本發(fā)明屬于復(fù)合線纜制備，具體地，涉及一種防火復(fù)合低壓線纜及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著數(shù)據(jù)通信和信息技術(shù)的高速發(fā)展，人們對(duì)線纜的性能要求也越來(lái)越高，將信號(hào)線和電源線集成一起的線纜受到廣泛使用，它不僅可以傳遞電流還可以進(jìn)行光信號(hào)等信號(hào)的傳輸。對(duì)于這種復(fù)合線纜，不僅需要在電源線傳輸?shù)碾娫措娏托盘?hào)線傳輸?shù)男盘?hào)之間進(jìn)行有效的屏蔽、在信號(hào)通過(guò)線路傳輸?shù)倪^(guò)程中對(duì)外界干擾信號(hào)進(jìn)行屏蔽，同時(shí)也要避免線路中的信號(hào)干擾外界的環(huán)境。在復(fù)合線纜中，通常在電源線中的通電導(dǎo)體的外周包覆絕緣層，在信號(hào)線的外周包覆有屏蔽層、隔熱層等，外護(hù)套位于復(fù)合線纜的最外層，包覆在信號(hào)線和電源線外周的線纜外護(hù)套的保護(hù)作用對(duì)于維持復(fù)合線纜的性能極其重要。

2、熱塑性聚氨酯材料因具有極好的耐磨性、耐油性、低溫柔韌性、彈性而在線纜護(hù)套材料中廣泛使用。但在如水泡、河岸、碼頭等惡劣環(huán)境使用時(shí)，電纜護(hù)套材料在濕熱條件下容易滋生細(xì)菌和霉菌，導(dǎo)致力學(xué)性能急劇下降，若是線纜護(hù)套出現(xiàn)裂縫，細(xì)菌。霉菌將進(jìn)一步進(jìn)入護(hù)套內(nèi)并破壞結(jié)構(gòu)，從而降低線纜的安全性，縮短電纜使用壽命。此外聚氨酯材料的阻燃性能不佳，聚氨酯材料制成的線纜外護(hù)套材料位于最外層，容易受到老鼠、蟲(chóng)蟻的啃食而導(dǎo)致外化套的防護(hù)性能下降。因此，急需開(kāi)發(fā)出合適的改性方法來(lái)改善熱塑性聚氨酯護(hù)套材料的抗菌性、防水性、阻燃性、防鼠性等性能，以獲得綜合性能優(yōu)異的復(fù)合線纜，才能滿足日益嚴(yán)苛的使用需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

2、一種防火復(fù)合低壓線纜，包括電纜線、信號(hào)線、包帶層及外護(hù)套；多條所述電纜線和多條所述信號(hào)線均勻放置于所述包帶層內(nèi)，包帶層包覆在電纜線和信號(hào)線的外周，所述外護(hù)套包覆在包帶層的外周；

3、所述電纜線的最內(nèi)層為銅導(dǎo)線，銅導(dǎo)線的外周包覆有絕緣層；所述絕緣層為交聯(lián)聚乙烯材料制成；

4、所述信號(hào)線的最內(nèi)層為光纖芯束，光纖芯束的外周依次包覆有屏蔽層、隔熱層、光纜護(hù)套管；屏蔽層由電屏蔽線和磁屏蔽線編織成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)制成，電屏蔽線為銅線，磁屏蔽線為鐵線；隔熱層為硅酮橡膠制成，光纜護(hù)套管為尼龍松套管；

5、所述包帶層為聚酯帶繞包得到；

6、所述外護(hù)套為聚氨酯電纜材料制成，聚氨酯電纜材料包括如下重量份原料：熱塑性聚氨酯45-55份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物10-15份、改性阻燃劑15-25份、抗氧劑3-5份、潤(rùn)滑劑2-4份、光穩(wěn)定劑1-3份和改性填充劑10-12份；所述抗氧劑為抗氧劑1010和抗氧劑618按照3：1的質(zhì)量比例混合配制而成，潤(rùn)滑劑為聚乙烯蠟，光穩(wěn)定劑為2,2'-羥基-4-甲氧基二苯甲酮；

7、所述防火復(fù)合低壓線纜，其制備包括如下步驟：

8、步驟s1：將交聯(lián)聚乙烯材料擠包在銅導(dǎo)線外周，形成絕緣層，得到電纜線；

9、步驟s2：將銅線和鐵線編織成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)后包覆在光纖芯束的外周，形成屏蔽層；再將硅酮橡膠擠包在屏蔽層的外周，形成隔熱層；而后將尼龍松套管包覆在隔熱層外周，形成光纜護(hù)套管，得到信號(hào)線；

10、步驟s3：將乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、改性阻燃劑、抗氧劑、潤(rùn)滑劑、光穩(wěn)定劑和改性填充劑加至高速混合機(jī)中，在250-300r/min的轉(zhuǎn)速、80-90℃的溫度下攪拌10-20min，得到混合料，將混合料轉(zhuǎn)移至密煉機(jī)中，加入熱塑性聚氨酯并密煉8-10min，得到聚氨酯電纜材料；

11、步驟s4：均勻放置若干電纜線和若干信號(hào)線，用聚酯帶繞包在若干電纜線和若干信號(hào)線的外周，形成包帶層；再將聚氨酯電纜材料擠包在包帶層外周，形成外護(hù)套，制得防火復(fù)合低壓線纜。

12、所述改性阻燃劑，其制備包括如下步驟：

13、步驟a1：在氮?dú)夥諊?，將苯甲?2-磺酸鈉、乙酸酐加入反應(yīng)瓶中，開(kāi)啟回流攪拌，升溫至150-170℃，再加入碳酸鉀，恒溫回流攪拌反應(yīng)24-26h，萃取、旋蒸、干燥得到烯基羧酸；將烯基羧酸加入dmf中，攪拌下加入二氯亞砜，于50℃下回流攪拌反應(yīng)4-5h，即得到酰氯產(chǎn)物；

14、進(jìn)一步地，苯甲醛-2-磺酸鈉、乙酸酐、碳酸鉀的用量比為0.1mol：0.05-0.07mol：0.005-0.008mol；烯基羧酸、dmf、二氯亞砜的用量比為0.1mol：65-75ml：0.12-0.15mol；

15、步驟a1反應(yīng)過(guò)程中，苯甲醛-2-磺酸鈉的醛基與乙酸酐反應(yīng)，生成含磺酸鈉基的烯基羧酸；烯基羧酸的羧基與二氯亞砜反應(yīng)，生成酰氯產(chǎn)物；

16、步驟a2：再將n-氨乙基哌嗪、碳酸鉀和二甲基亞砜加入燒瓶中得混合液1，然后將酰氯產(chǎn)物加入二甲基亞砜中得混合液2，在0℃冰水浴下，向混合液1中緩慢滴加混合液2，滴加完畢后，升溫至40℃，恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)8-10h，減壓蒸餾，即得到酰胺產(chǎn)物；

17、進(jìn)一步地，n-氨乙基哌嗪、碳酸鉀、二甲基亞砜的用量比為0.1mol：0.002-0.004mol：25-35ml；酰氯產(chǎn)物、二甲基亞砜的用量比為0.1mol：75-85ml；混合液1、混合液2的用量比為30-40ml：80-90ml；

18、步驟a2反應(yīng)過(guò)程中，酰氯產(chǎn)物與n-氨乙基哌嗪的伯氨基反應(yīng)，生成酰胺產(chǎn)物；

19、步驟a3：將苯磷酰二氯加入甲苯中，再加入酰胺產(chǎn)物，在0-5℃下攪拌2h后升溫至40-50℃，恒溫回流攪拌反應(yīng)1h，過(guò)濾、萃取、干燥即得到改性阻燃劑；

20、進(jìn)一步地，苯磷酰二氯、甲苯、酰胺產(chǎn)物的用量比為0.1mol：260-270ml：0.2mol；

21、步驟a3反應(yīng)過(guò)程中，苯磷酰二氯與酰胺產(chǎn)物的仲氨基反應(yīng)，生成含磷酰胺的改性阻燃劑。

22、所述改性填充劑，其制備包括如下步驟：

23、步驟b1：將納米碳酸鈣加入乙醇中，超聲分散30min后，得溶液1并加至三口燒瓶?jī)?nèi)，再將亞油酸加入乙醇中，于50-60℃下攪拌35-45min后，得溶液2并加至所述三口燒瓶中，開(kāi)啟回流攪拌于70-80℃下反應(yīng)1-1.5h，再經(jīng)過(guò)濾、烘干、研磨得到改性碳酸鈣；

24、進(jìn)一步地，納米碳酸鈣、乙醇的用量比為10g：30-40ml，亞油酸、乙醇的用量比為0.1mol：60-70ml，溶液1、溶液2的用量比為35-45ml：65-75ml，乙醇的體積分?jǐn)?shù)為95％；

25、步驟b1反應(yīng)過(guò)程中，亞油酸對(duì)納米碳酸鈣濕法改性得到表面含不飽和雙鍵的烷烴長(zhǎng)鏈的改性碳酸鈣；

26、步驟b2：將改性碳酸鈣加入二氯甲烷中，開(kāi)啟攪拌，再加入3-氯過(guò)氧苯甲酸，在室溫下攪拌反應(yīng)4-5h，即得環(huán)氧產(chǎn)物；在氮?dú)夥諊?，將山梨酸和乙醇加入燒瓶中，升溫?5℃，加入吡啶，開(kāi)啟攪拌，將環(huán)氧產(chǎn)物加至燒瓶中，攪拌反應(yīng)8-10h，然后升溫至105-115℃，攪拌1-2h，即得酯化產(chǎn)物；

27、進(jìn)一步地，改性碳酸鈣、二氯甲烷和3-氯過(guò)氧苯甲酸的用量比為12-14g：50-60ml：0.1mol；山梨酸、乙醇、吡啶與環(huán)氧產(chǎn)物的用量比為0.2mol：80-90ml：0.020-0.025mol：25-27g，乙醇的體積分?jǐn)?shù)為95％；

28、步驟b2反應(yīng)過(guò)程中，改性碳酸鈣中的不飽和碳碳雙鍵被氧化成環(huán)氧基，得環(huán)氧產(chǎn)物；山梨酸的羧基與環(huán)氧產(chǎn)物的環(huán)氧基開(kāi)環(huán)反應(yīng)，生成含醇羥基的酯化產(chǎn)物；

29、步驟b3：將酯化產(chǎn)物和異氰酸酯混合后，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20％的稀硫酸溶液和甲醇，在50℃下反應(yīng)4h，得到改性填充劑；

30、進(jìn)一步地，酯化產(chǎn)物、異氰酸酯、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20％的稀硫酸溶液和甲醇的用量比為30-32g：0.2mol：100ml：300-320ml，所述異氰酸酯為3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,10-十七氟癸基異氰酸酯；

31、步驟b3反應(yīng)過(guò)程中，酯化產(chǎn)物的醇羥基與異氰酸酯反應(yīng)，得到改性填充劑。

32、本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明公開(kāi)了一種防火復(fù)合低壓線纜，包括電纜線、信號(hào)線、包帶層及外護(hù)套；所述外護(hù)套為聚氨酯電纜材料制成，聚氨酯電纜材料包括如下原料：熱塑性聚氨酯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、改性阻燃劑、抗氧劑、潤(rùn)滑劑、光穩(wěn)定劑和改性填充劑。

33、所述改性阻燃劑分子中包含磺酸鈉基、磷酰胺結(jié)構(gòu)、肉桂酰胺結(jié)構(gòu)；磺酸鈉基中的硫元素在燃燒時(shí)生成二氧化硫等不燃?xì)怏w，稀釋可燃?xì)怏w濃度，且以硫酸鈉和亞硫酸鈉化合物形式固化在碳層中，形成致密厚實(shí)的保護(hù)碳層，減少燃燒部位熱量傳遞，在氣相和固相協(xié)同有效阻止基體的進(jìn)一步燃燒，同時(shí)抑制煙的釋放；磷酰胺結(jié)構(gòu)在燃燒時(shí)生成含磷化合物，促進(jìn)形成炭層，包覆在聚合物表面，炭層不可燃、隔氧且導(dǎo)熱性差，阻止繼續(xù)燃燒，同時(shí)生成不燃?xì)怏w稀釋可燃?xì)怏w，具有磷氮系阻燃的協(xié)調(diào)效應(yīng)，與處于同一分子中的磺酸鈉基協(xié)同、快速阻止燃燒繼續(xù)進(jìn)行，阻燃性能優(yōu)異；肉桂酰胺結(jié)構(gòu)不僅不會(huì)產(chǎn)生對(duì)人體有害的有毒物質(zhì)及氣味、污染環(huán)境，還能夠長(zhǎng)效趨避老鼠，防止老鼠對(duì)外護(hù)套材料的啃食使外護(hù)套失去防護(hù)作用。因此，改性阻燃劑使線纜具有優(yōu)異的阻燃性和防鼠性。

34、所述改性填充劑分子中包含納米碳酸鈣、山梨酸酯基、含氟烷烴長(zhǎng)鏈和異氰酸酯基。改性填充劑中納米碳酸鈣表面的親水疏油性得以改善，不易團(tuán)聚，在基體中的分散相容性增強(qiáng)，提升外護(hù)套的力學(xué)性能；相較于因在中性和堿性條件下容易形成離子態(tài)而難以進(jìn)入微生物細(xì)胞內(nèi)的山梨酸，山梨酸酯受酸堿性的影響更小且與微生物膜的親和力更強(qiáng)，更容易滲透進(jìn)入微生物細(xì)胞當(dāng)中，所以抗菌性更強(qiáng)；含氟烷烴長(zhǎng)鏈具有較強(qiáng)的疏水性，能防止水滲入外護(hù)套內(nèi)，造成線纜絕緣性等性能受不良影響；異氰酸酯基與熱塑性聚氨酯的結(jié)構(gòu)相似，有助于改性填充劑在基體中的分散。因此改性阻燃劑使線纜的力學(xué)性能、抗菌性、防水性增強(qiáng)。