一种高阻燃耐用型电线电缆及其制备工艺的制作方法

本发明涉及电缆绝缘材料，具体地说是一种高阻燃耐用型电线电缆及其制备工艺。

背景技术：

1、电线电缆在电力、汽车和通信等领域有着广泛的应用，而随着我国经济社会的发展，电线电缆的需求量大幅增加，不仅要求提高电线电缆的质量，而且还要求其绿色环保。

2、现在制备电线电缆的材料中最常用的是交联聚乙烯，它具有优良的电性能、力学及耐热性能，但因其为热固性材料，难以回收，且需要通过交联才能获得耐热性能，导致工艺流程长，耗能大，因此需要寻找一种制备更加简单的，工业生产更加环保的电线电缆材料来替代交联聚乙烯。

3、聚丙烯是一种热塑性材料，它不仅拥有良好的电性能、力学性能和优良的耐热性，而且便于回收利用，绿色环保，在电线电缆领域有着广阔的应用前景，但由于聚丙烯存在机械性能不足，易燃，抗晒能力差等缺点，导致其制备的电线电缆在长期日晒的户外老化速度较高，而且阻燃性较低，在某些大功率的用电场景无法达到要求，尽管现在大部分聚丙烯电线电缆的制备工艺会添加阻燃剂来提高聚丙烯电线电缆的阻燃性，但大部分阻燃剂与聚丙烯相容性差，无法大量添加，对电线电缆阻燃性的提升有限，依然难以在大功率用电场景达到使用要求，而且升温后阻燃剂会进行分解，导致电缆结构中出现空隙，对电线电缆的机械强度造成影响，降低电线电缆的耐用性。

4、为解决上述工艺难点，本发明研究出一种用料环保，材料之间相容性好，具有稳定结构的高阻燃耐用型电线电缆及其制备工艺。

技术实现思路

1、为了解决上述技术缺陷，本发明研究出一种用料环保，材料之间相容性好，具有稳定结构的高阻燃耐用型电线电缆及其制备工艺。

2、一种高阻燃耐用型电线电缆的制备工艺，包括以下步骤：

3、s1：氢氧化镁对膨胀石墨的包覆

4、将膨胀石墨和海藻酸钠加入tris缓冲液中，超声搅拌后加入盐酸多巴胺，继续搅拌，然后离心分离并抽滤得到沉淀物，将沉淀物进行干燥，得到聚多巴胺包覆膨胀石墨，将铝酸脂偶联剂、氢氧化镁和乙醇混合搅拌后加入聚多巴胺包覆膨胀石墨，继续搅拌，得到mh包覆的膨胀石墨；

5、s2：mh包覆的膨胀石墨表面聚合聚脲树脂

6、将mh包覆的膨胀石墨、乳化剂和去离子水混合搅拌后加热，然后缓慢加入2，4-二异氰酸甲苯酯和二苯基二乙基锡，保温搅拌后使mh包覆的膨胀石墨表面聚合上聚脲树脂，冷却得到混合液ⅰ，用乙醇对混合液ⅰ洗涤抽滤后过滤，得到固体物质，对固体物质进行干燥，得到复合阻燃剂；

7、s3：聚丙烯的接枝改性

8、将水杨酸-2-乙基己基酯、马来酸酐粉末、过氧化苯甲酰和二甲苯混合搅拌后进行水浴加热，然后再加入二甲苯，加热回流并用乙醇洗涤，得到接枝物，将接枝物、水杨酸-2-乙基己基酯、抗氧化剂1010和聚丙烯放入转矩流变仪进行混炼，得到改性聚丙烯；

9、s4：电缆外护套与电缆的生产

10、将改性聚丙烯、抗氧化剂1010、硬脂酸和mc226相容剂加入混炼式密炼机中，熔融后加入复合阻燃剂混炼，得到阻燃电缆材料，将阻燃电缆材料填充至模具进行热压，水冷后进行低温喷雾冷却至室温，得到电缆外护套材料，将绝缘材料和电缆外护套材料分别置于注塑机中，使铜导线依次通过绝缘注塑机和外护套注塑机进行注塑，然后经过水槽冷却得到高阻燃耐用型电线电缆。

11、进一步地，步骤s1氢氧化镁对膨胀石墨的包覆，包括以下步骤：

12、s1.1：将2-3重量份的膨胀石墨和0.3-0.4重量份的海藻酸钠加入4-6重量份的tris缓冲液中，然后置于超声波搅拌器中，调节超声频率为50-80khz，以180-220rpm的搅拌速度搅拌20-25分钟，关闭超声波发生器后加入2-5重量份的盐酸多巴胺，以80-100rpm的搅拌速度继续搅拌18-20小时，然后置于离心机中进行离心分离，抽滤得到沉淀物，将沉淀物置于干燥箱中以60-65℃的温度干燥2-3小时，得到聚多巴胺包覆膨胀石墨；

13、s1.2：将0.2-0.3重量份的铝酸脂偶联剂、8-10重量份的氢氧化镁和12-15重量份的乙醇加入加热搅拌机中，调节搅拌温度为50-55℃，转速为100-120rpm，搅拌50-55分钟后加入聚多巴胺包覆膨胀石墨，继续搅拌1-1.5小时，得到mh包覆的膨胀石墨。

14、进一步地，步骤s2mh包覆的膨胀石墨表面聚合聚脲树脂，包括以下步骤：

15、s2.1：将mh包覆的膨胀石墨、1-1.5重量份的乳化剂和80-100重量份的去离子水置于容器中，搅拌10-15分钟后加热至75-80℃，然后缓慢加入3-4重量份的2，4-二异氰酸甲苯酯和0.04-0.05重量份的二苯基二乙基锡，在75-80℃的温度下，以80-100rpm的搅拌速度搅拌2-3小时，使mh包覆的膨胀石墨表面聚合上聚脲树脂，自然冷却至室温，得到混合液ⅰ；

16、s2.2：在混合液ⅰ中加入60-80重量份，浓度为30-35wt％的乙醇，搅拌25-30分钟后进行离心分离，抽滤得到混合液ⅱ，重复2-3次后过滤，得到固体物质，将固体物质置于真空干燥箱内，调节真空度为0.1-0.15mpa，以70-75℃的温度干燥6-8小时，得到复合阻燃剂。

17、进一步地，步骤s3聚丙烯的接枝改性，包括以下步骤：

18、s3.1：将3-4重量份的水杨酸-2-乙基己基酯、0.2-0.3重量份的马来酸酐粉末、0.04-0.05重量份的过氧化苯甲酰和0.2-0.3重量份的二甲苯混合加入容器中，常温搅拌15-20分钟后放入水浴锅中，调节温度为80-85℃，水浴加热1.5-2小时，然后加入5-6重量份的二甲苯，加热回流20-25分钟，趁热放入8-10重量份的无水乙醇中，待溶液分层后进行抽滤，重复2-3次，得到接枝物；

19、s3.2：将接枝物、0.2-0.3重量份的水杨酸-2-乙基己基酯、0.2-0.3重量份的抗氧化剂1010和65-80重量份的聚丙烯放入转矩流变仪中，调节温度为150-160℃混炼30-35分钟，得到改性聚丙烯。

20、进一步地，步骤s4电缆外护套与电缆的生产，包括以下步骤：

21、s4.1：将改性聚丙烯、0.3-0.4重量份的抗氧化剂1010、0.3-0.4重量份的硬脂酸和2-3重量份的mc226相容剂加入混炼式密炼机中，以165-170℃的温度熔融3-5分钟，然后加入复合阻燃剂混炼8-10分钟，得到阻燃电缆材料；

22、s4.2：将阻燃电缆材料填充至模具，然后放入平板硫化机中，调节温度为170-175℃，压力为15-16mpa，热压10-15分钟后水冷至55-60℃，然后用exair3925冷却枪进行低温喷雾冷却至室温，得到电缆外护套材料；

23、s4.3：将绝缘材料和电缆外护套材料分别置于注塑机中，使铜导线依次通过绝缘材料注塑机和电缆外护套材料注塑机进行注塑，然后经过水槽冷却得到高阻燃耐用型电线电缆。

24、进一步地，步骤s1.2中的氢氧化镁的粒径为10-1000nm，聚多巴胺包覆膨胀石墨粒径为10-100μm。

25、进一步地，步骤s2.1中的乳化剂为聚氧乙烯山梨醇酐单棕榈酸酯。

26、进一步地，步骤s4.2中exair3925冷却枪的低温喷雾冷却参数为：出气口压力0.6-0.8mpa，出气流量550-600l/分钟，气流温度为零下15-20℃。

27、进一步地，步骤s4.3中绝缘材料为交联聚乙烯。

28、一种高阻燃耐用型电线电缆，其由上述一种高阻燃耐用型电线电缆的制备工艺制备得到。

29、有益效果是：1、本发明通过在膨胀石墨的表面包覆一层氢氧化镁，得到mh包覆的膨胀石墨，再在mh包覆的膨胀石墨的表面通过原位聚合反应聚合上一层聚脲树脂，其中聚脲树脂能够减少mh之间的团聚，提高复合阻燃剂的分散性，并且能够增强与聚丙烯的粘结力，提高与聚丙烯的相容性，而其中的mh包覆的膨胀石墨在电缆短路升温时，mh分解，吸收热量并释放大量水分，具有优异的阻燃性，而膨胀石墨由于升温膨胀，不仅填补了mh分解产生的空隙，稳固电缆材料的结构，提高电缆的耐用性，还能隔绝氧气，进一步提高阻燃的效果。

30、2、本发明通过在膨胀石墨表面先包裹上一层聚多巴胺，再将通过铝酸脂偶联剂对mh进行表面改性，mh表面生成具备亲有机性的有机分子层，当mh对聚多巴胺包覆膨胀石墨进行包覆时，mh和聚多巴胺表面形成缠结结构，从而提高增强了mh与膨胀石墨之间的界面强度，在后续加工成电缆以及电缆的使用过程中更加稳定，改善了电缆的机械性能，使其更加耐用。

31、3、本发明通过水杨酸-2-乙基己基酯对聚丙烯进行接枝改性，得到改性聚丙烯，由于水杨酸-2-乙基己基酯对紫外线具有很强的吸收能力，从而使改性聚丙烯制得的电缆外护套能够很好的吸收紫外线，降低电缆在户外工作时的老化速度，提高其耐用性。