本發(fā)明屬于電纜，具體地，涉及一種防鼠蟻阻燃中壓電纜及其制備方法。

背景技術：

1、中壓電纜是用于電力系統(tǒng)中的一種電纜，通常指的是電壓等級在幾千伏至33千伏之間的電纜。這類電纜在電力系統(tǒng)中非常關鍵，它們負責將電能從發(fā)電站或變電站傳輸到各個用電區(qū)域。因此，廣泛應用于城市電網、工業(yè)區(qū)、商業(yè)區(qū)以及居民區(qū)的電力傳輸和分配。它們可以是地下敷設或架空敷設，根據敷設方式和環(huán)境條件。

2、中壓電纜的材料有多種選擇，包括但不限于聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)、交聯聚乙烯(xlpe)、聚氯乙烯(pvc)和橡膠等。其中交聯聚乙烯，是一種通過化學或物理方法使聚乙烯分子鏈之間形成三維網絡結構的熱固性材料。能大幅提升材料的耐高溫性能和力學性能，但是交聯聚乙烯得氧指數較低，阻燃性能較差，架空電纜發(fā)生火災，由于離地較高不好撲滅，并且火勢沿電纜線路的蔓延更增加了火災的危害性。

3、據統(tǒng)計城市不明原因的火災中有1/4是由于老鼠和蟻類咬斷電纜造成的，由此可知老鼠和白蟻等有害生物給電線電纜等電氣設施的安全運行帶來較大的隱患。因此，根據以上問題，亟需發(fā)明一種具有防鼠蟻和阻燃功能的電纜，以滿足電纜技術領域的更高需求。

技術實現思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現有技術的缺陷，提供了一種防鼠蟻阻燃中壓電纜及其制備方法。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案實現：

3、一種防鼠蟻阻燃中壓電纜由從內至外依次設置的導體、導體屏蔽層、絕緣層、金屬屏蔽層和保護套構成。

4、一種防鼠蟻阻燃中壓電纜的制備方法，包括以下步驟：

5、在導體上依次擠包導體屏蔽層和絕緣層，將金屬屏蔽層包覆絕緣層表面，再將保護套材料擠壓包覆于金屬屏蔽層表面，交聯，得到防鼠蟻阻燃中壓電纜。

6、進一步地，所述導體屏蔽層的材料為半導電材料。

7、進一步地，所述絕緣層的材料為聚丙烯。

8、進一步地，所述導體的材料為純銅。

9、進一步地，所述金屬屏蔽層由銅絲編織而成。

10、進一步地，所述保護套的材料包括以下重量份原料：100-120份高密度聚乙烯、10-16份改性納米氮化硅、5-15份多效阻燃劑、4-6份潤滑劑、2-4份抗氧劑、5-7份交聯敏化劑。

11、進一步地，所述潤滑劑為環(huán)氧大豆油和石蠟中的一種。

12、進一步地，所述抗氧劑為受阻酚類抗氧劑。

13、進一步地，所述交聯敏化劑為三聚氰酸三烯丙酯、三烯丙基異氰脲酸酯和三甲基丙烯酸三羥甲基丙酯中的一種。

14、使用高密度聚乙烯作為主要基體，制得的保護套材料具有較高的力學強度。

15、進一步地，所述改性納米氮化硅通過以下步驟制得：

16、在三口燒瓶中加入納米氮化硅和甲苯，磁力攪拌1h，使納米氮化硅分散均勻后，加入乙烯基三甲氧基硅烷，60℃下攪拌反應6h，反應完成，抽濾取濾渣，烘箱干燥12h，研磨，得到改性納米氮化硅。

17、進一步地，納米氮化硅、甲苯、乙烯基三甲氧基硅烷的用量之比為2g:100ml:5g。

18、納米氮化硅是一種性能優(yōu)異的陶瓷粉體，強度高，耐磨性好，通過對納米氮化硅進行改性，增強了表面疏水性，使其與聚乙烯基體的相容性更好，促進了納米氮化硅在基體中均勻分散，減輕了納米氮化硅的團聚現象的發(fā)生，大幅增強了基體的力學強度和耐磨性，使保護套能抵抗老鼠和白蟻的撕咬，提升基體的防鼠防蟻效果。

19、進一步地，所述多效阻燃劑通過以下步驟制得：

20、s1、在裝有攪拌裝置三口燒瓶中將三聚氰胺、香葉醛、哌啶(縮合劑)和吡啶攪拌混合均勻，控制反應溫度為60℃，保溫反應8h，反應完成后，自然冷卻，抽濾，取濾餅，無水乙醇洗滌2-3次，真空干燥，得到中間體1；三聚氰胺、香葉醛、哌啶、吡啶的用量之比為13.7g:30.4g:15ml:100ml；

21、在縮合劑的作用下，三聚氰胺上的氨基與對苯二甲醛上的醛基發(fā)生縮合，形成亞胺基(c＝n席夫堿結構)，并通過控制二者的摩爾比接近1:2且三聚氰胺略微過量，使三聚氰胺上只有兩個氨基參與到反應，得到中間體1；具體反應過程如下所示：

22、

23、s2、在裝有攪拌裝置三口燒瓶中加入9-癸烯醇和甲苯充分攪拌混合均勻后，加入苯膦酰二氯和三乙胺，再次攪拌均勻后，升高溫度至70℃，攪拌反應8h，反應完成，過濾除去三乙胺鹽酸鹽，減壓蒸餾除去部分溶劑，再通過柱層析提純(洗脫液采用氯仿/苯的混合溶劑，二者的體積比為5:3)，旋蒸除去洗脫液，得到中間體2；9-癸烯醇、甲苯、苯膦酰二氯、三乙胺的用量之比為15.6g:100ml:20.7g:15ml；

24、苯膦酰二氯與9-癸烯醇發(fā)生親核取代反應，通過控制二者的摩爾比接近1:1且苯膦酰二氯略微過量，使苯膦酰二氯上只有一個-cl參與到反應，三乙胺除去反應生成的氯化氫，得到中間體2；具體反應過程如下所示：

25、

26、s3、室溫，氮氣保護下在裝有攪拌裝置的三口燒瓶中將中間體1、中間體2、n,n-二甲基甲酰胺(dmf)和碳酸鉀混合攪拌均勻，控制反應溫度為70℃，保溫反應7h，反應完成，過濾，減壓蒸餾去除部分溶劑，再通過柱層析提純(洗脫液采用苯/乙酸乙酯的混合溶劑，二者的體積比為1:4)，旋蒸除去洗脫液，真空干燥，得到多效阻燃劑；中間體1、中間體2、n,n-二甲基甲酰胺、碳酸鉀的用量之比為39.4g:31.4g:150ml:13.8g；

27、碳酸鉀作為縛酸劑加速反應進行，中間體1和中間體2發(fā)生親核取代反應，得到多效阻燃劑；具體反應過程如下所示：

28、

29、制得的多效阻燃劑分子中含有p-n阻燃成分、席夫堿、三嗪、長碳鏈和碳碳雙鍵；其中p-n阻燃成分具備磷系和氮系阻燃劑的協(xié)同阻燃效果，能夠賦予基體安全高效的阻燃性能；此外，席夫堿結構中的c＝n雙鍵在高溫下能夠生成碳氮六元環(huán)，這類六元環(huán)結構使基體形成穩(wěn)定的交聯網絡，有效提升基體的阻燃性能；不僅如此，引入的三嗪結構在燃燒時會產生含氮的氣體，稀釋降低煙霧密度，在高溫下自凝結形成蜜勒胺使炭層緊密，進一步提升了基體的阻燃性能；此外，引入的長碳鏈為亞甲基鏈節(jié)，屬于柔性鏈段，還能穿插在基體的交聯結構中，不僅提升了基體的力學性能，還提高了性能的穩(wěn)定性；最后，多效阻燃劑一端含有碳碳雙鍵，能在輻照過程中，與基體發(fā)生交聯，提升與基體的相互作用力，保證了助劑性能的長久穩(wěn)定性。

30、需要補充說明的是，多效阻燃劑中含有萜類成分，萜類化合物因其低毒、刺激性小、有芳香性，可作為萜類驅避劑，對鼠蟻有較強的驅避效果。

31、本發(fā)明的有益效果：

32、1、制得的保護套材料以線性低密度聚乙烯為原料，通過輻照交聯，使聚乙烯分子鏈相互連結，形成三維網絡結構，賦予了電纜優(yōu)異的力學強度和出色的綜合性能；

33、2、通過對納米氮化硅進行改性，相比普通的納米氮化硅，與聚乙烯的相容性更好，團聚現象明顯減輕，大幅增強了電纜的力學強度和耐磨性，并因此提高了電纜的防鼠防蟻效果；

34、3、制得的多效阻燃劑含有多種功能基團，能顯著增強電纜的阻燃性、力學強度和防鼠防蟻效果，并且性能長久穩(wěn)定。

35、因此，本發(fā)明制得的電纜力學強度高，耐磨性能好，具備穩(wěn)定高效的阻燃性和防鼠防蟻效果，在電纜技術領域具備重要應用價值。