本發明屬于阻燃電力電纜,具體地,涉及一種低煙無鹵阻燃電力電纜。
背景技術:
1、隨著新能源汽車產業的迅猛發展,充電樁作為關鍵配套設施,其建設規模與使用頻率持續攀升。而充電樁電纜作為連接充電樁與新能源汽車的“能量橋梁”,其性能直接決定充電效率、使用安全性與設備使用壽命,已成為影響充電樁產業高質量發展的關鍵配套部件之一。
2、在充電樁電纜的結構組成中,護套作為最外層防護結構,直接與外界環境接觸,且在使用過程中頻繁彎折、拖拽,并長期承受較大的充電電流,導致電纜發熱、絕緣老化問題突出。
3、護套材料的選擇與性能優劣直接影響電纜的整體可靠性與安全性。常規充電樁電纜的護套材料多采用聚氯乙烯,該類材料雖具備成本低廉、加工便捷的優勢,但其含鹵,在火災等極端情況下會燃燒釋放大量有毒有害的鹵化氫氣體和濃煙,不僅會對人體健康造成嚴重危害,還會遮擋視線、腐蝕設備,給火災救援和人員疏散帶來極大阻礙,無法滿足充電樁場所人員密集、設備精密的安全防護需求。不僅如此,聚氯乙烯的耐候性、耐磨性和低溫性能較差,在戶外長期使用易出現老化、脆裂、破損等問題,導致電纜絕緣性能下降,進而引發短路、漏電等安全隱患,嚴重影響充電樁的正常運行,甚至可能造成設備損壞和人員傷亡事故。
4、綜上所述,亟需發明一種低煙無鹵阻燃電力電纜,以滿足充電樁電纜領域的更高技術需求。
技術實現思路
1、本發明的目的在于克服現有技術的缺陷,提供了一種低煙無鹵阻燃電力電纜。
2、本發明的目的可以通過以下技術方案實現:
3、一種低煙無鹵阻燃電力電纜,包括纜芯、繞包層和護套層。
4、優選地,所述繞包層的材料為聚酯帶。
5、優選地,所述護套層的材料包括以下重量份原料:70-80份熱塑性聚氨酯彈性體、20-30份馬來酸酐接枝poe、15-20份無機阻燃劑、8-16份無鹵阻燃劑、1-2份抗氧劑、0.5-1份紫外線吸收劑和2-3份潤滑劑。
6、優選地,所述無機阻燃劑為表面經硅烷偶聯劑處理的超細氫氧化鋁,d50≤1.5μm。
7、優選地,所述抗氧劑為酚類抗氧劑。
8、優選地,所述紫外線吸收劑為苯并三唑類紫外線吸收劑。
9、優選地,所述潤滑劑為硬脂酸鋅、硬脂酸鈣和油酸酰胺中的一種。
10、優選地,所述無鹵阻燃劑通過以下步驟制得:
11、a1、在干燥的三頸燒瓶(加磁子、氮氣保護、球形冷凝管)中,加入氨丙基雙封頭和四氫呋喃,攪拌溶解后,加入對羥基苯甲醛和無水硫酸鈉,然后升溫至66-70℃,回流反應4-5h,反應結束后,經后處理,得到化合物1;
12、a2、在干燥的三頸燒瓶(加磁子、氮氣保護)中加入對氨基苯酚和無水四氫呋喃,攪拌均勻后,分批加入氫氧化鈉粉末,加料完畢后,室溫攪拌30-40min,再將二甲基膦酰氯溶于無水四氫呋喃,通過滴液漏斗緩慢滴加至燒瓶中(滴加過程采用冰水浴),滴完后,室溫下攪拌反應3-4h,反應完成,經后處理,得到化合物2;
13、a3、在干燥的三頸燒瓶(加磁子、氮氣保護、球形冷凝管)中,加入化合物2和四氫呋喃,攪拌均勻后,將裝置置于冰水浴條件下,逐滴加入甲醛溶液(濃度37%),滴加完畢后,加入化合物1,攪拌均勻,再升溫至66-70℃,回流反應5-7h,反應完成,經后處理,得到無鹵阻燃劑。
14、優選地,所述氨丙基雙封頭和對羥基苯甲醛的用量比為24.8g:28.1-30.3g。
15、優選地,所述對氨基苯酚、氫氧化鈉粉末和二甲基膦酰氯的用量比為11.5-12.7g:4.2g:11.2g。
16、優選地,所述化合物2、甲醛溶液和化合物1的用量比為39.2-41.5g:30g:45.6g。
17、步驟a1的反應式如下:
18、
19、步驟a2-a3的反應式如下:
20、
21、本發明通過上述三步制得無鹵阻燃劑,在制備的過程中,需注意各步驟中原料的用量,步驟a1需注意氨丙基雙封頭與對羥基苯甲醛的摩爾比接近1:2,且對羥基苯甲醛過量,確保反應完全;步驟a2需注意對氨基苯酚與二甲基膦酰氯的摩爾比接近1:1,且對氨基苯酚過量,保留氨基;最后,步驟a3需注意化合物1與化合物2的摩爾比接近1:2,且化合物1過量,確保反應完全,制得無鹵阻燃劑。
22、從上述反應式可知,本發明制得的無鹵阻燃劑分子中同時含有多種阻燃基團,其中磷元素在高溫下生成磷酸、偏磷酸等,促進脫水成炭,抑制可燃氣體釋放;硅元素在燃燒時會形成致密硅炭層,隔絕熱量與氧氣;席夫堿結構中含有氮元素,能在燃燒時釋放不燃氣體,稀釋氧氣,同時促進炭層形成。多種元素起到協同作用,實現凝聚相和氣相的雙重阻燃機制。顯著提高了基體的阻燃性能,最后噁嗪環是一種熱固性結構單元,具有較高的熱分解溫度,不僅能抑制熔滴,還能提高基體的耐熱性能。
23、本發明的有益效果:
24、本發明制得的電纜不含鹵素,燃燒時不會釋放大量有毒有害的鹵化氫氣體和濃煙,避免對人體健康造成危害;
25、本發明通過自制無鹵阻燃劑,實現凝聚相和氣相雙重阻燃機制,促進成炭、隔絕氧氣與熱量、釋放不燃氣體,顯著提高電纜的阻燃性能;
26、阻燃劑中的噁嗪環具有較高熱分解溫度,能抑制熔滴,提高電纜耐熱性能,減少火災蔓延風險和長期工作穩定性;
27、使用聚氨酯彈性體作為護套,相比傳統聚氯乙烯護套,具有更好的耐候性不易老化脆裂,延長電纜使用壽命。
28、綜上所述,本發明制得的電纜低煙無鹵,阻燃和耐熱性能優異,尤其適用于充電樁電纜技術領域。
1.一種低煙無鹵阻燃電力電纜,包括纜芯、繞包層和護套層,其特征在于,所述護套層包括以下重量份原料:70-80份熱塑性聚氨酯彈性體、20-30份馬來酸酐接枝poe、15-20份無機阻燃劑、8-16份無鹵阻燃劑、1-2份抗氧劑、0.5-1份紫外線吸收劑和2-3份潤滑劑。
2.根據權利要求1所述的一種低煙無鹵阻燃電力電纜,其特征在于,所述無機阻燃劑為表面經硅烷偶聯劑處理的超細氫氧化鋁,d50≤1.5μm。
3.根據權利要求1所述的一種低煙無鹵阻燃電力電纜,其特征在于,所述抗氧劑為酚類抗氧劑。
4.根據權利要求1所述的一種低煙無鹵阻燃電力電纜,其特征在于,所述紫外線吸收劑為苯并三唑類紫外線吸收劑。
5.根據權利要求1所述的一種低煙無鹵阻燃電力電纜,其特征在于,所述潤滑劑為硬脂酸鋅、硬脂酸鈣和油酸酰胺中的一種。
6.根據權利要求1所述的一種低煙無鹵阻燃電力電纜,其特征在于,所述無鹵阻燃劑通過以下步驟制得:
7.根據權利要求6所述的一種低煙無鹵阻燃電力電纜,其特征在于,所述氨丙基雙封頭和對羥基苯甲醛的用量比為24.8g:28.1-30.3g。
8.根據權利要求6所述的一種低煙無鹵阻燃電力電纜,其特征在于,所述對氨基苯酚、氫氧化鈉粉末和二甲基膦酰氯的用量比為11.5-12.7g:4.2g:11.2g。
9.根據權利要求6所述的一種低煙無鹵阻燃電力電纜,其特征在于,所述化合物2、甲醛溶液和化合物1的用量比為39.2-41.5g:30g:45.6g。