低密度聚乙烯树脂、烯丙基琥珀酸酐改性乙烯‑乙酸乙烯酯共聚物、乙烯‑丙烯酸酯‑甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物、过氧化物交联剂、硫酸钙晶须、聚磷酸铵、氢氧化铝、抗氧化剂、润滑剂。该交联聚乙烯绝缘阻燃材料，具有高阻燃性、高机械强度、低着火强度的优点，进一步加工获得的交联聚乙烯绝缘阻燃电缆，垂直燃烧级别为V‑0，表现出优良的阻燃效果，满足市场需求。

Description

一种铝合金导体交联聚乙烯绝缘阻燃电缆

技术领域

本申请涉及交联聚乙烯绝缘电缆技术领域，更具体地说，它涉及一种铝合金导体交联聚乙烯绝缘阻燃电缆。

背景技术

交联聚乙烯绝缘电缆是利用化学或物理方法，使电缆绝缘的聚乙烯分子由线性分子结构转变为网状分子结构。交联聚乙烯绝缘电缆能够大大提高耐热性、机械性能以及载流能力，还可以减少收缩性，被广泛的应用于控制电缆、航空导线电缆、计算机电缆等。

交联聚乙烯绝缘材料的交联工艺主要有过氧化物交联、硅烷交联、辐照交联。过氧化物交联主要是在聚乙烯树脂中加入过氧化物交联剂，并使过氧化物交联剂分解形成游离基，游离基夺取碳键的氢原子，发生脱氢反应，之后通过碳碳键结合形成网状结构，从而获得交联聚乙烯绝缘材料，进一步加工成交联聚乙烯绝缘电缆。虽然交联聚乙烯绝缘材料增强了耐热性，但是仍然不具有阻燃性能。为了使交联聚乙烯绝缘材料具有阻燃性，部分研究者在原料中添加氢氧化铝，获得交联聚乙烯绝缘阻燃材料。申请人在实际加工中发现，通过添加氢氧化铝获得的交联聚乙烯绝缘阻燃材料，极限氧指数＜35%，阻燃效果一般，极限氧指数仍然有待提升。

发明内容

为了增加交联聚乙烯绝缘阻燃材料的极限氧指数，提高阻燃效果，进一步增强交联聚乙烯绝缘阻燃电缆的阻燃性，本申请提供一种铝合金导体交联聚乙烯绝缘阻燃电缆，且采用如下的技术方案：

一种铝合金导体交联聚乙烯绝缘阻燃电缆，包括多个电缆铝芯、包覆在多个电缆铝芯外周面的绕包层，所述绕包层的外周面由内向外依次包覆有内垫层、金属铠装层、外护套，所述电缆铝芯和绕包层之间的空隙填充有填充物，所述电缆铝芯包括多个绞合在一起的铝合金导体、包覆在铝合金导体外周面的绝缘层，所述外护套为交联聚乙烯绝缘阻燃材料挤包加工而成；

所述交联聚乙烯绝缘阻燃材料主要由以下重量份的原料制成：低密度聚乙烯树脂100份、烯丙基琥珀酸酐改性乙烯-乙酸乙烯酯共聚物40-50份、乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物10-20份、过氧化物交联剂4-6份、硫酸钙晶须18-22份、聚磷酸铵18-22份、氢氧化铝9-11份、抗氧化剂1-3份、润滑剂2-4份。

本申请的交联聚乙烯绝缘阻燃材料，极限氧指数＞41%、热释放速率峰值＜165kw/m²、拉伸强度＞34Mpa，表现出高阻燃性、高机械强度、低着火强度的优点，进一步加工获得的交联聚乙烯绝缘阻燃电缆，垂直燃烧级别为V-0，表现出优良的阻燃效果，满足市场需求。

在低密度聚乙烯树脂中加入烯丙基琥珀酸酐改性乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物，可以引入酯基、羧基、环氧基等，有效的增加交联聚乙烯绝缘阻燃材料的耐热性和机械强度，提高交联聚乙烯绝缘阻燃电缆使用稳定性和寿命。而且，烯丙基琥珀酸酐改性乙烯-乙酸乙烯酯共聚物中，将烯丙基琥珀酸酐接枝到乙烯-乙酸乙烯酯共聚物中，引入琥珀酸酐等，提高原料之间的相容性，改善原料之间的结合，提高交联聚乙烯绝缘阻燃材料的拉伸强度。

在低密度聚乙烯树脂、烯丙基琥珀酸酐改性乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物中加入过氧化物交联剂，过氧化物交联剂受热分解形成游离基，游离基引发脱氢反应，之后经过碳碳交联形成网状结构。此时，加入硫酸钙晶须，硫酸钙晶须为纤维状晶体，且穿插在网状结构中，形成三维网状结构，增强交联聚乙烯绝缘阻燃材料的整体性以及结合强度。

硫酸钙晶须还具有良好的隔热性、高韧性、高绝缘性、耐酸碱性等，可以有效的阻碍热量传递，增强交联聚乙烯绝缘阻燃材料的阻燃性。与此同时，加入聚磷酸铵、氢氧化铝，其在受热的情况下，能够脱水且释放水蒸气，此过程可以吸收大量的热量，而且聚磷酸铵还能够释放二氧化碳、氮气等气体，其能够对空气进行稀释，还可以阻断氧的供应，在基材表面形成气体保护层，抑制燃烧的蔓延。同时，聚磷酸铵、氢氧化铝分解还形成磷、铝的氧化物，可以对基材表面进行覆盖，还可以促进基材交联反应并形成碳化膜保护层，阻碍热量、氧气的传递，起到阻燃的目的。本申请中，通过硫酸钙晶须、聚磷酸铵、氢氧化铝之间的协同增效，从隔热、吸热降温、阻碍热传导、阻碍基材和氧气接触等多方面抑制燃烧的蔓延，提高极限氧指数，降低热释放速率峰值，提高阻燃性，进一步增加交联聚乙烯绝缘阻燃电缆的阻燃效果。

可选的，所述烯丙基琥珀酸酐改性乙烯-乙酸乙烯酯共聚物采用以下方法制备：在温度为50-60℃、惰性气体保护下，于N-甲酰二甲胺中加入乙烯-乙酸乙烯共聚物，搅拌混合，然后加入烯丙基琥珀酸酐，搅拌混合，之后滴加偶氮二异丁腈，偶氮二异丁腈于2h内滴加完毕，待滴加完毕，搅拌处理7-9h，降温，之后加入三氯甲烷，过滤，洗涤，烘干至恒重，获得烯丙基琥珀酸酐改性乙烯-乙酸乙烯酯共聚物。

可选的，所述N-甲酰二甲胺、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、烯丙基琥珀酸酐、偶氮二异丁腈、三氯甲烷的重量配比为(40-60):5:(1-3):(0.1-0.3):(50-150)。

通过采用上述技术方案，便于烯丙基琥珀酸酐改性乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的制备。

可选的，所述过氧化物交联剂为过氧化二异丙苯、过氧化二叔丁基、过氧化新癸酸异丙苯酯中的一种或几种。

对过氧化物交联剂进行优化，便于过氧化物交联剂的选择，并增强原料之间的结合强度和紧密性，增强交联聚乙烯绝缘阻燃材料的耐热性和机械性能。在一个实施例中，过氧化物交联剂为过氧化二异丙苯，其也可以根据需要调整为过氧化二叔丁基，或者过氧化新癸酸异丙苯酯等。

可选的，所述润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸、硬脂酸丁酯中的一种或几种。

通过采用上述技术方案，对润滑剂进行优化，便于润滑剂的选择。在一个实施例中，润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌两种，且硬脂酸钙、硬脂酸锌的重量配比为2:1，配比也可以根据需要调整为3:1、1:1、1:2等。润滑剂也可以根据需要调整为硬脂酸钙，或者硬脂酸锌，或者硬脂酸，或者硬脂酸丁酯等。

可选的，所述抗氧化剂为2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、1,2-双[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼中的一种或几种。

通过采用上述技术方案，不仅便于抗氧化剂的选择，而且使交联聚乙烯绝缘阻燃材料具有优良的抗氧化性，进而使交联聚乙烯绝缘阻燃电缆保持优良的抗氧化性，增强使用稳定性和寿命。在一个实施例中，抗氧化剂为2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、1,2-双[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼两种，且2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、1,2-双[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼的重量配比为1:1，配比也可以根据需要调整为2:1、3:1、1:2、1:3等。抗氧化剂也可以根据需要调整为2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚，或者N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺，或者1,2-双[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼等。

可选的，所述硫酸钙晶须在使用前进行以下预处理：在温度为50-60℃、惰性气体保护下，于乙醇中加入硫酸钙晶须，超声分散20-40min，然后加入亚甲基丁二酸二甲酯a，之后加入四亚甲基二胺a，搅拌处理13-17h，之后加入四亚甲基二胺b，搅拌处理13-17h，然后加入亚甲基丁二酸二甲酯c，搅拌处理13-17h，之后加入四亚甲基二胺d，搅拌处理13-17h，过滤，洗涤，烘干至恒重，获得预处理后的硫酸钙晶须。

可选的，所述乙醇、硫酸钙晶须、亚甲基丁二酸二甲酯a、四亚甲基二胺a、四亚甲基二胺b、亚甲基丁二酸二甲酯c、四亚甲基二胺d的重量配比为(150-250):50:(0.5-1.5):(0.1-0.2):(0.5-1.5):(3.5-4.5):(4-5)。

首先将硫酸钙晶须分散在乙醇中，然后加入亚甲基丁二酸二甲酯a、四亚甲基二胺a，两者于硫酸钙晶须表面发生加成反应，加入四亚甲基二胺b，进一步发生酰胺化反应，加入亚甲基丁二酸二甲酯c，进一步发生加成反应，加入四亚甲基二胺d，进一步发生酰胺化反应，且形成树状有机物，并在硫酸钙晶须表面引入叔胺、酯基、氨基、酰亚胺基等，有效的增加硫酸钙晶须的相容性，同时，烯丙基琥珀酸酐改性乙烯-乙酸乙烯酯共聚物中的琥珀酸酐能够和氨基发生脱水反应，增强原料之间的结合强度，提高硫酸钙晶须的使用效果，以及交联聚乙烯绝缘阻燃材料的机械性能。

在一个实施例中，乙醇、硫酸钙晶须、亚甲基丁二酸二甲酯a、四亚甲基二胺a、四亚甲基二胺b、亚甲基丁二酸二甲酯c、四亚甲基二胺d的重量配比为200:50:1:0.14:1.1:4:4.46，配比也可以根据需要调整为150:50:0.5:0.2:0.5:4.5:5、250:50:1.5:0.1:1.5:3.5:4等。

进一步的，硫酸钙晶须的平均直径为1-5μm、平均长度为30-100μm。在一个实施例中，硫酸钙晶须的平均直径为3μm、平均长度为50μm，其也可以根据需要对硫酸钙晶须的平均直径、平均长度进行调整，且硫酸钙晶须的平均直径、平均长度在上述范围内，均能够达到使用效果。

可选的，所述交联聚乙烯绝缘阻燃材料采用以下方法制备：将低密度聚乙烯树脂、烯丙基琥珀酸酐改性乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物、抗氧化剂、润滑剂、过氧化物交联剂，搅拌混合，然后升温至160-180℃，加入硫酸钙晶须、聚磷酸铵、氢氧化铝，搅拌处理13-17min，挤出，冷却降温，获得交联聚乙烯绝缘阻燃材料。

通过采用上述技术方案，便于交联聚乙烯绝缘阻燃材料的制备。

可选的，所述绝缘层为交联聚乙烯绝缘阻燃材料挤包加工而成，和/或，所述内垫层为交联聚乙烯绝缘阻燃材料挤包加工而成。

通过采用上述技术方案，对绝缘层、内垫层进行优化，提高交联聚乙烯绝缘阻燃电缆的机械性能和化学性能，满足更高要求的需求。

进一步的，绕包层为无纺布绕包加工而成。金属铠装层为铝合金带绕包加工而成。填充物为聚丙烯填充绳。

综上所述，本申请至少具有以下有益效果：

1、本申请的交联聚乙烯绝缘阻燃材料，在原料中加入硫酸钙晶须、聚磷酸铵、氢氧化铝，并通过三者之间的协同增效，显著提高极限氧指数以及降低热释放速率峰值。加入烯丙基琥珀酸酐改性乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物，并通过两者之间的协同增效，配合硫酸钙晶须，明显改善拉伸强度。从而使得交联聚乙烯绝缘阻燃材料的极限氧指数＞41%、热释放速率峰值＜165kw/m²、拉伸强度＞34Mpa，进一步加工获得的交联聚乙烯绝缘阻燃电缆，垂直燃烧级别为V-0，表现出优良的阻燃效果，满足市场需求。

2、本申请中，待硫酸钙晶须使用前采用亚甲基丁二酸二甲酯、四亚甲基二胺对硫酸钙晶须进行预处理，且分步骤加入亚甲基丁二酸二甲酯、四亚甲基二胺，在硫酸钙晶须表面引入叔胺、酯基、氨基、酰亚胺基等，改善硫酸钙晶须的相容性，增强交联聚乙烯绝缘阻燃材料的机械强度，提高交联聚乙烯绝缘阻燃电缆使用稳定性和寿命。

附图说明

图1是本申请交联聚乙烯绝缘阻燃电缆的结构示意图。

附图标记说明：1、电缆铝芯；11、铝合金导体；12、绝缘层；2、绕包层；21、填充物；3、内垫层；4、金属铠装层；5、外护套。

实施方式

为使本申请更加容易理解，下面将结合实施例来进一步详细说明本申请，这些实施例仅起说明性作用，并不局限于本申请的应用范围。本申请中所使用的原料或组分若无特殊说明均可以通过商业途径或常规方法制得。

制备例

制备例1

一种烯丙基琥珀酸酐改性乙烯-乙酸乙烯酯共聚物，其采用以下方法制备：在温度为55℃、转速为300r/min、氮气保护下，于500kg的N-甲酰二甲胺中加入50kg的乙烯-乙酸乙烯共聚物，搅拌处理20min。然后加入20kg的烯丙基琥珀酸酐，搅拌10min。之后滴加2kg的偶氮二异丁腈，且偶氮二异丁腈于1.5h滴加完毕。待滴加完毕，搅拌处理8h。然后降温至25℃。之后加入1000kg的三氯甲烷，过滤。采用三氯甲烷洗涤三次，每次三氯甲烷的使用量为1000kg。在温度为40℃下，烘干至恒重，获得烯丙基琥珀酸酐改性乙烯-乙酸乙烯酯共聚物。

其中，乙烯-乙酸乙烯酯共聚物中乙酸乙烯酯的含量为28wt%。

制备例2

一种烯丙基琥珀酸酐改性乙烯-乙酸乙烯酯共聚物，其采用以下方法制备：在温度为50℃、转速为300r/min、氮气保护下，于600kg的N-甲酰二甲胺中加入50kg的乙烯-乙酸乙烯共聚物，搅拌处理20min。然后加入30kg的烯丙基琥珀酸酐，搅拌10min。之后滴加1kg的偶氮二异丁腈，且偶氮二异丁腈于2h滴加完毕。待滴加完毕，搅拌处理9h。然后降温至25℃。之后加入1500kg的三氯甲烷，过滤。采用三氯甲烷洗涤三次，每次三氯甲烷的使用量为1500kg。在温度为40℃下，烘干至恒重，获得烯丙基琥珀酸酐改性乙烯-乙酸乙烯酯共聚物。

其中，乙烯-乙酸乙烯酯共聚物中乙酸乙烯酯的含量为28wt%。

制备例3

一种烯丙基琥珀酸酐改性乙烯-乙酸乙烯酯共聚物，其采用以下方法制备：在温度为60℃、转速为300r/min、氮气保护下，于400kg的N-甲酰二甲胺中加入50kg的乙烯-乙酸乙烯共聚物，搅拌处理20min。然后加入10kg的烯丙基琥珀酸酐，搅拌10min。之后滴加3kg的偶氮二异丁腈，且偶氮二异丁腈于1h滴加完毕。待滴加完毕，搅拌处理7h。然后降温至25℃。之后加入500kg的三氯甲烷，过滤。采用三氯甲烷洗涤三次，每次三氯甲烷的使用量为500kg。在温度为40℃下，烘干至恒重，获得烯丙基琥珀酸酐改性乙烯-乙酸乙烯酯共聚物。

其中，乙烯-乙酸乙烯酯共聚物中乙酸乙烯酯的含量为28wt%。

实施例

实施例1

一种铝合金导体交联聚乙烯绝缘阻燃电缆，参照图1，包括四个电缆铝芯1。电缆铝芯1包括多个铝合金导体11，多个铝合金导体11绞合在一起，多个铝合金导体11的外周面包覆有绝缘层12，绝缘层12为交联聚乙烯绝缘阻燃材料挤包加工而成，对铝合金导体11起到保护的作用，且使电缆铝芯1的横截面呈圆形。四个电缆铝芯1也绞合在一起，且四个电缆铝芯1的外周面包覆有绕包层2，绕包层2为无纺布螺旋缠绕在四个电缆铝芯1外周面而成，并使四个电缆铝芯1紧密抵触在一起。绕包层2和四个电缆铝芯1之间的空隙填充有填充物21，填充物21为聚丙烯填充绳，增加四个电缆铝芯1的稳定性。绕包层2的外周面包覆有内垫层3，内垫层3为交联聚乙烯绝缘阻燃材料挤包加工而成。内垫层3的外周面包覆有金属铠装层4，金属铠装层4为铝合金带绕包加工而成，利用铝合金带的特性，增加交联聚乙烯绝缘阻燃电缆的机械强度、抗侵蚀性以及阻燃性。金属铠装层4的外周面包覆有外护套5，外护套5为交联聚乙烯绝缘阻燃材料挤包加工而成。

表1 交联聚乙烯绝缘阻燃材料各原料的含量（单位:kg）

交联聚乙烯绝缘阻燃材料的原料配比见表1。

其中，低密度聚乙烯树脂为线性低密度聚乙烯树脂，且选自中石化镇海的DFDC-7050；乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物中丙烯酸酯的含量为24wt%、甲基丙烯酸缩水甘油酯含量为8%；过氧化物交联剂为过氧化二异丙苯；硫酸钙晶须为无水硫酸钙晶须，且硫酸钙晶须的平均直径为3μm、平均长度为50μm；聚磷酸铵为结晶II型聚磷酸铵，且选自山东省东营市京东化工有限责任公司的JD-657结晶II型聚磷酸铵。

抗氧化剂为2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、1,2-双[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼两种，且2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、1,2-双[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼的重量配比为1:1；润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌两种，且硬脂酸钙、硬脂酸锌的重量配比为2:1；烯丙基琥珀酸酐改性乙烯-乙酸乙烯酯共聚物采用制备例1制备获得。

交联聚乙烯绝缘阻燃材料采用以下方法制备：将低密度聚乙烯树脂、烯丙基琥珀酸酐改性乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物、抗氧化剂、润滑剂、过氧化物交联剂，搅拌处理30min。然后升温至170℃，加入硫酸钙晶须、聚磷酸铵、氢氧化铝，搅拌处理15min。挤出，冷却降温至25℃，获得交联聚乙烯绝缘阻燃材料。

实施例2

一种铝合金导体交联聚乙烯绝缘阻燃电缆，其和实施例1的区别之处在于，交联聚乙烯绝缘阻燃材料的原料配比不同，且交联聚乙烯绝缘阻燃材料的原料配比见表1所示。

实施例3

一种铝合金导体交联聚乙烯绝缘阻燃电缆，其和实施例1的区别之处在于，交联聚乙烯绝缘阻燃材料的原料配比不同，且交联聚乙烯绝缘阻燃材料的原料配比见表1所示。

实施例4

一种铝合金导体交联聚乙烯绝缘阻燃电缆，其和实施例1的区别之处在于，交联聚乙烯绝缘阻燃材料的原料中，烯丙基琥珀酸酐改性乙烯-乙酸乙烯酯共聚物来源不同，且烯丙基琥珀酸酐改性乙烯-乙酸乙烯酯共聚物采用制备例2制备获得。

实施例5

一种铝合金导体交联聚乙烯绝缘阻燃电缆，其和实施例1的区别之处在于，交联聚乙烯绝缘阻燃材料的原料中，烯丙基琥珀酸酐改性乙烯-乙酸乙烯酯共聚物来源不同，且烯丙基琥珀酸酐改性乙烯-乙酸乙烯酯共聚物采用制备例3制备获得。

实施例6

一种铝合金导体交联聚乙烯绝缘阻燃电缆，其和实施例1的区别之处在于，交联聚乙烯绝缘阻燃材料的原料中，硫酸钙晶须在使用前进行预处理，且硫酸钙晶须采用以下方法进行预处理：在温度为55℃、氮气保护下，于200kg的乙醇中加入50kg的硫酸钙晶须，超声分散30min。然后加入1kg的亚甲基丁二酸二甲酯a，之后加入0.14kg的四亚甲基二胺a，搅拌处理15h。之后加入1.1kg的四亚甲基二胺b，搅拌处理15h。然后加入4kg的亚甲基丁二酸二甲酯c，搅拌处理15h。之后加入4.46kg的四亚甲基二胺d，搅拌处理15h。过滤，采用乙醇洗涤三次，每次乙醇的使用量为100kg。在温度为40℃下，烘干至恒重，获得预处理后的硫酸钙晶须。

实施例7

一种铝合金导体交联聚乙烯绝缘阻燃电缆，其和实施例6的区别之处在于，硫酸钙晶须的预处理中，用等量的3-丁烯酸甲酯替换亚甲基丁二酸二甲酯。

实施例8

一种铝合金导体交联聚乙烯绝缘阻燃电缆，其和实施例6的区别之处在于，硫酸钙晶须的预处理方法不同，且硫酸钙晶须采用以下方法进行预处理：在温度为55℃、氮气保护下，于200kg的乙醇中加入50kg的硫酸钙晶须，超声分散30min。然后加入5kg的亚甲基丁二酸二甲酯，之后加入5.71kg的四亚甲基二胺，搅拌处理30h。过滤，采用乙醇洗涤三次，每次乙醇的使用量为100kg。在温度为40℃下，烘干至恒重，获得预处理后的硫酸钙晶须。

实施例9

一种铝合金导体交联聚乙烯绝缘阻燃电缆，其和实施例6的区别之处在于，硫酸钙晶须的预处理方法不同，且硫酸钙晶须采用以下方法进行预处理：在温度为55℃、氮气保护下，于200kg的乙醇中加入1kg的亚甲基丁二酸二甲酯a，之后加入0.14kg的四亚甲基二胺a，搅拌处理15h。之后加入1.1kg的四亚甲基二胺b，搅拌处理15h。然后加入4kg的亚甲基丁二酸二甲酯c，搅拌处理15h。之后加入4.46kg的四亚甲基二胺d，搅拌处理15h。然后加入50kg的硫酸钙晶须，超声分散30min。过滤，采用乙醇洗涤三次，每次乙醇的使用量为100kg。在温度为40℃下，烘干至恒重，获得预处理后的硫酸钙晶须。

对比例

对比例1

一种铝合金导体交联聚乙烯绝缘阻燃电缆，其和实施例1的区别之处在于，交联聚乙烯绝缘阻燃材料的原料中，未添加聚磷酸铵、氢氧化铝、硫酸钙晶须。

对比例2

一种铝合金导体交联聚乙烯绝缘阻燃电缆，其和实施例1的区别之处在于，交联聚乙烯绝缘阻燃材料的原料中，用等量的聚磷酸铵替换氢氧化铝、硫酸钙晶须。

对比例3

一种铝合金导体交联聚乙烯绝缘阻燃电缆，其和实施例1的区别之处在于，交联聚乙烯绝缘阻燃材料的原料中，用等量的氢氧化铝替换聚磷酸铵、硫酸钙晶须。

对比例4

一种铝合金导体交联聚乙烯绝缘阻燃电缆，其和实施例1的区别之处在于，交联聚乙烯绝缘阻燃材料的原料中，用等量的硫酸钙晶须替换聚磷酸铵、氢氧化铝。

对比例5

一种铝合金导体交联聚乙烯绝缘阻燃电缆，其和实施例1的区别之处在于，交联聚乙烯绝缘阻燃材料的原料中，用等量的低密度聚乙烯树脂替换烯丙基琥珀酸酐改性乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物。

对比例6

一种铝合金导体交联聚乙烯绝缘阻燃电缆，其和实施例1的区别之处在于，交联聚乙烯绝缘阻燃材料的原料中，用等量的乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物替换烯丙基琥珀酸酐改性乙烯-乙酸乙烯酯共聚物。

对比例7

一种铝合金导体交联聚乙烯绝缘阻燃电缆，其和实施例1的区别之处在于，交联聚乙烯绝缘阻燃材料的原料中，用等量的烯丙基琥珀酸酐改性乙烯-乙酸乙烯酯共聚物替换乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物。

对比例8

一种铝合金导体交联聚乙烯绝缘阻燃电缆，其和实施例1的区别之处在于，交联聚乙烯绝缘阻燃材料的原料中，用等量的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物替换烯丙基琥珀酸酐改性乙烯-乙酸乙烯酯共聚物。

性能检测

（1）分别取实施例1-9、对比例1-8获得的交联聚乙烯绝缘阻燃材料作为试样，并对试样的极限氧指数、热释放速率峰值、拉伸强度进行检测，检测结果如表2所示。

其中，极限氧指数依据GB/T2406-2008《塑料用氧指数法测定燃烧行为》进行检测，且极限氧指数越高，表明阻燃性越好。

热释放速率峰值依据ISO5660-1-2015《材料热释放量测试/锥形量热法》进行检测，且热释放速率峰值越小，表明着火强度越小。

拉伸强度依据GB/T1040-2008《塑料拉伸性能的测定》进行检测，且拉伸强度越高，表明机械强度越好。

（2）分别取实施例1-9、对比例1-8获得的交联聚乙烯绝缘阻燃电缆作为试样，并对试样的垂直燃烧级别进行检测，检测结果如表2所示。

其中，垂直燃烧级别依据GB/T2408-2008《塑料燃烧性能试验方法 水平法和垂直法》进行检测。

表2 检测结果

从表2可以看出，本申请获得的交联聚乙烯绝缘阻燃材料，具有较高极限氧指数，极限氧指数为41.8-44.6%，表现出优良的阻燃性。而且还具有较低的热释放速率峰值，热释放速率峰值为112-161kw/m²，表现出较低的着火强度。同时还具有较高的拉伸强度，拉伸强度为34.3-42.5Mpa，表现出优良的机械强度。本申请的交联聚乙烯绝缘阻燃材料，具有高阻燃性、高机械强度、低着火强度的优点，进一步获得的交联聚乙烯绝缘阻燃电缆，垂直燃烧级别为V-0，满足市场需求。

将实施例1和对比例1-4进行比较，由此可以看出，在原料中添加聚磷酸铵、氢氧化铝、硫酸钙晶须，并通过其之间的协同增效，明显提高极限氧指数且降低热释放速率峰值，在阻燃性和着火强度方面有了大大的改善。同时，在原料中加入硫酸钙晶须还能够明显增加拉伸强度，提高交联聚乙烯绝缘阻燃材料的机械性能。

将实施例1和对比例5-7进行比较，由此可以看出，在原料中添加烯丙基琥珀酸酐改性乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物，对极限氧指数和热释放速率峰值稍有影响，但是对拉伸强度具有较大的影响。本申请中，通过烯丙基琥珀酸酐改性乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物之间的协同增效，引入酯基、羧基、环氧基等，明显改善交联聚乙烯绝缘阻燃材料的机械强度。再结合对比例8，利用烯丙基琥珀酸酐对乙烯-乙酸乙烯酯共聚物进行改性处理，能够进一步提高拉伸强度，增强结合强度，使交联聚乙烯绝缘阻燃材料表现出更优的综合性能。

将实施例1和实施例6-9进行比较，由此可以看出，采用亚甲基丁二酸二甲酯、四亚甲基二胺对硫酸钙晶须进行预处理，且分步骤加入亚甲基丁二酸二甲酯、四亚甲基二胺，能够显著提高拉伸强度，增强硫酸钙晶须的使用效果，使交联聚乙烯绝缘阻燃材料满足更高要求的需求，扩大应用范围。

应当注意的是，以上所述的实施例仅用于解释本申请，并不构成对本申请的任何限制。通过参照典型实施例对本申请进行了描述，但应当理解为其中所用的词语为描述性和解释性词汇，而不是限定性词汇。可以按规定在本申请权利要求的范围内对本申请作出修改，以及在不背离本申请的范围和精神内对本发明进行修订。尽管其中描述的本申请涉及特定的方法、材料和实施例，但是并不意味着本申请限于其中公开的特定例，相反，本申请可扩展至其他所有具有相同功能的方法和应用。

Claims (6)

1.一种铝合金导体交联聚乙烯绝缘阻燃电缆，其特征在于：包括多个电缆铝芯(1)、包覆在多个电缆铝芯(1)外周面的绕包层(2)，所述绕包层(2)的外周面由内向外依次包覆有内垫层(3)、金属铠装层(4)、外护套(5)，所述电缆铝芯(1)和绕包层(2)之间的空隙填充有填充物(21)，所述电缆铝芯(1)包括多个绞合在一起的铝合金导体(11)、包覆在铝合金导体(11)外周面的绝缘层(12)，所述外护套(5)为交联聚乙烯绝缘阻燃材料挤包加工而成；所述交联聚乙烯绝缘阻燃材料主要由以下重量份的原料制成：低密度聚乙烯树脂100份、烯丙基琥珀酸酐改性乙烯-乙酸乙烯酯共聚物40-50份、乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物10-20份、过氧化物交联剂4-6份、硫酸钙晶须18-22份、聚磷酸铵18-22份、氢氧化铝9-11份、抗氧化剂1-3份、润滑剂2-4份；

所述烯丙基琥珀酸酐改性乙烯-乙酸乙烯酯共聚物采用以下方法制备：在温度为50-60℃、惰性气体保护下，于N-甲酰二甲胺中加入乙烯-乙酸乙烯共聚物，搅拌混合，然后加入烯丙基琥珀酸酐，搅拌混合，之后滴加偶氮二异丁腈，偶氮二异丁腈于2h内滴加完毕，待滴加完毕，搅拌处理7-9h，降温，之后加入三氯甲烷，过滤，洗涤，烘干至恒重，获得烯丙基琥珀酸酐改性乙烯-乙酸乙烯酯共聚物；所述N-甲酰二甲胺、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、烯丙基琥珀酸酐、偶氮二异丁腈、三氯甲烷的重量配比为(40-60):5:(1-3):(0.1-0.3):(50-150)；

所述硫酸钙晶须在使用前进行以下预处理：在温度为50-60℃、惰性气体保护下，于乙醇中加入硫酸钙晶须，超声分散20-40min，然后加入亚甲基丁二酸二甲酯a，之后加入四亚甲基二胺a，搅拌处理13-17h，之后加入四亚甲基二胺b，搅拌处理13-17h，然后加入亚甲基丁二酸二甲酯c，搅拌处理13-17h，之后加入四亚甲基二胺d，搅拌处理13-17h，过滤，洗涤，烘干至恒重，获得预处理后的硫酸钙晶须；所述乙醇、硫酸钙晶须、亚甲基丁二酸二甲酯a、四亚甲基二胺a、四亚甲基二胺b、亚甲基丁二酸二甲酯c、四亚甲基二胺d的重量配比为(150-250):50:(0.5-1.5):(0.1-0.2):(0.5-1.5):(3.5-4.5):(4-5)。

2.根据权利要求1所述的一种铝合金导体交联聚乙烯绝缘阻燃电缆，其特征在于：所述过氧化物交联剂为过氧化二异丙苯、过氧化二叔丁基、过氧化新癸酸异丙苯酯中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的一种铝合金导体交联聚乙烯绝缘阻燃电缆，其特征在于：所述润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸、硬脂酸丁酯中的一种或几种。

4.据权利要求1所述的一种铝合金导体交联聚乙烯绝缘阻燃电缆，其特征在于：所述抗氧化剂为2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、1,2-双[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的一种铝合金导体交联聚乙烯绝缘阻燃电缆，其特征在于：所述交联聚乙烯绝缘阻燃材料采用以下方法制备：将低密度聚乙烯树脂、烯丙基琥珀酸酐改性乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物、抗氧化剂、润滑剂、过氧化物交联剂，搅拌混合，然后升温至160-180℃，加入硫酸钙晶须、聚磷酸铵、氢氧化铝，搅拌处理13-17min，挤出，冷却降温，获得交联聚乙烯绝缘阻燃材料。

6.根据权利要求1所述的一种铝合金导体交联聚乙烯绝缘阻燃电缆，其特征在于：所述绝缘层(12)为交联聚乙烯绝缘阻燃材料挤包加工而成，和/或，所述内垫层(3)为交联聚乙烯绝缘阻燃材料挤包加工而成。

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