本發明屬于電纜技術領域，具體涉及一種新型阻燃電纜料及其制備方法。

背景技術：

隨著經濟的迅速發展，電線電纜在各個行業、領域中都得到廣泛的應用。電線電纜用量不斷增大的同時，電氣火災的事故也隨之增加，電線電纜產品的安全性、環保性、使用壽命也有了更高的要求，電線電纜的阻燃問題逐漸引起了世界各國的重視。早在70年代，國內外相繼開發了阻燃電纜，這些阻燃電纜雖有一定的阻燃效果，但還存在不少缺陷，如耐高溫性能不強，不能在高溫下作業；耐老化性不夠，使用壽命短，極易引起火災；在火災發生時，燃燒的電線電纜會產生有毒氣體和煙霧，這不僅會影響救災工作，還會對生命財產造成“第二次災害”。鑒于不少工業部門和地鐵、高層建筑等市政民用設施對電纜的安全性和可靠性的要求越來越高，迫切要求開發新一代的耐高溫阻燃電纜。

技術實現要素：

本發明提供了一種新型阻燃電纜料及其制備方法，解決了上述背景技術中的問題，所述新型阻燃電纜料性能優、物理性能好、適應溫度范圍寬、耐高溫、阻燃性能好，并且具備抗菌抗腐蝕能力，使用壽命長。

為了解決現有技術存在的問題，采用如下技術方案：

一種新型阻燃電纜料，包括如下重量份的原料：聚氯乙烯15～35份、乙烯-辛烯共聚物3～8份、乙烯-醋酸乙烯酯13～18份、高抗沖聚丙烯18～33份、丁腈橡膠7～18份、硬脂酸1～2份、填料12～23份、熱穩定劑1.5～3.3份、抗氧劑0.7～1.2份、抗菌劑1～2份、增塑劑4～8份、相容劑3～5份、阻燃劑1～3份。

優選的，所述新型阻燃電纜料，包括如下重量份的原料：聚氯乙烯23份、乙烯-辛烯共聚物6份、乙烯-醋酸乙烯酯15.8份、高抗沖聚丙烯27份、丁腈橡膠11份、硬脂酸1.5份、填料19份、熱穩定劑2.2份、抗氧劑1份、抗菌劑1.5份、增塑劑6份、相容劑3.8份、阻燃劑2.1份。

優選的，所述填料為改性石墨烯，所述改性石墨烯由以下方法制得：

（1）稱取石墨烯，置于高溫爐以400～440℃的溫度加熱2～4小時，得到氧化石墨烯；

（2）稱取步驟（1）制備的氧化石墨烯，和氯化亞砜或者草酰氯混合，加入催化劑，其中，氧化石墨烯，氯化亞砜或者草酰氯，催化劑質量之比為1：25～32：0.2～0.5，采用油浴鍋以65～83℃的溫度加熱20～33小時，反應期間冷凝回流并干燥，同時加以持續的機械攪拌，反應結束后用溶劑洗滌，干燥，得到中間體產物a；

（3）稱取質量比為1.3～3.9:1的脂肪酸多聚體混合物與脂肪族多胺，采用油浴鍋以160～190℃的溫度加熱20～27小時，反應期間通以氮氣進行保護，同時加以持續的機械攪拌，得到中間體產物b；

（4）將步驟（3）得到的中間體產物b與脲以16.7～23.3:1的質量比混合后，采用油浴鍋以100～140℃的溫度加熱7～8.6小時，反應期間通以氮氣進行保護，同時加以持續的機械攪拌，得到混合物c；

（5）將步驟（2）得到的中間體產物a與混合物c以1:20～40的質量比混合后，采用油浴鍋以50～90℃的溫度加熱12～36小時，反應期間冷凝回流并干燥，同時加以持續的機械攪拌，反應結束后用溶劑洗滌，干燥，得到改性石墨烯填料。

優選的，所述增塑劑為偏苯三酸三辛酯或癸二酸二辛酯中的一種或二種。

優選的，所述抗氧劑為四[β-（3，5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯和三［2，4-二叔丁基苯基］亞磷酸酯質量比為1：1～1.5：0.5復配體系。

優選的，所述阻燃劑為三氧化二銻、十溴二苯乙烷、硼酸鋅、氫氧化鋁、氫氧化鎂中的一種或多種。

一種制備所述新型阻燃電纜料的方法，包括如下步驟：

（1）按上述配方稱取聚氯乙烯、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯、高抗沖聚丙烯、丁腈橡膠、硬脂酸、填料、熱穩定劑、抗氧劑、抗菌劑、增塑劑、相容劑、阻燃劑，備用；

（2）將聚氯乙烯、乙烯-辛烯共聚物、相容劑及高抗沖聚丙烯混合均勻，置于密煉機中密煉5～10分鐘，密煉溫度為160～180℃，再投入增塑劑，加熱攪拌至增塑劑完全被吸收，所述加熱攪拌的溫度為95～108℃；

（3）向步驟（2）得到的產物中依次投入丁腈橡膠、乙烯-醋酸乙烯酯、硬脂酸，混合均勻，一起密煉8～13分鐘，密煉溫度為150～170℃，然后投入填料、熱穩定劑、抗氧劑、抗菌劑、阻燃劑，加熱攪拌至原料完全混合均勻，得電纜料半成品；

（4）將步驟（3）得到的半成品過雙錐喂料裝置以及雙螺桿擠出機組擠出拉條造粒，經過風冷后制得所述新型阻燃電纜料。

優選的，所述雙螺桿擠出機組的各段溫度控制自加料口開始，依次為90～100℃、90～100℃、90～95℃、85～90℃、85～90℃、75～85℃、85～90℃，雙螺桿機頭溫度為90～95℃。

本發明與現有技術相比，其具有以下有益效果：

本發明所述的新型阻燃電纜料性能優、物理性能好、適應溫度范圍寬、耐高溫、阻燃性能好，并且具備抗菌抗腐蝕能力，使用壽命長，具體如下：

（1）本發明所述的新型阻燃電纜料采用聚氯乙烯和丁腈橡膠作為原料，聚氯乙烯和丁腈橡膠和相互協同作用，不僅使電纜料可獲得橡膠的柔軟性、良好的手感和亞光效果，而且還提高了機械物理和化學性能，耐油、耐磨、耐酸堿，使電纜料具有塑料和橡膠的雙重性能，不需硫化，所述新型阻燃電纜料具有較好的強度、耐磨性、加工性能及材料的耐應力開裂性能；

（2）本發明所述的新型阻燃電纜料通過優化個原料之間相互協同作用，優化生產工藝，制備得到的新型阻燃電纜料適應溫度范圍寬，熱老化性能優異，電纜料的耐溫等級高；

（3）本發明所述的新型阻燃電纜料采用高抗沖聚丙烯作為原料，高抗沖聚丙烯的力學性能好，與一定量的乙烯-辛烯共聚物混合后，在保證力學性能的前提下可容許填充較多的阻燃劑，顯著提高了所述新型阻燃電纜料的阻燃性能，再者，由于聚丙烯的熔體粘度相對較低，所以用本發明制備的新型阻燃電纜料流變性能較好，熔體粘度低，制品有較好的外觀；

（4）本發明所述的新型阻燃電纜料原料中添加了抗菌劑，有效提高了所述新型阻燃電纜料的防霉抗菌能力，延長其使用壽命；

（5）本發明所述新型阻燃電纜料以改性石墨烯作為填料，經過改性石墨烯有超大的強度，提高該復合絕緣材料的機械強度；改性石墨烯由于還原程度很小仍然是絕緣材料，所制備的復合絕緣材料仍然保持良好的絕緣性能。

具體實施方式

下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。

實施例1

本實施例涉及一種新型阻燃電纜料，包括如下重量份的原料：聚氯乙烯15份、乙烯-辛烯共聚物3份、乙烯-醋酸乙烯酯13份、高抗沖聚丙烯18份、丁腈橡膠7份、硬脂酸1份、填料12份、熱穩定劑1.5份、抗氧劑0.7份、抗菌劑1份、增塑劑4份、相容劑3份、阻燃劑1份。

其中，所述填料為改性石墨烯，所述改性石墨烯由以下方法制得：

（1）稱取石墨烯，置于高溫爐以400℃的溫度加熱2小時，得到氧化石墨烯；

（2）稱取步驟（1）制備的氧化石墨烯，和氯化亞砜或者草酰氯混合，加入催化劑，其中，氧化石墨烯，氯化亞砜或者草酰氯，催化劑質量之比為1：25：0.2，采用油浴鍋以65℃的溫度加熱20小時，反應期間冷凝回流并干燥，同時加以持續的機械攪拌，反應結束后用溶劑洗滌，干燥，得到中間體產物a；

（3）稱取質量比為1.3:1的脂肪酸多聚體混合物與脂肪族多胺，采用油浴鍋以160℃的溫度加熱20小時，反應期間通以氮氣進行保護，同時加以持續的機械攪拌，得到中間體產物b；

（4）將步驟（3）得到的中間體產物b與脲以16.7:1的質量比混合后，采用油浴鍋以100℃的溫度加熱7小時，反應期間通以氮氣進行保護，同時加以持續的機械攪拌，得到混合物c；

（5）將步驟（2）得到的中間體產物a與混合物c以1:20的質量比混合后，采用油浴鍋以50℃的溫度加熱12小時，反應期間冷凝回流并干燥，同時加以持續的機械攪拌，反應結束后用溶劑洗滌，干燥，得到改性石墨烯填料。

其中，所述增塑劑為偏苯三酸三辛酯。

其中，所述抗氧劑為四［β-（3，5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸］季戊四醇酯和三［2，4-二叔丁基苯基］亞磷酸酯質量比為1：1：0.5復配體系。

其中，所述阻燃劑為三氧化二銻。

一種制備所述新型阻燃電纜料的方法，包括如下步驟：

（1）按上述配方稱取聚氯乙烯、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯、高抗沖聚丙烯、丁腈橡膠、硬脂酸、填料、熱穩定劑、抗氧劑、抗菌劑、增塑劑、相容劑、阻燃劑，備用；

（2）將聚氯乙烯、乙烯-辛烯共聚物、相容劑及高抗沖聚丙烯混合均勻，置于密煉機中密煉5分鐘，密煉溫度為160℃，再投入增塑劑，加熱攪拌至增塑劑完全被吸收，所述加熱攪拌的溫度為95℃；

（3）向步驟（2）得到的產物中依次投入丁腈橡膠、乙烯-醋酸乙烯酯、硬脂酸，混合均勻，一起密煉8分鐘，密煉溫度為150℃，然后投入填料、熱穩定劑、抗氧劑、抗菌劑、阻燃劑，加熱攪拌至原料完全混合均勻，得電纜料半成品；

（4）將步驟（3）得到的半成品過雙錐喂料裝置以及雙螺桿擠出機組擠出拉條造粒，經過風冷后制得所述新型阻燃電纜料。

其中，所述雙螺桿擠出機組的各段溫度控制自加料口開始，依次為90～100℃、90～100℃、90～95℃、85～90℃、85～90℃、75～85℃、85～90℃，雙螺桿機頭溫度為90～95℃。

經測試，本實施例所述的新型阻燃電纜料參數如下：拉伸強度為15.3mpa，斷裂伸長率340％，氧指數為31.5，燃燒試驗通過ul-94v-0級，通過100℃的電纜熱變形溫度測試和-35℃的低溫沖擊測試。

實施例2

本實施例涉及一種新型阻燃電纜料，包括如下重量份的原料：聚氯乙烯35份、乙烯-辛烯共聚物8份、乙烯-醋酸乙烯酯18份、高抗沖聚丙烯33份、丁腈橡膠18份、硬脂酸2份、填料23份、熱穩定劑3.3份、抗氧劑1.2份、抗菌劑2份、增塑劑8份、相容劑5份、阻燃劑3份。

其中，所述填料為改性石墨烯，所述改性石墨烯由以下方法制得：

（1）稱取石墨烯，置于高溫爐以440℃的溫度加熱4小時，得到氧化石墨烯；

（2）稱取步驟（1）制備的氧化石墨烯，和氯化亞砜或者草酰氯混合，加入催化劑，其中，氧化石墨烯，氯化亞砜或者草酰氯，催化劑質量之比為1：32：0.5，采用油浴鍋以83℃的溫度加熱33小時，反應期間冷凝回流并干燥，同時加以持續的機械攪拌，反應結束后用溶劑洗滌，干燥，得到中間體產物a；

（3）稱取質量比為3.9:1的脂肪酸多聚體混合物與脂肪族多胺，采用油浴鍋以190℃的溫度加熱27小時，反應期間通以氮氣進行保護，同時加以持續的機械攪拌，得到中間體產物b；

（4）將步驟（3）得到的中間體產物b與脲以23.3:1的質量比混合后，采用油浴鍋以140℃的溫度加熱8.6小時，反應期間通以氮氣進行保護，同時加以持續的機械攪拌，得到混合物c；

（5）將步驟（2）得到的中間體產物a與混合物c以1:40的質量比混合后，采用油浴鍋以90℃的溫度加熱36小時，反應期間冷凝回流并干燥，同時加以持續的機械攪拌，反應結束后用溶劑洗滌，干燥，得到改性石墨烯填料。

其中，所述增塑劑為癸二酸二辛酯。

其中，所述抗氧劑為四[β-（3，5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯和三［2，4-二叔丁基苯基］亞磷酸酯質量比為1：1.5：0.5復配體系。

其中，所述阻燃劑為十溴二苯乙烷。

一種制備所述新型阻燃電纜料的方法，包括如下步驟：

（1）按上述配方稱取聚氯乙烯、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯、高抗沖聚丙烯、丁腈橡膠、硬脂酸、填料、熱穩定劑、抗氧劑、抗菌劑、增塑劑、相容劑、阻燃劑，備用；

（2）將聚氯乙烯、乙烯-辛烯共聚物、相容劑及高抗沖聚丙烯混合均勻，置于密煉機中密煉10分鐘，密煉溫度為180℃，再投入增塑劑，加熱攪拌至增塑劑完全被吸收，所述加熱攪拌的溫度為108℃；

（3）向步驟（2）得到的產物中依次投入丁腈橡膠、乙烯-醋酸乙烯酯、硬脂酸，混合均勻，一起密煉13分鐘，密煉溫度為170℃，然后投入填料、熱穩定劑、抗氧劑、抗菌劑、阻燃劑，加熱攪拌至原料完全混合均勻，得電纜料半成品；

（4）將步驟（3）得到的半成品過雙錐喂料裝置以及雙螺桿擠出機組擠出拉條造粒，經過風冷后制得所述新型阻燃電纜料。

其中，所述雙螺桿擠出機組的各段溫度控制自加料口開始，依次為90～100℃、90～100℃、90～95℃、85～90℃、85～90℃、75～85℃、85～90℃，雙螺桿機頭溫度為90～95℃。

經測試，本實施例所述的新型阻燃電纜料參數如下：拉伸強度為15.5mpa，斷裂伸長率345％，氧指數為31.7，燃燒試驗通過ul-94v-0級，通過100℃的電纜熱變形溫度測試和-35℃的低溫沖擊測試。

實施例3

本實施例涉及一種新型阻燃電纜料，包括如下重量份的原料：聚氯乙烯23份、乙烯-辛烯共聚物6份、乙烯-醋酸乙烯酯15.8份、高抗沖聚丙烯27份、丁腈橡膠11份、硬脂酸1.5份、填料19份、熱穩定劑2.2份、抗氧劑1份、抗菌劑1.5份、增塑劑6份、相容劑3.8份、阻燃劑2.1份。

其中，所述填料為改性石墨烯，所述改性石墨烯由以下方法制得：

（1）稱取石墨烯，置于高溫爐以420℃的溫度加熱3小時，得到氧化石墨烯；

（2）稱取步驟（1）制備的氧化石墨烯，和氯化亞砜或者草酰氯混合，加入催化劑，其中，氧化石墨烯，氯化亞砜或者草酰氯，催化劑質量之比為1：28：0.4，采用油浴鍋以75℃的溫度加熱28小時，反應期間冷凝回流并干燥，同時加以持續的機械攪拌，反應結束后用溶劑洗滌，干燥，得到中間體產物a；

（3）稱取質量比為2.5:1的脂肪酸多聚體混合物與脂肪族多胺，采用油浴鍋以180℃的溫度加熱23小時，反應期間通以氮氣進行保護，同時加以持續的機械攪拌，得到中間體產物b；

（4）將步驟（3）得到的中間體產物b與脲以22:1的質量比混合后，采用油浴鍋以120℃的溫度加熱7.8小時，反應期間通以氮氣進行保護，同時加以持續的機械攪拌，得到混合物c；

（5）將步驟（2）得到的中間體產物a與混合物c以1:30的質量比混合后，采用油浴鍋以70℃的溫度加熱24小時，反應期間冷凝回流并干燥，同時加以持續的機械攪拌，反應結束后用溶劑洗滌，干燥，得到改性石墨烯填料。

其中，所述增塑劑為偏苯三酸三辛酯和癸二酸二辛酯的混合物。

其中，所述抗氧劑為四[β-（3，5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯和三［2，4-二叔丁基苯基］亞磷酸酯質量比為1：1.3：0.5復配體系。

其中，所述阻燃劑為三氧化二銻、十溴二苯乙烷、硼酸鋅、氫氧化鋁、氫氧化鎂中的混合物。

一種制備所述新型阻燃電纜料的方法，包括如下步驟：

（1）按上述配方稱取聚氯乙烯、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯、高抗沖聚丙烯、丁腈橡膠、硬脂酸、填料、熱穩定劑、抗氧劑、抗菌劑、增塑劑、相容劑、阻燃劑，備用；

（2）將聚氯乙烯、乙烯-辛烯共聚物、相容劑及高抗沖聚丙烯混合均勻，置于密煉機中密煉8分鐘，密煉溫度為170℃，再投入增塑劑，加熱攪拌至增塑劑完全被吸收，所述加熱攪拌的溫度為100℃；

（3）向步驟（2）得到的產物中依次投入丁腈橡膠、乙烯-醋酸乙烯酯、硬脂酸，混合均勻，一起密煉10分鐘，密煉溫度為160℃，然后投入填料、熱穩定劑、抗氧劑、抗菌劑、阻燃劑，加熱攪拌至原料完全混合均勻，得電纜料半成品；

（4）將步驟（3）得到的半成品過雙錐喂料裝置以及雙螺桿擠出機組擠出拉條造粒，經過風冷后制得所述新型阻燃電纜料。

其中，所述雙螺桿擠出機組的各段溫度控制自加料口開始，依次為90～100℃、90～100℃、90～95℃、85～90℃、85～90℃、75～85℃、85～90℃，雙螺桿機頭溫度為90～95℃。

經測試，本實施例所述的新型阻燃電纜料參數如下：拉伸強度為15.4mpa，斷裂伸長率343％，氧指數為31.6，燃燒試驗通過ul-94v-0級，通過100℃的電纜熱變形溫度測試和-35℃的低溫沖擊測試。

以上對本發明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發明并不局限于上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內做出各種變形或修改，這并不影響本發明的實質內容。