[发明专利]一种阻燃电缆外包纳米材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电缆材料技术领域，尤其涉及一种阻燃电缆外包纳米材料及其制备方法。

背景技术

随着计算机及网络工程的不断发展，人们越来越多的应用多台计算机以及大型计算机。出于对计算机机房安全的考虑，人们逐步意识到使用耐高温材料制作的电缆。目前，应用于该领域的电缆一般使用无卤阻燃电缆和硅烷交联电缆。在无卤阻燃电缆、半导体屏蔽电缆和二步法硅烷交联电缆中使用最多的材料是乙烯-醋酸乙烯共聚物。乙烯-醋酸乙烯共聚物又称乙烯-醋酸乙烯酯共聚物树脂，分子式是C6H10O2，分子量为114.1424。乙烯-醋酸乙烯共聚物由乙烯和醋酸乙烯共聚而得，聚合方法有3种。①高压本体聚合：使用98MPa以上的压力，用类似于高压聚乙烯生产方法来生产乙烯-醋酸乙烯酯共聚物。②中压悬浮聚合：将水和聚丙烯酸盐等悬浮稳定剂与VAC制成悬浮液，放入除去氧气的反应釜中，压入乙烯，在自由基引发剂存在下，在9.8～29.4MPa（100～300KGF/cm2）、75～80℃温度下边搅拌边聚合。③溶液聚合法：选择不产生链转移的叔丁醇、脂肪族烃类和苯做溶剂，以过氧化物、偶氮化合物做引发剂，在65℃、7.8MPa的压力下共聚。将乙烯、醋酸乙烯、引发剂及分子量调节剂，按一定配比经压缩机加入高压管式反应器中，于200～220℃和150～160MPa压力下进行聚合反应，即得含15%～30%醋酸乙烯的共聚物，它与未反应的气体首先在20～30MPa的高压分离器分离，未反应的气体经高压循环系统重新参加反应。聚合物从低压分离器中分离出来，经挤出、切粒、干燥得乙烯-醋酸乙烯酯共聚物产品。从低压分离器分离出来的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物经冷却系统分离出醋酸乙烯后，乙烯经低压循环系统重新参加反应。

在我国，人们根据其中醋酸乙烯含量的不同，将乙烯与醋酸乙烯共聚物分为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物树脂、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物橡胶和VAE乳液。醋酸乙烯含量小于40％的产品为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物树脂；醋酸乙烯含量40％-70％的产品很柔韧；富有弹性特征，人们将这一含量范围的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物树脂有时称为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物橡胶；醋酸乙烯含量在70％-95％范围内通常呈乳液状态，称为VAE乳液。

 乙烯-醋酸乙烯共聚物主要用作各种薄膜、发泡制品、热熔胶和聚合物改性剂2.主要用于制造热熔胶黏剂。可代替部分PVC和橡胶，还可用于电缆护套、包装和农用薄膜、医药材料、钙塑材料、层合材料等。乙烯-醋酸乙烯酯共聚物树脂具有良好的填料包容性和可交联性，在电线电缆中使用的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物 树脂，醋酸乙烯含量一般在12%～24%。

目前，由酸源、炭源、气源三个基本组分构成的一类阻燃体系即化学膨胀型阻燃剂体系处于研发应用阶段。化学膨胀型阻燃剂体系技术起源于20世纪30年代出现的膨胀型防火涂料。Tramm于1938年提出了第一篇关于膨胀型防火涂料的专利Tramm在专利中指出,在基材表面的这种防火涂料在加热的时候可以形成膨胀的炭层,从而能够有效地保护基材免受火焰的进一步燃烧。之后Olsen和Bechle在1948年使用了“膨胀” 一词描述聚合物受热或燃烧时所发生的膨胀或发泡现象。 Jones等详细研究了膨胀限燃体系多种成分所起的作用,将提供炭的碳化物称之为炭源,而将导致泡珠效应的化合物称之为发泡源。另外在燃烧时生成酸的称之为酸源。在化学膨胀型阻燃技术应用于聚合物研究的初期,即20世纪70年代至80年代间,Camino等为推进这一技术的研究与发展,围绕化学膨胀型阻燃体系在聚稀烃中的应用,开展了一系列的基础研究。其中最为典型的是聚磷酸铵/季戊四醇(APP/PER)阻燃聚丙稀(PP)为基础的阻燃体系。

但是，膨胀型阻燃剂大多数仍处于实验室的研究阶段,并没有实现工业化生产,主要原因如下:(1)膨胀型阻燃剂吸湿性强。比如,以APP/MEL/PER为主要成分的膨胀型阻燃剂,各个组分之间较易发生醇解,使得阻燃的基体抗水性下降。(2)膨胀型阻燃剂与基体的相容性差,使得基体的绝缘性能和电性能下降,尤其是力学性能如抗冲击强度和拉伸强度都会大幅度下降。(3)膨胀型阻燃刻的相对分子量都较小,比较容易迁移到聚合物的表面,也会使材料的热稳定性下降,最终导致基体的物理机械性能和外观性下降。(4)膨胀型阻燃剂与基体之间的理论配比仍不明确。(5 )膨胀型阻燃剂的添加量仍需较大。