CN105976914B - 一种低烟无卤阻燃电缆 - Google Patents
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Abstract
本发明的低烟无卤阻燃电缆，包括线芯，包裹所述线芯的填充层，绕包在所述填充层外的绕包层，挤包在所述绕包层外的内护套，挤包在所述内护套外的铝护套，挤包在所述铝护套外的外护套；所述线芯由导体，绕包在所述导体外的绕包屏蔽层，挤包在所述绕包屏蔽层外的绝缘层，绕包在所述绝缘层外的屏蔽层组成。本发明的低烟无卤阻燃电缆，采用了特殊的结构设计，尤其是采用了新型的橡胶材料，本电缆具有低烟无卤和优异的耐油、耐老化性能和机械性能，同时具有良好的耐臭氧、耐火阻燃性能、耐低温性能和绝缘性能，屏蔽效果优异，综合性能良好，适用于石油，化工，海洋工程及轨道交通领域中。
Description
技术领域
本发明涉及一种电缆，特别是涉及一种低烟无卤阻燃电缆。
背景技术
电线电缆行业是中国仅次于汽车行业的第二大行业，产品品种满足率和国内市场占有率均超过90%。在世界范围内，中国电线电缆总产值已超过美国，成为世界上第一大电线电缆生产国。伴随着中国电线电缆行业高速发展，新增企业数量不断上升，行业整体技术水平得到大幅提高。中国经济持续快速的增长，为线缆产品提供了巨大的市场空间，中国市场强烈的诱惑力，使得世界都把目光聚焦于中国市场，在改革开放短短的几十年，中国线缆制造业所形成的庞大生产能力让世界刮目相看。随着中国电力工业、数据通信业、城市轨道交通业、汽车业以及造船等行业规模的不断扩大，对电线电缆的需求也将迅速增长，未来电线电缆业还有巨大的发展潜力。
丁腈橡胶是由丁二烯和丙烯腈经乳液共聚而成的聚合物，丁腈橡胶以其优异的耐油性而著称，其耐油性仅次于聚硫橡胶、丙烯酸酯橡胶和氟橡胶，此外丁腈橡胶还具有良好的耐磨性、耐老化性和气密性，但耐臭氧性、电绝缘性和耐寒性都比较差，而导电性动比较好。聚氨酯热塑性弹性体突出的特点是耐磨性优异、耐臭氧性极好、硬度大、强度高、弹性好、耐低温，有良好的耐油、耐化学药品和耐环境性能，在潮湿环境中聚醚型酯水解稳定性远超过聚酯型。耐高温性能一般，内生热大。聚氨酯弹性体的正常使用温度范围在-30℃到80℃，不宜在120℃以上长期使用。2.不耐强极性溶剂和强酸碱介质。在一定温度下，醇、酸、酮会使聚氨酯弹性体溶胀和降解。
发明内容
本发明的目的是克服现有电缆的技术缺陷，提供一种具有低烟无卤和优异的耐油、耐老化性能和机械性能，同时具有良好的耐臭氧、耐火阻燃性能、耐低温性能和绝缘性能，综合性能良好的低烟无卤阻燃电缆。
本发明的低烟无卤阻燃电缆，包括线芯，包裹所述线芯的填充层，绕包在所述填充层外的绕包层，挤包在所述绕包层外的内护套，挤包在所述内护套外的铝护套，挤包在所述铝护套外的外护套；所述线芯由导体，绕包在所述导体外的绕包屏蔽层，挤包在所述绕包屏蔽层外的绝缘层，绕包在所述绝缘层外的屏蔽层组成。
作为优化，低烟无卤阻燃电缆，所述线芯由绞合镀锡铜丝导体，绕包在所述绞合镀锡铜丝导体外的铝塑复合带绕包屏蔽层，挤包在所述铝塑复合带绕包屏蔽层外的橡胶绝缘层，绕包在所述橡胶绝缘层外的镀锡铜编织网管屏蔽层组成。
作为优化，低烟无卤阻燃电缆，包括线芯，包裹所述线芯的聚丙烯网带填充层，绕包在所述聚丙烯网带填充层外的合成云母带绕包层，挤包在所述合成云母带绕包层外的橡胶内护套，挤包在所述橡胶内护套外的波纹铝护套，挤包在所述波纹铝护套外的橡胶外护套。
低烟无卤阻燃电缆，橡胶绝缘层、橡胶内护套和橡胶外护套均由以下组分制成：丁腈橡胶55～58份、热塑性聚氨酯弹性体橡胶36～39份、平均粒径40nm纳米钛酸锶2～2.5份、平均粒径600nm纳米氮化硼3～3.5份、异构醇聚氧乙烯醚1～1.5份、平均粒径20um羟基磷灰石6～8份、平均粒径4um二氧化硅10～12份、平均粒径2um煅烧高岭土粉18～20份、平均粒径2um氢氧化铝10～12份、N-2-氨乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷1～1.5份、醋酸仲丁酯3～4份、二乙二醇单丁醚3～4份、没食子酸丙酯2～3份、赤藻糖酸钠2～3份、磷酸三异丁酯4～5份。
本发明低烟无卤阻燃电缆的橡胶绝缘层、橡胶内护套和橡胶外护套所用橡胶材料均采用以下方法制成：
(1)将异构醇聚氧乙烯醚1.2份、加入到20倍重量的纯净水中，然后加入平均粒径40nm纳米钛酸锶2.2份、平均粒径600nm纳米氮化硼3.3份；用磁力搅拌机搅拌5分钟，在85℃条件下超声波震荡200分钟；然后在90℃烘箱中干燥24小时；
(2)将N-2-氨乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷1.2份、醋酸仲丁酯3.5份、二乙二醇单丁醚3.5份，混合均匀；
(3)平均粒径20um羟基磷灰石7份、平均粒径4um二氧化硅11份、平均粒径2um煅烧高岭土粉19份、平均粒径2um氢氧化铝11份，混合均匀；然后加入步骤(2)中的混合物，搅拌30分钟；
(4) 将密炼机加热至120～130℃，加入丁腈橡胶56份、热塑性聚氨酯弹性体橡胶37份，混炼4～5min；然后将密炼机升温至140～150℃，加入步骤(1)中的混合物，继续混炼3～4min；然后将密炼机降温至110～120℃，加入步骤(3)中的混合物，继续混炼3～4min；最后将密炼机降温至100～110℃，加入没食子酸丙酯2.4份、赤藻糖酸钠2.6份、磷酸三异丁酯4.5份，继续混炼3～4min； 降温至95℃～100℃出料；
(5)将步骤（4）中混合料投入双螺杆挤出机进行挤出造粒。
本发明的低烟无卤阻燃电缆，采用了特殊的结构设计，尤其是采用了新型的橡胶材料，本电缆具有低烟无卤和优异的耐油、耐老化性能和机械性能，同时具有良好的耐臭氧、耐火阻燃性能、耐低温性能和绝缘性能，屏蔽效果优异，综合性能良好，适用于石油，化工，海洋工程及轨道交通领域中。本发明的低烟无卤阻燃电缆，通过IEC60331和GB/T19216耐火试验。通过IEC60332和GB18380燃烧试验。电缆燃烧时的透光率达到97%，无HCL腐蚀气体释放(气体PH值为6.76)，正常使用温度范围在-60℃到180℃。
附图说明
图1为本发明低烟无卤阻燃电缆的结构示意图。
具体实施方式
以下通过具体实施例，并结合附图对本发明作进一步说明。
实施例1：如图1所示，低烟无卤阻燃电缆，包括四条线芯，包裹线芯的聚丙烯网带填充层5，绕包在聚丙烯网带填充层5外的合成云母带绕包层6，挤包在合成云母带绕包层6外的橡胶内护套7，挤包在橡胶内护套7外的波纹铝护套8，挤包在波纹铝护套8外的橡胶外护套9。线芯由绞合镀锡铜丝导体1，绕包在绞合镀锡铜丝导体1外的铝塑复合带绕包屏蔽层2，挤包在铝塑复合带绕包屏蔽层2外的橡胶绝缘层3，绕包在橡胶绝缘层3外的镀锡铜编织网管屏蔽层4组成。
橡胶绝缘层、橡胶内护套和橡胶外护套所用橡胶材料均采用以下方法制成：
(1)将异构醇聚氧乙烯醚（EH-9）1.2千克、加入到20倍重量的纯净水中，然后加入平均粒径40nm纳米钛酸锶2.2千克、平均粒径600nm纳米氮化硼3.3千克；用磁力搅拌机搅拌5分钟，在85℃条件下超声波震荡200分钟；然后在90℃烘箱中干燥24小时；
(2)将南京能德化工有限公司（KH-792）N-2-氨乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷1.2千克、醋酸仲丁酯3.5千克、二乙二醇单丁醚3.5千克，混合均匀；
(3)平均粒径20um羟基磷灰石7千克、平均粒径4um二氧化硅11千克、平均粒径2um煅烧高岭土粉19千克、平均粒径2um氢氧化铝11千克，混合均匀；然后加入步骤(2)中的混合物，搅拌30分钟；
(4) 将密炼机加热至120～130℃，加入韩国LG化学NBR7030丁腈橡胶56千克、邦民/BE1190AMF热塑性聚氨酯弹性体橡胶（TPU）37千克，混炼4～5min；然后将密炼机升温至140～150℃，加入步骤(1)中的混合物，继续混炼3～4min；然后将密炼机降温至110～120℃，加入步骤(3)中的混合物，继续混炼3～4min；最后将密炼机降温至100～110℃，加入没食子酸丙酯2.4千克、赤藻糖酸钠2.6千克、磷酸三异丁酯4.5千克，继续混炼3～4min； 降温至95℃～100℃出料；
(5)将步骤（4）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℃、162℃、165℃、170℃、162℃。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优异的耐热老化耐油性能和意想不到的阻燃性能和耐臭氧性能，无卤环保，绝缘效果好，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，拉伸强度20.9MPa,伸长率308%；热空气老化实验185℃×168 h，拉伸强度变化率：3.6%、断裂伸长率变化率-3.1%；耐油试验IRM903 125℃×168 h，拉伸强度变化率：4.1%、断裂伸长率变化率-3.9%；氧指数42%；低温脆化温度,-60℃；烟气中透光率97%。气体PH值为6.76；25℃臭氧浓度0.03%，48h无开裂；20℃体积电阻率6.7*1012Ω·m。相对于对比例1，本实施例的橡胶材料技术效果突出。
实施例2：低烟无卤阻燃电缆结构如同实施例1，不同之处在于，橡胶绝缘层、橡胶内护套和橡胶外护套所用橡胶均采用以下方法制成：
(1)将异构醇聚氧乙烯醚（EH-9）1千克、加入到20倍重量的纯净水中，然后加入平均粒径40nm纳米钛酸锶2千克、平均粒径600nm纳米氮化硼3千克；用磁力搅拌机搅拌5分钟，在85℃条件下超声波震荡200分钟；然后在90℃烘箱中干燥24小时；
(2)将南京能德化工有限公司（KH-792）N-2-氨乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷1千克、醋酸仲丁酯3千克、二乙二醇单丁醚3千克，混合均匀；
(3)平均粒径20um羟基磷灰石6千克、平均粒径4um二氧化硅10千克、平均粒径2um煅烧高岭土粉18千克、平均粒径2um氢氧化铝10千克，混合均匀；然后加入步骤(2)中的混合物，搅拌30分钟；
(4) 将密炼机加热至120～130℃，加入韩国LG化学NBR7030丁腈橡胶55千克、邦民/BE1190AMF热塑性聚氨酯弹性体橡胶（TPU）36千克，混炼4～5min；然后将密炼机升温至140～150℃，加入步骤(1)中的混合物，继续混炼3～4min；然后将密炼机降温至110～120℃，加入步骤(3)中的混合物，继续混炼3～4min；最后将密炼机降温至100～110℃，加入没食子酸丙酯2千克、赤藻糖酸钠2千克、磷酸三异丁酯4千克，继续混炼3～4min； 降温至95℃～100℃出料；
(5)将步骤（4）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℃、162℃、165℃、170℃、162℃。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优异的耐热老化耐油性能和意想不到的阻燃性能和耐臭氧性能，无卤环保，绝缘效果好，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，拉伸强度20.8MPa,伸长率305%；热空气老化实验185℃×168 h，拉伸强度变化率：3.6%、断裂伸长率变化率-3.2%；耐油试验IRM903 125℃×168 h，拉伸强度变化率：4.2%、断裂伸长率变化率-3.9%；氧指数42%；低温脆化温度,-60℃；烟气中透光率97%，气体PH值为6.75；25℃臭氧浓度0.03%，48h无开裂；20℃体积电阻率6.7*1012Ω·m。相对于对比例1，本实施例的橡胶材料技术效果突出。
实施例3：低烟无卤阻燃电缆结构如同实施例1，不同之处在于，橡胶绝缘层、橡胶内护套和橡胶外护套所用橡胶均采用以下方法制成：
(1)将异构醇聚氧乙烯醚（EH-9）1.5千克、加入到20倍重量的纯净水中，然后加入平均粒径40nm纳米钛酸锶2.5千克、平均粒径600nm纳米氮化硼3.5千克；用磁力搅拌机搅拌5分钟，在85℃条件下超声波震荡200分钟；然后在90℃烘箱中干燥24小时；
(2)将南京能德化工有限公司（KH-792）N-2-氨乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷1.5千克、醋酸仲丁酯4千克、二乙二醇单丁醚4千克，混合均匀；
(3)平均粒径20um羟基磷灰石8千克、平均粒径4um二氧化硅12千克、平均粒径2um煅烧高岭土粉20千克、平均粒径2um氢氧化铝12千克，混合均匀；然后加入步骤(2)中的混合物，搅拌30分钟；
(4) 将密炼机加热至120～130℃，加入韩国LG化学NBR7030丁腈橡胶58千克、邦民/BE1190AMF热塑性聚氨酯弹性体橡胶（TPU）39千克，混炼4～5min；然后将密炼机升温至140～150℃，加入步骤(1)中的混合物，继续混炼3～4min；然后将密炼机降温至110～120℃，加入步骤(3)中的混合物，继续混炼3～4min；最后将密炼机降温至100～110℃，加入没食子酸丙酯3千克、赤藻糖酸钠3千克、磷酸三异丁酯5千克，继续混炼3～4min； 降温至95℃～100℃出料；
(5)将步骤（4）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℃、162℃、165℃、170℃、162℃。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优异的耐热老化耐油性能和意想不到的阻燃性能和耐臭氧性能，无卤环保，绝缘效果好，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，拉伸强度20.6MPa,伸长率311%；热空气老化实验185℃×168 h，拉伸强度变化率：3.9%、断裂伸长率变化率-3.2%；耐油试验IRM903 125℃×168 h，拉伸强度变化率：4.2%、断裂伸长率变化率-3.9%；氧指数42%；低温脆化温度,-60℃；烟气中透光率97%，气体PH值为6.75；25℃臭氧浓度0.03%，48h无开裂；20℃体积电阻率6.7*1012Ω·m相对于对比例1，本实施例的橡胶材料技术效果突出。
对比例1：低烟无卤阻燃电缆结构如同实施例1，不同之处在于，橡胶绝缘层、橡胶内护套和橡胶外护套所用橡胶均采用以下方法制成：
(1)将南京能德化工有限公司（KH-792）N-2-氨乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷1千克、醋酸仲丁酯3千克、二乙二醇单丁醚3千克，混合均匀；
(2)平均粒径20um羟基磷灰石6千克、平均粒径4um二氧化硅10千克、平均粒径2um煅烧高岭土粉18千克、平均粒径2um氢氧化铝10千克，混合均匀；然后加入步骤(1)中的混合物，搅拌30分钟；
(3) 将密炼机加热至120～130℃，加入韩国LG化学NBR7030丁腈橡胶55千克、邦民/BE1190AMF热塑性聚氨酯弹性体橡胶（TPU）36千克，混炼4～5min；然后将密炼机降温至110～120℃，加入步骤(2)中的混合物，继续混炼3～4min；最后将密炼机降温至100～110℃，加入没食子酸丙酯2千克、赤藻糖酸钠2千克，继续混炼3～4min； 降温至95℃～100℃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℃、162℃、165℃、170℃、162℃。该橡胶材料性能明显低于实施例1/2/3；该橡胶材料，拉伸强度15.9MPa,伸长率318%；热空气老化实验185℃×168 h，拉伸强度变化率：8.6%、断裂伸长率变化率-7.1%；耐油试验IRM903 125℃×168 h，拉伸强度变化率：6.9%、断裂伸长率变化率-5.2%；氧指数38%；低温脆化温度,-52℃；烟气中透光率92%，气体PH值为6.75，、；25℃臭氧浓度0.03%，24h无开裂；20℃体积电阻率4.2*1012Ω·m。
Claims (1)
1.一种低烟无卤阻燃电缆，其特征在于包括线芯，包裹所述线芯的聚丙烯网带填充层，绕包在所述聚丙烯网带填充层外的合成云母带绕包层，挤包在所述合成云母带绕包层外的橡胶内护套，挤包在所述橡胶内护套外的波纹铝护套，挤包在所述波纹铝护套外的橡胶外护套；所述线芯由绞合镀锡铜丝导体，绕包在所述绞合镀锡铜丝导体外的铝塑复合带绕包屏蔽层，挤包在所述铝塑复合带绕包屏蔽层外的橡胶绝缘层，绕包在所述橡胶绝缘层外的镀锡铜编织网管屏蔽层组成；
所述橡胶绝缘层、橡胶内护套和橡胶外护套均由以下组分制成：丁腈橡胶56份、热塑性聚氨酯弹性体橡胶37份、平均粒径40nm纳米钛酸锶2.2份、平均粒径600nm纳米氮化硼3.3份、异构醇聚氧乙烯醚1.2份、平均粒径20um羟基磷灰石7份、平均粒径4um二氧化硅11份、平均粒径2um煅烧高岭土粉19份、平均粒径2um氢氧化铝11份、N-2-氨乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷1.2份、醋酸仲丁酯3.5份、二乙二醇单丁醚3.5份、没食子酸丙酯2.4份、赤藻糖酸钠2.6份、磷酸三异丁酯4.5份。
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