[发明专利]低烟无卤阻燃电缆及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电缆领域，尤其涉及一种低烟无卤阻燃电缆及其制备方法。

背景技术

随着人们环保意识的提高和我国社会经济建设步伐的加快，低烟无卤阻燃电缆被广泛地应用在高层建筑、地铁、发电厂、核电站和轨道交通等重要部门及公共场所。当发生火灾时，电缆燃烧时不释放腐蚀性气体，并且透光性良好，对救援工作有很大的帮助，在很大程度上可以减少人员伤亡和财产损失。

电缆绝缘层是指电缆结构中缆芯外一层起到绝缘作用的包覆层，目前电缆的绝缘层主要由聚合物构成。低烟无卤阻燃电缆绝缘层一般采用聚烯烃作为基料，因聚烯烃系纯碳氢化合物，燃烧时分解成水和二氧化碳，不产生明显的烟雾和有害气体。为了达到同时满足无卤、低烟、阻燃的目标，目前最主要的方法是向基料中加入大量金属氢氧化物，如氢氧化镁、氢氧化铝。其反应机理为这些金属氢氧化物在高温下可以分解为水和相应的金属氧化物，同时吸收大量的热以阻止材料的继续燃烧。

为了达到优异的阻燃性能，一般电缆绝缘层中大量添加氢氧化铝或氢氧化镁等无机阻燃剂，其填充量往往需要大于树脂基料的量，这就大大降低了材料的机械物理性能，使其抗拉强度、断裂伸长率等性能指标大幅下降，继而承受机械外力的能力下降。大量无机物的填充，还会致使电缆料的耐撕裂性变差，一旦电缆局部产生小缺口，受力后小缺口会逐步扩大，并且受力越大，缺口扩大的速度就越快，最终导致电缆绝缘套整体破裂。

为了解决这一问题，人们提出了采用复合有机磷氮系阻燃剂的方法，其主要方法是将聚磷酸胺、季戊四醇及三聚氰胺以一定比率混合作为复合阻燃剂加入到电缆基料中，在燃烧过程中，聚磷酸胺作为酸源（脱水剂）与碳源（成炭剂）季戊四醇和气源（发泡剂）三聚氰胺发生反应，使材料表面形成一层炭质泡沫层，达到隔热、隔氧、抑烟并放置熔滴产生的作用。尽管磷氮系阻燃剂的添加量较无机阻燃剂有明显降低，添加30wt％左右即可得到较好的阻燃效果，但由于相容性等问题依然存在，其对材料综合力学性能的负面影响依然是不可忽视的，另一方面，磷氮系阻燃剂更适合于尼龙、PET等工程塑料体系的阻燃，而对于聚烯烃电缆料的阻燃会带来烟密度增大等问题。

另外，为了使电缆绝缘层可以经受断短路状态下的短时高温，目前工业界所广泛采用的是通过温水交联的硅烷接枝聚乙烯材料作为电缆的绝缘层，该方法的一个主要缺点是水煮过程耗时耗能，同时在水煮过程中往往在材料内部引入水份，同时在水煮过程中往往容易出现水份渗透至绝缘层及导体表面，从而使得绝缘层绝缘性能下降及导体表面易氧化等问题，以致电缆在使用过程中会存在一定的安全隐患。从而为电缆在使用过程中的失效埋下隐患。

发明内容

本发明针对上述缺陷，从电缆绝缘层结构的改进入手，提出一种低烟无卤阻燃电缆，其绝缘层具有低烟无卤阻燃性的同时具备优异的抗拉强度、断裂伸长率等综合力学性能，且电缆绝缘层耐压等级较高。

本发明的技术方案为：

本发明提供了一种低烟无卤阻燃电缆，包括导电线芯，其外设置绝缘层，绝缘层为三层结构，外层材料为低烟无卤阻燃聚烯烃，中间层及内层材料为交联聚烯烃。

进一步的，中间层材料的交联度小于内层材料的交联度。

优选的，所述交联聚烯烃为聚烯烃、硅烷基交联体系的混合物。

所述聚烯烃选自线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯中的至少一种。

更优选的，所述聚烯烃的熔体指数为0.2-5。

所述硅烷基交联体系包括不饱和烷氧基硅烷、过氧化物、交联催化剂及产水剂。

所述不饱和烷氧基硅烷选自乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷中的至少一种。

所述过氧化物选自过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、1,1-二叔丁基过氧化环己烷中的至少一种。

所述交联催化剂选自二月桂酸二丁基锡、二甲基锡、二辛基锡、四苯基锡、氧化锌、氧化锡、辛酸亚锡、烷基苯磺酸、有机钛螯合物、苯醌、苯乙烯中的至少一种。

所述产水剂选自氢氧化镁、氢氧化铝、硬脂酸、苯磺酸、烷基磺酸、氧化锌、氧化锡中的至少一种。

优选的，所述低烟无卤阻燃电缆，其绝缘层的三层结构为：

外层材料的原料中含有：聚烯烃40-90重量份，阻燃剂10-60重量份，其中，阻燃剂为低烟无卤阻燃剂；

中间层材料的原料中含有：聚烯烃91-98重量份，硅烷0.5-2重量份，过氧化物0.01-1重量份，交联催化剂0.01-2重量份，产水剂1-4重量份；