本发明涉及电力电缆技术领域，具体涉及一种高强度高阻燃性电缆料及其制备方法。
背景技术：
电线电缆绝缘及护套用塑料俗称电缆料，其中包括了橡胶、塑料、尼龙等多种品种。电缆料生产企业是以电缆生产企业为用户，只要有电线电缆需求就有电缆料的市场。电线电缆产品中除钢芯铝绞线、电磁线等裸线产品外几乎都需要绝缘层口。目前我国有电线电缆生产企业近5000家，又有城乡电网改造、西部大开发及通信设施大面积升级改造对电线电缆产品的巨大需求，因而从一段时间来看，电缆料在我国具有广泛的市场发展前景。
但是，由于电缆属于可燃物质，因此，随着电气火灾事故的频繁发生，电缆的阻燃问题己经引起了世界各国的重视。电缆燃烧时释放出大量烟雾和有毒的、腐蚀性的气体是火灾中危险的因素，在火灾中妨碍人们的安全撤离和灭火工作，使生命财产遭到严重损失。
近年来，电缆的老化引起的火灾越来越多。为了降低火灾的发生率以及发生火灾时的死亡率，低烟、阻燃、环保成为了电线电缆行业的发展方向。现有技术中，低烟阻燃电缆料的生产大多是在聚烯烃基材中加入大量的氯化石蜡来达到阻燃的效果，然而，这种方法制备的电缆料的阻燃效果并不是很理想。另外，这些电缆料的强度也不够理想，无法为内部的导线提供良好的保护。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种高强度高阻燃性电缆料及其制备方法，具有强度高、耐拉伸性能好且阻燃性能优异，能够满足行业的要求，能够在高温、易燃、机械摩擦频繁等恶劣条件下使用，具有较好的应用前景。
本发明为解决上述技术问题，采用如下技术方案：
一种高强度高阻燃性电缆料，包括如下重量配比的组分：高密度聚乙烯40-60份、酚醛树脂30-40份、环氧树脂20-30份、磷酸三苯酯tpp10-30份、十溴二苯乙烷15-30份、碳纤维10-20份、硬脂酸钙5-15份、纳米氢氧化铝15-25份、纳米碳酸钙5-10份、纳米二氧化钛2-8份、纳米有机硅5-15份、三氧化二锑3-8份、硼酸锌5-15份、方解石粉4-10份、滑石粉3-10份、硅藻土1-5份、阻燃剂3-8份、抗氧剂2-6份、增塑剂1-5份和改性填料10-20份。
优选的，所述高密度聚乙烯50份、酚醛树脂35份、环氧树脂25份、磷酸三苯酯tpp20份、十溴二苯乙烷22份、碳纤维15份、硬脂酸钙10份、纳米氢氧化铝20份、纳米碳酸钙7.5份、纳米二氧化钛5份、纳米有机硅10份、三氧化二锑5.5份、硼酸锌10份、方解石粉7份、滑石粉6份、硅藻土3份、阻燃剂5份、抗氧剂4份、增塑剂3份和改性填料15份。
优选的，所述纳米氢氧化铝的平均粒径为40-60nm；所述纳米碳酸钙的平均粒径为50-70nm；所述纳米二氧化钛的平均粒径为20-30nm；所述纳米有机硅的平均粒径为30-50nm。
优选的，所述阻燃剂包括如下重量配比的组分：聚硼硅氧烷1-5份、二苯基磷酸酯0.5-2.5份和硼酸锌2-6份。
优选的，所述抗氧剂为抗氧剂bht、抗氧剂168、抗氧剂1010中的一种或两种以上的混合物。
优选的，所述增塑剂为偏苯三酸三辛酯、邻苯二甲酸酯、偏苯三酸三壬酯中的一种或两种以上的混合物。
优选的，所述改性填料包括如下重量配比的组分：氧化镁5-12份、氮化硅4-8份、氮化硼2-6份和生石膏3-10份。
一种高强度高阻燃性电缆料的制备方法，包括如下步骤：
（1）按照重量份数计，分别称取高密度聚乙烯、酚醛树脂、环氧树脂、磷酸三苯酯tpp、十溴二苯乙烷、碳纤维加入容器内加热并不断搅拌至物料混合均匀，得到混合物a；
（2）将硬脂酸钙、纳米氢氧化铝、纳米碳酸钙、纳米二氧化钛、纳米有机硅、三氧化二锑、硼酸锌、方解石粉、滑石粉、硅藻土、阻燃剂、抗氧剂、增塑剂和改性填料进行充分的搅拌处理，得到混合物b；
（3）将混合物a和混合物b通过搅拌装置搅拌混合均匀，然后放在干燥装置中进行干燥处理，再通过双螺杆挤出机进行混炼和造粒处理，即得高强度高阻燃性电缆料。
优选的，所述步骤（1）中加热温度为180-200℃，混合均匀条件：以600-800r/min的速度搅拌30-50min。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：本发明提供一种高强度高阻燃性电缆料及其制备方法，具有强度高、耐拉伸性能好且阻燃性能优异，能够满足行业的要求，能够在高温、易燃、机械摩擦频繁等恶劣条件下使用，具有较好的应用前景，具体情况如下：
（1）本发明通过选择合适的原料，控制各原料的含量，使各原料的含量处于最佳比例饿，得到的高强度高阻燃性电缆料强度高、阻燃性好、耐拉伸性能好，用于电缆中，综合性能好，使用寿命长；
（2）本发明在高密度聚乙烯中加入酚醛树脂、环氧树脂、十溴二苯乙烷、碳纤维，提高了本发明的强度、抗拉伸性能和阻燃性能；
（3）本发明通过添加氧化镁、氮化硅、氮化硼、生石膏为改性填料，提高了本发明的强度、弯曲强度、阻燃性能和耐老化性，并通过使用聚硼硅氧烷、二苯基磷酸酯、硼酸锌配合作为阻燃剂加入体系中，进一步提高本发明的阻燃性能，同时加入方解石粉、滑石粉、硅藻土作为补强填充剂，不仅可降低成本，而且可进一步提高本发明的强度、耐拉伸性能和耐磨性。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
一种高强度高阻燃性电缆料，包括如下重量配比的组分：高密度聚乙烯50份、酚醛树脂35份、环氧树脂25份、磷酸三苯酯tpp20份、十溴二苯乙烷22份、碳纤维15份、硬脂酸钙10份、纳米氢氧化铝20份、纳米碳酸钙7.5份、纳米二氧化钛5份、纳米有机硅10份、三氧化二锑5.5份、硼酸锌10份、方解石粉7份、滑石粉6份、硅藻土3份、阻燃剂5份、抗氧剂4份、增塑剂3份和改性填料15份。
其中，所述纳米氢氧化铝的平均粒径为50nm；所述纳米碳酸钙的平均粒径为60nm；所述纳米二氧化钛的平均粒径为25nm；所述纳米有机硅的平均粒径为40nm。
其中，所述阻燃剂包括如下重量配比的组分：聚硼硅氧烷3份、二苯基磷酸酯1.5份和硼酸锌4份。
其中，所述抗氧剂为抗氧剂bht、抗氧剂168、抗氧剂1010中的一种或两种以上的混合物。
其中，所述增塑剂为偏苯三酸三辛酯、邻苯二甲酸酯、偏苯三酸三壬酯中的一种或两种以上的混合物。
其中，所述改性填料包括如下重量配比的组分：氧化镁8份、氮化硅6份、氮化硼4份和生石膏7份。
一种高强度高阻燃性电缆料的制备方法，包括如下步骤：
（1）按照重量份数计，分别称取高密度聚乙烯、酚醛树脂、环氧树脂、磷酸三苯酯tpp、十溴二苯乙烷、碳纤维加入容器内加热并不断搅拌至物料混合均匀，得到混合物a；
（2）将硬脂酸钙、纳米氢氧化铝、纳米碳酸钙、纳米二氧化钛、纳米有机硅、三氧化二锑、硼酸锌、方解石粉、滑石粉、硅藻土、阻燃剂、抗氧剂、增塑剂和改性填料进行充分的搅拌处理，得到混合物b；
（3）将混合物a和混合物b通过搅拌装置搅拌混合均匀，然后放在干燥装置中进行干燥处理，再通过双螺杆挤出机进行混炼和造粒处理，即得高强度高阻燃性电缆料。
其中，所述步骤（1）中加热温度为190℃，混合均匀条件：以700r/min的速度搅拌40min。
实施例2
一种高强度高阻燃性电缆料，包括如下重量配比的组分：高密度聚乙烯40份、酚醛树脂30份、环氧树脂20份、磷酸三苯酯tpp10份、十溴二苯乙烷15份、碳纤维10份、硬脂酸钙5份、纳米氢氧化铝15份、纳米碳酸钙5份、纳米二氧化钛2份、纳米有机硅5份、三氧化二锑3份、硼酸锌5份、方解石粉4份、滑石粉3份、硅藻土1份、阻燃剂3份、抗氧剂2份、增塑剂1份和改性填料10份。
其中，所述纳米氢氧化铝的平均粒径为40nm；所述纳米碳酸钙的平均粒径为50nm；所述纳米二氧化钛的平均粒径为20nm；所述纳米有机硅的平均粒径为30nm。
其中，所述阻燃剂包括如下重量配比的组分：聚硼硅氧烷1份、二苯基磷酸酯0.5份和硼酸锌2份。
其中，所述抗氧剂为抗氧剂bht、抗氧剂168、抗氧剂1010中的一种或两种以上的混合物。
其中，所述增塑剂为偏苯三酸三辛酯、邻苯二甲酸酯、偏苯三酸三壬酯中的一种或两种以上的混合物。
其中，所述改性填料包括如下重量配比的组分：氧化镁5份、氮化硅4份、氮化硼2份和生石膏3份。
一种高强度高阻燃性电缆料的制备方法，包括如下步骤：
（1）按照重量份数计，分别称取高密度聚乙烯、酚醛树脂、环氧树脂、磷酸三苯酯tpp、十溴二苯乙烷、碳纤维加入容器内加热并不断搅拌至物料混合均匀，得到混合物a；
（2）将硬脂酸钙、纳米氢氧化铝、纳米碳酸钙、纳米二氧化钛、纳米有机硅、三氧化二锑、硼酸锌、方解石粉、滑石粉、硅藻土、阻燃剂、抗氧剂、增塑剂和改性填料进行充分的搅拌处理，得到混合物b；
（3）将混合物a和混合物b通过搅拌装置搅拌混合均匀，然后放在干燥装置中进行干燥处理，再通过双螺杆挤出机进行混炼和造粒处理，即得高强度高阻燃性电缆料。
其中，所述步骤（1）中加热温度为180℃，混合均匀条件：以600r/min的速度搅拌30min。
实施例3
一种高强度高阻燃性电缆料，包括如下重量配比的组分：高密度聚乙烯60份、酚醛树脂40份、环氧树脂30份、磷酸三苯酯tpp30份、十溴二苯乙烷30份、碳纤维20份、硬脂酸钙15份、纳米氢氧化铝25份、纳米碳酸钙10份、纳米二氧化钛8份、纳米有机硅15份、三氧化二锑8份、硼酸锌15份、方解石粉10份、滑石粉10份、硅藻土5份、阻燃剂8份、抗氧剂6份、增塑剂5份和改性填料20份。
其中，所述纳米氢氧化铝的平均粒径为60nm；所述纳米碳酸钙的平均粒径为70nm；所述纳米二氧化钛的平均粒径为30nm；所述纳米有机硅的平均粒径为50nm。
其中，所述阻燃剂包括如下重量配比的组分：聚硼硅氧烷5份、二苯基磷酸酯2.5份和硼酸锌6份。
其中，所述抗氧剂为抗氧剂bht、抗氧剂168、抗氧剂1010中的一种或两种以上的混合物。
其中，所述增塑剂为偏苯三酸三辛酯、邻苯二甲酸酯、偏苯三酸三壬酯中的一种或两种以上的混合物。
其中，所述改性填料包括如下重量配比的组分：氧化镁12份、氮化硅8份、氮化硼6份和生石膏10份。
一种高强度高阻燃性电缆料的制备方法，包括如下步骤：
（1）按照重量份数计，分别称取高密度聚乙烯、酚醛树脂、环氧树脂、磷酸三苯酯tpp、十溴二苯乙烷、碳纤维加入容器内加热并不断搅拌至物料混合均匀，得到混合物a；
（2）将硬脂酸钙、纳米氢氧化铝、纳米碳酸钙、纳米二氧化钛、纳米有机硅、三氧化二锑、硼酸锌、方解石粉、滑石粉、硅藻土、阻燃剂、抗氧剂、增塑剂和改性填料进行充分的搅拌处理，得到混合物b；
（3）将混合物a和混合物b通过搅拌装置搅拌混合均匀，然后放在干燥装置中进行干燥处理，再通过双螺杆挤出机进行混炼和造粒处理，即得高强度高阻燃性电缆料。
其中，所述步骤（1）中加热温度为200℃，混合均匀条件：以800r/min的速度搅拌50min。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。