一种低烟无卤聚烯烃电缆料生产工艺的制作方法

本发明涉及电缆料领域，具体涉及一种低烟无卤聚烯烃电缆料生产工艺。

背景技术：

1、随着电力和通信行业的快速发展，电缆材料的需求日益增长。电缆作为电力传输和信号传递的关键组件，其性能直接关系到整个系统的安全和可靠性。聚烯烃材料因其良好的电气绝缘性能、机械强度和加工便利性而被广泛应用于电缆制造。然而，目前的聚烯烃电缆材料阻燃效果不佳，而且其中含有大量卤素，导致其在燃烧时易产生大量有毒烟雾和卤化氢气体，不仅威胁到人员生命安全，还对环境造成严重的污染。此外，随着安全意识和环保意识的提升，对电缆材料的安全性能和环保性能也提出了更高的要求。因此，开发一种低烟无卤聚烯烃电缆料生产工艺对于提升电缆材料的安全性能和环保性能具有重要意义。

技术实现思路

1、为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种低烟无卤聚烯烃电缆料生产工艺，解决了聚烯烃电缆材料阻燃效果不佳，而且其中含有大量卤素，导致其在燃烧时易产生大量有毒烟雾和卤化氢气体，不仅威胁到人员生命安全，还对环境造成严重的污染的问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种低烟无卤聚烯烃电缆料生产工艺，包括以下步骤：

4、步骤一：按照重量份称取聚烯烃树脂60-70份、高效复合阻燃剂7-21份、增塑剂3-7份、润滑剂2-6份、抗氧剂1-5份以及光稳定剂0.5-0.9份，备用；

5、步骤二：将聚烯烃树脂、高效复合阻燃剂、增塑剂、润滑剂、抗氧剂以及光稳定剂加入混合机中混合均匀，之后加入双螺杆挤出机中，经熔融、挤出、造粒，得到低烟无卤聚烯烃电缆料。

6、作为本发明进一步的方案：所述高效复合阻燃剂由以下步骤制备得到：

7、步骤s1：将三聚氰胺、丙烯酸、甲基氢醌、对甲苯磺酸以及吡啶加入至安装有搅拌器、温度计、导气管以及回流冷凝管的三口烧瓶中，通入氮气保护，在温度为20-25℃，搅拌速率为300-400r/min的条件下搅拌反应20-30min，之后升温至115-125℃的条件下搅拌反应3-5h，反应结束后将反应产物冷却至室温，之后加入至乙酸乙酯中，之后静置分层，将有机相依次用饱和碳酸氢钠溶液和饱和氯化钠溶液洗涤2-3次，之后用无水硫酸钠干燥，之后真空抽滤，将滤液旋转蒸发去除溶剂，得到中间体1；

8、步骤s2：将中间体1、dopo以及无水乙醇加入至安装有搅拌器、温度计以及导气管的三口烧瓶中，通入氮气保护，在温度为20-25℃，搅拌速率为300-400r/min的条件下搅拌反应15-20min，之后升温至115-125℃的条件下继续搅拌反应4-5h，反应结束后将反应产物冷却至室温，之后旋转蒸发去除溶剂，之后放置于真空干燥箱中，在温度为60-65℃的条件下干燥6-8h，得到中间体2；

9、步骤s3：将中间体2、3-巯丙基三甲氧基硅烷、三乙胺以及二氯甲烷加入至安装有搅拌器、温度计以及导气管的三口烧瓶中，通入氮气保护，在温度为0-5℃，搅拌速率为300-400r/min的条件下搅拌反应15-20min，之后升温至50-60℃的条件下继续搅拌反应2-4h，反应结束后将反应产物冷却至室温，之后旋转蒸发去除溶剂，得到阻燃增强剂；

10、步骤s4：将六方氮化硼、无水乙醇以及氢氧化钠溶液加入至安装有搅拌器、温度计、导气管以及回流冷凝管的三口烧瓶中，通入氮气保护，在温度为20-25℃，搅拌速率为300-400r/min的条件下搅拌反应15-25min，之后升温至回流的条件下继续搅拌反应15-20h，反应结束后将反应产物冷却至室温，之后真空抽滤，将滤饼加入至混合溶剂中，之后在超声频率为40-50khz的条件下超声处理6-8h，之后离心，将沉淀物放置于真空干燥箱中，在温度为60-65℃的条件下干燥6-8h，得到氮化硼纳米片；

11、步骤s5：将氮化硼纳米片、去离子水加入至安装有搅拌器、温度计以及导气管的三口烧瓶中，通入氮气保护，在温度为20-25℃，搅拌速率为300-400r/min的条件下搅拌反应15-25min，之后加入氢氧化钠、硫酸铝继续搅拌反应15-25min，之后升温至80-85℃的条件下继续搅拌反应10-12h，反应结束后将反应产物冷却至室温，之后静置老化4-5h，之后离心，将沉淀物放置于真空干燥箱中，在温度为90-100℃的条件下干燥6-8h，得到包覆氮化硼阻燃剂；

12、步骤s6：将包覆氮化硼阻燃剂、阻燃增强剂、无水乙醇以及去离子水加入至安装有搅拌器、温度计以及导气管的三口烧瓶中，通入氮气保护，在温度为20-25℃，搅拌速率为300-400r/min的条件下搅拌反应15-20min，之后用无水乙酸调节至ph为5-6，之后升温至80-85℃的条件下继续搅拌反应3-5h，反应结束后将反应产物冷却至室温，之后离心，将沉淀物用蒸馏水洗涤2-3次，之后放置于真空干燥箱中，在温度为55-60℃的条件下干燥2-3h，得到高效复合阻燃剂。

13、作为本发明进一步的方案：所述聚烯烃树脂为lldpe、eva按照质量比2-3：1的混合物。

14、作为本发明进一步的方案：所述增塑剂为邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二辛酯以及己二酸二辛酯中的一种。

15、作为本发明进一步的方案：所述润滑剂为硬脂酸钙。

16、作为本发明进一步的方案：所述抗氧剂为抗氧剂264、抗氧剂168以及抗氧剂1010中的一种。

17、作为本发明进一步的方案：所述光稳定剂为光稳定剂770、光稳定剂uv-3346以及光稳定剂bw-10ld中的一种。

18、作为本发明进一步的方案：步骤s1中的所述三聚氰胺、丙烯酸、甲基氢醌、对甲苯磺酸以及吡啶的用量比为10mmol：32-36mmol：0.005-0.01g：0.01-0.03g：40-50ml。

19、作为本发明进一步的方案：步骤s2中的所述中间体1、dopo以及无水乙醇的用量比为10mmol：12-24mmol：40-50ml。

20、作为本发明进一步的方案：步骤s3中的所述中间体2、3-巯丙基三甲氧基硅烷、三乙胺以及二氯甲烷的用量比为10mmol：20-25mmol：0.03-0.05g：60-70ml。

21、作为本发明进一步的方案：步骤s4中的所述六方氮化硼、无水乙醇、氢氧化钠溶液以及混合溶剂的用量比为5g：50-60ml：80-100ml：120-150ml。

22、作为本发明进一步的方案：步骤s4中的所述六方氮化硼的粒径为1μm；所述氢氧化钠溶液的质量分数为20-25%；所述混合溶剂为异丙醇、去离子水按照1：1的混合物。

23、作为本发明进一步的方案：步骤s5中的所述氮化硼纳米片、去离子水、氢氧化钠以及硫酸铝的用量比为5g：100-120ml：3-9g：15-30g。

24、作为本发明进一步的方案：步骤s6中的所述包覆氮化硼阻燃剂、阻燃增强剂、无水乙醇以及去离子水的用量比为5g：1.5-7.5g：90-110ml：15-25ml。

25、本发明的有益效果：

26、本发明的一种低烟无卤聚烯烃电缆料生产工艺，通过将聚烯烃树脂、高效复合阻燃剂、增塑剂、润滑剂、抗氧剂以及光稳定剂加入混合机中混合均匀，之后加入双螺杆挤出机中，经熔融、挤出、造粒，得到低烟无卤聚烯烃电缆料；该生产工艺利用科学配比的原料制备低烟无卤聚烯烃电缆料，制得的电缆料具有优异的力学性能和加工性能，满足各种复杂环境下的使用需求，并向其中加入高效复合阻燃剂，高效复合阻燃剂的添加能够显著提高电缆料的阻燃性能，使得电缆料在燃烧时能够迅速形成稳定的炭层，有效隔绝空气和热量，阻止火势蔓延，满足各类安全标准要求，并且不含卤素元素，对环境友好，使得燃烧时产生的烟雾量和有毒气体极少，符合环保要求，保障人员和设备安全；同时，该生产工艺简单，生产效率高，成品质量稳定可靠，便于大规模工业化生产。

27、在制备低烟无卤聚烯烃电缆料的过程中首先制备了一种高效复合阻燃剂，首先利用三聚氰胺、丙烯酸反应，三聚氰胺上的氨基和丙烯酸上的羧基反应，引入烯基，得到中间体1，之后中间体1、dopo反应，中间体1上的部分烯基和dopo上的p-h进行加成反应，得到中间体2，之后中间体2、3-巯丙基三甲氧基硅烷反应，中间体2上的余下烯基与3-巯丙基三甲氧基硅烷上的巯基发生点击化学反应，得到阻燃增强剂，之后利用六方氮化硼为原料超声剥离，形成氮化硼纳米片，之后利用氢氧化钠、硫酸铝为原料在氮化硼纳米片形成氢氧化铝包覆层，得到包覆氮化硼阻燃剂，最后利用包覆氮化硼阻燃剂、阻燃增强剂反应，阻燃增强剂利用其分子结构上的硅氧烷水解形成硅醇，并接枝到包覆氮化硼阻燃剂的表面，得到高效复合阻燃剂；该高效复合阻燃剂为包覆氮化硼阻燃剂、阻燃增强剂的有机、无机复合结构，经过复合后能够将包覆氮化硼阻燃剂均匀分布于电缆料中，氮化硼具有优良的导热性、热稳定性以及力学性能，提升电缆料的力学性能的同时可以形成耐热屏障，而且能够将热量快速导出，从而提高电缆料的阻燃防火性能，在其表面上包裹的氢氧化铝在受热后能够释放出的大量结晶水并吸收大量的热量，能够降低燃烧物的温度，并在脱水后会产生热稳定性较好的氧化铝，在燃烧物表面形成保护层，进一步提升其阻燃性能，而阻燃增强剂的分子结构上含有大量的氮元素和磷元素，有机氮在燃烧过程中能够产生氨、氮、氮氧化物或水，吸收热量，稀释可燃物，实现阻燃效果，有机磷受热脱水能够产生聚偏磷酸，聚偏磷酸覆盖于燃烧物燃烧的表面，发挥了隔热以及阻碍空气与可燃物接触的作用，并且聚偏磷酸为一种强酸性物质，会促进含氧聚合物进一步脱水从而催化其炭层的形成，实现阻燃效果，因此，该高效复合阻燃剂采用氮磷有机阻燃剂与无机阻燃剂复合使用，形成协同阻燃效应，显著提升电缆料的阻燃性能，从而提高电缆料的火灾安全性。