本发明涉及电缆，尤其涉及一种高阻燃防火电缆及其制备方法。
背景技术：
1、阻燃防火电缆是一种具有良好阻燃性能、耐火性能的电缆，阻燃性能符合iec60332-3标准规定，能在火灾条件下保持一定时间内的电力传输。现有阻燃防火电缆主要通过直接物理添加无机阻燃剂或有机阻燃剂颗粒、无机耐火材料，以提高其阻燃性能和耐火性。如公告号为cn112908542b的发明专利，公开一种防火阻燃电缆及其制备方法，该防火阻燃电缆，包括电缆芯，所述电缆芯的外部从内至外依次包覆有隔离层和防火阻燃护套层，所述防火阻燃护套层包括如下重量份数的原料：80-90份聚苯乙烯；35-40份辛癸酸三羟甲基丙烷酯；
2、15-25份偶氮苯-4,4-二羧酸；16-20份氧化锆；10-15份二氯甲烷；0.6-1.2份催化剂；通过辛癸酸三羟甲基丙烷酯和偶氮苯-4,4-二羧酸的缩合产物在燃烧后产生氨气，抑制电缆的燃烧，达到阻燃效果；通过氧化锆颗粒提高电缆的防火阻燃效果。但是，由于阻燃剂颗粒、无机耐火材料与高分子树脂体系存在相容性问题，现有直接以物理掺杂的方式引入外套层中，影响电缆的力学性能和使用寿命。
3、此外，随着电力系统对电缆的阻燃防火性能要求的不断提高，如何开发一种新型氮磷硼膨胀型阻燃剂以进一步提高阻燃防火电缆的阻燃性能，是亟待解决的技术难题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明的目的在于提出一种高阻燃防火电缆及其制备方法，一方面，解决现有阻燃防火电缆力学性能差、易出现裂纹的问题，另一方面，研制一种电缆用新型阻燃剂，以进一步提高阻燃防火电缆的阻燃性能。
2、基于上述目的，本发明提供了一种高阻燃防火电缆，由内而外依次包括：电缆芯、屏蔽层、阻燃防火外套层，所述阻燃防火外套层包括以下质量份原料：聚苯乙烯100份、低密度聚乙烯30-40份、甲基乙烯基硅橡胶20-25份、引发剂1-2份、硼酸盐-植酸盐阻燃剂8-12份、八乙烯基poss改性氢氧化锆15-20份；
3、其中，硼酸盐-植酸盐阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：
4、i：将植酸加入去离子水中，搅拌溶解后，得植酸溶液；
5、ii：将4-乙烯基苯硼酸加入无水乙醇中，搅拌溶解后，得4-乙烯基苯硼酸溶液；
6、iii：将所得植酸溶液与所得4-乙烯基苯硼酸溶液混合均匀后，加入三亚乙基四胺，再移至反应釜中，60-110℃反应5-8h，再于95℃旋转蒸发去除乙醇溶液，再于80℃真空干燥0.5-1h，得硼酸盐-植酸盐阻燃剂；
7、该硼酸盐-植酸盐阻燃剂的合成反应方程式如下：
8、
9、进一步地，所述植酸、去离子水、4-乙烯基苯硼酸、无水乙醇、三亚乙基四胺的用量比例为10mmol:(50-60)ml:60mmol:(40-50)ml:60mmol。
10、进一步地，所述八乙烯基poss改性氢氧化锆的制备方法，包括以下步骤：
11、a.制备氢氧化锆前驱体溶液：将锆酸四丁酯滴加至50wt%乙醇溶液中，搅拌均匀后，再滴加三乙醇胺催化剂，30-40℃搅拌预水解6-12h，得氢氧化锆前驱体溶液；
12、b.制备八乙烯基poss改性氢氧化锆：向所得氢氧化锆前驱体溶液中滴加乙烯基三甲氧基硅烷，搅拌均匀后，再滴加15wt% hcl溶液，45-55℃搅拌反应16-20h后，25℃静置陈化12h，过滤并于80℃干燥后，得八乙烯基poss改性氢氧化锆。
13、进一步地，所述锆酸四丁酯、50wt%乙醇溶液、三乙醇胺催化剂、乙烯基三甲氧基硅烷、15wt% hcl溶液的用量比例为
14、(0.15-0.2)mol:150ml:(1.2-1.8)g:(10-15)g:(3.5-5)ml。
15、进一步地，所述电缆芯由4股外设有聚四氟乙烯绝缘层的铜芯绞合而成，且聚四氟乙烯绝缘层的厚度为0.4-0.6mm。
16、进一步地，所述铜芯由10根线径为1-1.5mm的镀锡铜线绞合而成。
17、进一步地，所述屏蔽层的厚度为0.5-1.0mm，由金属铝箔绕包而成。
18、进一步地，所述阻燃防火外套层的厚度为1-1.5mm。
19、进一步地，所述引发剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、过氧化二叔丁基、过氧化月桂酰、过氧化二碳酸二异丙酯中的一种或多种。
20、本发明还提供所述的高阻燃防火电缆的制备方法，包括以下步骤：
21、s1：将厚度为0.1mm的金属铝箔绕包在电缆芯外表面，形成厚度为0.5-1.0mm的屏蔽层，得电缆半成品；
22、s2：将聚苯乙烯、低密度聚乙烯、甲基乙烯基硅橡胶、引发剂、八乙烯基poss改性氢氧化锆混合后，于180-200℃混炼30min，再降温至105-115℃，加入硼酸盐-植酸盐阻燃剂，混炼10min，再于165-175℃，将所得混合料挤出包覆在电缆半成品外表面，形成厚度为1-1.5mm的阻燃防火外套层，制得所述高阻燃防火电缆。
23、本发明的有益效果：
24、本发明首次利用植酸、三亚乙基四胺、4-乙烯基苯硼酸反应制出新型硼酸盐-植酸盐阻燃剂，含有以磷酸盐-三亚乙基四胺-苯硼酸盐分子链为六支臂的星型阻燃结构，构成氮磷硼协效阻燃体系，在燃烧时，热解产生大量含氮不燃气体、h2o(g)等，并吸收大量热量，同时，磷酸盐与硼酸盐协同炭化，生成致密炭层，中止燃烧链式反应。
25、该新型硼酸盐-植酸盐阻燃剂应用于阻燃防火外套层中，与八乙烯基poss改性氢氧化锆协同增效，能显著提高电缆的阻燃、耐火性能。究其原因是，在引发剂的作用下，含乙烯基的硼酸盐-植酸盐阻燃剂与甲基乙烯基硅橡胶-聚苯乙烯-低密度聚乙烯-八乙烯基poss改性氢氧化锆混炼体系发生交联反应，进而将阻燃剂分子穿插栓入三维网络交联结构中，进而以化学键形式将固定在阻燃防火外套层中，既提高了阻燃剂的阻燃稳定性和分散稳定性，又进一步提高了阻燃防火外套层的致密性，使其具有良好的力学性能和阻火性，不易开裂；同时，在高温燃烧条件下，硼酸盐-植酸盐阻燃剂与八乙烯基poss改性氢氧化锆、甲基乙烯基硅橡胶共同作用，可能形成碳氮化合物-氮硼化合物-硼硅化合物-氮硅化合物-碳硅化合物致密不熔融多相保护炭层，进而显著提高阻燃防火电缆的阻燃性能和耐火性能。
1.一种高阻燃防火电缆，由内而外依次包括：电缆芯、屏蔽层、阻燃防火外套层，其特征在于，所述阻燃防火外套层包括以下质量份原料：聚苯乙烯100份、低密度聚乙烯30-40份、甲基乙烯基硅橡胶20-25份、引发剂1-2份、硼酸盐-植酸盐阻燃剂8-12份、八乙烯基poss改性氢氧化锆15-20份；
2.根据权利要求1所述的一种高阻燃防火电缆，其特征在于，所述植酸、去离子水、4-乙烯基苯硼酸、无水乙醇、三亚乙基四胺的用量比例为10mmol:(50-60)ml:60mmol:(40-50)ml:60mmol。
3.根据权利要求1所述的一种高阻燃防火电缆，其特征在于，所述八乙烯基poss改性氢氧化锆的制备方法，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种高阻燃防火电缆，其特征在于，所述锆酸四丁酯、50wt%乙醇溶液、三乙醇胺催化剂、乙烯基三甲氧基硅烷、15wt% hcl溶液的用量比例为(0.15-0.2)mol:150ml:(1.2-1.8)g:(10-15)g:(3.5-5)ml。
5.根据权利要求1所述的一种高阻燃防火电缆，其特征在于，所述电缆芯由4股外设有聚四氟乙烯绝缘层的铜芯绞合而成，且聚四氟乙烯绝缘层的厚度为0.4-0.6mm。
6.根据权利要求5所述的一种高阻燃防火电缆，其特征在于，所述铜芯由10根线径为1-1.5mm的镀锡铜线绞合而成。
7.根据权利要求1所述的一种高阻燃防火电缆，其特征在于，所述屏蔽层的厚度为0.5-1.0mm，由金属铝箔绕包而成。
8.根据权利要求1所述的一种高阻燃防火电缆，其特征在于，所述阻燃防火外套层的厚度为1-1.5mm。
9.根据权利要求1所述的一种高阻燃防火电缆，其特征在于，所述引发剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、过氧化二叔丁基、过氧化月桂酰、过氧化二碳酸二异丙酯中的一种或多种。
10.一种根据权利要求1-9任一项所述的高阻燃防火电缆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：