CN105733072A - 一种无卤低烟阻燃辐照交联聚烯烃电缆的制造工艺 - Google Patents

一种无卤低烟阻燃辐照交联聚烯烃电缆的制造工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉一种无卤低烟阻燃辐照交联聚烯烃电缆的制造工艺，包括以下步骤：（1）制备绞合导体：采用铝或高纯无氧铜制备绞合导体；（2）制备绝缘层电缆料；（3）制备保护层电缆料；（4）挤覆绝缘层和保护层;（5）辐照交联：将待辐照电缆由电子加速器辐照交联，控制电子的能量为1.6?2.2Mev，电子束流为20?32mA，电缆的线速度为60?80m/min，辐照交联2?3次，即得到本发明的无卤低烟阻燃辐照交联聚烯烃电缆。本发明制得的电缆不仅具有阻燃性好、透光率高、电气绝缘性好、耐水性好等优点，还具有耐温等级高、机械物理性能好等优点。

Description

一种无卤低烟阻燃辐照交联聚烯烃电缆的制造工艺
技术领域
本发明涉及电缆制造技术领域，具体涉及一种无卤低烟阻燃辐照交联聚烯烃电缆的制造工艺。
背景技术
随着我国冶金、电力、电子、自动化及信息化网络等行业的迅猛发展，使得与之配套的阻燃电线电缆以及电力电缆、控制电缆、信号电缆、仪器仪表电缆、计算机电缆等电线电缆的用量急剧增加。
传统的阻燃电缆大都采用聚氯乙烯作为绝缘或护套。虽然聚氯乙烯具有阻燃好、价廉、挤出工艺好等特点，但由于其含有卤素，遇到火灾燃烧时会释放大量卤化氢气体和浓烟，造成火灾的“二次危害”，从而加大了火灾的损失。经科学研究证实，卤化物对人体健康与环境所造成的危害已愈来愈严重，人们越来越重视环保，欧盟等都提出了对聚氯乙烯限制使用的条例。在国内，北京市供电局1998年3月即发文规定禁止聚氯乙烯类电线电缆在该局系统内使用，2002年华东建筑设计研究院推出的《民用建筑电线电缆防火设计规程》明确提出了使用低烟无卤电线电缆的要求。以上这些，使得低烟无卤阻燃电线电缆得到广泛使用并呈现出很大的发展潜力，特别是在地铁、高层建筑、各种场馆建筑等人口密集场合都要求使用低烟无卤阻燃电线电缆。但目前市场上的低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料存在阻燃性不高、电气绝缘性能较差、耐水性不良等缺陷，难以满足B类阻燃要求及有较潮湿场合使用的低烟无卤阻燃建筑布电线的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种无卤低烟阻燃辐照交联聚烯烃电缆的制造工艺，制得的电缆不仅具有阻燃性好、透光率高、电气绝缘性好、耐水性好等优点，还具有耐温等级高、机械物理性能好等优点。
本发明为解决上述问题所采取的技术方案是：一种无卤低烟阻燃辐照交联聚烯烃电缆的制造工艺，包括以下步骤：
（1）制备绞合导体：采用铝或高纯无氧铜进行拉丝，得到胶合用的导体细线，将待绞合用的导体细线以层绞方式并且通过成型模具绞合，得到绞合导体，备用；
（2）制备绝缘层电缆料：按照重量份数取：PE100份、POE30份、聚磷酸铵20份、三聚氰胺5份、葵二酸二辛脂2份、三烯丙基异腈尿酸酯2份、三聚氰胺多聚磷酸酯6份、聚乙烯蜡1份、DCP0.2份、改性高岭土6份、硬脂酸1份、抗氧剂1份以及相容剂10份，将上述各原料投入混炼机中，控制温度为160℃混炼30min，然后对混炼好的混合料进行高能电子束辐照，辐照能量为160kGy，辐照后的混合料，再投入造粒机中造粒得到绝缘层电缆料，备用；
（3）制备保护层电缆料：按照重量份数取：EVM橡胶80份、EVA树脂20份、聚磷酸铵30份、三聚氰胺10份、三聚氰胺多聚磷酸酯6份、抗氧剂3份、PDM4份、丙烯酸酸锌5份，将上述各原料投入混炼机中，控制温度为150℃混炼30min，然后对混炼好的混合料进行高能电子束辐照，辐照能量为175kGy，辐照后的混合料，再投入造粒机中造粒得到保护层电缆料，备用；
（4）挤覆绝缘层和保护层：用挤出机将步骤（3）和步骤（4）制得的绝缘层电缆料和保护层电缆料挤覆到绞合导体外，在绞合导体外分别形成绝缘层和保护层，得到待辐照电缆，备用;
（5）辐照交联：将待辐照电缆由电子加速器辐照交联，控制电子的能量为1.6-2.2Mev，电子束流为20-32mA，电缆的线速度为60-80m/min，辐照交联2-3次，即得到本发明的无卤低烟阻燃辐照交联聚烯烃电缆。
作为本发明一种无卤低烟阻燃辐照交联聚烯烃电缆的制造工艺的进一步优化：所述步骤（2）中的改性高岭土制备方法为：将高岭土在500℃下煅烧5小时，取出后用浓度为8%的盐酸浸泡1.5小时，再用1%双氧水溶浸液泡4小时，再用去离子水洗涤至中性，烘干，然后向烘干后的高岭土中加入高岭土重量1%的松油精、2%的氧化铝以及1%的季戊四醇，研磨1小时后，再加入高岭土重量%的聚乙二醇6000和2%的异丁基三乙氧基硅烷，经分散均匀后，得到改性高岭土。
作为本发明一种无卤低烟阻燃辐照交联聚烯烃电缆的制造工艺的进一步优化：所述步骤（2）和步骤（3）中的抗氧剂均为四[β（3,5）-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯。
作为本发明一种无卤低烟阻燃辐照交联聚烯烃电缆的制造工艺的进一步优化：所述步骤（2）中的相容剂为马来酸酐接枝的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物。
有益效果
（1）、本发明制得的电缆不仅具有优异的阻燃性和不延燃性，并且燃烧时发烟量非常少，不会产生腐蚀性气体，并且同时具有耐高低温性能好、耐老化性能好等优点；
（2）、本发明制得的电缆可用于电力电缆及矿用电缆、船用电缆、电气装配线等产品；
（3）、本发明在制备电缆绝缘层的过程中使用了PE和POE的复配体系，并且以聚磷酸铵和三聚氰胺复配阻燃剂，能形成协效体系，使绝缘层本身具有极优的阻燃性能，并且具有较好的流动性能，有助于改善挤出加工时的流动性。
具体实施例
下面结合实施例对本发明做进一步的描述，实施例中的方法，如无特殊说明均为常规方法：
实施例1
一种无卤低烟阻燃辐照交联聚烯烃电缆的制造工艺，包括以下步骤：
（1）制备绞合导体：采用铝或高纯无氧铜进行拉丝，得到胶合用的导体细线，将待绞合用的导体细线以层绞方式并且通过成型模具绞合，得到绞合导体，备用；
（2）制备绝缘层电缆料：按照重量份数取：PE100份、POE30份、聚磷酸铵20份、三聚氰胺5份、葵二酸二辛脂2份、三烯丙基异腈尿酸酯2份、三聚氰胺多聚磷酸酯6份、聚乙烯蜡1份、DCP0.2份、改性高岭土6份、硬脂酸1份、四[β（3,5）-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯1份以及马来酸酐接枝的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物10份，将上述各原料投入混炼机中，控制温度为160℃混炼30min，然后对混炼好的混合料进行高能电子束辐照，辐照能量为160kGy，辐照后的混合料，再投入造粒机中造粒得到绝缘层电缆料，备用；
改性高岭土制备方法为：将高岭土在500℃下煅烧5h，取出后用浓度为8%的盐酸浸泡1.5h，再用1%双氧水溶浸液泡4h，再用去离子水洗涤至中性，烘干，然后向烘干后的高岭土中加入高岭土重量1%的松油精、2%的氧化铝以及1%的季戊四醇，研磨1h后，再加入高岭土重量%的聚乙二醇6000和2%的异丁基三乙氧基硅烷，经分散均匀后，得到改性高岭土。
（3）制备保护层电缆料：按照重量份数取：EVM橡胶80份、EVA树脂20份、聚磷酸铵30份、三聚氰胺10份、三聚氰胺多聚磷酸酯6份、四[β（3,5）-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯3份、PDM4份、丙烯酸酸锌5份，将上述各原料投入混炼机中，控制温度为150℃混炼30min，然后对混炼好的混合料进行高能电子束辐照，辐照能量为175kGy，辐照后的混合料，再投入造粒机中造粒得到保护层电缆料，备用；
（4）挤覆绝缘层和保护层：用挤出机将步骤（3）和步骤（4）制得的绝缘层电缆料和保护层电缆料挤覆到绞合导体外，在绞合导体外分别形成绝缘层和保护层，得到待辐照电缆，备用
（5）辐照交联：将待辐照电缆由电子加速器辐照交联，控制电子的能量为1.6Mev，电子束流为20mA，电缆的线速度为80m/min(待辐照交联电缆在辐照室内的传动牵引装置上的来回反复次数为16道)，辐照交联2次，即得到本发明的无卤低烟阻燃辐照交联聚烯烃电缆。
对实施例1制得的电缆进行性能测试，结果如下：
拉伸强度18.8MPa、伸长率400%、体积电阻率3.6*1012Ω·cm、介电强度24.2V/m、氧指数32%、最大烟密度285Dm。
实施例2
一种无卤低烟阻燃辐照交联聚烯烃电缆的制造工艺，包括以下步骤：
（1）制备绞合导体：采用铝或高纯无氧铜进行拉丝，得到胶合用的导体细线，将待绞合用的导体细线以层绞方式并且通过成型模具绞合，得到绞合导体，备用；
（2）制备绝缘层电缆料：按照重量份数取：PE100份、POE30份、聚磷酸铵20份、三聚氰胺5份、葵二酸二辛脂2份、三烯丙基异腈尿酸酯2份、三聚氰胺多聚磷酸酯6份、聚乙烯蜡1份、DCP0.2份、改性高岭土6份、硬脂酸1份、四[β（3,5）-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯1份以及马来酸酐接枝的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物10份，将上述各原料投入混炼机中，控制温度为160℃混炼30min，然后对混炼好的混合料进行高能电子束辐照，辐照能量为160kGy，辐照后的混合料，再投入造粒机中造粒得到绝缘层电缆料，备用；
改性高岭土制备方法为：将高岭土在500℃下煅烧5h，取出后用浓度为8%的盐酸浸泡1.5h，再用1%双氧水溶浸液泡4h，再用去离子水洗涤至中性，烘干，然后向烘干后的高岭土中加入高岭土重量1%的松油精、2%的氧化铝以及1%的季戊四醇，研磨1h后，再加入高岭土重量%的聚乙二醇6000和2%的异丁基三乙氧基硅烷，经分散均匀后，得到改性高岭土。
（3）制备保护层电缆料：按照重量份数取：EVM橡胶80份、EVA树脂20份、聚磷酸铵30份、三聚氰胺10份、三聚氰胺多聚磷酸酯6份、四[β（3,5）-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯3份、PDM4份、丙烯酸酸锌5份，将上述各原料投入混炼机中，控制温度为150℃混炼30min，然后对混炼好的混合料进行高能电子束辐照，辐照能量为175kGy，辐照后的混合料，再投入造粒机中造粒得到保护层电缆料，备用；
（4）挤覆绝缘层和保护层：用挤出机将步骤（3）和步骤（4）制得的绝缘层电缆料和保护层电缆料挤覆到绞合导体外，在绞合导体外分别形成绝缘层和保护层，得到待辐照电缆，备用
（5）辐照交联：将待辐照电缆由电子加速器辐照交联，控制电子的能量为2.2Mev，电子束流为30mA，电缆的线速度为60m/min(待辐照交联电缆在辐照室内的传动牵引装置上的来回反复次数为20道)，辐照交联2次，即得到本发明的无卤低烟阻燃辐照交联聚烯烃电缆。
对实施例2制得的电缆进行性能测试，结果如下：
拉伸强度19.2MPa、伸长率360%、体积电阻率3.8*1012Ω·cm、介电强度23.6V/m、氧指数30%、最大烟密度288Dm。
实施例3
一种无卤低烟阻燃辐照交联聚烯烃电缆的制造工艺，包括以下步骤：
（1）制备绞合导体：采用铝或高纯无氧铜进行拉丝，得到胶合用的导体细线，将待绞合用的导体细线以层绞方式并且通过成型模具绞合，得到绞合导体，备用；
（2）制备绝缘层电缆料：按照重量份数取：PE100份、POE30份、聚磷酸铵20份、三聚氰胺5份、葵二酸二辛脂2份、三烯丙基异腈尿酸酯2份、三聚氰胺多聚磷酸酯6份、聚乙烯蜡1份、DCP0.2份、改性高岭土6份、硬脂酸1份、四[β（3,5）-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯1份以及马来酸酐接枝的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物10份，将上述各原料投入混炼机中，控制温度为160℃混炼30min，然后对混炼好的混合料进行高能电子束辐照，辐照能量为160kGy，辐照后的混合料，再投入造粒机中造粒得到绝缘层电缆料，备用；
改性高岭土制备方法为：将高岭土在500℃下煅烧5h，取出后用浓度为8%的盐酸浸泡1.5h，再用1%双氧水溶浸液泡4h，再用去离子水洗涤至中性，烘干，然后向烘干后的高岭土中加入高岭土重量1%的松油精、2%的氧化铝以及1%的季戊四醇，研磨1h后，再加入高岭土重量%的聚乙二醇6000和2%的异丁基三乙氧基硅烷，经分散均匀后，得到改性高岭土。
（3）制备保护层电缆料：按照重量份数取：EVM橡胶80份、EVA树脂20份、聚磷酸铵30份、三聚氰胺10份、三聚氰胺多聚磷酸酯6份、四[β（3,5）-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯3份、PDM4份、丙烯酸酸锌5份，将上述各原料投入混炼机中，控制温度为150℃混炼30min，然后对混炼好的混合料进行高能电子束辐照，辐照能量为175kGy，辐照后的混合料，再投入造粒机中造粒得到保护层电缆料，备用；
（4）挤覆绝缘层和保护层：用挤出机将步骤（3）和步骤（4）制得的绝缘层电缆料和保护层电缆料挤覆到绞合导体外，在绞合导体外分别形成绝缘层和保护层，得到待辐照电缆，备用
（5）辐照交联：将待辐照电缆由电子加速器辐照交联，控制电子的能量为2.0Mev，电子束流为26mA，电缆的线速度为70m/min(待辐照交联电缆在辐照室内的传动牵引装置上的来回反复次数为24道)，辐照交联1次，即得到本发明的无卤低烟阻燃辐照交联聚烯烃电缆。
对实施例3制得的电缆进行性能测试，结果如下：
拉伸强度18.6MPa、伸长率330%、体积电阻率3.92*1012Ω·cm、介电强度22.8V/m、氧指数33%、最大烟密度294Dm。

Claims (4)

1.一种无卤低烟阻燃辐照交联聚烯烃电缆的制造工艺，其特征在于：包括以下步骤：
（1）制备绞合导体：采用铝或高纯无氧铜进行拉丝，得到胶合用的导体细线，将待绞合用的导体细线以层绞方式并且通过成型模具绞合，得到绞合导体，备用；
（2）制备绝缘层电缆料：按照重量份数取：PE100份、POE30份、聚磷酸铵20份、三聚氰胺5份、葵二酸二辛脂2份、三烯丙基异腈尿酸酯2份、三聚氰胺多聚磷酸酯6份、聚乙烯蜡1份、DCP0.2份、改性高岭土6份、硬脂酸1份、抗氧剂1份以及相容剂10份，将上述各原料投入混炼机中，控制温度为160℃混炼30min，然后对混炼好的混合料进行高能电子束辐照，辐照能量为160kGy，辐照后的混合料，再投入造粒机中造粒得到绝缘层电缆料，备用；
（3）制备保护层电缆料：按照重量份数取：EVM橡胶80份、EVA树脂20份、聚磷酸铵30份、三聚氰胺10份、三聚氰胺多聚磷酸酯6份、抗氧剂3份、PDM4份、丙烯酸酸锌5份，将上述各原料投入混炼机中，控制温度为150℃混炼30min，然后对混炼好的混合料进行高能电子束辐照，辐照能量为175kGy，辐照后的混合料，再投入造粒机中造粒得到保护层电缆料，备用；
（4）挤覆绝缘层和保护层：用挤出机将步骤（3）和步骤（4）制得的绝缘层电缆料和保护层电缆料挤覆到绞合导体外，在绞合导体外分别形成绝缘层和保护层，得到待辐照电缆，备用;
（5）辐照交联：将待辐照电缆由电子加速器辐照交联，控制电子的能量为1.6-2.2Mev，电子束流为20-32mA，电缆的线速度为60-80m/min，辐照交联2-3次，即得到本发明的无卤低烟阻燃辐照交联聚烯烃电缆。
2.如权利要求1所述一种无卤低烟阻燃辐照交联聚烯烃电缆的制造工艺，其特征在于：所述步骤（2）中的改性高岭土制备方法为：将高岭土在500℃下煅烧5h，取出后用浓度为8%的盐酸浸泡1.5h，再用1%双氧水溶浸液泡4h，再用去离子水洗涤至中性，烘干，然后向烘干后的高岭土中加入高岭土重量1%的松油精、2%的氧化铝以及1%的季戊四醇，研磨1h后，再加入高岭土重量%的聚乙二醇6000和2%的异丁基三乙氧基硅烷，经分散均匀后，得到改性高岭土。
3.如权利要求1所述一种无卤低烟阻燃辐照交联聚烯烃电缆的制造工艺，其特征在于：所述步骤（2）和步骤（3）中的抗氧剂均为四[β（3,5）-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯。
4.如权利要求1所述一种无卤低烟阻燃辐照交联聚烯烃电缆的制造工艺，其特征在于：所述步骤（2）中的相容剂为马来酸酐接枝的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物。
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