一种天然矿物阻燃耐辐射电缆材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种天然矿物阻燃耐辐射电缆材料的制备方法，属于电缆材料制备技术领域。本发明专利技术以水镁石纤维代替氢氧化镁化学合成品，纯天然石墨材料代替红磷的使用，辅以抗氧化剂和光稳定剂，从而得到天然矿物阻燃耐辐射电缆材料的制备方法。实例证明，本发明专利技术避免了传统无卤阻燃材料中红磷的使用，清洁环保，使用后无任何有毒致癌物质产生，对人体没有任何危害，且具有很好的抗辐射能力，产品性能优异。最终制得的天然矿物阻燃耐辐射电缆材料颜色为白色、拉伸强度为11.7～11.9MPa、体积电阻率为8.5×1012Ω·m、脆化温度为-45～-40℃、燃烧气体的电导率为0.8μS/mm、断裂伸长率为185～230％。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术公开了，属于电缆材料制备

技术介绍
电缆，通常是由几根或几组导线每组至少两根绞合而成的类似绳索物，每组导线之间相互绝缘，并常围绕着一根中心扭成，整个外面包有高度绝缘的覆盖层。电线电缆行业是中国仅次于汽车行业的第二大行业，产品品种满足率和国内市场占有率均超过90%。在世界范围内，中国电线电缆总产值已超过美国，成为世界上第一大电线电缆生产国。伴随着中国电线电缆行业高速发展，新增企业数量不断上升，行业整体技术水平得到大幅提高。中国经济持续快速的增长，为线缆产品提供了巨大的市场空间，中国市场强烈的诱惑力，使得世界都把目光聚焦于中国市场，在改革开放短短的几十年，中国线缆制造业所形成的庞大生产能力让世界刮目相看。随着中国电力工业、数据通信业、城市轨道交通业、汽车业以及造船等行业规模的不断扩大，对电线电缆的需求也将迅速增长，未来电线电缆业还有巨大的发展潜力。近年来，国内外由于电线电缆引起的火灾造成的损失非常惨重，每年的损失额都在几十亿美元，不仅造成了经济损失，也造成了人体重大伤亡，危害很大；因此，随着计算机及网络工程的不断发展，出于对机房安全的考虑，人们越来越多地使用阻燃材料。目前，阻燃材料的分类可根据元素种类分为卤系、有机磷系、及卤磷系、硅系、铝镁系、钼系、硼系、氮系等。卤系阻燃剂长期以来以其阻燃效率高、用量少、价格低而闻名于世。红磷作为高效阻燃剂在卤系阻燃电线电缆应用广泛，通常需要添加较多分量才可以起到阻燃效果，而通过红磷制成的产品会吸潮，加工使用中会产生磷腈一有毒及致癌，另外，自从1986年欧洲也发现卤系阻燃剂燃烧产生的产物中含有的多溴二苯醚、四溴双苯并二恶烷及四溴双苯并呋喃等属于致癌物质，因此，含卤阻燃体系一统天下的局面已经受到了严峻的挑战，采用无卤阻燃材料与产品已是大势所趋的事实。另外，无机阻燃材料(硼系，硅系等)虽然具有低毒，抗腐烛性，价廉，燃烧过程中低烟等优点，但是却有一些非常严重的缺点，如低的阻燃效率和热稳定性，对材料的物理机械性能造成较大程度的恶化，所以，近年来人们致力于环境友好型阻燃材料的研究与开发。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题:针对目前常用的无卤阻燃体系中通常加入大量红磷，而红磷的加工过程中会产生磷腈具有较强的毒性及致癌性，污染环境、危害人体健康，且传统电缆材料在经高能辐射时会发生降解，导致性能恶化不能满足使用要求的现状，提供了一种以水镁石纤维代替氢氧化镁化学合成品，纯天然石墨材料代替红磷的使用，辅以抗氧化剂和光稳定剂，从而得到天然矿物阻燃耐辐射电缆材料的制备方法。该方法避免了传统无卤阻燃材料中红磷的使用，清洁环保，使用后无任何有毒致癌物质产生，对人体没有任何危害，且具有很好的抗辐射能力，产品性能优异。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是: (1)称取5?10kg水镁石纤维精矿石放入超声清洗仪中，加入蒸馏水浸没矿石，以200?300W的功率超声洗涤去除表面杂质，自然晾干； (2)将纯化后的水镁石纤维矿石移入电动搅拌机，按料液比为1:20将精矿和水混合，加入10?20g分散剂二辛基磺化琥珀酸钠，先以200?300r/min的转速低速搅拌30?40min，再以700?800r/min的转速高速搅拌10?20min; (3)搅拌后，将混合物料放入球磨机中，加入碳化钨球磨珠进行球磨，机械分散10?20min后出料，按料液比为40:1向球磨后的矿石纤维里加入无水乙醇，放入超声振荡器中振荡10?20min，移入冰水浴中在4?6°C下静置12?18h沉降分级，直至无沉淀产生，分离得到上层悬浮液，即为水镁石纳米纤维乙醇悬浮液； (4)称取10?15g石墨放入三口烧瓶中，按体积比为1:3将浓度为0.02mo 1 /L的硫酸和0.03mol/L的磷酸进行混合，取50?60mL混合酸液加入三口烧瓶中，搅拌均匀后立即加入5?10g高猛酸钾，放入卧式离心机以9000?10000r/min的转速离心10?15min，分离得到沉淀物经研磨后即得膨胀石墨； (5)取1?2L上述制得的水镁石纳米纤维乙醇悬浮液放入密炼机中，继续加入50?100g膨胀石墨和200?300g聚丙烯，加热至160?200°C密炼2?3h，待混合物料成熔融状态时，立即加入2?5g双酚基丙烷抗氧化剂，继续保温密炼1?2h; (6)将密炼后的物料装入双螺杆挤出机中，加入5?8g四甲基苯醌自由基捕捉剂，与密炼物料混合均匀后，挤出造粒，将得到的颗粒产物放入烘箱，在105?110°C下干燥后即得一种天然矿物阻燃耐辐射电缆材料。所述的双螺杆挤出机的挤出机参数为一区:145°C，二区:155°C，三区:165°C，四区:180°C，五区:175°C，六区:170°C，七区:160°C，挤出机转速为30r/min机头温度为160°C。本专利技术制得的天然矿物阻燃耐辐射电缆材料颜色为白色、拉伸强度为11.7? 11.9MPa、体积电阻率为8.5 X 1012 Ω.m、脆化温度为-45?_40°C、燃烧气体的电导率为0.8yS/mm、断裂伸长率为185?230%。本专利技术的有益效果是: (1)本专利技术制得的天然矿物阻燃耐辐射电缆材料，具有良好的阻燃性能，具有自熄性，完全满足国家对阻燃电缆的要求； (2)本专利技术操作简单易行，热稳定性好且易加工，适合工业中的大规模生产。【具体实施方式】首先称取5?10kg水镁石纤维精矿石放入超声清洗仪中，加入蒸馏水浸没矿石，以200?300W的功率超声洗涤去除表面杂质，自然晾干;之后将纯化后的水镁石纤维矿石移入电动搅拌机，按料液比为1: 20将精矿和水混合，加入10?20g分散剂二辛基磺化琥珀酸钠，先以200?300r/min的转速低速搅拌30?40min，再以700?800r/min的转速高速搅拌10?2 0 m i η ;搅拌后，将混合物料放入球磨机中，加入碳化钨球磨珠进行球磨，机械分散10?20min后出料，按料液比为40:1向球磨后的矿石纤维里加入无水乙醇，放入超声振荡器中振荡10?20min，移入冰水浴中在4?6°C下静置12?18h沉降分级，直至无沉淀产生，分离得到上层悬浮液，即为水镁石纳米纤维乙醇悬浮液;接下来称取10?15g石墨放入三口烧瓶中，按体积比为1: 3将浓度为0.02mol/L的硫酸和0.03mol/L的磷酸进行混合，取50?60mL混合酸液加入三口烧瓶中，搅拌均匀后立即加入5?10g高锰酸钾，放入卧式离心机以9000?10000r/min的转速离心10?15min，分离得到沉淀物经研磨后即得膨胀石墨；之后取1?2L上述制得的水镁石纳米纤维乙醇悬浮液放入密炼机中，继续加入50?100g膨胀石墨和200?300g聚丙烯，加热至160?200°C密炼2?3h，待混合物料成熔融状态时，立即加入2?5g双酚基丙烷抗氧化剂，继续保温密炼1?2h;最后将密炼后的物料装入双螺杆挤出机中，加入5?8g四甲基苯醌自由基捕捉剂，与密炼物料混合均匀后，挤出造粒，将得到的颗粒产物放入烘箱，在105?110°C下干燥后即得一种天然矿物阻燃耐辐射电缆材料。其中所述的双螺杆挤出机的挤出机参数为一区:145°C，二区:155°C，三区:165°C，四区:180°C，五区:1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种天然矿物阻燃耐辐射电缆材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）称取5～10kg水镁石纤维精矿石放入超声清洗仪中，加入蒸馏水浸没矿石，以200～300W的功率超声洗涤去除表面杂质，自然晾干；（2）将纯化后的水镁石纤维精矿石移入电动搅拌机，按料液比为1:20将精矿和水混合，加入10～20g分散剂二辛基磺化琥珀酸钠，先以200～300r/min的转速低速搅拌30～40min，再以700～800r/min的转速高速搅拌10～20min；（3）搅拌后，将混合物料放入球磨机中，加入碳化钨球磨珠进行球磨，机械分散10～20min后出料，按料液比为40:1向球磨后的矿石纤维里加入无水乙醇，放入超声振荡器中振荡10～20min，移入冰水浴中在4～6℃下静置12～18h沉降分级，直至无沉淀产生，分离得到上层悬浮液，即为水镁石纳米纤维乙醇悬浮液；（4）称取10～15g石墨放入三口烧瓶中，按体积比为1:3将浓度为0.02mol/L的硫酸和0.03mol/L的磷酸进行混合，取50～60mL混合酸液加入三口烧瓶中，搅拌均匀后立即加入5～10g高锰酸钾，放入卧式离心机以9000～10000r/min的转速离心10～15min，分离得到沉淀物经研磨后即得膨胀石墨；（5）取1～2L上述制得的水镁石纳米纤维乙醇悬浮液放入密炼机中，继续加入50～100g膨胀石墨和200～300g聚丙烯，加热至160～200℃密炼2～3h，待混合物料成熔融状态时，立即加入2～5g双酚基丙烷抗氧化剂，继续保温密炼1～2h；（6）将密炼后的物料装入双螺杆挤出机中，加入5～8g四甲基苯醌自由基捕捉剂，与密炼物料混合均匀后，挤出造粒，将得到的颗粒产物放入烘箱，在105～110℃下干燥后即得一种天然矿物阻燃耐辐射电缆材料。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙春辉，林大伟，张帆，
申请(专利权)人：常州思宇环保材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32