本發明屬于電線電纜，具體地，涉及一種無鹵低煙絕緣電纜及制備方法。

背景技術：

1、電纜是一種導電媒介，通常是由幾根或幾組導線(每組至少兩根)絞合而成的類似繩索的電纜，每組導線之間相互絕緣，并常圍繞著一根中心扭成，整個外面包有高度絕緣的覆蓋層，電纜具有內通電，外絕緣的特征。被廣泛應用于石油化工，計算機、國防等各個領域。

2、近年來，隨著電線電纜行業的蓬勃發展對電纜也提出了更高的要求。并且針對電纜應用場所的不同，會對電纜有不同方面的性能的要求。一般來說，電纜需要具有良好的機械性能、絕緣性和耐腐蝕性能等。而對電纜性能影響最大的，就是其最外層的保護層。為保證電纜的絕緣性，其用料為有機高分子聚合物，但是這類材料通常氧指數低，阻燃性能差，易于燃燒，因此，常常需要添加阻燃劑以提高電纜的阻燃性能。

3、目前市面上常用的阻燃劑還是以鹵素和鹵-銻系阻燃劑為主，但是這類鹵素阻燃材料燃燒時釋放出大量煙霧、有毒有害的鹵化氫氣體，由于其擴散速度遠大于火焰擴散速度，易妨礙人員迅速撤離和滅火工作，使人們的生命財產安全受到嚴重影響和損失，因此，還需解決上述問題，以滿足電線電纜技術領域的更高需求。

技術實現思路

1、本發明的目的在于克服現有技術的缺陷，提供了一種無鹵低煙絕緣電纜及制備方法。

2、本發明的目的可以通過以下技術方案實現：

3、一種無鹵低煙絕緣電纜由外至內依次包括保護套、金屬屏蔽層、絕緣層和導體。

4、進一步地，所述導體的材料為銅。

5、進一步地，所述絕緣層的材料為高密度聚乙烯。

6、進一步地，所述金屬屏蔽層的材料為銅帶。

7、進一步地，所述保護套的材料包括以下重量份原料：60-80份高密度聚乙烯、4-6份玻璃纖維、6-14份阻燃改性劑、3-5份抗氧劑、2-5份加工助劑。

8、進一步地，所述抗氧劑為受阻酚類抗氧劑。

9、進一步地，所述加工助劑為石蠟、硬脂酸、硬脂酸鈣和硬脂酸鋅中的一種或多種。

10、制得的保護套的材料，以高密度聚乙烯為基體，賦予了材料良好的力學性能和絕緣性能；加入少量的玻璃纖維，還能進一步提高材料的力學性能；加入的加工助劑使原料更加分散，易于加工。

11、進一步地，所述阻燃改性劑通過以下步驟制得：

12、a1、將甲苯與三氯化磷在燒瓶中進行混合，加熱至45℃，不斷攪拌，直至三氯化磷完全溶解，再緩慢加入季戊四醇，在真空條件下，反應6h，反應完成，冷卻至室溫，過濾，蒸發，結晶，得到中間產物1；甲苯、三氯化磷、季戊四醇的用量之比為100ml:27.2g:13.6g；

13、

14、季戊四醇中的羥基作為親核試劑，進攻三氯化磷中的磷原子，磷原子上的孤對電子與羥基的氧原子形成配位鍵，同時磷原子上的氯原子被取代，得到中間產物1；

15、a2、將中間產物1、正癸胺、三乙胺(縛酸劑)和四氫呋喃(thf)在裝有溫度計和攪拌裝置的三口燒瓶中混合攪拌均勻，再將裝置置于加熱套上，逐漸升高溫度至56℃，保溫反應6h，反應完成，過濾，旋蒸去除部分溶劑，再通過柱層析提純(洗脫液采用石油醚/乙酸乙酯的混合溶劑，二者的體積比為5:1)，旋蒸除去洗脫液，得到中間產物2；中間產物1、正癸胺、三乙胺、四氫呋喃的用量之比為27.3g:15.7g:15ml:100ml；

16、在三乙胺的催化下，中間產物1和正癸胺發生親核取代反應，并通過控制二者的摩爾比接近1:1且中間產物1略微過量，得到中間產物2；具體反應過程如下所示：

17、

18、a3、將4-羥基苯硼酸和n,n-二甲基甲酰胺置于三口燒瓶中，在5℃的冰浴條件下進行攪拌，并依次加入三乙胺和中間產物2，將裝置置于加熱套上，逐漸升高溫度至60℃，反應5h，反應期間不斷進行攪拌，反應完成，減壓蒸餾除去溶劑，再用去離子水洗滌，烘箱干燥，得到阻燃改性劑；4-羥基苯硼酸、n,n-二甲基甲酰胺、三乙胺、中間產物2的用量之比為13.8g:120ml:10ml:38.5g；

19、在三乙胺的催化下，4-羥基苯硼酸與中間產物2發生親核取代反應，得到阻燃改性劑；具體反應過程如下所示：

20、

21、制得的阻燃改性劑分子中含有p-n阻燃成分，它是一種優秀的無鹵阻燃成分，具備磷系和氮系阻燃劑的協同阻燃效果，能夠賦予保護套環保且高效的阻燃性能；不僅如此，阻燃改性劑分子中還含有有機硼阻燃成分，有機硼是一種凝聚相阻燃劑，在燃燒時，會生成硼酸酐或者硼酸，在熱裂解時就會形成玻璃狀的熔融覆蓋物，阻礙可燃氣體的溢出，不僅如此，硼酸結構在受熱時會形成硼氧六環網狀結構，進一步受熱后，形成b-o-c碳層覆蓋在環氧樹脂表面，減少熱傳遞以及抑制可燃分解物的擴散，促進成炭，因此，阻燃改性劑分子中含有三種阻燃成分，能起到協效作用，這大大增強了保護套的阻燃抑煙性能；除此之外，阻燃改性劑分子還含有長碳鏈結構，長碳鏈屬于亞甲基鏈節，能提升保護套的力學性能，并且能穿插在聚乙烯的大分子鏈中，提升阻燃改性劑的穩定性，保證了阻燃改性劑的性能可以穩定發揮。

22、一種無鹵低煙絕緣電纜的制備方法，包括以下步驟：

23、將銅絲作為導體，在導體上擠包高密度聚乙烯形成絕緣層，在絕緣層表面繞包銅帶形成金屬屏蔽層，再將保護套的材料擠壓包覆于金屬屏蔽層，得到無鹵低煙絕緣電纜。

24、本發明的有益效果：

25、1、本發明制得的電纜，其保護套的材料，以高密度聚乙烯為基體，賦予了電纜良好的力學性能和絕緣性能；

26、2、在保護套的材料加入玻璃纖維，進一步提高了電纜的力學強度；

27、3、通過一系列反應制得阻燃改性劑，阻燃改性劑分子含有三種阻燃成分，大幅增強了電纜的阻燃抑煙性能，并且還能進一步提高電纜的力學性能；

28、因此，本發明制得的電纜，絕緣性能好，力學性能優異，還具有高效的阻燃抑煙性能，并且無鹵，對環境友好，在電線電纜技術領域具備重要應用價值。

技術特征：

1.一種無鹵低煙絕緣電纜，由外至內依次包括保護套、金屬屏蔽層、絕緣層和導體，其特征在于，所述保護套的材料包括以下重量份原料：60-80份高密度聚乙烯、4-6份玻璃纖維、6-14份阻燃改性劑、3-5份抗氧劑、2-5份加工助劑。

2.根據權利要求1所述的一種無鹵低煙絕緣電纜，其特征在于，所述阻燃改性劑通過以下步驟制得：

3.根據權利要求2所述的一種無鹵低煙絕緣電纜，其特征在于，步驟a1中甲苯、三氯化磷、季戊四醇的用量之比為100ml:27.2g:13.6g。

4.根據權利要求2所述的一種無鹵低煙絕緣電纜，其特征在于，步驟a2中中間產物1、正癸胺、三乙胺、四氫呋喃的用量之比為27.3g:15.7g:15ml:100ml。

5.根據權利要求2所述的一種無鹵低煙絕緣電纜，其特征在于，步驟a3中4-羥基苯硼酸、n,n-二甲基甲酰胺、三乙胺、中間產物2的用量之比為13.8g:120ml:10ml:38.5g。

6.根據權利要求1所述的一種無鹵低煙絕緣電纜，其特征在于，所述抗氧劑為受阻酚類抗氧劑。

7.根據權利要求1所述的一種無鹵低煙絕緣電纜，其特征在于，所述加工助劑為石蠟、硬脂酸、硬脂酸鈣和硬脂酸鋅中的一種或多種。

8.根據權利要求1所述的一種無鹵低煙絕緣電纜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

技術總結
本發明公開了一種無鹵低煙絕緣電纜及制備方法，屬于電線電纜技術領域。本發明制得的電纜，其保護套的材料，以高密度聚乙烯為基體，賦予了電纜良好的力學性能和絕緣性能；在保護套的材料加入玻璃纖維，進一步提高了電纜的力學強度；通過一系列反應制得阻燃改性劑，阻燃改性劑分子含有三種阻燃成分，大幅增強了電纜的阻燃性能，并且還能進一步提高電纜的力學性能；因此，本發明制得的電纜，絕緣性能好，力學性能優異，還具有高效的阻燃抑煙性能，并且無鹵，對環境友好，在電線電纜技術領域具備重要應用價值。

技術研發人員：黃榮波,王勇,劉華麗,胡玲
受保護的技術使用者：華力通線纜股份有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28