CN116285320B - 一种低压柔性电缆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低压柔性电缆及其应用，涉及电缆的技术领域。包括电线束、缓冲物质和电缆外被。本发明所述的电缆外被是由一种具有低烟阻燃性能的改性塑料制备；所述的改性塑料包括如下重量份的组分：主体树脂60‑85份、苯并噁嗪10‑15份、氢氧化铝2‑5份、3‑(2,5‑二氨基苯基)‑1‑丙醇5‑10份、复合抗氧剂2‑5份、润滑剂0‑2份。本发明制备的低压柔性电缆具有良好的阻燃性和低烟密度性。
Description
技术领域
本发明涉及电缆的技术领域，具体为一种低压柔性电缆及其应用。
背景技术
随着社会的发展，电缆的种类越来越多，而电缆的内部结构一般都是由单股或多股线芯和绝缘层组成，并具有多组导线，每组导线之间相互绝缘，常围绕着一根中心扭成，整个外面包有高度绝缘的覆盖层。电缆具有内通电，外绝缘的特征。现有的电缆阻燃能力达不到一些高阻燃要求场所的使用需求，在遇到火灾时，容易导致电缆受损，导致电缆无法进行通电，进一步加剧火灾的发生。
现有技术（专利CN 207704931 U、CN 113035416 B）更多的是从结构入手，对电缆的结构进行改性，但是没有从根本上解决电缆阻燃的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低压柔性电缆，以解决目前电缆阻燃性较差的问题，以进一步增强电缆在实际使用中的性能，同时本发明实现了阻燃的同时还实现了低烟密度，可以降低火灾中烟气致人死亡的风险。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种低压柔性电缆，包括电线束、缓冲物质和电缆外被，其中所述的电线束包括至多5根，所述电线束由铜导线和导体绝缘层组成；其中所述的缓冲物质是聚氨酯发泡材料；其中所述的电缆外被是由一种具有低烟阻燃性能的改性塑料制备；所述的改性塑料包括如下重量份的组分：主体树脂60-85份、苯并噁嗪10-15份、氢氧化铝2-5份、3-(2,5-二氨基苯基)-1-丙醇5-10份、抗氧剂2-5份、润滑剂0-2份，3-(2,5-二氨基苯基)-1-丙醇的结构式如下：
。
优选地，所述的改性塑料的主体树脂包括PA、ABS、PP、PVC等中的任一种改性塑料。
优选地，所述的苯并噁嗪为含磷苯并噁嗪。
苯并噁嗪在加工过程中，其噁嗪环可以发生开环聚合，交联形成与基体相容性更好的大分子链段，成炭性也更好。
优选地，所述的含磷苯并噁嗪为ODOPB（10-(2,5-二羟基苯基)-10-氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物）和DOPO（9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物）及其衍生物，其中ODOPB的分子式是C18H9PO4，CAS是99208-50-1；DOPO的分子式是C12H9O2P，CAS是35948-25-5。
含磷苯并噁嗪在燃烧时，含磷基团可以组成泡沫状即残炭层，残炭层能抑制从燃烧材料释放出来的毒气和烟雾。
优选地，所述的氢氧化铝的粒径为50-200nm。
氢氧化铝与苯并噁嗪共混，体系的残炭率增加，阻燃性增加。氢氧化铝先行脱水分解，吸收大量热，抑制苯并噁嗪树脂的分解，增加残炭率；同时氢氧化铝受热分解释放出大量的水蒸气，阻止燃烧，而且氢氧化铝脱水生成三氧化二铝覆盖在燃烧物的表面，可以隔绝空气、阻止燃烧。
优选地，所述的复合抗氧剂为含磷抗氧剂和具有多极性官能团的抗氧剂的混合物，其重量份数比为1：3-5，多极性官能团抗氧剂的官能度≥4。
复合抗氧剂能抑制自由基的产生，防止复合材料热氧老化降解。
多极性官能团抗氧剂与氢氧化铝以及苯并噁嗪的极性相近，可以增大抗氧剂在体系中的溶解度，从而有助于提高体系的抗氧化性。
进一步优选地，所述的多极性官能团抗氧剂为官能度为4的缩水甘油胺环氧树脂，包括有4，4-二氨基二苯甲烷环氧树脂（型号为AG-80，上海合成树脂研究所）、对氨基苯酚环氧树脂（型号为AFG-90，上海合成树脂研究所）。
进一步优选地，所述的含磷抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂，包括GSINOX DHOP、GSINOX THOP、GSINOX 360、二亚磷酸季戊四醇二异癸酯、亚磷酸三C12-15烷酯、亚磷酸三(十三烷基)酯、亚磷酸三月桂酸酯、 亚磷酸三癸酯中的任一种。
优选地，所述的润滑剂为硅酮类、酯类、酰胺类、聚乙烯类、硬脂酸类、脂肪酸和酯类中的任一种。
一种低压柔性电缆在线缆领域的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
一种低压柔性电缆，通过采用具有阻燃效果的电缆外被，通过在材料中引入3-(2,5-二氨基苯基)-1-丙醇与苯并噁嗪协同，实现了低烟阻燃的效果。原理在于：3-(2,5-二氨基苯基)-1-丙醇含有的氨基与含磷苯并噁嗪共同作用具有氮磷的协同作用，可以增强阻燃效果。原因是含磷苯并噁嗪中的磷在燃烧时会产生含磷自由基，具有气相阻燃性能，而氮元素的引入可在高温燃烧时释放一些含氮不可燃气体稀释了可燃气体有延缓燃烧的作用。
同时该电缆还具有良好的抗氧化效果。多极性官能团抗氧剂与氢氧化铝以及苯并噁嗪的极性相近，可以增大抗氧剂在体系中的溶解度，从而有助于提高体系的抗氧化性。同时采用的含磷抗氧剂对苯并噁嗪的阻燃也起到了氮磷的协同效果。
具体实施方式
下面结合实施例进一步阐述本发明，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下例实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照本领域常规条件或按照制造厂商建议的条件；所使用的原料、试剂等，如无特殊说明，均为可从常规市场等商业途径得到的原料和试剂。本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质型的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
实施例1
一种低压柔性电缆，包括电线束、缓冲物质和电缆外被。电线束有3根，由铜导线和导体绝缘层组成，缓冲物质是常规聚氨酯发泡材料。电缆外被材料的具体组分如下：PA：60份、ODOPB：10份、氢氧化铝（粒径50nm）：2份、3-(2,5-二氨基苯基)-1-丙醇：5份、复合抗氧剂（4,4-二氨基二苯甲烷环氧树脂（AG-80，上海合成树脂研究所）：亚磷酸三月桂酸酯=重量份数比为1：3）2份。
实施例2
一种低压柔性电缆，包括电线束、缓冲物质和电缆外被。电线束有3根，由铜导线和导体绝缘层组成，缓冲物质是常规聚氨酯发泡材料。电缆外被材料的具体组分如下：PVC：60份、DOPO：10份、氢氧化铝（粒径200nm）：2份、3-(2,5-二氨基苯基)-1-丙醇：5份、复合抗氧剂（对氨基苯酚环氧树脂（AFG-90，上海合成树脂研究所）：亚磷酸三月桂酸酯=重量份数比为1：3）2份。
实施例3
一种低压柔性电缆，包括电线束、缓冲物质和电缆外被。电线束有5根，由铜导线和导体绝缘层组成，缓冲物质是常规聚氨酯发泡材料。电缆外被材料的具体组分如下：ABS：85份、DOPO：15份、氢氧化铝（粒径200nm）：5份、3-(2,5-二氨基苯基)-1-丙醇：10份、复合抗氧剂（对氨基苯酚环氧树脂（AFG-90，上海合成树脂研究所）：亚磷酸三月桂酸酯=重量份数比为1：3）5份。
实施例4
一种低压柔性电缆，包括电线束、缓冲物质和电缆外被。电线束有5根，由铜导线和导体绝缘层组成，缓冲物质是常规聚氨酯发泡材料。电缆外被材料的具体组分如下：PP：85份、DOPO：15份、氢氧化铝（粒径200nm）：5份、3-(2,5-二氨基苯基)-1-丙醇：10份、复合抗氧剂（对氨基苯酚环氧树脂（AFG-90，上海合成树脂研究所）：亚磷酸三月桂酸酯=重量份数比为1：5）5份。
实施例5
一种低压柔性电缆，包括电线束、缓冲物质和电缆外被。电线束有5根，由铜导线和导体绝缘层组成，缓冲物质是常规聚氨酯发泡材料。电缆外被材料的具体组分如下：PP：85份、DOPO：15份、氢氧化铝（粒径300nm）：5份、3-(2,5-二氨基苯基)-1-丙醇：10份、复合抗氧剂（对氨基苯酚环氧树脂（AFG-90，上海合成树脂研究所）：亚磷酸三月桂酸酯=重量份数比为1：5）5份。
实施例6
一种低压柔性电缆，包括电线束、缓冲物质和电缆外被。电线束有5根，由铜导线和导体绝缘层组成，缓冲物质是常规聚氨酯发泡材料。电缆外被材料的具体组分如下：PP：85份、DOPO：15份、氢氧化铝（粒径200nm）：5份、3-(2,5-二氨基苯基)-1-丙醇：10份、复合抗氧剂（对氨基苯酚环氧树脂（AFG-90，上海合成树脂研究所）：亚磷酸三月桂酸酯=重量份数比为1：5）5份、硬脂酸锌2份。
对比例1
一种低压柔性电缆，包括电线束、缓冲物质和电缆外被。电线束有5根，由铜导线和导体绝缘层组成，缓冲物质是常规聚氨酯发泡材料。电缆外被材料的具体组分如下：PP：85份、DOPO：15份、氢氧化铝（粒径200nm）：5份、3-(2,5-二氨基苯基)-1-丙醇：10份、抗氧剂：亚磷酸三月桂酸酯5份。
对比例2
一种低压柔性电缆，包括电线束、缓冲物质和电缆外被。电线束有5根，由铜导线和导体绝缘层组成，缓冲物质是常规聚氨酯发泡材料。电缆外被材料的具体组分如下：PP：85份、DOPO：15份、氢氧化铝（粒径200nm）：5份、复合抗氧剂（对氨基苯酚环氧树脂（AFG-90，上海合成树脂研究所）：亚磷酸三月桂酸酯=重量份数比为1：5）5份。
对比例3
一种低压柔性电缆，包括电线束、缓冲物质和电缆外被。电线束有5根，由铜导线和导体绝缘层组成，缓冲物质是常规聚氨酯发泡材料。电缆外被材料的具体组分如下：PP：85份、DOPO：15份、3-(2,5-二氨基苯基)-1-丙醇：10份、复合抗氧剂（对氨基苯酚环氧树脂（AFG-90，上海合成树脂研究所）：亚磷酸三月桂酸酯=重量份数比为1：5）5份。
对比例4
一种低压柔性电缆，包括电线束、缓冲物质和电缆外被。电线束有5根，由铜导线和导体绝缘层组成，缓冲物质是常规聚氨酯发泡材料。电缆外被材料的具体组分如下：PP：85份、DOPO：15份、氢氧化铝（粒径200nm）：5份、3-(2 ,5-二氨基苯基)-1-丙醇：10份、复合抗氧剂（N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺（宁波金海雅宝化工有限公司））：亚磷酸三月桂酸酯=重量份数比为1：5）5份。
对于本发明实施例1-6和对比例1-4的低压柔性电缆的外被材料进行如下测试，性能指标见表1。
垂直燃烧：测试标准UL94-2015，利用ZLT-UL94垂直燃烧测试仪进行阻燃性能的测试；
热氧老化：ISO 188，100℃@1000h；
烟密度：为了评价材料在燃烧和分解条件下可能释放烟的程度，按照标准GB/T8627-2007在烟密度箱内进行，通过测量材料燃烧产生的烟气中的固体尘埃对光的反射造成光通量的损失来评价烟密度的大小。主要通过烟密度等级(SDR)来表征。试样通过注塑成型为25mm×25mm×3mm的样板，试验前样板按照GB/T2918-1998中的环境条件处理48小时，试验在温度(23±2℃)和相对湿度为50±5％的条件下进行。
表1实施例1-6和对比例1-4的性能测试值
从表1可知，采用配方组分的电缆外被，一种低压柔性电缆实现了良好的阻燃V-0以及烟密度维持在52-65之间，同时抗热氧老化可达到耐100℃外观无变化维持1000小时。从实施例4和实施例5可知，当使用的氢氧化铝粒径不在优选范围时，一种低压柔性电缆的低烟密度有所下降，低烟密度为64.5。
从实施例4和对比例1可知，当采用单一的抗氧剂时，一种低压柔性电缆的抗热氧老化耐100℃外观无变化仅可维持655小时；从实施例4和对比例2可知，当不使用3-(2 ,5-二氨基苯基)-1-丙醇时，材料的阻燃以及烟密度有所降低，阻燃等级为V-1以及烟密度为71.8；从实施例4和对比例3可知，当不使用氢氧化铝时，材料的阻燃以及烟密度有所降低，阻燃等级为V-1以及烟密度为77.2；从实施例4和对比例4可知，当使用普通的复合抗氧剂时，材料的阻燃等级降低为V-1，耐100℃热氧老化外观无变化时间维持为700小时。
以上对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
尽管已经描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (4)
1.一种低压柔性电缆，包括电线束、缓冲物质和电缆外被，其中所述的电线束包括至多5根，所述电线束由铜导线和导体绝缘层组成；其中所述的缓冲物质是聚氨酯发泡材料；其中所述的电缆外被是由一种具有低烟阻燃性能的改性塑料制备；所述的改性塑料包括如下重量份的组分：主体树脂60-85份、ODOPB或DOPO10-15份、氢氧化铝2-5份、3-(2,5-二氨基苯基)-1-丙醇5-10份、复合抗氧剂2-5份、润滑剂0-2份；所述的改性塑料的主体树脂包括PA、ABS、PP、PVC中的任一种；所述的复合抗氧剂为含磷抗氧剂和具有多极性官能团的抗氧剂的混合物，其重量份数比为1:3-5，多极性官能团抗氧剂的官能度≥4；所述的含磷抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂；所述的多极性官能团抗氧剂为官能度为4的缩水甘油胺环氧树脂；
所述3-(2,5-二氨基苯基)-1-丙醇的结构式如下：
。
2.根据权利要求1所述一种低压柔性电缆，其特征在于所述的氢氧化铝的粒径为50-200nm。
3.根据权利要求1所述一种低压柔性电缆，其特征在于所述的润滑剂为硅酮类、酯类、酰胺类、聚乙烯类和脂肪酸中的任一种。
4.如权利要求1-3任意一项所述的一种低压柔性电缆在线缆领域的应用。
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