一种高强度无卤阻燃架空电缆料的制备方法与流程

本发明属于电缆料，具体地，涉及一种高强度无卤阻燃架空电缆料的制备方法。

背景技术：

1、电线电缆是工农业生产和现代生活中不可或缺的重要材料，架空电缆是指悬挂在空中，由多股铜线或铝线绞合成电缆，其结构一般包括导体、绝缘、护套等部分，由于架空电缆长期在室外使用，电缆外护层易老化而损坏，导致其绝缘性下降，造成电缆短路，进而引起火灾，造成严重危害，电缆中接触电阻过大也易引起电缆发生电弧爆炸燃烧而产生火灾，火势沿电缆线路的蔓延更增加了火灾的危害性。与此同时，由于架空电缆长期在户外使用，因而易受雨雪冲击而损坏，造成安全隐患，而现有技术中关于如何加强架空电缆的防水防潮性的研究很少。

2、此外，目前常用的架空电缆料多使用聚氯乙烯材料或者橡胶作为主要材料。聚氯乙烯材料具有优良的机械物理性能、柔韧性和耐化学试剂性等优点，但是聚氯乙烯材料容易引起静电积聚，当静电积累到一定程度，就易产生火花，容易引起火灾，且聚氯乙烯材料含卤，含卤电缆在发生火灾时产生的有毒气体以严重威胁到火灾受害者的健康，同时也给救援工作带来阻碍。橡胶材料在耐火阻燃性能方面难以满足人们的使用要求，且高温条件下，橡胶容易分解，产生对环境有较大污染的物质，耐老化性也有待提高。

3、eva(乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)具有良好的耐热老化、耐气候、耐臭氧性能，交联eva的最高长期工作温度可达150℃，与以耐热闻名的硅橡胶相当，且eva本身不含卤元素，所以特别适合作低烟无卤阻燃料的基料。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供了一种高强度无卤阻燃架空电缆料的制备方法。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种高强度无卤阻燃架空电缆料的制备方法，包括以下步骤：

4、将乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、无机填料、马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、阻燃剂、偶联剂、润滑剂、抗氧剂、紫外线吸收剂和交联助剂，放入到高速混合机中共混，以充分混合均匀，随后加入到三螺杆挤出机内，控制机头温度为170-190℃，机头压力为1-10mpa，螺杆转速为80-100r/min，熔融共混得到高强度无卤阻燃架空电缆料。

5、进一步地，各物质的重量份为：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物60-80份、无机填料10-20份、马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯酯共聚物5-10份、阻燃剂5-12份、偶联剂1-3份、润滑剂0.6-0.8份、抗氧剂0.5-1份、紫外线吸收剂0.5-1份、交联助剂0.1-0.2份。

6、进一步地，所述无机填料为纳米碳酸钙、氢氧化铝、氢氧化镁、纳米二氧化钛中的一种或几种。

7、进一步地，所述阻燃剂通过如下步骤制备：

8、s1、氮气保护下将甲基丙烯酸十二氟庚酯、2,3-二巯基丁二酸和安息香二甲醚加入到装有dmf(n,n-二甲基甲酰胺)的三口烧瓶中，置于365nm紫外灯下照射10min后，减压蒸馏，得到中间体1；甲基丙烯酸十二氟庚酯、2,3-二巯基丁二酸和安息香二甲醚的用量比为13.1ml:4.5g:0.64g；

9、控制甲基丙烯酸十二氟庚酯与2,3-二巯基丁二酸的摩尔比为2:1且甲基丙烯酸十二氟庚酯略过量，甲基丙烯酸十二氟庚酯上的碳碳双键与2,3-二巯基丁二酸的-sh发生巯基-烯的点击化反应，得到中间体1，反应过程如下所示：

10、

11、s2、氮气保护下将2,4-二氨基-6-二烯丙氨基-1,3,5-三嗪、三乙胺和dmf加入至干燥的三口烧瓶中，搅拌溶解后，缓慢加入氯磷酸二正丁基酯，升温至80℃反应3h，反应结束后冷却至室温，减压蒸馏，得到中间体2；2,4-二氨基-6-二烯丙氨基-1,3,5-三嗪、氯磷酸二正丁基酯、三乙胺和dmf的用量比为6.2g:7g:6.5ml:120ml；

12、在三乙胺的作用下，控制2,4-二氨基-6-二烯丙氨基-1,3,5-三嗪与氯磷酸二正丁基酯的摩尔比为1:1且氯磷酸二正丁基酯略过量，2,4-二氨基-6-二烯丙氨基-1,3,5-三嗪的一个-nh2和氯磷酸二正丁基酯的-cl发生亲核取代反应，反应过程如下所示：

13、

14、s3、氮气保护下将中间体1与dmf加入三口烧瓶中，置于0℃的低温恒温槽中，加入edc(1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐)和nhs(n-羟基琥珀酰亚胺)，搅拌混合均匀后，缓慢加入中间体2，加入完成后，置于常温条件下搅拌反应2h，减压蒸馏，得到阻燃剂。中间体1、中间体2、edc、nhs、dmf的用量比为9.8g:8g:0.77g:0.46g。

15、控制中间体1和中间体2的摩尔比为1:2且中间体2略过量，在edc和nhs作用下，中间体1分子上的-cooh与中间体2分子上的-nh2发生酰胺化反应，得到阻燃剂，反应过程如下所示；

16、

17、本发明阻燃剂中含有丰富的氟原子，有很强的疏水性，将含有丰富氟原子的阻燃剂添加进电缆料中，能显著提升电缆料的防水防潮性。

18、本发明阻燃剂为p-n协同阻燃体系。含p阻燃剂在气相中，高温下会分解释放出许多含磷的自由基，如po·，hpo·，hpo2·等，它们能与h·、oh·等高能自由基反应，从而抑制甚至中断链式反应，发挥阻燃功能；在凝聚相中，磷系阻燃剂分解后会产生磷酸，加快基材表面脱水成炭的速度，使之迅速生成致密炭层，将热量和氧气隔离在外，发挥阻燃功效；含p阻燃剂促使聚合物基体成炭，在聚合物基体表面形成熔融炭层，而含n阻燃剂受热分解除了吸收大量热还会生成氨气、氮气等不燃性气体，这些气体不仅可以稀释火焰区氧气等可燃性气体的浓度，还能使得熔融炭层膨胀发泡，形成多孔泡沫状结构，进而阻断基体与外界进行热量与氧气交换的进程，阻止聚合物材料燃烧，达到阻燃的最终效果。

19、本发明阻燃剂中含多个不饱和双键，其在交联助剂的作用下能够与偶联剂中的双键以及乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中未反应完全的双键产生化学作用，而偶联剂又能与无机填料间产生化学键合，因此，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、阻燃剂、偶联剂与无机填料间形成了交联的三维网络结构，该结构既能使得阻燃剂和无机填料高度分散并稳固存在于电缆料中，充分发挥作用，从而增加电缆料阻燃性和防水防潮性，同时，该结构又能增强电缆料的热稳定性、机械强度。

20、进一步地，所述润滑剂为硬脂酸、石蜡、聚乙烯蜡、硬脂酸丁酯、硬脂酸锌、芥酸酰胺中的一种或几种。

21、进一步地，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂ndz-201、乙烯基三甲氧基硅烷、3-(三甲氧基甲硅基)甲基丙烯酸丙酯、乙烯基三乙氧基硅烷中的一种或几种。

22、进一步地，所述抗氧剂为硫代二丙酸二硬脂醇酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八醇酯中的一种或几种。

23、进一步地，所述紫外线吸收剂为紫外线吸收剂uv-o、紫外线吸收剂uv-531、紫外线吸收剂uvp-327中的一种或几种。

24、进一步地，所述交联助剂为过氧化二异丙苯。

25、本发明的有益效果：本发明阻燃剂为p-n协同阻燃体系，同时含有丰富的氟原子，加之阻燃剂、填料与基体材料间构成了三维网状结构，从而本发明阻燃剂和填料能长期稳定存在于电缆料中，充分发挥作用，因而本发明电缆料强度高且具备高效安全的阻燃效果、防水防潮效果，加之其余原料的作用，电缆料还具备优异的热稳定性、耐老化性等性能。