一种低烟无卤阻燃耐火电缆材料的制作方法

本发明涉及一种电缆材料，尤其涉及一种低烟无卤阻燃耐火电缆材料。

背景技术：

1、电缆是现代生活和工业生产中不可或缺的元素，广泛应用于通信、电力传输、控制系统等多个领域。然而，火灾事故中电缆燃烧可能引发的二次灾害对公共安全构成重大威胁。因此，对电缆材料的阻燃性能有着严格的要求。

2、传统的阻燃电缆主要使用聚氯乙烯(pvc)等含卤物质的材料，这类材料在阻燃性能上表现出色，但在燃烧过程中会释放大量卤素气体，如氯化氢、氯化物等有毒有害气体，不仅对环境造成污染，同时也对人体健康构成威胁。此外，这些气体在与水反应后，会生成酸性物质，可能对设备造成腐蚀，增加了设备的维护成本和维修难度。

3、虽然已有的低烟无卤阻燃电缆能够在一定程度上减少有毒有害气体的产生，但这些材料在阻燃性能上与传统的含卤阻燃材料相比，表现不尽如人意。其阻燃性能差，不能满足高危环境的严格要求。这是因为大多数的低烟无卤阻燃材料，阻燃性能主要来自于其在燃烧过程中生成的炭化层，而这个炭化层的形成速度和稳定性往往不能满足阻止火势迅速蔓延的需求。

4、综上所述，现有的阻燃电缆材料存在两个主要的问题：一是传统的含卤阻燃材料在燃烧过程中会产生有毒有害气体，对环境和人体健康造成严重威胁；二是现有的低烟无卤阻燃材料阻燃性能不足，不能满足严格的阻燃要求。

5、因此，开发一种阻燃性能优异，同时环保、无卤、低烟的电缆材料，成为了当前电缆材料研究的重要课题。本发明就是针对这个问题，提出了一种低烟无卤阻燃耐火电缆材料，以解决上述现有技术中的问题。

6、目前，低烟无卤阻燃电缆材料的开发依然面临着重大挑战。尽管一些低烟无卤材料，如硅基和醇酸盐材料已被用于电缆的制造，但这些材料往往阻燃性能不足，并且在高温条件下的机械性能不佳，容易导致电缆在使用过程中的损坏。而柔性材料如聚氨酯(pu)和聚丙烯(pp)虽然具有良好的机械性能，但其燃烧时会产生大量烟雾，阻燃性能也不尽如人意。

7、此外，即使是某些标榜为低烟无卤的电缆材料，其在实际使用中往往还是会产生一定量的有害烟雾，特别是在密闭空间内，这些烟雾可能会阻挡逃生路线，增加火灾事故的危险性。对此，目前的技术并未给出有效的解决方案。

技术实现思路

1、为了解决上述技术缺陷，本发明提出了一种新型的低烟无卤阻燃耐火电缆材料，旨在提供一种既有良好阻燃性能，又具有低烟、无卤、环保、耐火等特性的电缆材料。其能够在火灾条件下，限制火焰蔓延，减少有毒烟雾的产生，进一步减少火灾对人员和设备的威胁。同时，由于其柔性出色，还能保证电缆在各种环境下的使用性能和稳定性。

2、为了实现上述发明目的，本发明采用了如下的技术方案：

3、本发明提供了一种低烟无卤阻燃耐火电缆材料，包括以下组分：低密度聚乙烯ldpe、硬脂酸镁、氢氧化镁、氢氧化铝、微胶囊化红磷、相容剂、硅烷偶联剂和抗氧剂。

4、优选地，一种低烟无卤阻燃耐火电缆材料，包括以下组分，其质量份为：

5、低密度聚乙烯ldpe 50-150份，

6、硬脂酸镁1-10份，

7、氢氧化镁5-35份，

8、氢氧化铝5-35份，

9、微胶囊化红磷3-20份，

10、相容剂2-10份，

11、硅烷偶联剂1-6份，

12、抗氧剂0.2-3份。

13、优选地，一种低烟无卤阻燃耐火电缆材料，包括以下组分，其质量份为：

14、低密度聚乙烯ldpe 80-120份，

15、硬脂酸镁1-3份，

16、氢氧化镁10-20份，

17、氢氧化铝10-20份，

18、微胶囊化红磷5-15份，

19、相容剂3-7份，

20、硅烷偶联剂1-3份，

21、抗氧剂0.5-2份。

22、相容剂可以为嵌段型相容剂、接枝型相容剂、共聚型相容剂型、.酸酐型相容剂、环氧型相容剂和噁唑啉型相容剂。发明人通过大量实验，适合本发明体系的，优选相容剂为poe-g-mah相容剂、聚乙烯与苯乙烯/丙烯腈的接枝物和环氧改性ps接枝pmma相容剂中的至少一种。优选相容剂为poe-g-mah相容剂、聚乙烯与苯乙烯/丙烯腈的接枝物按照质量比(1-3):(1-3)组合而成。

23、优选地，所述低烟无卤阻燃耐火电缆材料还包括二苯基硅二醇1-3份。

24、在一些其他方案中，该电缆材料可以进一步包含其他添加剂，例如稳定剂、紫外线吸收剂、防霉剂、防腐剂等，这些添加剂的总质量份在0-10之间。

25、此外，在一些方案中，所述电缆材料可以被进一步处理，例如通过挤出、模压、吹膜、注塑等工艺形成所需的电缆覆盖层，以满足不同的应用需求。

26、在一些方案中，所述电缆材料可以应用于各种类型的电缆，包括但不限于电力电缆、通信电缆、数据电缆、同轴电缆等。

27、本发明还提供了上述低烟无卤阻燃耐火电缆材料的制备方法，包括下述步骤：

28、先将氢氧化镁、氢氧化铝、硬脂酸镁和硅烷偶联剂混合，得到改性无机阻燃剂；

29、再将改性无机阻燃剂、低密度聚乙烯ldpe、微胶囊化红磷、相容剂和抗氧剂混合，挤出。

30、优选地，一种低烟无卤阻燃耐火电缆材料的制备方法，包括下述步骤：

31、先将氢氧化镁、氢氧化铝、硬脂酸镁及硅烷偶联剂混合，在400-600转/分钟的搅拌速度下搅拌1-3小时，得到改性无机阻燃剂；

32、再将得到的改性无机阻燃剂、低密度聚乙烯ldpe、微胶囊化红磷、相容剂及抗氧剂混合，在135-145℃的条件下，在双螺杆挤出机上熔融混合10-15分钟，然后进行造粒或直接成型。

33、发明人在试验过程中，发现改变硬脂酸镁及硅烷偶联剂的加入顺序，对于最终产品的性能的影响比较大。将氢氧化镁、氢氧化铝先混合硅烷偶联剂再混合硬脂酸镁，阻燃性能和力学性能均有提升。

34、据此，本发明还提供了另外一种低烟无卤阻燃耐火电缆材料的制备方法，包括下述步骤：

35、先将氢氧化镁、氢氧化铝和硅烷偶联剂混合均匀后，再与硬脂酸镁混合，得到改性无机阻燃剂；

36、再将改性无机阻燃剂、低密度聚乙烯ldpe、微胶囊化红磷、相容剂和抗氧剂混合，挤出。

37、本发明低烟无卤阻燃耐火电缆材料的优点如下：

38、采用无卤阻燃剂，环保性能突出：本发明采用无卤阻燃剂，有效避免了传统阻燃剂在燃烧时可能产生的有害卤化物，符合现代环保理念。

39、阻燃效果显著：通过对无机阻燃剂的改性，配合微胶囊化红磷(mrp)的使用，使得本发明的电缆材料具有出色的阻燃效果。

40、稳定性高，机械性能优异：本发明通过合理设计配方和制备工艺，使得无机阻燃剂在聚乙烯基质中分布均匀，加之相容剂的引入，有效提高了材料的稳定性和机械性能。

41、处理工艺简单，成本低：本发明的电缆材料的制备工艺简单，无需复杂的设备和高能耗的条件，降低了生产成本。

42、因此，本发明提供的低烟无卤阻燃耐火电缆材料及其制备方法，是一种具有广阔应用前景的环保、安全、经济的新型电缆材料。