一种高效阻燃轻质电缆填充材料配方、制备方法及应用

摘要

本发明涉及电缆材料技术领域，公开了一种高效阻燃轻质电缆填充材料配方，其材料按重量的配方如下：废橡胶粉100份、低密度聚乙烯30‑70份、粉煤灰20‑60份、氢氧化铝12‑15份、三氧化二锑2‑5份、过氧化二异丙苯1‑4份、过氧化环己酮2‑3份、偶氮甲酰胺1‑2份。本发明还提供了一种高效阻燃轻质电缆填充材料配方的制备方法及高效阻燃轻质电缆填充材料的应用。本发明具备重量轻、耐候性好、具备高效的阻燃性，提高了废物再利用，节约资源、降低了生产成本。

说明书

技术领域

本发明涉及电缆材料技术领域，尤其涉及一种高效阻燃轻质电缆填充材料配方、制备方法及应用。

背景技术

电缆是由一根或多根相互绝缘的导体和外包绝缘保护层制成，将电力或信息从一处传输到另一处的导线。

电缆从结构上来大致可分为三大部分，即导体、绝缘屏蔽层和保护层，当电缆的线芯由多根绝缘线芯绞合组成时，在成缆过程中线芯之间会产生缝隙，如果这些缝隙不用材料填充的话，一方面，电缆的线芯不稳地，另一方面，导致保护层材料使用量增大。

目前电缆成缆常采用的填充材料有易燃的麻绳或不可燃的玻璃纤维、含卤或不含卤的阻燃材料进行填充，采用麻绳成本低，但材料易燃，在高压、热源等条件下容易引起火灾，采用不可燃的玻璃纤维其成本高，重量大，使电缆在单位长度内大大增加了电缆重量，并且，玻璃纤维在电缆断口位置易移出玻璃纤维粉末，对施工人员身体易造成不适，采用含卤或无卤的阻燃材料进行填充，含卤阻燃材料具有优良的阻燃性能，但易产生烟雾和有毒的腐蚀性卤化氢气体，造成二次危害，无卤阻燃材料在燃烧时发烟量小，不产生有毒、腐蚀性气体，但自身硬度较大，使电缆不易折弯。基于现有技术中存在的不足，本发明提出一种高效阻燃轻质电缆填充材料配方、制备方法及应用。

发明内容

本发明提出了一种高效阻燃轻质电缆填充材料配方、制备方法及应用，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明提出了一种高效阻燃轻质电缆填充材料配方，其特征在于，其材料按重量的配方如下：

优选地，废橡胶粉、低密度聚乙烯的重量比为100：45。

优选地，粉煤灰、氢氧化铝、三氧化二锑的重量比为45：15：3。

优选地，过氧化二异丙苯、过氧化环己酮、偶氮甲酰胺的重量比为4：2：1。

优选地，一种高效阻燃轻质电缆填充材料配方，其原料按重量的配方如下：

本发明还提出了一种高效阻燃轻质电缆填充材料配方的制备方法，包括如下步骤：

S1、废橡胶粉、低密度聚乙烯、粉煤灰、氢氧化铝、三氧化二锑、过氧化二异丙苯、偶氮甲酰胺按上述配方比例加入到砂磨机中进行初步混碾10～15分钟；

S2、将S1中混合均匀的物料置入搅拌罐进行高速混合搅拌5～10分钟，转速不低于250转/分钟，得到混合物料；

S3、将混合物料经过熔融挤出，造粒冷却至常温，得到具有发泡结构的高效阻燃轻质电缆填充材料。

进一步的，在步骤S1中，所述废橡胶粉采用回收的废旧轮胎经过低温冷冻粉碎得到的微细橡胶粉，粒径不小于80目。

进一步的，在步骤S1中，所述低密度聚乙烯采用预粉碎后的粉末状低密度聚乙烯，粒径不小于100目。

进一步的，在步骤S3中，熔融挤出温度控制在160-230摄氏度。

本发明还提出了一种高效阻燃轻质电缆填充材料的应用，该应用采用熔融挤出的方式将高效阻燃轻质电缆填充材料填充在多根电缆线芯空隙之间，使多根电缆线芯被包裹形成一个横截面呈圆形结构的填充区。

该应用可确保多根电缆线芯在电缆中的稳定性，同时可在多根电缆线芯外部形成一个圆滑柱形面，在对电缆线挤出增加保护层材料时，可降低保护层材料的使用量，进而降低电缆的生产成本。

本发明的各组分的作用及其有益效果：

一、废橡胶粉作为主要填充配料，作为废物再利用的产品，其成本低，具有良好的柔软度和绝缘性，在偶氮甲酰胺作为发泡剂的作用下，可形成多孔结构的轻质填充骨架，减小电缆内部填充材料在电缆重量中的占比，多孔结构的轻质填充骨架在兼顾线芯稳定的前提下，可使电缆在轴向上具有良好的缓冲效果，提高电缆的抗挤压能力。

二、低密度聚乙烯在过氧化环己酮作为交联剂的作用下，可与废橡胶粉进行交联，使整个填充料形成一个均匀的交联物，由于低密度聚乙烯热塑性成型好，强度高、韧性好、耐热、耐寒、耐酸、碱、有机溶剂等，可与废橡胶粉形成稳定的填充骨架，废橡胶粉在过氧化二异丙苯作为硫化促进剂的作用下，进一步增强废橡胶粉与低密度聚乙烯界面处的交联键强度，使整个填充料构成一个更加稳定的交联物来稳定和填充电缆内部间隙。

三、氢氧化铝作为电缆填充材料中的主要阻燃成本，在电缆发生燃烧，氢氧化铝受热发生分解，分解后发生脱水反应，一方面吸收大量热量，可降低燃烧材料表面温度；分解残余物Al2O3为致密的氧化物，它们沉积于燃烧材料表面，起到绝氧阻燃的效果。

四、粉煤灰作为填充材料的填充辅料，其多孔结构、稳定好、重量轻、具有储量大、价格低廉，有效降低电缆填充材料的成本以及重量，在电缆发生燃烧，粉煤灰可与氢氧化铝分解产生的水条件下，与碱土金属氢氧化铝发生化学反应，生成具有水硬胶凝性能的化合物，使其具有良好阻燃效果，可进一步提高阻燃效果。

五、三氧化二锑用于废橡胶粉作为填充材料的辅助阻燃剂，使三氧化二锑与氢氧化铝组成混合阻燃剂，在氢氧化铝存在的情况下，可减少三氧化二锑的使用率，其目的在于降低电缆填充材料的成本。

六、偶氮甲酰胺用作废橡胶粉的发泡剂，可是废橡胶粉形成多孔的轻质填充骨架。

具体实施方式

下面结合具体实施例来对本发明做进一步说明。

实施例1

本发明提出了一种高效阻燃轻质电缆填充材料配方，其材料按重量的配方如下：

实施例2

本发明提出了一种高效阻燃轻质电缆填充材料配方，其原料按重量的配方如下：

实施例3

本发明提出了一种高效阻燃轻质电缆填充材料配方，其材料按重量的配方如下：

本发明还提供了一种高效阻燃轻质电缆填充材料配方的制备方法，包括如下步骤：

S1、废橡胶粉、低密度聚乙烯、粉煤灰、氢氧化铝、三氧化二锑、过氧化二异丙苯、偶氮甲酰胺按上述配方比例加入到砂磨机中进行初步混碾10～15分钟；其中，废橡胶粉采用回收的废旧轮胎经过低温冷冻粉碎得到的微细橡胶粉，粒径不小于80目。

S2、将S1中混合均匀的物料置入搅拌罐进行高速混合搅拌5～10分钟，转速不低于250转/分钟，得到混合物料。

S3、将混合物料经过熔融挤出，造粒冷却至常温，得到具有发泡结构的高效阻燃轻质电缆填充材料，其中，熔融挤出温度控制在160-230摄氏度。

本发明还提供了一种高效阻燃轻质电缆填充材料的应用，该应用采用熔融挤出的方式将高效阻燃轻质电缆填充材料填充在多根电缆线芯空隙之间，使多根电缆线芯被包裹形成一个横截面呈圆形结构的填充区。该应用可确保多根电缆线芯在电缆中的稳定性，同时可在多根电缆线芯外部形成一个圆滑柱形面，在对电缆线挤出增加保护层材料时，可降低保护层材料的使用量，进而降低电缆的生产成本。

本发明的目的在于：通过废橡胶粉作为主要填充配料，做到废物利用、降低电缆填充材料的生产成本，在发泡剂的作用下，与低密度聚乙烯相互交联形成多孔结构的轻质填充骨架，减小电缆内部填充材料在电缆重量中的占比，多孔结构的轻质填充骨架在兼顾线芯稳定的前提下，可使电缆在轴向上具有良好的缓冲效果，同时具备良好的绝缘性、耐弯曲性、耐热、耐寒、耐酸、碱等。粉煤灰作为填充材料的填充辅料，其多孔结构、稳定好、重量轻、具有储量大、价格低廉，有效降低电缆填充材料的成本以及重量，在电缆发生燃烧，粉煤灰可与氢氧化铝分解产生的水条件下，与碱土金属氢氧化铝发生化学反应，生成具有水硬胶凝性能的化合物，使其具有良好阻燃效果，减少阻燃剂的投放量，在降低成本的同时，可进一步提高阻燃效果。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。