CN117089133B - 一种低烟无卤阻燃电缆及其加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及电缆加工技术领域，具体公开了一种低烟无卤阻燃电缆及其加工工艺。低烟无卤阻燃电缆包括缆芯、绕包层、填充物、护套层；护套层由聚烯烃低烟无卤阻燃材料挤包而成；聚烯烃低烟无卤阻燃材料主要由以下原料制成：聚烯烃树脂、线性低密度聚乙烯、三(2‑甲氧基乙氧基)乙烯基硅烷、油酸酰胺基丙基甜菜碱、过氧化物交联剂、乙烯‑醋酸乙烯共聚物、硫酸钙晶须、氢氧化镁、改性蒙脱土；改性蒙脱土为蒙脱土经过三(2‑甲氧基乙氧基)乙烯基硅烷、3‑丁烯酸乙酯、二乙醇胺处理获得。该聚烯烃低烟无卤阻燃材料具有高阻燃性、高拉伸强度、高耐热老化的优点，将其应用于外套层，能够适应野外比较恶劣的环境，满足市场需求。
Description
技术领域
本申请涉及电缆加工技术领域，更具体地说，它涉及一种低烟无卤阻燃电缆及其加工工艺。
背景技术
电缆是由一个或多个相互绝缘的导体和外套层制成的导线，其能够将电力或信息从一处传输到另一处。外套层一般采用聚乙烯阻燃材料、聚氯乙烯阻燃材料、硅橡胶阻燃材料等。其中，聚烯烃低烟无卤阻燃材料由于不含有卤素，在电缆发生事故燃烧后，不会释放有毒烟雾，已经被广泛关注和应用。现有技术中的聚烯烃低烟无卤阻燃材料，其是由聚烯烃树脂配合阻燃剂获得。然而申请人在对聚烯烃低烟无卤阻燃材料的研究中发现，研究者一般往往为了提升阻燃性而忽略拉伸强度，导致其拉伸强度较差。待用其加工获得的电缆应用于野外比较恶劣的环境下，容易出现折损且不易敷设的情况。
发明内容
在保持聚烯烃低烟无卤阻燃材料具有高阻燃性的基础上，为了增加聚烯烃低烟无卤阻燃材料的拉伸强度，本申请提供一种低烟无卤阻燃电缆及其加工工艺。
第一方面，本申请提供一种低烟无卤阻燃电缆，采用如下的技术方案：
一种低烟无卤阻燃电缆，包括多个相互抵触且绞合在一起的缆芯，多个所述缆芯的外周面包覆有绕包层，所述绕包层和多个缆芯之间的空隙分别填充有填充物，所述绕包层的外周面包覆有护套层；所述护套层由聚烯烃低烟无卤阻燃材料挤包而成；
所述聚烯烃低烟无卤阻燃材料主要由以下重量份的原料制成：聚烯烃树脂300份、线性低密度聚乙烯93-107份、三(2-甲氧基乙氧基)乙烯基硅烷25-30份、油酸酰胺基丙基甜菜碱10-15份、过氧化物交联剂5-10份、乙烯-醋酸乙烯共聚物5-10份、硫酸钙晶须15-25份、氢氧化镁10-20份、改性蒙脱土8-12份；
所述改性蒙脱土为蒙脱土经过三(2-甲氧基乙氧基)乙烯基硅烷、3-丁烯酸乙酯、二乙醇胺处理获得。
本申请的低烟无卤阻燃电缆，其护套层由聚烯烃低烟无卤阻燃材料挤包而成，聚烯烃低烟无卤阻燃材料的极限氧指数＞40%、拉伸强度＞47MPa、老化拉伸强度损失率＜2%、垂直燃烧级别为V-0，使聚烯烃低烟无卤阻燃材料表现出高阻燃性、高拉伸强度、高耐热老化的优点。将其应用于低烟无卤阻燃电缆外套层，能够有效的增加低烟无卤阻燃电缆的阻燃性、拉伸强度以及耐热老化性，能够适应野外比较恶劣的环境，满足市场需求。
本申请的聚烯烃低烟无卤阻燃材料，在原料中添加线性低密度聚乙烯、三(2-甲氧基乙氧基)乙烯基硅烷、油酸酰胺基丙基甜菜碱。三(2-甲氧基乙氧基)乙烯基硅烷中含有一个碳碳双键、一个硅氧基、三个2-甲氧基乙氧基，油酸酰胺基丙基甜菜碱中含有一个碳碳双键、一个仲胺基、一个正辛烷基、一个羧酸阴离子基团、一个季铵阳离子基团。利用碳碳双键，将三(2-甲氧基乙氧基)乙烯基硅烷、油酸酰胺基丙基甜菜碱接枝到线性低密度聚乙烯上，形成三维网状结构，同时增加支链数量，也增加三维网状结构的紧密性、致密性，且利用其之间的协同增效，提高原料的相互作用以及结合强度，增加聚烯烃低烟无卤阻燃材料的极限氧指数、拉伸强度，还降低聚烯烃低烟无卤阻燃材料的老化拉伸强度损失率。
本申请的聚烯烃低烟无卤阻燃材料，在原料中添加蒙脱土，并采用三(2-甲氧基乙氧基)乙烯基硅烷、3-丁烯酸乙酯、二乙醇胺对蒙脱土进行处理，在其表面引入硅氧基、2-甲氧基乙氧基、仲胺基，也增加蒙脱土表面活性基团的支链量，提高改性蒙脱土和原料的结合强度，增加聚烯烃低烟无卤阻燃材料的阻燃性、机械强度、耐热老化性，提高改性蒙脱土的使用效果。
可选的，所述改性蒙脱土采用以下方法制备：
T1、在3-丁烯酸乙酯中加入二乙醇胺、催化剂、阻聚剂，搅拌处理10-30min，升温至60-80℃，搅拌处理5-7h，获得单体预制物；
T2、在乙醇中加入三(2-甲氧基乙氧基)乙烯基硅烷混合，然后加入蒙脱土，搅拌处理5-7h，之后加入单体预制物、有机过氧化物，搅拌处理3-5h，过滤，烘干，获得改性蒙脱土。
可选的，所述蒙脱土、三(2-甲氧基乙氧基)乙烯基硅烷、3-丁烯酸乙酯、二乙醇胺的重量配比为100:(9-11):(11-13):(1-3)。
3-丁烯酸乙酯中含有一个碳碳双键、一个酯基，二乙醇胺中含有两个羟基、一个仲胺基。将3-丁烯酸乙酯、二乙醇胺混合，能够发生酯交换反应。同时，由于二乙醇胺中含有两个羟基，此时，一个二乙醇胺能够和两个3-丁烯酸乙酯反应，并使单体预制物中带有两个碳碳双键。
三(2-甲氧基乙氧基)乙烯基硅烷中含有三个2-甲氧基乙氧基、一个硅氧基，之后将三(2-甲氧基乙氧基)乙烯基硅烷接枝到蒙脱土表面，然后加入单体预制物、有机过氧化物，此时，单体预制物、三(2-甲氧基乙氧基)乙烯基硅烷于蒙脱土表面发生聚合反应，并在蒙脱土表面引入酯基、仲胺基、2-甲氧基乙氧基，同时还增加蒙脱土表面活性基团的支链量，以及三维网状结构的紧密性，增强改性蒙脱土和原料的结合强度，提高改性蒙脱土的使用效果。
进一步的，步骤T2中，蒙脱土、乙醇的重量配比为1:(1-10)。优选的，蒙脱土、乙醇的重量配比为1:(3-8)。更优选的，蒙脱土、乙醇的重量配比为1:5。
可选的，所述催化剂的使用量为3-丁烯酸乙酯总量的0.5-1.5wt%；
所述阻聚剂的使用量为3-丁烯酸乙酯总量的0.1-0.3wt%；
所述有机过氧化物的使用量为三(2-甲氧基乙氧基)乙烯基硅烷总量的5-10wt%。
通过采用上述技术方案，对催化剂的使用量进行优化，降低催化剂因使用量过小而影响反应效率，也降低催化剂因使用量多大而增加成本。
阻聚剂能够降低单体预制物发生聚合，有机过氧化物能够促进单体预制物、三(2-甲氧基乙氧基)乙烯基硅烷于蒙脱土表面发生聚合。
步骤T1中获得的单体预制物，由于没有进行提纯，大大降低设备投入以及成本。此时，单体预制物中还含有少量催化剂、阻聚剂。步骤T2中，加入有机过氧化物，有机过氧化物的使用量远远大于阻聚剂，降低阻聚剂对聚合反应的影响。即，本申请的技术方案中，通过对阻聚剂、有机过氧化物的使用量进行优化，在保持3-丁烯酸乙酯中、二乙醇胺发生良好酯交换反应的基础上，还能够使单体预制物、三(2-甲氧基乙氧基)乙烯基硅烷于蒙脱土表面发生良好的聚合反应，同时，大大降低提纯设备投入，便于改性蒙脱土的制备和工业化批量生产应用。
在多个实施方案中，催化剂的使用量为3-丁烯酸乙酯总量的1wt%，其也可以根据需要将催化剂的使用量设置为3-丁烯酸乙酯总量的0.5wt%、0.8wt%、1.2wt%、1.5wt%等。
在多个实施方案中，阻聚剂的使用量为3-丁烯酸乙酯总量的0.1wt%，其也可以根据需要将阻聚剂的使用量设置为3-丁烯酸乙酯总量的0.2wt%、0.3wt%等。
在多个实施方案中，有机过氧化物的使用量为三(2-甲氧基乙氧基)乙烯基硅烷总量的8wt%，其也可以根据需要将有机过氧化物的使用量设置为三(2-甲氧基乙氧基)乙烯基硅烷总量的5wt%、6wt%、7wt%、9wt%、10wt%等。
可选的，所述催化剂为叔丁醇钠、钛酸四丁酯、辛酸亚锡中的一种或几种；
所述阻聚剂为对羟基苯甲醚、2,5-二叔丁基对苯二酚、2,4,6-三硝基苯酚中的一种或几种；
所述有机过氧化物为过氧化甲乙酮、过氧化二苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯中的一种或几种。
通过采用上述技术方案，对催化剂、阻聚剂、有机过氧化物进行优化，便于催化剂、阻聚剂、有机过氧化物的选择。
优选的，催化剂为叔丁醇钠，阻聚剂为对羟基苯甲醚，有机过氧化物为过氧化甲乙酮。
可选的，所述过氧化物交联剂为过氧化甲乙酮、过氧化二苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯中的一种或几种。
通过采用上述技术方案，过氧化甲乙酮、过氧化二苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯均能够产生游离基，并引发单体发生聚合反应，使原料形成三维网状结构，增加聚烯烃低烟无卤阻燃材料的机械强度以及耐热性。
优选的，过氧化物交联剂为过氧化二苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯两种，且过氧化二苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯的重量配比为(1-1):(1-3)。
在多个实施方案中，过氧化二苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯的重量配比为1:1，其也可以根据需要将重量配比设置为1:2、1:3、2:1、2:3、3:1、3:2等。
可选的，所述聚烯烃低烟无卤阻燃材料采用以下方法制备：将聚烯烃树脂、线性低密度聚乙烯、三(2-甲氧基乙氧基)乙烯基硅烷、油酸酰胺基丙基甜菜碱、过氧化物交联剂、乙烯-醋酸乙烯共聚物混合，然后加入硫酸钙晶须、氢氧化镁、改性蒙脱土混合，升温至160-180℃，搅拌处理30-50min，挤出，降温，获得聚烯烃低烟无卤阻燃材料。
通过采用上述技术方案，便于聚烯烃低烟无卤阻燃材料的制备。
可选的，所述缆芯包括多个相互抵触且绞合在一起的绞合导体，所述绞合导体的外周面包覆有绝缘层。
通过采用上述技术方案，绞合导体起到传导的作用，绝缘层对绞合导体起到保护、绝缘的作用。
进一步的，绝缘层由聚烯烃低烟无卤阻燃材料挤包而成。绝缘层使用的聚烯烃低烟无卤阻燃材料和护套层使用聚烯烃低烟无卤阻燃材料相同，便于低烟无卤阻燃电缆的加工。
可选的，所述填充物为聚丙烯填充绳；所述绕包层由低烟无卤阻燃带绕包而成。
通过采用上述技术方案，低烟无卤阻燃带不仅能够实现对缆芯、填充物的绕包，而且增加缆芯、填充物、绕包层之间的紧密性，降低缆芯移动，同时，增加低烟无卤阻燃电缆的阻燃性。
第二方面，本申请提供一种上述所述的低烟无卤阻燃电缆的加工工艺，采用如下的技术方案：
一种上述所述的低烟无卤阻燃电缆的加工工艺，包括如下步骤：
S1、将多个缆芯相互抵触并绞合在一起；
S2、于绞合在一起的缆芯的外周面填充填充物；
S3、在填充物的外周面设置绕包层，并使缆芯、填充物、绕包层紧密接触；
S4、在绕包层的外周面设置聚烯烃低烟无卤阻燃材料，聚烯烃低烟无卤阻燃材料挤包且形成护套层，从而获得低烟无卤阻燃电缆。
通过采用上述技术方案，便于低烟无卤阻燃电缆的加工。
综上所述，本申请至少具有以下有益效果：
1、本申请的低烟无卤阻燃电缆，其护套层由聚烯烃低烟无卤阻燃材料挤包而成，在聚烯烃低烟无卤阻燃材料的原料中添加线性低密度聚乙烯、三(2-甲氧基乙氧基)乙烯基硅烷、油酸酰胺基丙基甜菜碱，且利用两者的协同增效，增加三维网状结构的紧密性、致密性，提高极限氧指数、拉伸强度，并降低老化拉伸强度损失率。同时还在原料中添加蒙脱土，且采用三(2-甲氧基乙氧基)乙烯基硅烷、3-丁烯酸乙酯、二乙醇胺对蒙脱土进行处理，使聚烯烃低烟无卤阻燃材料的极限氧指数＞40%、拉伸强度＞47MPa、老化拉伸强度损失率＜2%、垂直燃烧级别为V-0，表现出高阻燃性、高拉伸强度、高耐热老化的优点。将其应用于低烟无卤阻燃电缆外套层，能够适应野外比较恶劣的环境，满足市场需求。
2、改性蒙脱土的制备方法中，首先使3-丁烯酸乙酯、二乙醇胺发生酯交换反应，并使单体预制物中带有两个碳碳双键。然后将三(2-甲氧基乙氧基)乙烯基硅烷接枝到蒙脱土表面，之后在有机过氧化物作用下，使单体预制物、三(2-甲氧基乙氧基)乙烯基硅烷于蒙脱土表面发生聚合反应。在蒙脱土表面引入酯基、仲胺基、2-甲氧基乙氧基，同时增加蒙脱土表面活性基团的支链量以及三维网状结构的紧密性，增强改性蒙脱土的使用效果。
附图说明
图1是本申请低烟无卤阻燃电缆的结构示意图。
附图标记说明：1、缆芯；11、绞合导体；12、绝缘层；2、绕包层；3、填充物；4、护套层。
具体实施方式
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
一种改性蒙脱土，其采用以下方法制备：
T1、在12kg的3-丁烯酸乙酯中加入2kg的二乙醇胺、0.12kg的催化剂、0.012kg的阻聚剂，搅拌处理20min。然后升温至70℃，搅拌处理6h，获得单体预制物。
其中，催化剂为叔丁醇钠；阻聚剂为对羟基苯甲醚。
T2、在500kg的乙醇中加入10kg的三(2-甲氧基乙氧基)乙烯基硅烷，搅拌处理5min。然后加入100kg的蒙脱土，搅拌处理6h。之后加入步骤T1获得的单体预制物、0.8kg的有机过氧化物，搅拌处理4h。之后进行过滤，烘干，获得改性蒙脱土。
其中，蒙脱土为钠基蒙脱土，且选自石家庄华朗矿产品贸易有限公司；有机过氧化物为过氧化甲乙酮。
制备例2
一种改性蒙脱土，其和制备例1的区别之处在于，步骤T1中，3-丁烯酸乙酯的使用量为11kg、二乙醇胺的使用量为1kg。步骤T2中，三(2-甲氧基乙氧基)乙烯基硅烷的使用量为11kg。
制备例3
一种改性蒙脱土，其和制备例1的区别之处在于，步骤T1中，3-丁烯酸乙酯的使用量为13kg、二乙醇胺的使用量为3kg。步骤T2中，三(2-甲氧基乙氧基)乙烯基硅烷的使用量为9kg。
实施例
表1 聚烯烃低烟无卤阻燃材料的各原料含量（单位:kg）
实施例1
一种聚烯烃低烟无卤阻燃材料，其原料配比见表1所示。
其中，聚烯烃树脂为聚烯烃树脂A-1050S，且选自东莞市高创塑胶原料有限公司；线性低密度聚乙烯为LLDPE UC404；过氧化物交联剂为过氧化二苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯两种，且过氧化二苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯的重量配比为1:1；乙烯-醋酸乙烯共聚物中醋酸乙烯含量为15wt%；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1μm、平均长度为30μm；氢氧化镁为无水氢氧化镁。
改性蒙脱土为蒙脱土经过三(2-甲氧基乙氧基)乙烯基硅烷、3-丁烯酸乙酯、二乙醇胺处理获得，且，改性蒙脱土采用制备例1制备获得。
一种聚烯烃低烟无卤阻燃材料的制备方法，包括如下步骤：
在聚烯烃树脂中加入线性低密度聚乙烯、三(2-甲氧基乙氧基)乙烯基硅烷、油酸酰胺基丙基甜菜碱、过氧化物交联剂、乙烯-醋酸乙烯共聚物，搅拌处理5min。然后加入硫酸钙晶须、氢氧化镁、改性蒙脱土，搅拌处理5min。之后升温至170℃，搅拌处理40min。挤出，降温至25℃，获得聚烯烃低烟无卤阻燃材料。
实施例2
一种聚烯烃低烟无卤阻燃材料，其和实施例1的区别之处在于，聚烯烃低烟无卤阻燃材料的原料配比不同，且其原料配比见表1所示。
实施例3
一种聚烯烃低烟无卤阻燃材料，其和实施例1的区别之处在于，聚烯烃低烟无卤阻燃材料的原料配比不同，且其原料配比见表1所示。
实施例4
一种聚烯烃低烟无卤阻燃材料，其和实施例1的区别之处在于，改性蒙脱土的来源不同，且改性蒙脱土采用制备例2制备获得。
实施例5
一种聚烯烃低烟无卤阻燃材料，其和实施例1的区别之处在于，改性蒙脱土的来源不同，且改性蒙脱土采用制备例3制备获得。
对比例
对比例1
一种聚烯烃低烟无卤阻燃材料，其和实施例1的区别之处在于，聚烯烃低烟无卤阻燃材料的原料中，用等量的线性低密度聚乙烯替换三(2-甲氧基乙氧基)乙烯基硅烷、油酸酰胺基丙基甜菜碱。
对比例2
一种聚烯烃低烟无卤阻燃材料，其和实施例1的区别之处在于，聚烯烃低烟无卤阻燃材料的原料中，用等量的油酸酰胺基丙基甜菜碱替换三(2-甲氧基乙氧基)乙烯基硅烷。
对比例3
一种聚烯烃低烟无卤阻燃材料，其和实施例1的区别之处在于，聚烯烃低烟无卤阻燃材料的原料中，用等量的三(2-甲氧基乙氧基)乙烯基硅烷替换油酸酰胺基丙基甜菜碱。
对比例4
一种聚烯烃低烟无卤阻燃材料，其和实施例1的区别之处在于，聚烯烃低烟无卤阻燃材料的原料中，用等量的3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷替换三(2-甲氧基乙氧基)乙烯基硅烷。
对比例5
一种聚烯烃低烟无卤阻燃材料，其和实施例1的区别之处在于，聚烯烃低烟无卤阻燃材料的原料中，用等量的蒙脱土替换改性蒙脱土。
对比例6
一种聚烯烃低烟无卤阻燃材料，其和实施例1的区别之处在于，聚烯烃低烟无卤阻燃材料的原料，改性蒙脱土的制备方法，步骤T2中，用等量的单体预制物替换三(2-甲氧基乙氧基)乙烯基硅烷。
对比例7
一种聚烯烃低烟无卤阻燃材料，其和实施例1的区别之处在于，聚烯烃低烟无卤阻燃材料的原料，改性蒙脱土的制备方法，步骤T2中，用等量的三(2-甲氧基乙氧基)乙烯基硅烷替换单体预制物。
对比例8
一种聚烯烃低烟无卤阻燃材料，其和实施例1的区别之处在于，聚烯烃低烟无卤阻燃材料的原料，改性蒙脱土的制备方法，步骤T2中，用等量的3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷替换三(2-甲氧基乙氧基)乙烯基硅烷。
应用例
应用例1
一种低烟无卤阻燃电缆，结合图1，包括三个相互抵触且绞合在一起的缆芯1，缆芯1的横截面呈圆形。缆芯1包括多个相互抵触且绞合在一起的绞合导体11，绞合导体11为铜丝。绞合导体11的外周面包覆有绝缘层12，绝缘层12由聚烯烃低烟无卤阻燃材料挤包而成。绝缘层12的聚烯烃低烟无卤阻燃材料采用实施例1制备获得。
结合图1，三个缆芯1的外周面包覆有绕包层2，绕包层2由低烟无卤阻燃带双层绕包而成，每层绕包重叠率为25%，低烟无卤阻燃带选自扬州中缆电气有限公司。三个缆芯1和绕包层2之间的空隙分别填充有填充物3，填充物3的数量为三个，填充物3为聚丙烯填充绳，填充物3能够降低缆芯1的移动，增加缆芯1和绕包层2的相对稳定。绕包层2的外周面包覆有护套层4，护套层4由聚烯烃低烟无卤阻燃材料挤包而成。护套层4的聚烯烃低烟无卤阻燃材料采用实施例1制备获得。
一种低烟无卤阻燃电缆的加工工艺，包括如下步骤：
S0、将多个铜丝相互抵触且绞合在一起形成绞合导体11，然后在绞合导体11的外周面设置聚烯烃低烟无卤阻燃材料，聚烯烃低烟无卤阻燃材料挤包且形成绝缘层12，从而获得缆芯1。
S1、将多个缆芯1相互抵触并绞合在一起。
S2、于绞合在一起的缆芯1的外周面填充填充物3。
S3、在填充物3的外周面绕包低烟无卤阻燃带且形成绕包层2，并使缆芯1、填充物3、绕包层2紧密接触。
S4、在绕包层2的外周面设置聚烯烃低烟无卤阻燃材料，聚烯烃低烟无卤阻燃材料挤包且形成护套层4，从而获得低烟无卤阻燃电缆。
应用例2-5
一种低烟无卤阻燃电缆，其和应用例1的区别之处在于，应用例2-5的绝缘层12的聚烯烃低烟无卤阻燃材料依次分别采用实施例2-5制备获得；应用例2-5的护套层4的聚烯烃低烟无卤阻燃材料依次分别采用实施例2-5制备获得。
对比应用例
对比应用例1-8
一种低烟无卤阻燃电缆，其和应用例1的区别之处在于，对比应用例1-8的绝缘层12的聚烯烃低烟无卤阻燃材料依次分别采用对比例1-8制备获得；对比应用例1-8的护套层4的聚烯烃低烟无卤阻燃材料依次分别采用对比例1-8制备获得。
性能检测
分别取实施例1-5、对比例1-8获得的聚烯烃低烟无卤阻燃材料作为试样，并对试样进行以下性能检测，检测结果如表2所示。
其中，依据GB/T2406-2009《塑料用氧指数法测定燃烧行为》，对试样的极限氧指数进行检测。
依据GB/T1040-2008《塑料拉伸性能的测定》，对试样的拉伸强度进行检测。
老化拉伸强度损失率中，老化温度为100℃、老化时间为84h。
依据GB/T2408-2008《塑料燃烧性能试验方法水平法和垂直法》，对试样的垂直燃烧级别进行检测。
表2 检测结果
从表2中可以看出，本申请的聚烯烃低烟无卤阻燃材料，具有较高的极限氧指数，极限氧指数为40.6-42.8%，表现出高阻燃性的效果。其还具有较高的拉伸强度，拉伸强度为47.23-49.52MPa，表现出高机械强度的优点。其还具有较低的老化拉伸强度损失率，老化拉伸强度损失率为1.41-1.65%，表现出高耐老化性的特点。本申请的聚烯烃低烟无卤阻燃材料，通过原料之间的协同增效，使其具有高阻燃性、高机械强度、高耐热老化的优点，满足市场需求。
对比例1的聚烯烃低烟无卤阻燃材料，其原料中无三(2-甲氧基乙氧基)乙烯基硅烷、油酸酰胺基丙基甜菜碱；对比例2的聚烯烃低烟无卤阻燃材料，其原料中含有油酸酰胺基丙基甜菜碱。由此可以看出，在原料中单独添加油酸酰胺基丙基甜菜碱，极限氧指数提高了2.2%、拉伸强度提高了6.54MPa，老化拉伸强度损失率降低了0.61%。对比例3的聚烯烃低烟无卤阻燃材料，其原料中含有三(2-甲氧基乙氧基)乙烯基硅烷。由此可以看出，在原料中单独添加三(2-甲氧基乙氧基)乙烯基硅烷，极限氧指数提高了2.6%、拉伸强度提高了9.33MPa，老化拉伸强度损失率降低了1.13%。实施例1的聚烯烃低烟无卤阻燃材料，其原料中含有油酸酰胺基丙基甜菜碱、三(2-甲氧基乙氧基)乙烯基硅烷。由此可以看出，在原料中同时添加油酸酰胺基丙基甜菜碱、三(2-甲氧基乙氧基)乙烯基硅烷，且利用两者之间的协同增效，极限氧指数提高了9.2%、拉伸强度提高了16.24MPa，老化拉伸强度损失率降低了5.45%，使聚烯烃低烟无卤阻燃材料表现出更优的阻燃性、机械强度、耐热老化性，增加聚烯烃低烟无卤阻燃材料使用的稳定性和寿命。
对比例4的聚烯烃低烟无卤阻燃材料，其原料中含有3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷；实施例1的聚烯烃低烟无卤阻燃材料，其原料中含有三(2-甲氧基乙氧基)乙烯基硅烷。由此可以看出，添加三(2-甲氧基乙氧基)乙烯基硅烷能够进一步增加聚烯烃低烟无卤阻燃材料的阻燃性、拉伸强度以及耐热老化性。这可能是由于，三(2-甲氧基乙氧基)乙烯基硅烷中含有三个2-甲氧基乙氧基，增加支链量以及三维网状结构紧密性，提高原料之间的结合强度，从而提升聚烯烃低烟无卤阻燃材料的性能。
对比例5的聚烯烃低烟无卤阻燃材料，其原料中蒙脱土未经过改性处理；对比例6的聚烯烃低烟无卤阻燃材料，其原料中蒙脱土经过3-丁烯酸乙酯、二乙醇胺改性处理。由此可以看出，通过3-丁烯酸乙酯、二乙醇胺对蒙脱土改性处理，极限氧指数提高了0.7%、拉伸强度提高了2.79MPa，老化拉伸强度损失率降低了0.67%。对比例7的聚烯烃低烟无卤阻燃材料，其原料中蒙脱土经过三(2-甲氧基乙氧基)乙烯基硅烷改性处理。由此可以看出，通过三(2-甲氧基乙氧基)乙烯基硅烷对蒙脱土改性处理，极限氧指数提高了1.3%、拉伸强度提高了5.67MPa，老化拉伸强度损失率降低了1.09%。实施例1的聚烯烃低烟无卤阻燃材料，其原料中蒙脱土经过3-丁烯酸乙酯、二乙醇胺、三(2-甲氧基乙氧基)乙烯基硅烷改性处理。由此可以看出，通过3-丁烯酸乙酯、二乙醇胺、三(2-甲氧基乙氧基)乙烯基硅烷对蒙脱土改性处理，且利用其之间的协同增效，极限氧指数提高了7.2%、拉伸强度提高了13.67MPa，老化拉伸强度损失率降低了3.93%，使聚烯烃低烟无卤阻燃材料表现出更优的性能。
对比例8的聚烯烃低烟无卤阻燃材料，其原料中蒙脱土经过3-丁烯酸乙酯、二乙醇胺、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷改性处理；实施例1的聚烯烃低烟无卤阻燃材料，其原料中蒙脱土经过3-丁烯酸乙酯、二乙醇胺、三(2-甲氧基乙氧基)乙烯基硅烷改性处理。由此可以看出，三(2-甲氧基乙氧基)乙烯基硅烷对蒙脱土的改性优于3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，有效增加改性蒙脱土于聚烯烃低烟无卤阻燃材料中的使用效果。
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 (7)
1.一种低烟无卤阻燃电缆，其特征在于：包括多个相互抵触且绞合在一起的缆芯(1)，多个所述缆芯(1)的外周面包覆有绕包层(2)，所述绕包层(2)和多个缆芯(1)之间的空隙分别填充有填充物(3)，所述绕包层(2)的外周面包覆有护套层(4)；所述护套层(4)由聚烯烃低烟无卤阻燃材料挤包而成；
所述聚烯烃低烟无卤阻燃材料主要由以下重量份的原料制成：聚烯烃树脂300份、线性低密度聚乙烯93-107份、三(2-甲氧基乙氧基)乙烯基硅烷25-30份、油酸酰胺基丙基甜菜碱10-15份、过氧化物交联剂5-10份、乙烯-醋酸乙烯共聚物5-10份、硫酸钙晶须15-25份、氢氧化镁10-20份、改性蒙脱土8-12份；
所述改性蒙脱土为蒙脱土经过三(2-甲氧基乙氧基)乙烯基硅烷、3-丁烯酸乙酯、二乙醇胺处理获得；所述聚烯烃树脂为聚烯烃树脂A-1050S；所述线性低密度聚乙烯为LLDPEUC404；
所述改性蒙脱土采用以下方法制备：
T1、在3-丁烯酸乙酯中加入二乙醇胺、催化剂、阻聚剂，搅拌处理10-30min，升温至60-80℃，搅拌处理5-7h，获得单体预制物；
T2、在乙醇中加入三(2-甲氧基乙氧基)乙烯基硅烷混合，然后加入蒙脱土，搅拌处理5-7h，之后加入单体预制物、有机过氧化物，搅拌处理3-5h，过滤，烘干，获得改性蒙脱土；
所述蒙脱土、三(2-甲氧基乙氧基)乙烯基硅烷、3-丁烯酸乙酯、二乙醇胺的重量配比为100:(9-11):(11-13):(1-3)；所述催化剂的使用量为3-丁烯酸乙酯总量的0.5-1.5wt%；所述阻聚剂的使用量为3-丁烯酸乙酯总量的0.1-0.3wt%；所述有机过氧化物的使用量为三(2-甲氧基乙氧基)乙烯基硅烷总量的5-10wt%。
2.根据权利要求1所述的一种低烟无卤阻燃电缆，其特征在于：所述催化剂为叔丁醇钠、钛酸四丁酯、辛酸亚锡中的一种或几种；所述阻聚剂为对羟基苯甲醚、2,5-二叔丁基对苯二酚、2,4,6-三硝基苯酚中的一种或几种；所述有机过氧化物为过氧化甲乙酮、过氧化二苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种低烟无卤阻燃电缆，其特征在于：所述过氧化物交联剂为过氧化甲乙酮、过氧化二苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种低烟无卤阻燃电缆，其特征在于：所述聚烯烃低烟无卤阻燃材料采用以下方法制备：将聚烯烃树脂、线性低密度聚乙烯、三(2-甲氧基乙氧基)乙烯基硅烷、油酸酰胺基丙基甜菜碱、过氧化物交联剂、乙烯-醋酸乙烯共聚物混合，然后加入硫酸钙晶须、氢氧化镁、改性蒙脱土混合，升温至160-180℃，搅拌处理30-50min，挤出，降温，获得聚烯烃低烟无卤阻燃材料。
5.根据权利要求1所述的一种低烟无卤阻燃电缆，其特征在于：所述缆芯(1)包括多个相互抵触且绞合在一起的绞合导体(11)，所述绞合导体(11)的外周面包覆有绝缘层(12)。
6.根据权利要求1所述的一种低烟无卤阻燃电缆，其特征在于：所述填充物(3)为聚丙烯填充绳；所述绕包层(2)由低烟无卤阻燃带绕包而成。
7.一种如权利要求1-6中任意一项所述的低烟无卤阻燃电缆的加工工艺，其特征在于：包括如下步骤：
S1、将多个缆芯(1)相互抵触并绞合在一起；
S2、于绞合在一起的缆芯(1)的外周面填充填充物(3)；
S3、在填充物(3)的外周面设置绕包层(2)，并使缆芯(1)、填充物(3)、绕包层(2)紧密接触；
S4、在绕包层(2)的外周面设置聚烯烃低烟无卤阻燃材料，聚烯烃低烟无卤阻燃材料挤包且形成护套层(4)，从而获得低烟无卤阻燃电缆。
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