CN105913957A - 一种高可靠性矿用电缆 - Google Patents

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Abstract

高可靠性矿用电缆，包括线芯，包裹线芯的填充层，涂敷在填充层外的防水涂层，绕包在防水涂层外的绕包层，挤包在绕包层外的内护套；包裹在内护套外的钢丝铠装层,挤包在钢丝铠装层外的外护套；线芯包括三条动力线芯,三条控制线芯；动力线芯由导体，挤包在导体外的绝缘护层组成；控制线芯由镀银软圆铜线导体；挤包在镀银软圆铜线导体外的绝缘层,包裹绝缘层外的铜带屏蔽层，绕包在铜带屏蔽层外的聚酰亚胺胶带绕包层。该高可靠性矿用电缆，具有优异的耐热、耐油、耐腐蚀、耐寒特点，物理机械性能突出、安装方便、使用安全、运行可靠。本电缆环保阻燃和耐老化优异，电缆燃烧时，无HCL等腐蚀气体释放。

Description

一种高可靠性矿用电缆
技术领域
本发明涉及一种电缆，特别是涉及一种高可靠性矿用电缆。
背景技术
阻燃电缆的特点是延缓火焰沿着电缆蔓延使火灾不致扩大。由于其成本较低，因此是防火电缆中大量采用的电缆品种。无论是单根线缆还是成束敷设的条件下，电缆知燃烧时能将火焰的蔓延控制在一定范围内，因此可以避免着火延燃而造成的重大灾害，从而提高电缆线路的防火水平。无卤低烟阻燃电缆的特点是不仅拥有良好的阻燃性能，而且构成低烟无卤电缆材料的不含卤素，燃烧时的腐蚀性和毒性较低，产生极少量的烟雾，从而减少了对人身、仪器、设备的损害，有利于发生火灾时及时救援，虽然有良好阻燃性、耐腐独性、极少烟雾浓度等，但其在机械性及电气性能比普通电缆稍差。耐火电缆是在火焰燃烧情况下能保持一定时间的正常运行，可保持线路的完整性。耐火电缆燃烧时产生的酸气烟雾量少，耐火阻燃性能大大提高，特别是在燃烧时，伴随着水喷和机械打击的情况下，电缆仍可保持线路的完整运行。 在煤矿领域当中，电缆不容易经常更换，电缆的寿命要长，而且煤矿环境封闭，电缆又要良好的环保阻燃耐火的性能；在工作的环境下，电缆还需要良好的机械性能，同时能适应复杂的工作环境。
发明内容
本发明的目的是克服现有电缆的技术缺陷，提供一种具有无卤低烟特性，具有优异的耐热、耐油、耐腐蚀、耐寒、耐老化特点，环保阻燃耐火同时具有突出的物理机械性能的高可靠性矿用电缆。
本发明的高可靠性矿用电缆，包括线芯，包裹所述线芯的填充层，涂敷在所述填充层外的防水涂层，绕包在所述防水涂层外的绕包层，挤包在所述绕包层外的内护套；包裹在所述内护套外的钢丝铠装层, 挤包在所述钢丝铠装层外的外护套；所述线芯包括三条动力线芯,三条控制线芯；
所述动力线芯由导体，挤包在所述导体外的绝缘护层组成；
所述控制线芯由镀银软圆铜线导体；挤包在所述镀银软圆铜线导体外的绝缘层,包裹所述绝缘层外的铜带屏蔽层，绕包在所述铜带屏蔽层外的聚酰亚胺胶带绕包层。
作为优化，高可靠性矿用电缆，包括线芯，包裹所述线芯的填充层，涂敷在所述填充层外的防水涂层，绕包在所述防水涂层外的特氟龙胶带绕包层，挤包在所述特氟龙胶带绕包层外的橡胶内护套；包裹在所述橡胶内护套外的钢丝铠装层, 挤包在所述钢丝铠装层外的橡胶外护套；所述线芯包括三条动力线芯,三条控制线芯；
所述动力线芯由导体，挤包在所述导体外的高密度聚乙烯绝缘护层组成；
所述控制线芯由镀银软圆铜线导体；挤包在所述镀银软圆铜线导体外的高密度聚乙烯绝缘层,包裹所述高密度聚乙烯绝缘层外的铜带屏蔽层，绕包在所述铜带屏蔽层外的聚酰亚胺胶带绕包层。
作为优化，高可靠性矿用电缆，所述橡胶外护套和橡胶内护套，由以下重量份数的组分制成：甲基乙烯基硅橡胶80～86份、聚烯烃弹性体33～38份、肌醇六磷酸0.6～0.7份、仲辛基酚聚氧乙烯醚0.5～0.6份、平均粒径40nm纳米铝酸钇2～2.5份、平均粒径600nm纳米氮化硼3.5～4份、六聚乙二醇单癸醚3～4份、硼酸酯偶联剂1～1.3份、平均粒径20um羟基磷灰石9～12份、平均粒径10um煅烧高岭土粉18～21份、平均粒径4um超细硫酸钡粉24～27份、赤藻糖酸钠1.6～1.7份、癸二酸二异辛酯2～2.5份、L-抗坏血酸棕榈酸酯1.2～1.5份、焦亚硫酸钾1.8～2份。
作为优化，该高可靠性矿用电缆，橡胶外护套和橡胶内护套所用橡胶材料，采用以下步骤制成：
(1)将肌醇六磷酸0.6份、仲辛基酚聚氧乙烯醚0.5份，加入到20份的纯净水中，然后加入平均粒径40nm纳米铝酸钇2份、平均粒径600nm纳米氮化硼3.5份；用磁力搅拌机搅拌5分钟，在85℃条件下超声波震荡120分钟；然后在50℃烘箱中干燥5小时；
(2)将六聚乙二醇单癸醚3份、硼酸酯偶联剂1份、平均粒径20um羟基磷灰石9份、平均粒径10um煅烧高岭土粉18份、平均粒径4um超细硫酸钡粉24份，在70～80℃条件下,混合均匀；
(3) 将密炼机加热至80～90℃，加入甲基乙烯基硅橡胶80份、聚烯烃弹性体33份，混炼3～5min；然后将密炼机升温至100～110℃，加入步骤（2）中的混合物继续混炼2～3min；然后将密炼机降温至92～96℃，加入步骤（1）中的混合物继续混炼2～3min；然后将密炼机降温至66～76℃，依次加入赤藻糖酸钠1.6份、癸二酸二异辛酯2份、L-抗坏血酸棕榈酸酯1.2份、焦亚硫酸钾1.8份，继续混炼2～3min；降温至43℃～48℃出料；
(4)将步骤（3）中混合料投入双螺杆挤出机进行挤出造粒，双螺杆挤出机的喂料口、第二加热段、第三加热段、第四加热段到机头的温度分别设置为160℃、160℃、165℃、170℃、165℃。
该高可靠性矿用电缆，具有优异的耐热、耐油、耐腐蚀、耐寒特点，物理机械性能突出、安装方便、使用安全、运行可靠。该高可靠性矿用电缆，阻燃性能达到MT386-1995规定的全部燃烧试验的要求, 本电缆环保阻燃耐火和耐老化耐候性优异，电缆燃烧时，无HCL等腐蚀气体释放；在火焰950±40℃ 180分钟，线路不击穿，线路通电性能保持完整；在650±40℃ 30分钟后，承受15分钟水喷淋或水浸，线路通电性能保持完整。工作温度：-40℃～200℃。
附图说明
图1为本发明高可靠性矿用电缆的结构示意图。
具体实施方式
下面给出的实施例拟对本发明作进一步说明，但不能理解为是对本发明保护范围的限制，本领域技术人员根据本发明内容对本发明的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例1：如图1所示，高可靠性矿用电缆，包括线芯，包裹线芯的填充层1，涂敷在填充层1外的3M 8882弹性绝缘防水树脂涂层2，绕包在3M 8882弹性绝缘防水树脂涂层2外的特氟龙胶带绕包层3，挤包在特氟龙胶带绕包层3外的橡胶内护套4；包裹在橡胶内护套4外的钢丝铠装层5, 挤包在钢丝铠装层5外的橡胶外护套6；线芯包括三条动力线芯,三条控制线芯；
动力线芯由导体7，挤包在导体7外的韩国湖石化学HDPE 5305E高密度聚乙烯(HDPE)绝缘护层8组成；
控制线芯由镀银软圆铜线导体9；挤包在镀银软圆铜线导体9外的韩国湖石化学HDPE5305E高密度聚乙烯(HDPE)绝缘层10,包裹韩国湖石化学HDPE 5305E高密度聚乙烯(HDPE)绝缘层10外的铜带屏蔽层11，绕包在铜带屏蔽层11外的聚酰亚胺胶带绕包层12。
该高可靠性矿用电缆，橡胶外护套和橡胶内护套所用橡胶材料，采用以下步骤制成：
(1)将肌醇六磷酸0.6份、仲辛基酚聚氧乙烯醚（SOPE-7）0.5份，加入到20份的纯净水中，然后加入平均粒径40nm纳米铝酸钇2份、平均粒径600nm纳米氮化硼3.5份；用磁力搅拌机搅拌5分钟，在85℃条件下超声波震荡120分钟；然后在50℃烘箱中干燥5小时；
(2)将六聚乙二醇单癸醚3份、扬州市立达树脂有限公司LD-100P硼酸酯偶联剂1份、平均粒径20um羟基磷灰石9份、平均粒径10um煅烧高岭土粉18份、平均粒径4um超细硫酸钡粉24份，在70～80℃条件下,混合均匀；
(3) 将密炼机加热至80～90℃，加入傲优新材料科技（上海）有限公司110-1甲基乙烯基硅橡胶80份、埃克森美孚0201POE聚烯烃弹性体（POE）33份，混炼3～5min；然后将密炼机升温至100～110℃，加入步骤（2）中的混合物继续混炼2～3min；然后将密炼机降温至92～96℃，加入步骤（1）中的混合物继续混炼2～3min；然后将密炼机降温至66～76℃，依次加入赤藻糖酸钠1.6份、癸二酸二异辛酯2份、L-抗坏血酸棕榈酸酯1.2份、焦亚硫酸钾1.8份，继续混炼2～3min；降温至43℃～48℃出料；
(4)将步骤（3）中混合料投入双螺杆挤出机进行挤出造粒，双螺杆挤出机的喂料口、第二加热段、第三加热段、第四加热段到机头的温度分别设置为160℃、160℃、165℃、170℃、165℃。本发明橡胶材料，采用独特的配方，各组分之间协同作用突出；具有良好的机械性能和突出的撕裂强度；具有优异的耐热老化耐油性能和意想不到的阻燃性能和无卤环保性能,达到了采用其他组分和助剂组合难以达到的性能。该橡胶材料性能，拉伸强度15.12MPa,伸长率382%，撕裂强度31.3KN/m；热空气老化实验185℃×168 h，拉伸强度变化率：6.1%、断裂伸长率变化率-7.2%；耐油试验IRM903 125℃×168 h，拉伸强度变化率：9.2%、断裂伸长率变化率-9.6%；氧指数41%；低温脆化温度,-63℃；燃烧能通过GB/T17651.2要求，最小透光率T≥60%。气体PH值为6.78。
实施例2：高可靠性矿用电缆，结构如同实施例1，不同之处在于，橡胶外护套和橡胶内护套所用橡胶材料，采用以下步骤制成：
(1)将肌醇六磷酸0.7份、仲辛基酚聚氧乙烯醚（SOPE-7）0.6份，加入到20份的纯净水中，然后加入平均粒径40nm纳米铝酸钇2.5份、平均粒径600nm纳米氮化硼4份；用磁力搅拌机搅拌5分钟，在85℃条件下超声波震荡120分钟；然后在50℃烘箱中干燥5小时；
(2)将六聚乙二醇单癸醚4份、扬州市立达树脂有限公司LD-100P硼酸酯偶联剂1.3份、平均粒径20um羟基磷灰石12份、平均粒径10um煅烧高岭土粉21份、平均粒径4um超细硫酸钡粉27份，在70～80℃条件下,混合均匀；
(3) 将密炼机加热至80～90℃，加入傲优新材料科技（上海）有限公司110-1甲基乙烯基硅橡胶86份、埃克森美孚0201POE聚烯烃弹性体（POE）38份，混炼3～5min；然后将密炼机升温至100～110℃，加入步骤（2）中的混合物继续混炼2～3min；然后将密炼机降温至92～96℃，加入步骤（1）中的混合物继续混炼2～3min；然后将密炼机降温至66～76℃，依次加入赤藻糖酸钠1.7份、癸二酸二异辛酯2.5份、L-抗坏血酸棕榈酸酯1.5份、焦亚硫酸钾2份，继续混炼2～3min；降温至43℃～48℃出料；
(4)将步骤（3）中混合料投入双螺杆挤出机进行挤出造粒，双螺杆挤出机的喂料口、第二加热段、第三加热段、第四加热段到机头的温度分别设置为160℃、160℃、165℃、170℃、165℃。本发明橡胶材料，采用独特的配方，各组分之间协同作用突出；具有良好的机械性能和突出的撕裂强度；具有优异的耐热老化耐油性能和意想不到的阻燃性能和无卤环保性能,达到了采用其他组分和助剂组合难以达到的性能。该橡胶材料性能，拉伸强度15.09MPa,伸长率384%，撕裂强度31.7KN/m；热空气老化实验185℃×168 h，拉伸强度变化率：6.1%、断裂伸长率变化率-7.3%；耐油试验IRM903 125℃×168 h，拉伸强度变化率：9.1%、断裂伸长率变化率-9.6%；氧指数41%；低温脆化温度,-63℃；燃烧能通过GB/T17651.2要求，最小透光率T≥60%。气体PH值为6.77。
对比例1：高可靠性矿用电缆，结构如同实施例1，不同之处在于，橡胶外护套和橡胶内护套所用橡胶材料，采用以下步骤制成：
(1)将肌醇六磷酸0.6份、仲辛基酚聚氧乙烯醚（SOPE-7）0.5份，加入到20份的纯净水中，然后加入平均粒径600nm纳米氮化硼3.5份；用磁力搅拌机搅拌5分钟，在85℃条件下超声波震荡120分钟；然后在50℃烘箱中干燥5小时；
(2)将六聚乙二醇单癸醚3份、扬州市立达树脂有限公司LD-100P硼酸酯偶联剂1份、平均粒径10um煅烧高岭土粉18份、平均粒径4um超细硫酸钡粉24份，在70～80℃条件下,混合均匀；
(3) 将密炼机加热至80～90℃，加入傲优新材料科技（上海）有限公司110-1甲基乙烯基硅橡胶80份、埃克森美孚0201POE聚烯烃弹性体（POE）33份，混炼3～5min；然后将密炼机升温至100～110℃，加入步骤（2）中的混合物继续混炼2～3min；然后将密炼机降温至92～96℃，加入步骤（1）中的混合物继续混炼2～3min；然后将密炼机降温至66～76℃，依次加入赤藻糖酸钠1.6份、癸二酸二异辛酯2份、L-抗坏血酸棕榈酸酯1.2份、焦亚硫酸钾1.8份，继续混炼2～3min；降温至43℃～48℃出料；
(4)将步骤（3）中混合料投入双螺杆挤出机进行挤出造粒，双螺杆挤出机的喂料口、第二加热段、第三加热段、第四加热段到机头的温度分别设置为160℃、160℃、165℃、170℃、165℃。该橡胶材料性能，拉伸强度13.02MPa,伸长率384%，撕裂强度27.2KN/m；热空气老化实验185℃×168 h，拉伸强度变化率：7.8%、断裂伸长率变化率-8.9%；耐油试验IRM903 125℃×168 h，拉伸强度变化率：10.2%、断裂伸长率变化率-11.6%；氧指数38%；低温脆化温度,-59℃；燃烧能通过GB/T 17651.2要求，最小透光率T≥60%。气体PH值为6.76。
对比例2：高可靠性矿用电缆，结构如同实施例1，不同之处在于，橡胶外护套和橡胶内护套所用橡胶材料，采用以下步骤制成：
(1)将肌醇六磷酸0.7份、仲辛基酚聚氧乙烯醚（SOPE-7）0.6份，加入到20份的纯净水中，然后加入平均粒径600nm纳米氮化硼4份；用磁力搅拌机搅拌5分钟，在85℃条件下超声波震荡120分钟；然后在50℃烘箱中干燥5小时；
(2)将六聚乙二醇单癸醚4份、扬州市立达树脂有限公司LD-100P硼酸酯偶联剂1.3份、平均粒径20um羟基磷灰石12份、平均粒径10um煅烧高岭土粉21份、平均粒径4um超细硫酸钡粉27份，在70～80℃条件下,混合均匀；
(3) 将密炼机加热至80～90℃，加入傲优新材料科技（上海）有限公司110-1甲基乙烯基硅橡胶86份、埃克森美孚0201POE聚烯烃弹性体（POE）38份，混炼3～5min；然后将密炼机升温至100～110℃，加入步骤（2）中的混合物继续混炼2～3min；然后将密炼机降温至92～96℃，加入步骤（1）中的混合物继续混炼2～3min；然后将密炼机降温至66～76℃，依次加入癸二酸二异辛酯2.5份、焦亚硫酸钾2份，继续混炼2～3min；降温至43℃～48℃出料；
(4)将步骤（3）中混合料投入双螺杆挤出机进行挤出造粒，双螺杆挤出机的喂料口、第二加热段、第三加热段、第四加热段到机头的温度分别设置为160℃、160℃、165℃、170℃、165℃。该橡胶材料性能，拉伸强度13.23MPa,伸长率386%，撕裂强度25.3KN/m；热空气老化实验185℃×168 h，拉伸强度变化率：9.4%、断裂伸长率变化率-11.5%；耐油试验IRM903125℃×168 h，拉伸强度变化率：11.1%、断裂伸长率变化率-12.6%；氧指数37%；低温脆化温度,-58℃；燃烧能通过GB/T 17651.2要求，最小透光率T≥60%。气体PH值为6.77。

Claims (3)

1.一种高可靠性矿用电缆；其特征在于在于：包括线芯，包裹所述线芯的填充层，涂敷在所述填充层外的防水涂层，绕包在所述防水涂层外的绕包层，挤包在所述绕包层外的内护套；包裹在所述内护套外的钢丝铠装层, 挤包在所述钢丝铠装层外的外护套；所述线芯包括三条动力线芯，三条控制线芯；
所述动力线芯由导体，挤包在所述导体外的绝缘护层组成；
所述控制线芯由镀银软圆铜线导体；挤包在所述镀银软圆铜线导体外的绝缘层,包裹所述绝缘层外的铜带屏蔽层，绕包在所述铜带屏蔽层外的聚酰亚胺胶带绕包层。
2.根据权利要求1所述的高可靠性矿用电缆，其特征在于包括线芯，包裹所述线芯的填充层，涂敷在所述填充层外的防水涂层，绕包在所述防水涂层外的特氟龙胶带绕包层，挤包在所述特氟龙胶带绕包层外的橡胶内护套；包裹在所述橡胶内护套外的钢丝铠装层, 挤包在所述钢丝铠装层外的橡胶外护套；所述线芯包括三条动力线芯,三条控制线芯；
所述动力线芯由导体，挤包在所述导体外的高密度聚乙烯绝缘护层组成；
所述控制线芯由镀银软圆铜线导体；挤包在所述镀银软圆铜线导体外的高密度聚乙烯绝缘层,包裹所述高密度聚乙烯绝缘层外的铜带屏蔽层，绕包在所述铜带屏蔽层外的聚酰亚胺胶带绕包层。
3.根据权利要求1所述的高可靠性矿用电缆，其特征在于所述橡胶外护套和橡胶内护套，由以下重量份数的组分制成：甲基乙烯基硅橡胶80份、聚烯烃弹性体33份、肌醇六磷酸0.6份、仲辛基酚聚氧乙烯醚0.5份、平均粒径40nm纳米铝酸钇2份、平均粒径600nm纳米氮化硼3.5份、六聚乙二醇单癸醚3份、硼酸酯偶联剂1份、平均粒径20um羟基磷灰石9份、平均粒径10um煅烧高岭土粉18份、平均粒径4um超细硫酸钡粉24份、赤藻糖酸钠1.6份、癸二酸二异辛酯2份、L-抗坏血酸棕榈酸酯1.2份、焦亚硫酸钾1.8份。
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