一种耐寒、无卤阻燃型铜制复合电缆材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电缆生产技术领域，具体涉及一种耐寒、无卤阻燃型铜制复合电缆材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]常用的金属导电材料可分为金属元素、合金(铜合金、铝合金等)、复合金属等。金属导电材料具有良好的各项性能，如热导率、接触电位差、温差电动势、机械强度、耐高温特性、耐腐蚀性、耐磨性等。
[0003]近年来，由于电子技术的不断发展，采用铜基材料的合金也需要不同的特性，包括良好的机械加工型、导电性和弯曲性能，对于精密零部件的不断发展，对于铜材料的抗拉强度和弯曲性能的要求也越来越多。
[0004]聚氯乙烯是一种很好的材料，被广泛用于各行各业，例如用于生产电缆。聚氯乙烯电缆材料的耐寒性能和绝缘性能是一对相互矛盾的性能，一般绝缘等级越高，其耐低温性能越差，而耐低温性能好，则势必要加入很多增塑剂，这样会影响绝缘性能。
[0005]有卤阻燃硅橡胶虽然具有高效的阻燃效果，但是当发生火灾时，由有卤阻燃硅橡胶制成地电线电缆材料燃烧后会释放出浓烟和腐蚀性的有害物质，妨碍逃生人员的及时逃生，同时严重污染环境；无卤阻燃硅橡胶既能阻燃又不产生有害物质，是一种新型的环保阻燃胶。
[0006]无卤阻燃剂氢氧化铝是近些年才得到重视的新型材料，被广泛用于天然橡胶和塑胶等材料的阻燃改性。但是由于氢氧化铝与硅橡胶的相容性不好，使用氢氧化铝改性硅橡胶的阻燃性能后导致其机械性变差，硅橡胶的包辊效果不理想，阻燃效果不好;此外，仅使用氢氧化铝作为单一的无卤阻燃剂时会出现阻燃效果不理想的情况。因此，氢氧化铝在硅橡胶的阻燃方面的应用一直处于研究阶段。
【发明内容】
[0007]发明目的:本发明针对现有技术中的不足，提出一种导电体具有良好的导电性能，且抗拉强度高、力学强度良好，且具有良好的可加工性能和较少的电能损耗;同时通过在聚氯乙烯电缆材料中加入了耐寒增塑剂和硅烷，既提高了聚氯乙烯电缆材料的低温性能，又提升了其绝缘性能，从而形成耐寒高绝缘的电缆材料。
[0008]技术方案:本发明所述的一种耐寒、无卤阻燃型铜制复合电缆材料，该电缆包括铜制导电体以及外绝缘材料，所述铜制导电体由如下质量份的组分制成:铜95-99份，锰2-3份，硼化锆1.5-2.5份，铁0.6-1.5份，镁0.01-0.02份，锌和硼酸锌的混合物0.06-0.09 份;
所述外绝缘材料包括如下质量份的材料:聚氯乙烯树脂80-100份，主增塑剂10-40份，耐寒增塑剂10-25份，稳定剂8-12份，填料25-45份，硅烷0.5_1.5份，氢氧化铝30-40份，氢氧化铝表面改性剂5-8份，多种混合无卤阻燃剂4-6份，耐高温硅橡胶混炼胶90-120份，润滑剂0.1-0.3份。
[0009]进一步的，所述锌和硼酸锌的质量比为1-2:1。
[0010]进一步的，所述氢氧化铝表面改性剂为六甲基二硅氮烷。
[0011]进一步的，所述耐高温硅橡胶混炼胶为基础胶料，其包括含乙烯基线型高聚合物的聚有机硅氧烷、及添加剂;所述添加剂根据所述耐高温硅橡胶混炼胶所需的性能而定。
[0012]进一步的，所述主增塑剂为偏苯三酸三壬酯。
[0013]进一步的，所述填料按质量份包括:煅烧高岭土10-25份，碳酸钙10-30份。
[0014]进一步的，所述稳定剂为|丐锌复合稳定剂。
[0015]进一步的，所述润滑剂为硬脂酸或硬脂酸钙或者聚乙烯蜡。
[0016]进一步的，所述耐寒增塑剂按质量份包括:癸二酸二辛酯10-30份，醋酸乙烯5-15份。
[0017]本发明还公开了上述一种耐寒、无卤阻燃型铜制复合电缆材料的制备方法，包括:
(a)铜制导电体制备:
(1)称取铜95-99份，锰2-3份，硼化锆1.5-2.5份，铁0.6-1.5份，镁0.01-0.02份，在惰性气氛下加热到680-700°C，混合均匀；
(2)将步骤(I)的产物，在惰性气氛下加入充分球磨的锌和硼酸锌的混合物0.06-
0.09份，升温至710-850 °C ；
(3)在惰性气氛下加入镍0.5-0.8份，保温0.5-3小时，保温的温度为700-750°C，除渣、除气，得到电缆用铜制导电体；
(b)外绝缘材料的制备:
(1)在搅拌机中按上述质量份加入所述稳定剂、润滑剂、填料、稳定剂、硅烷，进行高速搅拌1-2小时，转速为1500转/分钟；
(2)将氢氧化铝表面改性剂与氢氧化铝均匀混合，在120-150°C下反应40-60分钟，SP可得到表面改性处理的氢氧化铝；
(3)将步骤(2)得到的表面改性处理的氢氧化铝加入到搅拌机中与步骤(I)的混合物进行搅拌1-3小时；
(4)在搅拌机中加入聚氯乙烯树脂、增塑剂以及耐高温硅橡胶混炼胶，进行低速搅拌I小时，转速500-1200转/分钟；
(5)将搅拌后的材料加入多种混合无卤阻燃剂，在捏合机中0.03-3MPa下捏合20-60分钟。
[0018]有益效果:本发明的导电体具有良好的导电性能，且抗拉强度高、力学强度良好，且具有良好的可加工性能和较少的电能损耗；同时通过在聚氯乙烯电缆材料中加入了耐寒增塑剂和硅烷，既提高了聚氯乙烯电缆材料的低温性能，又提升了其绝缘性能，从而形成耐寒高绝缘的电缆材料。
【具体实施方式】
[0019]下面结合具体实施例对本发明作进一步说明:
实施例1
一种耐寒、无卤阻燃型铜制复合电缆材料，该电缆包括铜制导电体以及外绝缘材料，所述铜制导电体由如下质量份的组分制成:铜95份，锰2份，硼化锆1.5份，铁0.6份，镁
0.01份，锌和硼酸锌的混合物0.06份；
所述外绝缘材料包括如下质量份的材料:聚氯乙烯树脂80份，主增塑剂10份，耐寒增塑剂10份，稳定剂8份，填料25份，硅烷0.5份，氢氧化铝30份，氢氧化铝表面改性剂5份，多种混合无卤阻燃剂4份，耐高温硅橡胶混炼胶90份，润滑剂0.1份。
[0020]进一步的，所述锌和硼酸锌的质量比为1:1。
[0021]进一步的，所述氢氧化铝表面改性剂为六甲基二硅氮烷。
[0022]进一步的，所述耐高温硅橡胶混炼胶为基础胶料，其包括含乙烯基线型高聚合物的聚有机硅氧烷、及添加剂;所述添加剂根据所述耐高温硅橡胶混炼胶所需的性能而定。
[0023]进一步的，所述主增塑剂为偏苯三酸三壬酯。
[0024]进一步的，所述填料按质量份包括:煅烧高岭土10份，碳酸钙10份。
[0025]进一步的，所述稳定剂为|丐锌复合稳定剂。
[0026]进一步的，所述润滑剂为硬脂酸或硬脂酸钙或者聚乙烯蜡。
[0027]进一步的，所述耐寒增塑剂按质量份包括:癸二酸二辛酯10份，醋酸乙烯5份。
[0028]上述一种耐寒、无卤阻燃型铜制复合电缆材料的制备方法，包括:
(a)铜制导电体制备:
(1)称取铜95份，锰2份，硼化锆1.5份，铁0.6份，镁0.01份，在惰性气氛下加热至|J680°C，混合均匀；
(2)将步骤(I)的产物，在惰性气氛下加入充分球磨的锌和硼酸锌的混合物0.06份，升温至71 (TC ；
(3)在惰性气氛下加入镍0.5份，保温0.5小时，保温的温度为700°C，除渣、除气，得到电缆用铜制导电体；
(b)外绝缘材料的制备:
(1)在搅拌机中按上述质量份加入所述稳定剂、润滑剂、填料、稳定剂、硅烷，进行高速搅拌I小时，转速为1500转/分钟；
(2)将氢氧化铝表面改性剂与氢氧化铝均匀混合，在120°C下反应40分钟，即可得到表面改性处理的氢氧化铝；
(3)将步骤(2)得到的表面改性处理的氢氧化铝加入到搅拌机中与步骤(I)的混合物进行搅拌I小时；
(4)在搅拌机中加入聚氯乙烯树脂、增塑剂以及耐高温硅橡胶混炼胶，进行低速搅拌I小时，转速500转/分钟；
(5)将搅拌后的材料加入多种混合无卤阻燃剂，在捏合机中0.03MPa下捏合20分钟。
[0029]实施例2
一种耐寒、无卤阻燃型铜制复合电缆材料，该电缆包括铜制导电体以及外绝缘材料，所述铜制导电体由如下质量份的组分制成:铜99份，锰3份，硼化锆2.5份，铁1.5份，镁
0.02份，锌和硼酸锌的混合物0.09份；
所述外绝缘材料包括如下质量份的材料:聚氯乙烯树脂100份，主增塑剂40份，耐寒增塑剂25份，稳定剂12份，填料45份，硅烷1.5份，氢氧化铝40份，氢氧化铝表面改性剂8份，多种混合无卤阻燃剂6份，耐高温硅橡胶混炼胶120份，润滑剂0.3份。
[0030]进一步的，所述锌和硼酸锌的质量比为2:1。
[0031]进一步的，所述氢氧化铝表面改性剂为六甲基二硅氮烷。
[0032]进一步的，所述耐高温硅橡胶混炼胶为基础胶料，其包括含乙烯基线型高聚合物的聚有机硅氧烷、及添加剂;所述添加剂根据所述耐高温硅橡胶混炼胶所需的性能而定。
[0033]进一步的，所述主增塑剂为偏苯三酸三壬酯。
[0034]进一步的，所述填料按质量份包括:煅烧高岭土25份，碳酸钙30份。
[003