[发明专利]一种特种电缆用复合材料、其制备方法及特种电缆

说明书

技术领域

本发明属于电力电缆领域，特别涉及一种特种电缆用复合材料、其制备方法以及应用其制备的特种电缆。

背景技术

随着电力电缆应用的范围越来越广，不同使用环境有不同要求，如，耐高温、耐低温、耐油、抗撕裂、阻燃、防动物破坏等。特别是在使用条件特殊、应用环境复杂的情况下，特种电缆的需求日显突出，对电缆的可靠性、耐用性提出了更高的要求。

常见的特种电缆有：防火电缆、发热电缆、环保电缆等等。现有技术中，根据特种电缆的需求，往往采用新结构、新材料、新工艺制备形成适合需求的特种电缆。随着技术的发展，在材料领域，传统的电缆材料，例如，聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、硅橡胶、氟塑料等等，已经难以满足现实的需要，例如，传统含卤族阻燃剂的阻燃电缆料的燃烧时会产生大量烟雾和卤化氢气体，致使人员撤离和灭火工作难以展开，造成人员伤亡和财产损失，电缆燃烧产生的烟雾和氯化氢气体同时也是对环境造成巨大污染。对阻燃电缆在受热和燃烧情况产生的烟雾量，国际电工委员会IEC61034规定了电缆燃烧烟密度测定方法，中国市场要求燃烧产生烟雾的最小透光率不得低于30%，IEC60754-1中同样规定了阻燃电缆燃烧所释放出的氯化氢气体量应不大于100mg/g。

随着技术的发展，国内对特种电缆用材料也有广泛的研究，并提出了相应的解决方案。其中最主要的解决方法集中在对传统材料的复合改性上。例如，专利CN103865203提供了一种改进PVC绝缘材料绝缘性能的配方，在PVC树脂中加入表面使用氧化钡处理的氢氧化镁等，提高了绝缘性能。但其始终还是一种含卤的材料，并未从根本上弃用含卤材料。又如，专利CN104086716A公开了一种耐高温特种电缆用改性聚乙烯护套料，通过将茂金属线性低密度聚乙烯、聚苯乙烯、PEEK共混形成新的耐高温特种电缆材料，提高了耐磨、耐冲击、耐撕裂、防辐射等性能。上述聚合物之间形成均匀共混较难，对制备工艺要求较为复杂，并且其添加的助剂较多，无疑增加了产品成本，降低了电缆的可靠性。同样的，CN104292601A提供了一种耐油低烟无卤阻燃电缆料，通过乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、低密度聚乙烯、硫化硅橡胶、聚酰胺等的混合，提高了传统聚烯烃共混料的性能。

可见，为克服现有技术中的诸多缺陷，亟需一种耐高温、阻燃、屏蔽系能好的可靠性高的特种电缆用复合材料替代传统的电缆材料。

发明内容

本发明旨在解决但不限于如下技术问题：提高特种电缆用复合材料的耐高温性质、改善阻燃效果，提高屏蔽性能，提高特种电缆的耐用性和可靠性，确保恶劣工况下的性能稳定性不降低。

为解决上述技术问题，本发明首先提供了一种特种电缆用复合材料，包含以下成分，按重量份数计：

聚醚醚酮45-65

聚乙烯15-30

聚酰亚胺10-20

乙烯-乙酸乙烯共聚物改性地聚物4-8

氮化硅晶须2-5

三氧化钼0.5-2.5

氧化镁1-20

偶联剂0.1-1.5

过氧化二异丙苯0.3-0.8。

为使耐热、防火、耐低温、抗冲击性能提高，本发明将高性能的工程用聚醚醚酮、聚乙烯和聚酰亚胺按比例进行复合并进行相应的改性能够大幅度提升其作为特种电缆用复合材料的性能。特别的，采用了乙烯-乙酸乙烯共聚物对地聚物进行了改性，将其作为添加剂加入，有效的提高了防火性能和耐磨性能。需要指出的是，地聚物即地质聚合物，两种表达在本领域中均为常规的表达，并无其他特殊含义，以为本领域广泛研究且认可的名称。此外，引入了过氧化二异丙苯，作为引发剂，对聚乙烯的交联尤为有效，因此，上述物料混合过程中并非简单的物理混合，而是伴随了相当程度的化学交联过程，而该交联过程并不限于聚乙烯链之间的交联，而应更广泛的理解为上述原料中可能发生的任意反应。

可选的，采用的三氧化钼平均粒径为30-200nm，三氧化钼在材料一旦燃烧的情况下，对烟气的形成具有有效的抑制作用，而对其粒径进行调整，不但关系到其对烟气的抑制效果，同时，发明人也发现，对材料成型后的机械性能亦有影响。

氧化镁作为耐火填料，已经被广泛应用到特种电缆用复合材料中，然而，采用梯度粒径填料的方式改善氧化镁颗粒在复合材料中的分布和对基体的力学性能的影响却未被现有技术所公开或启示，发明人发现采用两种粒径分布的氧化镁进行合适的配比，对基体材料的机械品质有所提高，同时耐火性能并不会有所影响，优选地，采用如下配比的氧化镁作为填料：

50nm≤平均粒径≤300nm的氧化镁20~40wt%