一种环保绿色无卤阻燃电缆及其制备方法与流程

本发明涉及电缆领域，具体涉及一种环保绿色无卤阻燃电缆及其制备方法。

背景技术：

1、随着社会对消防安全和环境保护的要求日益提高，传统聚氯乙烯电缆因燃烧时会释放大量氯化氢等有毒、腐蚀性气体，正逐步被市场淘汰。以无卤、低烟、低毒为核心特征的无卤阻燃电缆已成为行业发展的主流方向。然而，当前主流技术路线仍面临多重挑战。首先，为达到较高的阻燃等级，通常需要向聚烯烃基材中大量填充氢氧化铝、氢氧化镁等无机阻燃剂，填充量往往高达基体树脂的120%至150%，这导致材料柔韧性和加工性能严重劣化，难以同时满足阻燃与力学性能的平衡要求。其次，现有有机磷系或氮系阻燃剂虽可提升阻燃效率，但多为小分子添加型，在电缆长期通电发热或接触油污的环境下，容易向材料表面迁移、析出，导致阻燃性能随时间衰减，无法实现全寿命周期的有效防护。此外，目前报道的磷-硅协同阻燃体系多采用物理共混方式，各组分在燃烧时倾向于各自成层，难以原位形成连续致密的杂化炭层，协同效率低，炭层在火场中易开裂脱落，削弱了凝聚相阻隔效果，产生大量烟雾，导致污染严重。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种环保绿色无卤阻燃电缆及其制备方法，解决了现阶段阻燃电缆燃烧时会产生大量烟雾的问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种环保绿色无卤阻燃电缆的制备方法，具体包括如下步骤：

4、步骤a1：将季戊四醇磷酸酯和乙腈混合，通入氮气保护，在转速为150-200r/min，温度为20-25℃的条件下，搅拌并加入吡啶，升温至55-60℃，加入乙烯基三氯硅烷，升温至85-90℃，进行反应6-8h，制得阻燃添加剂；

5、步骤a2：将改性聚硅氧烷、阻燃添加剂、卡斯特催化剂和甲苯混合，通入氮气保护，在转速为200-300r/min，温度为80-85℃的条件下，进行反应6-8h，制得功能化添加剂，将功能化添加剂、巯基乙酸、4-二甲氨基吡啶和二氯甲烷混合，通入氮气保护，在转速为150-200r/min，温度为0-5℃的条件下，搅拌并加入n,n'-二环己基碳二亚胺，升温至25-30℃，进行反应20-24h，制得改性添加剂；

6、步骤a3：将乙烯-醋酸乙烯酯母粒、改性添加剂和过氧化二异丙苯混合，在转速为30r/min，温度为120-130℃的条件下，密炼处理8-10min后，在前辊温度170-175℃，后辊温度160-165℃的条件下，开炼处理，制得改性树脂，将铜导线绞合形成线芯，依次在线芯表面包覆改性树脂形成绝缘层、铜丝金属屏蔽带形成屏蔽层和改性树脂形成保护层，制得环保绿色无卤阻燃电缆。

7、进一步，步骤a1所述的季戊四醇磷酸酯、吡啶和乙烯基三氯硅烷的摩尔比为1:3:4。

8、进一步，步骤a2所述的改性聚硅氧烷上的si-h键和阻燃添加剂的摩尔比为1:1，卡斯特催化剂的用量为阻燃添加剂质量的0.1%，功能化添加剂上羟基、巯基乙酸、4-二甲氨基吡啶和n,n'-二环己基碳二亚胺的摩尔比1:1.5:0.2:1.5。

9、进一步，步骤a3所述的乙烯-醋酸乙烯酯母粒、改性添加剂和过氧化二异丙苯的重量份比为100:10:1.2。

10、进一步，所述的改性聚硅氧烷由如下步骤制成：

11、步骤b1：将dopo和厚朴酚混合，通入氮气保护，在转速为150-200r/min，温度为160-165℃的条件下，进行反应20-24h，制得中间体，将中间体、环氧氯丙烷、四丁基溴化铵和二氧六环混合，通入氮气保护，在转速为200-300r/min，温度为60-65℃的条件下，进行反应2-3h后，加入氢氧化钠水溶液，升温至75-80℃，继续反应2-3h，制得改性剂；

12、步骤b2：将n-烯丙基氨基甲酸叔丁酯、二甲基氢基氯硅烷、卡斯特催化剂和甲苯混合，通入氮气保护，在转速为200-300r/min，温度为50-60℃的条件下，搅拌并加入2,6-二叔丁基吡啶，进行反应6-8h，制得封端剂，将三甲基硅醇锂溶于四氢呋喃中，通入氮气保护，在转速为200-300r/min，温度为0℃的条件下，搅拌并加入四甲基环四硅氧烷和八甲基环四硅氧烷，升温至25-30℃，进行反应6-8h后，加入封端剂，进行反应1-1.5h，制得预处理聚硅氧烷；

13、步骤b3：将预处理聚硅氧烷溶于甲苯中，通入氮气保护，在转速为200-300r/min，温度为20-25℃的条件下，搅拌并加入三氟乙酸，进行反应1-2h后，降温至0℃，加入三乙胺调节ph值为8，制得氨基聚硅氧烷，将氨基聚硅氧烷、改性剂、三乙胺和二甲苯混合，通入氮气保护，在转速为80-85℃的条件下，进行反应6-8h，制得改性聚硅氧烷。

14、进一步，步骤b1所述的dopo和厚朴酚的摩尔比为2:1，中间体、环氧氯丙烷、四丁基溴化铵和氢氧化钠水溶液的用量比为1mol:2.2mol:0.1mol:200ml，氢氧化钠水溶液的质量分数为25%。

15、进一步，步骤b2所述的n-烯丙基氨基甲酸叔丁酯、二甲基氢基氯硅烷和2,6-二叔丁基吡啶的摩尔比为1.2:1.3:0.15，卡斯特催化剂的用量为二甲基氢基氯硅烷质量的0.2%，三甲基硅醇锂、四甲基环四硅氧烷、八甲基环四硅氧烷和封端剂的摩尔比为1.5:0.5:4:1。

16、进一步，步骤b3所述的预处理聚硅氧烷和三氟乙酸的摩尔比为1:5，氨基聚硅氧烷和改性剂的摩尔比为1:2.2，三乙胺的用量为改性剂质量的0.3%。

17、本发明的有益效果：本技术公开的一种环保绿色无卤阻燃电缆，通过将铜导线绞合形成线芯，依次在线芯表面包覆改性树脂形成绝缘层、铜丝金属屏蔽带形成屏蔽层和改性树脂形成保护层，制得环保绿色无卤阻燃电缆，改性添加剂以季戊四醇磷酸酯和乙烯基三氯硅烷为原料进行反应，使得季戊四醇磷酸酯上的羟基和乙烯基三氯硅烷上的si-cl键反应，制得阻燃添加剂，将改性聚硅氧烷和阻燃添加剂反应，使得改性聚硅氧烷上的si-h键和阻燃添加剂上的双键反应，制得功能化添加剂，将功能化添加剂和巯基乙酸反应，使得功能化添加剂上的羟基和巯基乙酸上的羧基酯化，制得改性添加剂。

18、改性聚硅氧烷以dopo为原料和厚朴酚反应，使得dopo上的p-h键和厚朴酚上的双键反应制得中间体，将中间体和环氧氯丙烷反应，使得中间体上的酚羟基和环氧氯丙烷上的环氧基反应，再在氢氧化钠水溶液的作用下闭环，形成新的环氧基，制得改性剂，将n-烯丙基氨基甲酸叔丁酯和二甲基氢基氯硅烷反应，使得n-烯丙基氨基甲酸叔丁酯上的双键和二甲基氢基氯硅烷上的si-h键反应，制得封端剂，将三甲基硅醇锂为引发剂，四甲基环四硅氧烷和八甲基环四硅氧烷为聚合单体，形成一端为硅醇锂，侧链含有si-h键的聚硅氧烷，再加入封端剂，使得封端剂上的si-cl键和硅醇锂反应，制得预处理聚硅氧烷，将预处理聚硅氧烷用三氟乙酸处理，使得氨基脱保护，制得氨基聚硅氧烷，将氨基聚硅氧烷和改性剂反应，使得氨基聚硅氧烷上的氨基和改性剂上的环氧基反应，制得改性聚硅氧烷。

19、在过氧化物引发下，通过自由基偶合使得改性添加剂与乙烯-醋酸乙烯酯主链形成稳定的c-s化学键，杜绝阻燃成分在长期使用、高温、油污或电场作用下的迁移、析出、挥发问题，阻燃性能终身有效，电缆寿命显著延长，燃烧时，改性添加剂中dopo单元受热分解释放出po·、po2·等含磷小分子自由基，它们能高效捕获火焰链式反应中的关键活性自由基h·和oh·，中断燃烧链传播，且改性添加剂能够促进聚合物基体脱水炭化，形成 p-si-o-c杂化炭层，其高温强度和阻隔性远超单一炭层或硅层，大幅提升了电缆的阻燃抑烟效果。