[发明专利]高强度、高阻燃性环保型碳纤维改性丙烯腈‑乙烯‑苯乙烯电缆的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及到一种高强度高阻燃型电缆的制备方法，特别是高强度、高阻燃性环保型碳纤维改性丙烯腈-乙烯-苯乙烯电缆的制备方法。

背景技术

随着城市化进程的逐步加快，城市规划越来越趋于现代化。在城市建设过程中，电缆入地成为了最低的建设要求。同时，在城市改造过程中，也需要将架设在空中的各种电缆入地。电缆入地目前往往会采用非开挖技术进行施工，这种施工方法具有不影响交通、对地层结构破坏小，周期短等优点，同时适用于，采用非开挖施工方法，对于电缆的要求高，具有表现为：电缆需要具有强度高、刚性韧性好等，另外，由于电缆本身的特点，还需要具有高阻燃性的特点，以防电路短路等造成火灾，引起安全事故。对于野外的电缆，也同样具有上述要求。电缆要达到上述要求，对其护套管也就具有同样的要求，因为护套管位于电缆的

最外层。目前常见的电缆护套管，大都是主要采用聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等高分子材料，并加入了一定的添加剂，以改善其相关性能。但是，目前的这些电缆护套管，在强度、刚性任性以及阻燃性方面，仍然不理想，或者仅仅在某一方面的性能上面有一定的改进，存在很大的进一步改进的空间。

制革污泥由于产生量大，其处理成本已占到末端处理成本的一半甚至更高。目前大陆地区制革工业每年约产生250万吨的固体废弃物，其中无铬皮革副产物约为80多万吨，含铬副产物70多万吨，制革污泥100万吨，含铬污泥7.5万吨。

碳纤维（carbonfiber，简称CF），是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维“外柔内刚”，质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性，在国防军工和民用方面都是重要材料。它不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。

碳纤维具有许多优良性能，碳纤维的轴向强度和模量高，密度低、比性能高，无蠕变，非氧化环境下耐超高温，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小且具有各向异性，耐腐蚀性好，X射线透过性好。良好的导电导热性能、电磁屏蔽性好等。

碳纤维与传统的玻璃纤维相比，杨氏模量是其3倍多；它与凯夫拉纤维相比，杨氏模量是其2倍左右，在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，耐蚀性突出。

发明内容

本发明利用丙烯腈/乙烯/苯乙烯共聚物在制革污泥的作用下，膨润土增加辛基三乙氧基硅烷与丙烯腈/乙烯/苯乙烯共聚物、制革污泥、白炭黑的分散，碳纤维也增加了电缆的力学强度，氧化锌让所有波段的紫外线攻击无效，海藻酸钠增加了氧化锌与丙烯腈/乙烯/苯乙烯共聚物、制革污泥、膨润土、碳纤维、辛基三乙氧基硅烷、硬脂酸、氧化锌、白炭黑相互间的相容性，同时使制革污泥、膨润土之间发生螯和，双酚芴增加了电缆的强度，六苯氧环三磷腈具有独特的P、N难燃元素组成的环状结构，是具有高热稳定性、高氧指数(LOI)和低烟释放性能等特点的阻燃剂，同时可以提高电缆的力学强度来提高强度、耐光性、阻燃性。

高强度、高阻燃性环保型碳纤维改性丙烯腈-乙烯-苯乙烯电缆，从内到外依次包括线芯、绝缘层、内护层和护套管，护套管的原料，包括：

丙烯腈/乙烯/苯乙烯共聚物70~80重量份

制革污泥5~9重量份

膨润土2~3重量份

碳纤维1.2~1.6重量份

辛基三乙氧基硅烷0.8~1.2重量份

硬脂酸3重量份

氧化锌2~5重量份

海藻酸钠0.2~0.8重量份；

双酚芴1~3.2重量份

六苯氧环三磷腈2.2~3.6重量份

N,N-亚甲基双丙烯酰胺0.6~2.2重量份

N-羟甲基丙烯酰胺0.1~0.5重量份

钼酸钡0.2~0.5重量份

制备方法：包括以下步骤：

（1）熔融共混：将上述成份按照比例混合，以600r/min的速度搅拌10min，然后在190℃下熔融共混10min，得到胶料；

（2）交联：将步骤（1）所得的胶料在200℃下交联30min后，再按照加入阿拉伯树胶3~4重量份和白炭黑0.4重量份，反应10min，得到混合料；

（3）造粒：将步骤（2）所得的混合料加入到双螺杆挤出机中进行共混挤出，然后进行造粒，得到颗粒料；

（4）制备护套管：将步骤（3）中所得的颗粒料加入到挤出成型机中进行成型、定径、牵引、切割后，得到护套管A；