一种环保型高阻燃性电力、交通电缆保护套管的制作方法

文档序号:11702659阅读:183来源:国知局
本发明涉及到一种高强度电力电缆保护套管,特别是一种环保型高阻燃性电力、交通电缆保护套管。背景近几年来,随着我国城市化建设的快速发展,城市建设规模的不断扩大,出现了很多新型材料。我国目前正积极发展和推广建筑用塑料,实行“以塑代钢”的战略指导思想,使建筑塑料不仅在数量上而且在品种上、规格上也得到了很大发展。在实际的生产施工实践中发现,随着城市化的扩张和旧城区的改造,以及顶管技术的广泛应用,需大量使用电力电缆及通信光纤电缆,而丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物作为性能突出的保护套管,已经成为不可缺少的新型建筑工程材料之一。它是保护电线和电缆最常用的一种电绝缘管。因为具有绝缘性能良好、化学稳定性高、不生锈、不老化、可适应苛刻环境而被广泛得以应用。专利201610209039.3利用丙烯腈/乙烯/苯乙烯共聚物在制革污泥的作用下,膨润土增加辛基三乙氧基硅烷与丙烯腈/乙烯/苯乙烯共聚物、制革污泥、白炭黑的分散,碳纤维也增加了电缆的力学强度,氧化锌让所有波段的紫外线攻击无效,海藻酸钠增加了氧化锌与丙烯腈/乙烯/苯乙烯共聚物、制革污泥、膨润土、碳纤维、辛基三乙氧基硅烷、硬脂酸、氧化锌、白炭黑相互间的相容性,同时使制革污泥、膨润土之间发生螯和,双酚芴增加了电缆的强度,六苯氧环三磷腈具有独特的p、n难燃元素组成的环状结构,是具有高热稳定性、高氧指数(loi)和低烟释放性能等特点的阻燃剂,同时可以提高电缆的力学强度来提高强度、耐光性、阻燃性。其在利用制革污泥用于电缆方面取得突破尽快,但其氧指数比较低,而烟密度比较高,仍然为达到理想的阻燃要求。技术实现要素:本发明利用丙烯腈/乙烯/苯乙烯共聚物阻燃剂a和成炭促进剂的作用下,膨润土增加辛基三乙氧基硅烷与丙烯腈/乙烯/苯乙烯共聚物、白炭黑的分散,在阻燃剂a体系作用下制备具有高热稳定性、高氧指数(loi)和低烟释放性能等特点的阻燃剂,羧甲基纤维素钠提高了其强度,提高电缆的力学强度来提高强度、阻燃性。1一种环保型高强度、高阻燃性电力、交通电缆保护套管,包括:(1)阻燃剂a的合成:在反应容器中加入丙酮60g、9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂-菲-10-氧化物、2,2-二甲基-1,3-亚丙基二甲基丙烯酸酯40g、2,3-二溴-4-氧代-2-丁烯酸12g、n-异丙基丙氨醇16g,70℃搅拌反应2h,在0.9g六甲基二硅氮烷和0.5g三甲基硅醇的催化下,加入马来酸酐18g、六亚甲基二异氰酸酯7.8g,85℃搅拌反应3h,在1.2g乙烯基氯化镁催化下,加入六羟甲基三聚氰胺8.9g、三聚硫氰酸1.3g和三乙基铝0.9g,75℃搅拌反应,烘干得所得阻燃剂a;(2)成炭促进剂的合成:将15g的氧化锆在1mol/l的氯化铁、0.2mol/l氯化钛、1mol/l硫酸镁、0.05mol/l的柠檬酸酰胺、0.8mol/l的二甲基二烯丙基氯化铵的混合水溶液500ml中浸渍8h,过滤,滤饼在105℃干燥2h,干燥后的氧化锆分别依次在400℃、500℃、600℃、700℃焙烧6h,制得的样品密封后置于真空干燥箱备用,得成炭促进剂;(3)一种环保型高强度、高阻燃性电力、交通电缆保护套管的制备方法:其组成为:丙烯腈/乙烯/苯乙烯共聚物60~85重量份膨润土2~3重量份甲基三乙氧基硅烷1.1~1.6重量份硼酸锌0.7~2.3重量份海藻酸钠0.3~1.9重量份阻燃剂a3.2~4.0重量份成炭促进剂0.9~2.8重量份羧甲基纤维素钠1.2~2.6重量份制备方法:包括以下步骤:(a)熔融共混:将上述成份按照比例混合,以700r/min的速度搅拌20min,然后在180℃下熔融共混30min,得到胶料;(b)交联:将步骤(a)所得的胶料在200℃下交联10min后,再按照加入阿拉伯树胶4~5重量份和白炭黑1.2重量份,反应20min,得到混合料;(c)造粒:将步骤(b)所得的混合料加入到双螺杆挤出机中进行共混挤出,然后进行造粒,得到颗粒料;(d)制备护套管:将步骤(c)中所得的颗粒料加入到挤出成型机中进行成型、定径、牵引、切割后,得到护套管a。本发明的优势在于:(1)本发明合成阻燃剂使用六甲基二硅氮烷和乙烯基氯化镁作催化剂,催化效率高;(2)利用六羟甲基三聚氰胺、马来酸酐、9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂-菲-10-氧化物构成膨胀阻燃体系,其中9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂-菲-10-氧化物为炭源、马来酸酐为酸源、六羟甲基三聚氰胺为气源,三聚硫氰酸和三乙基铝促进六羟甲基三聚氰胺反应,使膨胀体系的膨胀率大;(3)2,2-二甲基-1,3-亚丙基二甲基丙烯酸酯、2,3-二溴-4-氧代-2-丁烯酸、n-异丙基丙氨醇促进碳源成炭,六亚甲基二异氰酸酯增加体系的分子量,提高阻燃效率;(4)氧化锆在氯化钛、硫酸镁、柠檬酸酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵的改性下,提高了氧化锆的成炭效率;(5)聚合氯化铝和羧甲基纤维素钠增强护套管的强度,同时也增强其阻燃性;(6)n,n-亚甲基双丙烯酰胺增强护套管的强度。具体实施方式实例1一种环保型高强度、高阻燃性电力、交通电缆保护套管,包括:(1)阻燃剂a的合成:在反应容器中加入丙酮60g、9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂-菲-10-氧化物10g、2,2-二甲基-1,3-亚丙基二甲基丙烯酸酯40g、2,3-二溴-4-氧代-2-丁烯酸12g、n-异丙基丙氨醇16g、丙二酸环异丙酯6.3g和4,4-二羟基二苯砜1.2g,70℃搅拌反应2h,在0.9g六甲基二硅氮烷和0.5g三甲基硅醇的催化下,加入马来酸酐18g、六亚甲基二异氰酸酯7.8g,85℃搅拌反应3h,在1.2g乙烯基氯化镁催化下,加入六羟甲基三聚氰胺8.9g、三聚硫氰酸1.3g和三乙基铝0.9g,75℃搅拌反应,烘干得阻燃剂a;(2)成炭促进剂的合成:将15g的氧化锆在1mol/l的氯化铁、0.2mol/l氯化钛、1mol/l硫酸镁、0.05mol/l的柠檬酸酰胺、0.8mol/l的二甲基二烯丙基氯化铵的混合水溶液500ml中浸渍8h,过滤,滤饼在105℃干燥2h,干燥后的氧化锆分别依次在400℃、500℃、600℃、700℃焙烧6h,,制得的样品密封后置于真空干燥箱备用,得成炭促进剂;(3)一种环保型高强度、高阻燃性电力、交通电缆保护套管的制备方法:其组成为:丙烯腈/乙烯/苯乙烯共聚物60kg膨润土2kg甲基三乙氧基硅烷1.1kg硼酸锌0.7kg海藻酸钠0.3kg阻燃剂a3.2kg成炭促进剂0.9kg羧甲基纤维素钠1.2kg制备方法:包括以下步骤:(a)熔融共混:将上述成份按照比例混合,以700r/min的速度搅拌20min,然后在180℃下熔融共混30min,得到胶料;(b)交联:将步骤(a)所得的胶料在200℃下交联10min后,再按照加入阿拉伯树胶4kg和白炭黑1.2kg,反应20min,得到混合料;(c)造粒:将步骤(b)所得的混合料加入到双螺杆挤出机中进行共混挤出,然后进行造粒,得到颗粒料;(d)制备护套管:将步骤(c)中所得的颗粒料加入到挤出成型机中进行成型、定径、牵引、切割后,得到护套管a。实例2一种环保型高强度、高阻燃性电力、交通电缆保护套管,包括:(1)阻燃剂a的合成:在反应容器中加入丙酮60g、9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂-菲-10-氧化物12kg、2,2-二甲基-1,3-亚丙基二甲基丙烯酸酯40g、2,3-二溴-4-氧代-2-丁烯酸12g、n-异丙基丙氨醇16g、丙二酸环异丙酯6.3g和4,4-二羟基二苯砜1.2g,70℃搅拌反应2h,在0.9g六甲基二硅氮烷和0.5g三甲基硅醇的催化下,加入马来酸酐18g、六亚甲基二异氰酸酯7.8g,85℃搅拌反应3h,在1.2g乙烯基氯化镁催化下,加入六羟甲基三聚氰胺8.9g、三聚硫氰酸1.3g和三乙基铝0.9g,75℃搅拌反应,烘干得所得阻燃剂a;(2)成炭促进剂的合成:将15g的氧化锆在1mol/l的氯化铁、0.2mol/l氯化钛、1mol/l硫酸镁、0.05mol/l的柠檬酸酰胺、0.8mol/l的二甲基二烯丙基氯化铵的混合水溶液500ml中浸渍8h,过滤,滤饼在105℃干燥2h,干燥后的氧化锆分别依次在400℃、500℃、600℃、700℃焙烧6h,制得的样品密封后置于真空干燥箱备用,得成炭促进剂;(3)一种环保型高强度、高阻燃性电力、交通电缆保护套管的制备方法:其组成为:丙烯腈/乙烯/苯乙烯共聚物85kg膨润土3kg甲基三乙氧基硅烷1.6kg硼酸锌2.3kg海藻酸钠1.9kg阻燃剂a4.0kg成炭促进剂2.8kg羧甲基纤维素钠2.6kg制备方法:包括以下步骤:(a)熔融共混:将上述成份按照比例混合,以700r/min的速度搅拌20min,然后在180℃下熔融共混30min,得到胶料;(b)交联:将步骤(a)所得的胶料在200℃下交联10min后,再加入阿拉伯树胶5kg和白炭黑1.2kg,反应20min,得到混合料;(c)造粒:将步骤(b)所得的混合料加入到双螺杆挤出机中进行共混挤出,然后进行造粒,得到颗粒料;(d)制备护套管:将步骤(c)中所得的颗粒料加入到挤出成型机中进行成型、定径、牵引、切割后,得到护套管a。实例3一种环保型高强度、高阻燃性电力、交通电缆保护套管,包括:(1)阻燃剂a的合成:在反应容器中加入丙酮60g、9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂-菲-10-氧化物14g、2,2-二甲基-1,3-亚丙基二甲基丙烯酸酯40g、2,3-二溴-4-氧代-2-丁烯酸12g、n-异丙基丙氨醇16g、丙二酸环异丙酯6.3g和4,4-二羟基二苯砜1.2g,70℃搅拌反应2h,在0.9g六甲基二硅氮烷和0.5g三甲基硅醇的催化下,加入马来酸酐18g、六亚甲基二异氰酸酯7.8g,85℃搅拌反应3h,在1.2g乙烯基氯化镁催化下,加入六羟甲基三聚氰胺8.9g、三聚硫氰酸1.3g和三乙基铝0.9g,75℃搅拌反应,烘干得所得阻燃剂a;(2)成炭促进剂的合成:将15g的氧化锆在1mol/l的氯化铁、0.2mol/l氯化钛、1mol/l硫酸镁、0.05mol/l的柠檬酸酰胺、0.8mol/l的二甲基二烯丙基氯化铵的混合水溶液500ml中浸渍8h,过滤,滤饼在105℃干燥2h,干燥后的氧化锆分别依次在400℃、500℃、600℃、700℃焙烧6h,,制得的样品密封后置于真空干燥箱备用,得成炭促进剂;(3)一种环保型高强度、高阻燃性电力、交通电缆保护套管的制备方法:其组成为:丙烯腈/乙烯/苯乙烯共聚物72kg膨润土2.5kg甲基三乙氧基硅烷1.4kg硼酸锌1.5kg海藻酸钠1.1kg阻燃剂a3.6kg成炭促进剂1.8kg羧甲基纤维素钠1.9kg制备方法:包括以下步骤:(a)熔融共混:将上述成份按照比例混合,以700r/min的速度搅拌20min,然后在180℃下熔融共混30min,得到胶料;(b)交联:将步骤(a)所得的胶料在200℃下交联10min后,再加入阿拉伯树胶4.5kg和白炭黑1.2kg,反应20min,得到混合料;(c)造粒:将步骤(b)所得的混合料加入到双螺杆挤出机中进行共混挤出,然后进行造粒,得到颗粒料;(d)制备护套管:将步骤(c)中所得的颗粒料加入到挤出成型机中进行成型、定径、牵引、切割后,得到护套管a。实例4一种环保型高强度、高阻燃性电力、交通电缆保护套管,包括:(1)阻燃剂a的合成:在反应容器中加入丙酮60g、9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂-菲-10-氧化物14g、2,2-二甲基-1,3-亚丙基二甲基丙烯酸酯40g、2,3-二溴-4-氧代-2-丁烯酸12g、n-异丙基丙氨醇16g、丙二酸环异丙酯6.3g和4,4-二羟基二苯砜1.2g,70℃搅拌反应2h,在0.9g六甲基二硅氮烷和0.5g三甲基硅醇的催化下,加入马来酸酐18g、六亚甲基二异氰酸酯7.8g,85℃搅拌反应3h,在1.2g乙烯基氯化镁催化下,加入六羟甲基三聚氰胺8.9g、三聚硫氰酸1.3g和三乙基铝0.9g,75℃搅拌反应,烘干得所得阻燃剂a;(2)成炭促进剂的合成:将15g的氧化锆在1mol/l的氯化铁、0.2mol/l氯化钛、1mol/l硫酸镁、0.05mol/l的柠檬酸酰胺、0.8mol/l的二甲基二烯丙基氯化铵的混合水溶液500ml中浸渍8h,过滤,滤饼在105℃干燥2h,干燥后的氧化锆分别依次在400℃、500℃、600℃、700℃焙烧6h,,制得的样品密封后置于真空干燥箱备用,得成炭促进剂;(3)一种环保型高强度、高阻燃性电力、交通电缆保护套管的制备方法:其组成为:丙烯腈/乙烯/苯乙烯共聚物72kg膨润土2.5kg甲基三乙氧基硅烷1.4kg硼酸锌1.5kg海藻酸钠1.1kg阻燃剂a3.6kg成炭促进剂1.8kg羧甲基纤维素钠1.9kg聚合氯化铝2.1kgn,n-亚甲基双丙烯酰胺1.5kg制备方法:包括以下步骤:(a)熔融共混:将上述成份按照比例混合,以700r/min的速度搅拌20min,然后在180℃下熔融共混30min,得到胶料;(b)交联:将步骤(a)所得的胶料在200℃下交联10min后,再按照加入阿拉伯树胶4.5kg和白炭黑1.2kg,反应20min,得到混合料;(c)造粒:将步骤(b)所得的混合料加入到双螺杆挤出机中进行共混挤出,然后进行造粒,得到颗粒料;(d)制备护套管:将步骤(c)中所得的颗粒料加入到挤出成型机中进行成型、定径、牵引、切割后,得到护套管a。实例5一种环保型高强度、高阻燃性电力、交通电缆保护套管,包括:(1)阻燃剂a的合成:在反应容器中加入丙酮60g、9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂-菲-10-氧化物14g、2,2-二甲基-1,3-亚丙基二甲基丙烯酸酯40g、2,3-二溴-4-氧代-2-丁烯酸12g、n-异丙基丙氨醇16g、丙二酸环异丙酯6.3g和4,4-二羟基二苯砜1.2g,70℃搅拌反应2h,在0.9g六甲基二硅氮烷和0.5g三甲基硅醇的催化下,加入马来酸酐18g、六亚甲基二异氰酸酯7.8g,85℃搅拌反应3h,在1.2g乙烯基氯化镁催化下,加入六羟甲基三聚氰胺8.9g、三聚硫氰酸1.3g和三乙基铝0.9g,75℃搅拌反应,烘干得所得阻燃剂a;(2)成炭促进剂的合成:将15g的氧化锆在1mol/l的氯化铁、0.2mol/l氯化钛、1mol/l硫酸镁、0.05mol/l的柠檬酸酰胺、0.8mol/l的二甲基二烯丙基氯化铵的混合水溶液500ml中浸渍8h,过滤,滤饼在105℃干燥2h,干燥后的氧化锆分别依次在400℃、500℃、600℃、700℃焙烧6h,,制得的样品密封后置于真空干燥箱备用,得成炭促进剂;(3)一种环保型高强度、高阻燃性电力、交通电缆保护套管的制备方法:其组成为:丙烯腈/乙烯/苯乙烯共聚物72kg膨润土2.5kg甲基三乙氧基硅烷1.4kg硼酸锌1.5kg海藻酸钠1.1kg阻燃剂a3.6kg成炭促进剂1.8kg羧甲基纤维素钠1.9kg聚合氯化铝3.2kgn,n-亚甲基双丙烯酰胺2.3kg制备方法:包括以下步骤:(a)熔融共混:将上述成份按照比例混合,以700r/min的速度搅拌20min,然后在180℃下熔融共混30min,得到胶料;(b)交联:将步骤(a)所得的胶料在200℃下交联10min后,再按照加入阿拉伯树胶4.5kg和白炭黑1.2kg,反应20min,得到混合料;(c)造粒:将步骤(b)所得的混合料加入到双螺杆挤出机中进行共混挤出,然后进行造粒,得到颗粒料;(d)制备护套管:将步骤(c)中所得的颗粒料加入到挤出成型机中进行成型、定径、牵引、切割后,得到护套管a。强度性能和阻燃性能测试标准:按照gb/t1040.1-2006的标准测试本发明实施例1-5所得的护套管1-5的拉伸强度和断裂伸长率,按照gb/t2406-1993的标准测试本发明实施例1-5所得的护套管1-5的氧指数;按照gb12666.5的标准测试本发明实施例1-5所得的护套管1-5的阻燃等级,gb/t8627-2007建筑材料烟密度,并以市场上买到的普通护套管作为对比例,其结果如表1所示。表1高阻燃性电缆护套管性能护套管1护套管2护套管3护套管4护套管5普通护套管拉伸强度(mpa)333737494228氧指数/%484749465127阻燃等级aaaaac烟密度等级10977578从表1可以发现,本发明的护套管性能均优于普通护套管,其中烟密度大幅缩小,显示比较好的抑制烟雾的能力,氧指数和拉伸强度提高。表2高阻燃性电缆护套管性能(未加催化剂)护套管1护套管2护套管3护套管4护套管5拉伸强度(mpa)2326354237氧指数/%3536383640阻燃等级bbbaa烟密度等级1216211215从表2可以发现,实例1-5中阻燃剂a中未加入催化剂六甲基二硅氮烷和乙烯基氯化镁(仅去掉催化剂,其他条件不变)的电缆护套管材料的性能。表3高阻燃性电缆护套管性能(未加阻燃剂a)护套管1护套管2护套管3护套管4护套管5拉伸强度(mpa)3236354640氧指数/%3028262725阻燃等级ccbbb烟密度等级4651656556从表3可以发现,本实例1-5中未加入阻燃剂a(仅去掉阻燃剂a,其他条件不变)的电缆护套管材料的性能。表4高阻燃性电缆护套管性能(未加成炭促进剂)护套管1护套管2护套管3护套管4护套管5拉伸强度(mpa)3236354539氧指数/%3637394142阻燃等级bbaaa烟密度等级2428192622从表4可以发现,本实例1-5中未加入成炭促进剂(仅成炭促进剂,其他条件不变)的电缆护套管材料的性能。表5高阻燃性电缆护套管性能(未加入聚合氯化铝)护套管1护套管2护套管3护套管4护套管5拉伸强度(mpa)2524262628氧指数/%3940414143阻燃等级bbaaa烟密度等级2021222021从表5可以发现,本实例1-5中未加入聚合氯化铝(仅未加入聚合氯化铝,其他条件不变,包括保留羧甲基纤维素钠和n,n-亚甲基双丙烯酰胺)的电缆护套管材料的性能。表6高阻燃性电缆护套管性能(未加入n,n-亚甲基双丙烯酰胺)护套管1护套管2护套管3护套管4护套管5拉伸强度(mpa)2833343637氧指数/%3940414144阻燃等级cbaaa烟密度等级3019241913从表6可以发现,本实例1-5中未加入n,n-亚甲基双丙烯酰胺(仅未加入n,n-亚甲基双丙烯酰胺,其他条件不变,包括保留聚合氯化铝和羧甲基纤维素钠)的电缆护套管材料的性能。表7高阻燃性电缆护套管性能(未加入羧甲基纤维素钠)护套管1护套管2护套管3护套管4护套管5拉伸强度(mpa)3034354139氧指数/%3940404143阻燃等级bbbaa烟密度等级2029262021从表7可以发现,本实例1-5中未加入羧甲基纤维素钠(仅未加入羧甲基纤维素钠,其他条件不变,包括保留聚合氯化铝和n,n-亚甲基双丙烯酰胺)的电缆护套管材料的性能。表8高阻燃性电缆护套管性能(未加入丙二酸环异丙酯)护套管1护套管2护套管3护套管4护套管5拉伸强度(mpa)2224252129氧指数/%3638363736阻燃等级bbbbb烟密度等级5049463532表9高阻燃性电缆护套管性能(未加入4,4-二羟基二苯砜)护套管1护套管2护套管3护套管4护套管5拉伸强度(mpa)2531263232氧指数/%3736363738阻燃等级bbbba烟密度等级5654464145表10高阻燃性电缆护套管性能(未加入三甲基硅醇)护套管1护套管2护套管3护套管4护套管5拉伸强度(mpa)3638384040氧指数/%4243454245阻燃等级abbab烟密度等级1221253115同理单独比较六羟甲基三聚氰胺、马来酸酐、9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂-菲-10-氧化物构成膨胀阻燃体系,三聚硫氰酸和三乙基铝促进六羟甲基三聚氰胺反应,使膨胀体系的膨胀率大;均发现在实验数据中体现了其良好的实验数据;2,2-二甲基-1,3-亚丙基二甲基丙烯酸酯、2,3-二溴-4-氧代-2-丁烯酸、n-异丙基丙氨醇促进碳源成炭,六亚甲基二异氰酸酯增加体系的分子量,提高阻燃效率;具有实验数据对比,也就是单独与空白一一对比,氧化锆在氯化钛、硫酸镁、柠檬酸酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵的改性下,提高了氧化锆的成炭效率,也就是提高了阻燃效果,本发明所列物质均是通过实验数据一一进行空白对比而成,所描述的效果由实验数据一一佐证。限于文字过多,本发明在说明书中本发明的优势中所陈述的物质作用,本申请人进行了空白样(不选择所列物质,其他比例和条件如实例1-5)和加所列物质进行实验对比,均发现在阻燃性或强度方面优于空白样,由于发明专利所列数据过多,申请人不一一列出,但再次一一陈述出来,以说明申请人一一做过实验。当前第1页12
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