一种阻燃B1级特种光缆及其制备方法与流程

本发明涉及光缆，具体涉及一种阻燃b1级特种光缆及其制备方法。

背景技术：

1、随着我国建筑防火安全标准的持续提升，gb 31247-2014《电缆及光缆燃烧性能分级》对光缆产品的燃烧性能提出了多维度严苛要求。b1级阻燃光缆需同时满足火焰蔓延高度（≤2.5m）、热释放速率峰值（≤30kw/m²）、热释放总量（1200s内≤15mj）、产烟速率峰值（≤0.25m²/s）、产烟总量（1200s内≤50m²）、燃烧滴落物等级（d0级）及烟气毒性等级（t0级）等多项指标的综合考核。

2、现有阻燃光缆在实现 b1级阻燃等级过程中，仍存在诸多亟待解决的技术问题。

3、其一是多层阻燃结构的热-力失配与界面脱粘。现有阻燃光缆通常采用陶瓷化硅橡胶层与金属复合带（如铝塑复合带）的复合结构。然而，陶瓷化层线膨胀系数约为1.2×10-4/℃，金属复合带线膨胀系数约为2.3×10-5/℃，在300~600℃温升区间内界面热应力可达15~25mpa，远超陶瓷化层抗弯强度，导致界面裂纹不可避免。此外，传统包带绕包结构在基体树脂约180~220℃熔融后失去约束力，膨胀石墨层易发生轴向翘曲，形成烟气窜流通道。上述层间剥离、高温开裂以及松套管阻燃与加工性能矛盾等核心技术问题，严重制约了b1级阻燃光缆在火灾条件下光纤通信的可靠性。

4、其二是松套管加工性与阻燃性难以兼顾。松套管作为光缆中直接容纳光纤的关键部件，在现有技术中，普通pbt材料虽加工性能优良、抗弯疲劳性能好，但可燃，遇火易熔融滴落直接损伤光纤；阻燃pc材料虽具备自熄性，但加工窗口窄、与光纤油膏相容性差，难以单独满足松套管的综合性能要求。

5、其三是阻燃协效剂阻燃效率与抑烟性能难以协调。现有阻燃护套料为追求阻燃效果，大量添加氢氧化铝、氢氧化镁等无机阻燃剂，添加量通常高达150~200份，导致材料力学性能显著下降。在阻燃协效剂的选择上，现有技术多采用三氧化二锑，虽然具有良好的阻燃协效作用，但在燃烧过程中产烟量较大，不利于满足b1级对产烟速率和产烟总量的严格要求。

6、因此，亟需一种能够同时解决上述多层结构界面脱粘、松套管性能矛盾以及阻燃协效剂抑烟不足等问题的新型b1级阻燃光缆及其制备方法。

技术实现思路

1、本发明在于提供一种阻燃b1级特种光缆及其制备方法，至少解决现有技术中存在的多层阻燃结构因热膨胀系数失配导致的界面脱粘与裂纹扩展、松套管加工性与阻燃性难以兼顾、阻燃协效剂阻燃效率与抑烟性能难以协调问题。

2、根据本发明的一个方面，提供了一种阻燃b1级特种光缆，包括：

3、缆芯；

4、隔氧阻燃复合层，由陶瓷化硅橡胶内层和膨胀型石墨阻燃带外层复合构成，所述陶瓷化硅橡胶内层包覆在所述缆芯表面，所述膨胀型石墨阻燃带外层绕包于所述陶瓷化硅橡胶内层外侧；

5、金属复合带绕包层，包覆在所述隔氧阻燃复合层外表面；所述金属复合带绕包层采用表面具有微孔的铝塑复合带纵包，所述微孔的孔径为1~3μm，纵包搭盖率为28%~32%；在高温条件下，所述陶瓷化硅橡胶内层受热膨胀嵌入所述微孔并形成机械互锁界面；

6、阻燃内护套，包覆在所述金属复合带绕包层外表面；

7、铠装层，包覆在所述阻燃内护套外表面；

8、阻燃外护套，包覆在所述铠装层外表面；

9、所述阻燃内护套与所述阻燃外护套均由紫外光辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃材料制成，所述紫外光辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃材料包括以下质量份数的组分：聚乙烯-醋酸乙烯酯树脂40~50份、弹性体树脂18~22份、相容剂树脂15~20份、聚乙烯树脂8~12份、光引发剂2.5~3.5份、交联剂3.5~4.5份、抗氧剂1~2份、润滑剂1~2份、改性氢氧化铝阻燃剂160~190份、阻燃协效剂30~40份；所述阻燃协效剂为二乙基次磷酸铝。

10、作为一种可选的方案，所述缆芯包括中心加强件、围绕所述中心加强件绞合的多根松套管以及填充于所述缆芯间隙的阻水材料；所述松套管为双层共挤复合结构，包括松套管内层与松套管外层，所述松套管内层内放置光纤束并填充纤膏。

11、作为一种可选的方案，所述松套管内层采用pbt材料，所述松套管外层采用阻燃改性pc材料并掺杂有6wt%~9wt%的笼形聚倍半硅氧烷。

12、作为一种可选的方案，所述松套管外层厚度为0.18~0.22mm，所述松套管内层厚度为0.28~0.32mm。

13、作为一种可选的方案，所述陶瓷化硅橡胶内层挤出厚度为0.9~1.2mm。

14、作为一种可选的方案，所述微孔通过激光打孔或化学蚀刻形成，所述微孔的孔密度为2000~4000孔/cm²。

15、作为一种可选的方案，所述紫外光辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃材料的辐照后凝胶含量为65%~75%。

16、根据本发明的另一个方面，还提供了一种阻燃b1级特种光缆的制备方法，包括：

17、采用双层共挤工艺，将松套管内层与松套管外层同步挤出并包覆在光纤束外，形成双层共挤松套管；

18、将多根松套管与中心加强件以sz绞合方式绞合形成缆芯，并在缆芯间隙内填充阻水材料；

19、采用挤压式模具将陶瓷化硅橡胶挤包于缆芯表面，冷却后形成陶瓷化硅橡胶内层，并在陶瓷化硅橡胶内层以绕包形式包覆膨胀型石墨阻燃带，形成隔氧阻燃复合层；

20、采用表面具有微孔的铝塑复合带纵包于隔氧阻燃复合层外侧，形成金属复合带绕包层；

21、将含有阻燃协效剂的紫外光辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃材料在挤出机中熔融挤出包覆于具有微孔的铝塑复合带外形成阻燃内护套，挤出并经紫外光辐照交联后，包覆铠装层，再挤出阻燃外护套并进行紫外光辐照交联，得到阻燃b1级特种光缆。

22、作为一种可选的方案，所述双层共挤松套管的共挤温度为265~275℃，所述陶瓷化硅橡胶内层的挤出温度为90~110℃；

23、所述紫外光辐照交联的辐照剂量为28~32kgy，紫外光波长为310~380nm，灯管功率密度为70~90w/cm。

24、作为一种可选的方案，多根松套管与中心加强件绞合的绞合节距为绞合外径的12~14倍。

25、本发明的有益效果为：

26、1、本发明通过在铝塑复合带表面设置孔径为1~3μm的微孔结构，当火灾高温使陶瓷化硅橡胶层裂解转变为粘流态并发生体积膨胀时，该粘流体在径向膨胀压驱动下进入微孔，随后原位陶瓷化形成贯穿微孔且端部凸起的“铆钉状”永久性物理锚固结构，通过锚固头机械卡止与颈部摩擦锁止的协同作用将陶瓷化层与金属复合带锚固为一体；同时微孔群将连续界面分割为众多微小区段，使陶瓷层与金属层因热膨胀系数差异产生的热失配应力在每个锚固点附近得到局部释放，有效阻碍了界面裂纹的连续扩展；此外，互锁界面的曲折路径有效延长了烟气从外部向缆芯的扩散路径，降低烟气侵入风险，确保多层阻燃结构在火灾全过程中保持几何完整性。

27、2、本发明采用pbt/阻燃改性pc双层共挤复合结构松套管，内层pbt保证优良的加工成型性和抗弯曲疲劳性能，外层阻燃改性pc中掺杂笼形聚倍半硅氧烷（poss），利用其在燃烧时于材料表面快速形成纳米级致密陶瓷炭层的屏障效应赋予松套管本征阻燃能力。相比不添加poss的普通阻燃pc松套管，本发明松套管在保持优良加工性能的同时，有效避免了遇火熔融滴落损伤光纤的风险，克服了单一pbt可燃、单一pc加工困难的缺陷。

28、3、本发明采用二乙基次磷酸铝作为阻燃协效剂，与改性氢氧化铝主阻燃剂复配使用，聚乙烯-醋酸乙烯酯树脂作为基体树脂提供良好的柔韧性和阻燃剂包容能力；弹性体树脂提高材料的抗冲击性能和断裂伸长率；相容剂树脂改善极性阻燃剂与非极性树脂基体之间的界面相容性；改性氢氧化铝作为主阻燃剂，受热分解释放结晶水吸收大量热量并稀释可燃气体；在气相中捕获自由基、在凝聚相中促进成炭，产生显著的阻燃协同效应；同时其产烟量显著低于传统三氧化二锑。相比采用三氧化二锑作为阻燃协效剂的方案，本发明在保持优异阻燃协效性的同时具有显著更优的抑烟性能。