一种阻燃聚氯乙烯线缆及其制备工艺的制作方法

本发明属于线缆，涉及一种阻燃聚氯乙烯线缆及其制备工艺。

背景技术：

1、随着全球经济的迅猛发展及人类环保意识的增强，各领域对电线电缆的质量和性能的要求也越来越高，特别是电线短路而引发火灾的情况特别受到人们关注，因此如何提高线缆的阻燃性能也成为电线电缆行业的发展方向。目前，为了提高线缆的阻燃性能，人们通常会选用聚氯乙烯或者无卤低烟聚乙烯作为护套管的主要原料。然而，聚氯乙烯虽然可以达到一定的阻燃效果，但是聚氯乙烯在阻燃过程中将散发大量的有害气体氯化氢，而无卤低烟聚乙烯虽然不会产生有害气体。阻燃高分子材料主要通过添加阻燃剂和引入阻燃元素或基团两种策略来实现。

2、卤素阻燃剂可以在热分解时释放卤化氢，与聚合物燃烧产生的高能量自由基发生反应，生成的卤素自由基可继续参与反应，如此循环阻断燃烧反应。同时，卤化氢气体还能有效稀释氧气从而达到阻燃目的。但燃烧会产生有毒的卤化氢气体、多溴代苯并噁英和多溴代二苯并呋喃等致癌物，因此，卤素阻燃剂的应用受到限制。

3、针对以上问题本发明提供的一种阻燃聚氯乙烯线缆及其制备工艺可有效解决。

技术实现思路

1、本发明涉及一种阻燃聚氯乙烯线缆及其制备工艺，属于线缆技术领域。本发明公开的阻燃聚氯乙烯线缆由里到外的结构依次为线芯、阻燃填充层和聚氯乙烯复合护套，其中阻燃填充层由用n,n’-哌嗪二(甲基磷酸)、改性玄武岩及改性白泥组成，同时，聚氯乙烯复合护套由聚氯乙烯树脂粉、氢氧化镁、改性玄武岩和改性白泥复合形成。本发明通过阻燃填充层和聚氯乙烯复合护套形成双层阻燃结构，进而获得高阻燃聚氯乙烯线缆。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种阻燃聚氯乙烯线缆，所述阻燃聚氯乙烯线缆从内向外的结构依次为线芯、阻燃填充层及聚氯乙烯复合护套，所述阻燃填充层由质量比为0.1-0.3:1:1的n,n’-哌嗪二(甲基磷酸)、改性玄武岩和改性白泥组成，所述聚氯乙烯复合护套由质量比10:2:1:1的聚氯乙烯树脂粉、氢氧化镁、改性玄武岩和改性白泥组成。

4、进一步地，所述改性玄武岩的制备方法包括以下步骤：

5、(1)玄武岩粉末与氢氧化钠溶液混合，加热搅拌，过滤后固体使用蒸馏水清洗，经过干燥获得预处理玄武岩粉末；

6、(2)将预处理玄武岩粉末、硅烷偶联剂和去离子水进行混合，随后加热搅拌，过滤，固体使用蒸馏水洗涤，干燥后获得玄武岩粉末a；

7、(3)玄武岩粉末a、加入改性植酸盐和去离子水加热搅拌，过滤，固体经过蒸馏水洗涤，干燥即为改性玄武岩。

8、进一步地，所述步骤(1)中玄武岩粉末与氢氧化钠溶液的比值为3:100g/ml，其中氢氧化钠溶液的摩尔浓度为4mol/l，所述加热的温度和时间分别为80-100℃、2-3h，所述干燥的温度和时间分别为100-110℃、24h。

9、进一步地，所述步骤(2)中预处理玄武岩粉末、硅烷偶联剂和去离子水之间的比值为1g:0.1-0.2g:800-1000ml，所述加热搅拌的温度和时间分别为80℃、2-3h，所述干燥的温度和时间分别为100-110℃、24h。

10、进一步地，所述步骤(3)中玄武岩粉末a、改性植酸盐和去离子水之间的比值为5g:9-10g:800-1000ml，所述加热搅拌的温度和时间分别为80℃、2-3h，所述干燥的温度和时间分别为100-110℃、24h。

11、进一步地，所述步骤(3)中改性植酸盐的制备方法为：将硅烷偶联剂、植酸盐和聚磷酸铵按质量比为1:0.5-5:30-40混合，然后加热搅拌，冷却后即为改性植酸盐，其中植酸盐为植酸钙，所述加热搅拌的温度和时间分别为100-150℃、1-2h。

12、进一步地，所述改性白泥的制备方法为：白泥先进行干燥研磨，过筛得到白泥粉，加入蒸馏水和硅烷偶联剂升温搅拌，然后使用无水乙醇洗涤，干燥后即为改性白泥。

13、进一步地，所述干燥研磨的温度和时间分别为100-110℃、24h，所述白泥粉的粒径为3-5μm，所述白泥粉、蒸馏水和硅烷偶联剂之间的比值为50g:500-700ml:3g，所述升温搅拌的温度和时间分别为80℃、5-6h。

14、进一步地，所述阻燃聚氯乙烯线缆的制备工艺如下：将线芯和阻燃填充层放于磨具内，然后与聚氯乙烯复合护套在挤出机中成型挤出，得到阻燃聚氯乙烯线缆，其中挤出的温度为200-220℃，所述线芯为铝线。

15、本发明的有益效果：

16、1.通过引入以硅烷偶联剂改性的植酸盐，能牢固的在玄武岩表面沉积，使改性玄武岩具有良好的分散性，同时镍元素和镁元素的引入进一步提高阻燃作用；

17、2.改性玄武岩具有无机阻燃和促碳作用，与具有抑烟作用的改性白泥以及氢氧化镁分解形成水蒸气，三者构成的聚氯乙烯复合护套，从凝聚相、气相及吸热维度增强了护套的阻燃效果；

18、3.阻燃填充层中n,n’-哌嗪二(甲基磷酸)在气相中可挥发出po2·、po·和hpo·自由基，对h·和oh·自由基起到抑制作用，同时产生的磷酸脱水促进碳化，进而阻止了材料的燃烧，阻燃填充成与聚氯乙烯复合护套形成双层阻燃结构，进而获得高阻燃聚氯乙烯线缆。

1.一种阻燃聚氯乙烯线缆，其特征在于，所述阻燃聚氯乙烯线缆从内向外的结构依次为线芯、阻燃填充层及聚氯乙烯复合护套，所述阻燃填充层由质量比为0.1-0.3:1:1的n,n’-哌嗪二(甲基磷酸)、改性玄武岩和改性白泥组成，所述聚氯乙烯复合护套由质量比10:2:1:1的聚氯乙烯树脂粉、氢氧化镁、改性玄武岩和改性白泥组成。

2.根据权利要求1所述的一种阻燃聚氯乙烯线缆，其特征在于，所述改性玄武岩的制备方法包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种阻燃聚氯乙烯线缆，其特征在于，所述步骤(1)中玄武岩粉末与氢氧化钠溶液的比值为3:100g/ml，其中氢氧化钠溶液的摩尔浓度为4mol/l，所述加热的温度和时间分别为80-100℃、2-3h，所述干燥的温度和时间分别为100-110℃、24h。

4.根据权利要求2所述的一种阻燃聚氯乙烯线缆，其特征在于，所述步骤(2)中预处理玄武岩粉末、硅烷偶联剂和去离子水之间的比值为1g:0.1-0.2g:800-1000ml，所述加热搅拌的温度和时间分别为80℃、2-3h，所述干燥的温度和时间分别为100-110℃、24h。

5.根据权利要求2所述的一种阻燃聚氯乙烯线缆，其特征在于，所述步骤(3)中玄武岩粉末a、改性植酸盐和去离子水之间的比值为5g:9-10g:800-1000ml，所述加热搅拌的温度和时间分别为80℃、2-3h，所述干燥的温度和时间分别为100-110℃、24h。

6.根据权利要求2所述的一种阻燃聚氯乙烯线缆，其特征在于，所述步骤(3)中改性植酸盐的制备方法为：将硅烷偶联剂、植酸盐和聚磷酸铵按质量比为1:0.5-5:30-40混合，然后加热搅拌，冷却后即为改性植酸盐，其中植酸盐为植酸钙，所述加热搅拌的温度和时间分别为100-150℃、1-2h。

7.根据权利要求1所述的一种阻燃聚氯乙烯线缆，其特征在于，所述改性白泥的制备方法为：白泥先进行干燥研磨，过筛得到白泥粉，加入蒸馏水和硅烷偶联剂升温搅拌，然后使用无水乙醇洗涤，干燥后即为改性白泥。

8.根据权利要求7所述的一种阻燃聚氯乙烯线缆，其特征在于，所述干燥研磨的温度和时间分别为100-110℃、24h，所述白泥粉的粒径为3-5μm，所述白泥粉、蒸馏水和硅烷偶联剂之间的比值为50g:500-700ml:3g，所述升温搅拌的温度和时间分别为80℃、5-6h。

9.根据权利要求1所述的一种阻燃聚氯乙烯线缆，其特征在于，所述阻燃聚氯乙烯线缆的制备工艺如下：将线芯和阻燃填充层放于磨具内，然后与聚氯乙烯复合护套在挤出机中成型挤出，得到阻燃聚氯乙烯线缆，其中挤出的温度为200-220℃，所述线芯为铝线。