一种耐高温的阻燃电缆的制作方法

1.本发明涉及阻燃电缆技术领域，具体为一种耐高温的阻燃电缆。


背景技术：

2.随着我国通信业的飞速发展，电线、电缆作为信号输送的动脉和血管，需求量也与日俱增。由于电线、电缆是用于的通电的，所以电线、本身就不会裸露在外面，为了确保人员安全，电线、电缆外面会包裹有绝缘材料。
3.电线、电缆表面的绝缘材料大多是塑料，在高温下使用时，容易导致过早老化失去功能。
4.而且由于电流的热效应，有些电缆会一直处于温度较高的环境下，甚至容易产生火苗、火焰的环境，一旦出现燃烧，产生明火，就造成电线、电缆内部的铜丝暴露出来，造成短路，从而进一步的引发更大的安全隐患。为此，需要提供一种耐高温的阻燃电缆。


技术实现要素：

5.(一)解决的技术问题
6.针对现有技术的不足，本发明提供了一种耐高温的阻燃电缆，通过多种改性手段的配合，最后采用热压成型的工艺，制备出一种可以耐高温，阻燃性能优越，且具有一定电磁屏蔽能力，能够部分替代或者完全替代常规的电缆屏蔽层，解决背景技术中的问题。
7.(二)技术方案
8.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种耐高温的阻燃电缆，包括电缆本体，所述电缆本体包括位于外部的第一护套及第二护套，其特征在于：第一护套与第二护套之间通过连接件相连接；其中，所述第一护套以及第二护套均由tpu/sic-mpp阻燃体系制备而成；所述第一护套及第二护套的制备包括如下步骤：p1、阻燃加强结构地制备；p2、tpu/upr复配和改性；p3、制备阻燃添加剂；p4、tpu/sic-mpp阻燃体系的制备；
9.p4、包括步骤：p41、将阻燃改性tpu和二维纤维网状结构，置于干燥箱中，在90℃下干燥至少3h；其中，两个质量比为97～98:1～2；p42、将阻燃改性tpu乳液和硅烷偶联剂kh560加入高速搅拌机混合1min，将sic-mpp、二维纤维网状结构加入混合2min；
10.p5、阻燃电缆外壳的制备：放入tpu/sic-mpp阻燃体系投入聚四氟乙烯模具内，热压成型；采用热压压力2mpa、热压温度190～230℃，热压时间6min的高温热压法。
11.进一步的，所述连接件为缓冲件，所述缓冲件包括若干个环形等距分布的橡胶弹性片，连接于第一护套与第二护套之间，所述橡胶弹性片呈∑形，均同向设置。
12.进一步的，所述连接件为卡合件，所述卡合件包括若干个开设于第二护套外表面的塑料卡条，及开设于第一护套表面的卡槽，所述卡槽与塑料卡条相咬合。
13.进一步的，p1包括步骤：p11、以磷酸二氢铵、纳米碳粉通过磁力搅拌器混合均匀，转速350r/min，持续10min，生成混合原料粉末；其中，磷酸二氢铵、纳米碳粉的比例为8～10：1～4；p12、以混合粉末为原料，通过3d打印技术，打印出条状纤维结构，直径在0.5mm至
1.5mm之间；p13、基于条状纤维，编织二维纤维网状结构。
14.进一步的，p2包括步骤：p21、tpu的分散：以300r/min的速度，将tpu及upr乳液进行至少4h的搅拌，使upr及tpu乳液充分的分散，生成混合树脂乳液；其中，tpu与upr质量比为1～2：3-6。
15.进一步的，p2还包括步骤：p22、改性复合乳液的制备：在混合的upr/tpu乳液中加入质量占比25％的去离子水，作为螯合剂的亚磷酸酯、磷酸二氢铵，充分溶解并搅拌均匀；静置至少60min，直至反应完成；树脂改性完成，形成改性复合乳液。
16.进一步的，p3包括步骤：p31、sic-kh560的制备；将sic纤维粉碎，并且过100目筛；将过筛后的sic纤维分散于聚乙烯醇的水溶液中，充分搅拌后静置，去除上层清液，然后将处理后的sic纤维在110℃烘干，得到聚乙烯醇包覆的sic；将kh-560按一定比例溶解在环己烷中，再与定量的聚乙烯醇包覆的sic混合并充分搅拌，然后室温放置，使环己烷挥发，得到表面改性的sic，标记为sic-kh560。
17.进一步的，p3还包括步骤：p32、sic-mpp的制备：用无水乙醇稀释sic-kh560，在磨罐中加入50g的mpp和40g稀释后的sic-kh560；最后放入磨球，将混合物在350r/min的转速下球磨至少4.5h；球磨完成后用无水乙醇对产物抽滤，以除去未接枝改性的sic-kh560，置于干燥箱中50℃下烘干，烘干产物经高速粉碎机粉碎至200目以下，球磨改性完毕，制得sic-mpp。
18.进一步的，p4还包括步骤：p43、将混合物经双螺杆挤出机在150～170℃挤出、过水冷却和切粒，螺杆转速为50r/min；p44、将挤出粒料在90℃真空干燥箱中干燥3h；tpu/eg-mpp阻燃体系的制备完成。
19.(三)有益效果
20.本发明提供了一种耐高温的阻燃电缆。具备以下有益效果：
21.通过设置橡胶弹性片，是方便为电缆本体提供更好的耐压能力，增加电缆本体的抗压性。使用时，通过设置卡合件，则是将第一护套与第二护套设置为可拆卸结构，必要时，可以将第一护套拆除，降低电缆本体的成本，同时在第二护套的表面保留塑料卡条，增加第二护套表面的耐磨性。
22.磷酸二氢铵具有气相阻燃作用，裂解生成p-和po-等自由基可有效抑制基体分解。热解阶段向高温区域移动虽能有效降低基体材料在燃烧过程中的热释放速率，但小分子磷化合物生成及裂解产物的不完全分解增大了燃烧初期的生烟量。
23.磷酸二氢铵具有一定的固相阻燃作用，能促进基体交联呈炭状物质，显著提高基体的最终残炭量，从而在燃烧过程中表现出较好的阻燃和抑烟效果。
24.同时，纳米碳粉由于自身较好的吸附能力，将燃烧产生的碳化颗粒物吸附在基体的表面，形成隔绝层，因此也就和磷酸二氢铵的阻燃起到较好的协同作用，也达到较好的抑烟作用。
25.mpp分解可以释放出磷酸和三聚氰胺分别作为酸源和气源，而upr/tpu可以作为碳源，三者相互作用生成了隔热、隔氧，以及防止高聚物基体降解产物进入燃烧区域的膨胀炭层，起到了阻燃作用。添加了sic-mpp阻燃剂的upr/tpu燃烧产生了成了致密、平滑、均匀、坚固的膨胀炭层，包裹在了尚未燃烧的upr/tpu基体表面，这种膨胀炭层起到了隔热、隔氧防止高聚物基体降解产物进入燃烧区域的作用，基于sic的协同作用，使得mpp显现出优异的
阻燃性能。
附图说明
26.图1为本发明耐高温的阻燃电缆的剖视结构示意图；
27.图2为本发明缓冲件的剖视结构示意图；
28.图3为本发明第二护套的剖视结构示意图；
29.图4为本发明图3中a处放大结构示意图；
30.图5为本发明护套材料制备方法流程示意图；
31.图6为本发明30目数的护套颗粒的电镜图片；
32.图7为本发明护套颗粒热释放速率曲线图；
33.图8为本发明护套颗粒总热释放量曲线图。
34.图中：
35.10、电缆本体；11、第一护套；12、第二护套；13、连接件；14、屏蔽层；15、绝缘层；16、导体；17、绕包层；
36.20、缓冲件；21、橡胶弹性片；
37.30、卡合件；31、卡槽；32、塑料卡条。
具体实施方式
38.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
39.实施例
40.请参阅图1-8，本发明提供一种耐高温的阻燃电缆，包括电缆本体10，所述电缆本体10包括位于外部的第一护套11及第二护套12，第一护套11与第二护套12之间通过连接件13相连接；
41.在第二护套12的内一侧依次贴附有屏蔽层14、绕包层17，屏蔽层14的内部设置有外部包裹了绝缘层15的导体16；其中，所述第一护套11以及第二护套12均由tpu/sic-mpp阻燃体系制备而成。
42.参考图1至图5，所述连接件13为胶水粘连结构或者缓冲件20及卡合件30；
43.其中，所述连接件13为缓冲件20时，所述缓冲件20包括若干个环形等距分布的橡胶弹性片21，连接于第一护套11与第二护套12之间，所述橡胶弹性片21呈∑形，均同向设置。
44.通过设置橡胶弹性片21，是方便为电缆本体10提供更好的耐压能力，增加电缆本体10的抗压性。
45.参考图3及图4，在所述连接件13为卡合件30时，所述卡合件30包括若干个开设于第二护套12外表面的塑料卡条32，及开设于第一护套11表面的卡槽31，所述卡槽31与塑料卡条32相咬合。
46.使用时，通过设置卡合件30，则是将第一护套11与第二护套12设置为可拆卸结构，
必要时，可以将第一护套11拆除，降低电缆本体10的成本，同时在第二护套12的表面保留塑料卡条32，增加第二护套12表面的耐磨性。
47.参考图4至图8，所述第一护套11及第二护套12的制备包括如下步骤：
48.p1、阻燃加强结构地制备：
49.p11、以磷酸二氢铵、纳米碳粉通过磁力搅拌器混合均匀，转速350r/min，持续10min，生成混合原料粉末；其中，磷酸二氢铵、纳米碳粉的比例为8～10：1～4；
50.其中，纳米碳粉具有良好的导电性和吸附性，能够做到除去异味的作用，而现有的树脂或者塑料电缆外壳通常都有异味，通过加入纳米碳粉，能够去除；
51.而且磷酸二氢铵具有气相阻燃作用，裂解生成p-和po-等自由基可有效抑制基体分解。热解阶段向高温区域移动虽能有效降低基体材料在燃烧过程中的热释放速率，但小分子磷化合物生成及裂解产物的不完全分解增大了燃烧初期的生烟量。
52.磷酸二氢铵具有一定的固相阻燃作用，能促进基体交联呈炭状物质，显著提高基体的最终残炭量，从而在燃烧过程中表现出较好的阻燃和抑烟效果。
53.同时，纳米碳粉由于自身较好的吸附能力，将燃烧产生的碳化颗粒物吸附在基体的表面，形成隔绝层，因此也就和磷酸二氢铵的阻燃起到较好的协同作用，也达到较好的抑烟作用。
54.p12、以混合粉末为原料，通过3d打印技术，打印出条状纤维结构，直径在0.5mm至1.5mm之间；
55.p13、基于条状纤维，编织二维纤维网状结构。
56.使用时，二维纤维网状结构可以当做填料，改善基体的力学性能，例如说，增加基体的抗压能力，同时也降低了基体材料的应用；进一步的，二维纤维网状结构智谷含有一定量的导电的纳米碳粉，主要是增为了增加基体的抗静电能力，提供一种抗静电能力更好的电缆护套。
57.p2、tpu/upr复配和改性：
58.p21、tpu的分散：以300r/min的速度，将tpu及upr乳液进行至少4h的搅拌，使upr及tpu乳液充分的分散，生成混合树脂乳液；
59.其中，tpu与upr质量比为1～2：3-6；
60.p22、改性复合乳液的制备：
61.在混合的upr/tpu乳液中加入质量占比25％的去离子水，作为螯合剂的亚磷酸酯、磷酸二氢铵，充分溶解并搅拌均匀；
62.静置至少60min，直至反应完成；树脂改性完成，形成改性复合乳液；
63.其中，以上三者的质量分别为upr/tpu乳液质量的5％～6％、5.5-7.5％。
64.在本步骤中，将
65.不饱和聚酯树脂(upr)自身的耐腐蚀性，电性能和阻燃性较好，将至与tpu进行复配，能够对tpu进行改善，而利用
66.而亚磷酸酯作为螯合剂，将磷酸二氢铵与tpu/upr复配在一起，从而制备反应型护套基体，同时，亚磷酸酯作不仅仅可以作为螯合剂来替代常用的交联剂，也可以直接当做阻燃剂，同时还能显著促进磷酸二氢铵在tpu/upr体系中的均匀分散，进一步地提高护套基体的阻燃能力。
67.p3、制备阻燃添加剂
68.p31、sic-kh560的制备；将sic纤维粉碎，并且过100目筛；
69.将过筛后的sic纤维分散于聚乙烯醇的水溶液中，充分搅拌后静置，去除上层清液，然后将处理后的sic纤维在110℃烘干，得到聚乙烯醇包覆的sic；
70.将kh-560按一定比例溶解在环己烷中，再与定量的聚乙烯醇包覆的sic混合并充分搅拌，然后室温放置，使环己烷挥发，得到表面改性的sic，标记为sic-kh560；
71.p32、sic-mpp的制备：
72.用无水乙醇稀释sic-kh560(无水乙醇和sic-kh560质量比为3:1)，在聚四氟乙烯球磨罐中加入50g的mpp和40g稀释后的sic-kh560；
73.最后放入磨球，将混合物在350r/min的转速下球磨至少4.5h；
74.球磨完成后用无水乙醇对产物抽滤，以除去未接枝改性的sic-kh560，
75.置于干燥箱中50℃下烘干，烘干产物经高速粉碎机粉碎至200目以下，球磨改性完毕，制得sic-mpp。
76.mpp分解可以释放出磷酸和三聚氰胺分别作为酸源和气源，而upr/tpu可以作为碳源，三者相互作用生成了隔热、隔氧，以及防止高聚物基体降解产物进入燃烧区域的膨胀炭层，起到了阻燃作用。添加了sic-mpp阻燃剂的upr/tpu燃烧产生了成了致密、平滑、均匀、坚固的膨胀炭层，包裹在了尚未燃烧的upr/tpu基体表面，这种膨胀炭层起到了隔热、隔氧防止高聚物基体降解产物进入燃烧区域的作用，基于sic的协同作用，使得mpp显现出优异的阻燃性能。
77.p4、tpu/sic-mpp阻燃体系的制备：
78.p41、将阻燃改性tpu和二维纤维网状结构，置于干燥箱中，在90℃下干燥至少3h；其中，两个质量比为97～98:1～2；
79.p42、将阻燃改性tpu乳液和硅烷偶联剂kh560加入高速搅拌机混合1min，将sic-mpp、二维纤维网状结构加入混合2min；
80.p43、将混合物经双螺杆挤出机在150～170℃挤出、过水冷却和切粒，螺杆转速为50r/min；
81.p44、将挤出粒料在90℃真空干燥箱中干燥3h；tpu/eg-mpp阻燃体系的制备完成。
82.p5、阻燃电缆外壳的制备：
83.放入tpu/sic-mpp阻燃体系投入聚四氟乙烯模具内，热压成型；采用热压压力2mpa、热压温度190～230℃，热压时间6min的高温热压法。
84.结合p4及p5，制备的tpu/sic-mpp阻燃体系，通过多种改性手段的配合，最后采用热压成型的工艺，制备出一种可以耐高温，阻燃性能优越，且具有一定电磁屏蔽能力，能够部分替代或者完全替代常规的电缆屏蔽层。
85.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。