一種天然礦物阻燃耐輻射電纜材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明公開了一種天然礦物阻燃耐輻射電纜材料的制備方法，屬于電纜材料制備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]電纜，通常是由幾根或幾組導(dǎo)線每組至少兩根絞合而成的類似繩索物，每組導(dǎo)線之間相互絕緣，并常圍繞著一根中心扭成，整個外面包有高度絕緣的覆蓋層。
[0003]電線電纜行業(yè)是中國僅次于汽車行業(yè)的第二大行業(yè)，產(chǎn)品品種滿足率和國內(nèi)市場占有率均超過90%。在世界范圍內(nèi)，中國電線電纜總產(chǎn)值已超過美國，成為世界上第一大電線電纜生產(chǎn)國。伴隨著中國電線電纜行業(yè)高速發(fā)展，新增企業(yè)數(shù)量不斷上升，行業(yè)整體技術(shù)水平得到大幅提高。
[0004]中國經(jīng)濟持續(xù)快速的增長，為線纜產(chǎn)品提供了巨大的市場空間，中國市場強烈的誘惑力，使得世界都把目光聚焦于中國市場，在改革開放短短的幾十年，中國線纜制造業(yè)所形成的龐大生產(chǎn)能力讓世界刮目相看。隨著中國電力工業(yè)、數(shù)據(jù)通信業(yè)、城市軌道交通業(yè)、汽車業(yè)以及造船等行業(yè)規(guī)模的不斷擴大，對電線電纜的需求也將迅速增長，未來電線電纜業(yè)還有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?br>[0005]近年來，國內(nèi)外由于電線電纜引起的火災(zāi)造成的損失非常慘重，每年的損失額都在幾十億美元，不僅造成了經(jīng)濟損失，也造成了人體重大傷亡，危害很大；因此，隨著計算機及網(wǎng)絡(luò)工程的不斷發(fā)展，出于對機房安全的考慮，人們越來越多地使用阻燃材料。
[0006]目前，阻燃材料的分類可根據(jù)元素種類分為鹵系、有機磷系、及鹵磷系、硅系、鋁鎂系、鉬系、硼系、氮系等。鹵系阻燃劑長期以來以其阻燃效率高、用量少、價格低而聞名于世。紅磷作為高效阻燃劑在鹵系阻燃電線電纜應(yīng)用廣泛，通常需要添加較多分量才可以起到阻燃效果，而通過紅磷制成的產(chǎn)品會吸潮，加工使用中會產(chǎn)生磷腈一有毒及致癌，另外，自從1986年歐洲也發(fā)現(xiàn)鹵系阻燃劑燃燒產(chǎn)生的產(chǎn)物中含有的多溴二苯醚、四溴雙苯并二惡烷及四溴雙苯并呋喃等屬于致癌物質(zhì)，因此，含鹵阻燃體系一統(tǒng)天下的局面已經(jīng)受到了嚴峻的挑戰(zhàn)，采用無鹵阻燃材料與產(chǎn)品已是大勢所趨的事實。
[0007]另外，無機阻燃材料(硼系，硅系等)雖然具有低毒，抗腐燭性，價廉，燃燒過程中低煙等優(yōu)點，但是卻有一些非常嚴重的缺點，如低的阻燃效率和熱穩(wěn)定性，對材料的物理機械性能造成較大程度的惡化，所以，近年來人們致力于環(huán)境友好型阻燃材料的研究與開發(fā)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題:針對目前常用的無鹵阻燃體系中通常加入大量紅磷，而紅磷的加工過程中會產(chǎn)生磷腈具有較強的毒性及致癌性，污染環(huán)境、危害人體健康，且傳統(tǒng)電纜材料在經(jīng)高能輻射時會發(fā)生降解，導(dǎo)致性能惡化不能滿足使用要求的現(xiàn)狀，提供了一種以水鎂石纖維代替氫氧化鎂化學合成品，純天然石墨材料代替紅磷的使用，輔以抗氧化劑和光穩(wěn)定劑，從而得到天然礦物阻燃耐輻射電纜材料的制備方法。該方法避免了傳統(tǒng)無鹵阻燃材料中紅磷的使用，清潔環(huán)保，使用后無任何有毒致癌物質(zhì)產(chǎn)生，對人體沒有任何危害，且具有很好的抗輻射能力，產(chǎn)品性能優(yōu)異。
[0009]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
(1)稱取5?10kg水鎂石纖維精礦石放入超聲清洗儀中，加入蒸餾水浸沒礦石，以200?300W的功率超聲洗滌去除表面雜質(zhì)，自然晾干；
(2)將純化后的水鎂石纖維礦石移入電動攪拌機，按料液比為1:20將精礦和水混合，加入10?20g分散劑二辛基磺化琥珀酸鈉，先以200?300r/min的轉(zhuǎn)速低速攪拌30?40min，再以700?800r/min的轉(zhuǎn)速高速攪拌10?20min;
(3)攪拌后，將混合物料放入球磨機中，加入碳化鎢球磨珠進行球磨，機械分散10?20min后出料，按料液比為40:1向球磨后的礦石纖維里加入無水乙醇，放入超聲振蕩器中振蕩10?20min，移入冰水浴中在4?6°C下靜置12?18h沉降分級，直至無沉淀產(chǎn)生，分離得到上層懸浮液，即為水鎂石納米纖維乙醇懸浮液；
(4)稱取10?15g石墨放入三口燒瓶中，按體積比為1:3將濃度為0.02mo 1 /L的硫酸和
0.03mol/L的磷酸進行混合，取50?60mL混合酸液加入三口燒瓶中，攪拌均勻后立即加入5?10g高猛酸鉀，放入臥式離心機以9000?10000r/min的轉(zhuǎn)速離心10?15min，分離得到沉淀物經(jīng)研磨后即得膨脹石墨；
(5)取1?2L上述制得的水鎂石納米纖維乙醇懸浮液放入密煉機中，繼續(xù)加入50?100g膨脹石墨和200?300g聚丙烯，加熱至160?200°C密煉2?3h，待混合物料成熔融狀態(tài)時，立即加入2?5g雙酚基丙烷抗氧化劑，繼續(xù)保溫密煉1?2h;
(6)將密煉后的物料裝入雙螺桿擠出機中，加入5?8g四甲基苯醌自由基捕捉劑，與密煉物料混合均勻后，擠出造粒，將得到的顆粒產(chǎn)物放入烘箱，在105?110°C下干燥后即得一種天然礦物阻燃耐輻射電纜材料。
[0010]所述的雙螺桿擠出機的擠出機參數(shù)為一區(qū):145°C，二區(qū):155°C，三區(qū):165°C，四區(qū):180°C，五區(qū):175°C，六區(qū):170°C，七區(qū):160°C，擠出機轉(zhuǎn)速為30r/min機頭溫度為160°C。
[0011]本發(fā)明制得的天然礦物阻燃耐輻射電纜材料顏色為白色、拉伸強度為11.7?
11.9MPa、體積電阻率為8.5 X 1012 Ω.m、脆化溫度為-45?_40°C、燃燒氣體的電導(dǎo)率為0.8yS/mm、斷裂伸長率為185?230%。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:
(1)本發(fā)明制得的天然礦物阻燃耐輻射電纜材料，具有良好的阻燃性能，具有自熄性，完全滿足國家對阻燃電纜的要求；
(2)本發(fā)明操作簡單易行，熱穩(wěn)定性好且易加工，適合工業(yè)中的大規(guī)模生產(chǎn)。
【具體實施方式】
[0013]首先稱取5?10kg水鎂石纖維精礦石放入超聲清洗儀中，加入蒸餾水浸沒礦石，以200?300W的功率超聲洗滌去除表面雜質(zhì)，自然晾干;之后將純化后的水鎂石纖維礦石移入電動攪拌機，按料液比為1: 20將精礦和水混合，加入10?20g分散劑二辛基磺化琥珀酸鈉，先以200?300r/min的轉(zhuǎn)速低速攪拌30?40min，再以700?800r/min的轉(zhuǎn)速高速攪拌10?2 0 m i η ;攪拌后，將混合物料放入球磨機中，加入碳化鎢球磨珠進行球磨，機械分散10?20min后出料，按料液比為40:1向球磨后的礦石纖維里加入無水乙醇，放入超聲振蕩器中振蕩10?20min，移入冰水浴中在4?6°C下靜置12?18h沉降分級，直至無沉淀產(chǎn)生，分離得到上層懸浮液，即為水鎂石納米纖維乙醇懸浮液;接下來稱取10?15g石墨放入三口燒瓶中，按體積比為1: 3將濃度為0.02mol/L的硫酸和0.03mol/L的磷酸進行混合，取50?60mL混合酸液加入三口燒瓶中，攪拌均勻后立即加入5?10g高錳酸鉀，放入臥式離心機以9000?10000r/min的轉(zhuǎn)速離心10?15min，分離得到沉淀物經(jīng)研磨后即得膨脹石墨；之后取1?2L上述制得的水鎂石納米纖維乙醇懸浮液放入密煉機中，繼續(xù)加入50?100g膨脹石墨和200?300g聚丙烯，加熱至160?200°C密煉2?3h，待混合物料成熔融狀態(tài)時，立即加入2?5g雙酚基丙烷抗氧化劑，繼續(xù)保溫密煉1?2h;最后將密煉后的物料裝入雙螺桿擠出機中，加入5?8g四甲基苯醌自由基捕捉劑，與密煉物料混合均勻后，擠出造粒，將得到的顆粒產(chǎn)物放入烘箱，在105?110°C下干燥后即得一種天然礦物阻燃耐輻射電纜材料。其中所述的雙螺桿擠出機的擠出機參數(shù)為一區(qū):145°C，二區(qū):155°C，三區(qū):165°C，四區(qū):180°C，五區(qū):175°C，六區(qū):170°C，七區(qū):160°C，擠出機轉(zhuǎn)速為30r/min機頭溫度為160°C。
[0014]實例1
首先稱取5kg水鎂石纖維精礦石放入超聲清洗儀中，加入蒸餾水浸沒礦石，以200W的功率超聲洗滌去除表面雜質(zhì)，自然晾干;之后將純化后的水鎂石纖維礦石移入電動攪拌機，按料液比為1: 20將精礦和水混合，加入10g分散劑二辛基磺化琥珀酸鈉，先以200r/min的轉(zhuǎn)速低速攪拌30min，再以700r/min的轉(zhuǎn)速高速攪拌lOmin;攪拌后，將混合物料放入球磨機中，加入碳化鎢球磨珠進行球磨，機械分散lOmin后出料，按料液比為40:1向球磨后的礦石纖維里加入無水乙醇，放入超聲振蕩器中振蕩lOmin，移入冰水浴中在4°C下靜置12