CN106205794B - 一种阻燃耐火电力电缆 - Google Patents

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Abstract

本发明的阻燃耐火电力电缆，包括线芯，包裹线芯的填充层，绕包在填充层外的成缆绕包层，挤包在成缆绕包层外的内护套，挤包在内护套外的铝护套，挤包在铝护套外的外护套；线芯由导体，绕包在导体外的绕包层，挤包在绕包层外的绝缘层，绕包在绝缘层外的屏蔽层组成。本发明的阻燃耐火电力电缆，采用了特殊的结构设计，以及新型的橡胶材料，在具有优异的耐热辐射、耐寒、耐油、耐酸碱及腐蚀性气体、不燃烧等特性的同时保持了良好的机械性能；尤其是具有突出的耐高温、耐高寒、抗老化性能，使用寿命长，具有较强的抗电磁干扰、抗雷击及均匀电场，改善供电品质的特性；可以广泛用于冶金、电力、石化、电子、汽车制造等行业。

Description

一种阻燃耐火电力电缆
技术领域
本发明涉及一种电缆，特别是涉及一种阻燃耐火电力电缆。
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。
耐高温硅橡胶电缆采用硅橡胶作绝缘或护套材料，由于硅橡胶本身具有耐高温、耐寒、柔软、耐磨、防腐等特性，因此该电缆高温环境下电气性能稳定，抗老化性能好，使用寿命长。但他也有缺点：常温下抗拉强度、撕裂强度和耐磨性比天然橡胶和其他合成橡胶低得多，耐酸碱性差，而且价格昂贵，加工工艺性能差。
发明内容
本发明的目的是克服现有电缆的技术缺陷，提供一种具有优异的耐热辐射、耐寒、耐油、耐酸碱及腐蚀性气体、防水、不燃烧、抗老化、抗电磁干扰等特性，特别是还拥有良好的机械性能，突出的拉伸强度的阻燃耐火电力电缆。
本发明的阻燃耐火电力电缆，包括线芯，包裹所述线芯的填充层，绕包在所述填充层外的成缆绕包层，挤包在所述成缆绕包层外的内护套，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层，挤包在所述绕包层外的绝缘层，绕包在所述绝缘层外的屏蔽层组成。
作为优化，该阻燃耐火电力电缆，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PET绕包带绕包层，挤包在所述PET绕包带绕包层外的橡胶绝缘层，绕包在所述橡胶绝缘层外的铝塑复合带屏蔽层组成。
作为优化，该阻燃耐火电力电缆，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无纺布成缆绕包层，挤包在所述无纺布成缆绕包层外的橡胶内护套，挤包在所述橡胶内护套外的皱纹铝护套，挤包在所述皱纹铝护套外的橡胶外护套。
作为优化，该阻燃耐火电力电缆，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：甲基乙烯基硅橡胶88～95份、乙烯-醋酸乙烯共聚物25～28份、平均粒径40nm纳米铝酸锶3～4份、平均粒径50nm纳米三氧化二镧2～3份、硬脂酸异十三酯4～5份、椰油胺聚氧乙烯醚1～1.5份、铝酸酯偶联剂1～1.5份、平均粒径20um羟基磷灰石8～10份、平均粒径10um白云石粉25～30份、平均粒径2um超细硫酸钡粉30～35份、 癸二酸二异辛酯1～1.5份、环己六醇磷酸酯3.5～4.5份、L-抗坏血酸棕榈酸酯0.8～1份。
本发明阻燃耐火电力电缆的橡胶绝缘层、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)将平均粒径40nm纳米铝酸锶3.5份、平均粒径50nm纳米三氧化二镧2.5份、硬脂酸异十三酯4.5份、椰油胺聚氧乙烯醚1.2份混合,用磁力搅拌机搅拌5分钟，然后在60～70℃超声处理30分钟；
(2)将铝酸酯偶联剂1.2份、平均粒径20um羟基磷灰石9份、平均粒径10um白云石粉28份、平均粒径2um超细硫酸钡粉33份，混合均匀；
(3) 将密炼机加热至70～80℃，加入甲基乙烯基硅橡胶90份、乙烯-醋酸乙烯共聚物26份，混炼3～5min；然后将密炼机升温至100～110℃，加入步骤（1）中的混合物、癸二酸二异辛酯1.3份、环己六醇磷酸酯1.8份继续混炼2～3min；然后将密炼机降温至82～86℃，加入步骤（2）中的混合物、环己六醇磷酸酯2.2份、L-抗坏血酸棕榈酸酯0.9份继续混炼4～5min；降温至41℃～43℃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，双螺杆挤出机的工作温度为160～170℃。
本发明的阻燃耐火电力电缆，工作环境温度：-65℃～﹢200℃；耐气候性: UV；阻燃: 单根垂直燃烧(IEC60332-1)；耐日光测试：HD605/A1；耐火性能，符合GB12666.6-A类。在长期浸水及较大的水压下，具有良好的电气绝缘性能；橡胶材料拉伸强度12.9MPa,伸长率398%，撕裂强度29.2KN/m。
本发明的阻燃耐火电力电缆，采用了特殊的结构设计，以及新型的橡胶材料，在具有优异的耐热辐射、耐寒、耐油、耐酸碱及腐蚀性气体、不燃烧等特性的同时保持了良好的机械性能，突出的拉伸强度；尤其是具有突出的耐高温、耐高寒、抗老化性能，使用寿命长，具有较强的抗电磁干扰、抗雷击及均匀电场，改善供电品质的特性；可以广泛用于冶金、电力、石化、电子、汽车制造等行业。
附图说明
图1为本发明阻燃耐火电力电缆的结构示意图。
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，阻燃耐火电力电缆，包括五条线芯，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外的无纺布成缆绕包层6，挤包在无纺布成缆绕包层6外的橡胶内护套7，挤包在橡胶内护套7外的皱纹铝护套8，挤包在皱纹铝护套8外的橡胶外护套9。线芯由IEC 60228，5类绞合镀锡铜丝导体1，绕包在绞合镀锡铜丝导体1外的PET绕包带绕包层2，挤包在PET绕包带绕包层2外的橡胶绝缘层3，绕包在橡胶绝缘层3外的铝塑复合带屏蔽层4组成。
阻燃耐火电力电缆的橡胶绝缘层、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)将平均粒径40nm纳米铝酸锶3.5千克、平均粒径50nm纳米三氧化二镧2.5千克、硬脂酸异十三酯4.5千克、椰油胺聚氧乙烯醚（AC-1203）1.2千克混合,用磁力搅拌机搅拌5分钟，然后在60～70℃超声处理30分钟；
(2)将扬州市立达树脂有限公司LD-B-1铝酸酯偶联剂1.2千克、平均粒径20um羟基磷灰石9千克、平均粒径10um白云石粉28千克、平均粒径2um超细硫酸钡粉33千克，混合均匀；
(3) 将密炼机加热至70～80℃，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90千克、埃克森美孚，EVA树脂，UL00728CC乙烯-醋酸乙烯共聚物26千克，混炼3～5min；然后将密炼机升温至100～110℃，加入步骤（1）中的混合物、癸二酸二异辛酯1.3千克、环己六醇磷酸酯1.8千克继续混炼2～3min；然后将密炼机降温至82～86℃，加入步骤（2）中的混合物、环己六醇磷酸酯2.2千克、L-抗坏血酸棕榈酸酯0.9千克继续混炼4～5min；降温至41℃～43℃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优异的耐热耐油耐腐蚀性能和意想不到的阻燃性能和低温脆化温度，达到了采用其他组分和助剂组合难以达到的性能。该橡胶材料部分性能，拉伸强度12.9MPa,伸长率398%，撕裂强度29.2KN/m；热空气老化实验185℃×168 h，拉伸强度变化率：4.5%、断裂伸长率变化率-4.1%；耐油试验IRM903 125℃×168 h，拉伸强度变化率：8.1%、断裂伸长率变化率-8.9%；耐1N草酸实验25℃×168天，拉伸强度变化率：7.7%、断裂伸长率变化率-8.3%；耐1NNaOH实验25℃×168天，拉伸强度变化率：7.8%、断裂伸长率变化率-8.2%；氧指数41%；100h紫外光照射后的冲击保持率,91%；低温脆化温度,-65℃。相对于对比例1和对比例2，本实施例的橡胶材料技术效果突出。
实施例2：阻燃耐火电力电缆结构如同实施例1，不同之处在于，本发明阻燃耐火电力电缆的橡胶绝缘层、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)将平均粒径40nm纳米铝酸锶3千克、平均粒径50nm纳米三氧化二镧2千克、硬脂酸异十三酯4千克、椰油胺聚氧乙烯醚（AC-1203）1千克混合,用磁力搅拌机搅拌5分钟，然后在60～70℃超声处理30分钟；
(2)将扬州市立达树脂有限公司LD-B-1铝酸酯偶联剂1千克、平均粒径20um羟基磷灰石8千克、平均粒径10um白云石粉25千克、平均粒径2um超细硫酸钡粉30千克，混合均匀；
(3) 将密炼机加热至70～80℃，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88千克、埃克森美孚，EVA树脂，UL00728CC乙烯-醋酸乙烯共聚物25千克，混炼3～5min；然后将密炼机升温至100～110℃，加入步骤（1）中的混合物、癸二酸二异辛酯1千克、环己六醇磷酸酯1.5千克继续混炼2～3min；然后将密炼机降温至82～86℃，加入步骤（2）中的混合物、环己六醇磷酸酯2千克、L-抗坏血酸棕榈酸酯0.8千克继续混炼4～5min；降温至41℃～43℃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优异的耐热耐油耐腐蚀性能和意想不到的阻燃性能和低温脆化温度，达到了采用其他组分和助剂组合难以达到的性能。该橡胶材料部分性能，拉伸强度12.8MPa,伸长率401%，撕裂强度29.3KN/m；热空气老化实验185℃×168 h，拉伸强度变化率：4.6%、断裂伸长率变化率-4.2%；耐油试验IRM903 125℃×168 h，拉伸强度变化率：8.1%、断裂伸长率变化率-8.8%；耐1N草酸实验25℃×168天，拉伸强度变化率：7.8%、断裂伸长率变化率-8.3%；耐1N NaOH实验25℃×168天，拉伸强度变化率：7.5%、断裂伸长率变化率-8.2%；氧指数41%；100h紫外光照射后的冲击保持率,91%；低温脆化温度,-65℃。
实施例3：阻燃耐火电力电缆结构如同实施例1，不同之处在于，本发明阻燃耐火电力电缆的橡胶绝缘层、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) 将平均粒径40nm纳米铝酸锶4千克、平均粒径50nm纳米三氧化二镧3千克、硬脂酸异十三酯5千克、椰油胺聚氧乙烯醚（AC-1203）1.5千克混合,用磁力搅拌机搅拌5分钟，然后在60～70℃超声处理30分钟；
(2)将扬州市立达树脂有限公司LD-B-1铝酸酯偶联剂1.5千克、平均粒径20um羟基磷灰石10千克、平均粒径10um白云石粉30千克、平均粒径2um超细硫酸钡粉35千克，混合均匀；
(3) 将密炼机加热至70～80℃，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95千克、埃克森美孚，EVA树脂，UL00728CC乙烯-醋酸乙烯共聚物28千克，混炼3～5min；然后将密炼机升温至100～110℃，加入步骤（1）中的混合物、癸二酸二异辛酯1.5千克、环己六醇磷酸酯2千克继续混炼2～3min；然后将密炼机降温至82～86℃，加入步骤（2）中的混合物、环己六醇磷酸酯2.5千克、L-抗坏血酸棕榈酸酯1千克继续混炼4～5min；降温至41℃～43℃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优异的耐热耐油耐腐蚀性能和意想不到的阻燃性能和低温脆化温度，达到了采用其他组分和助剂组合难以达到的性能。该橡胶材料部分性能，拉伸强度12.8MPa,伸长率397%，撕裂强度25.2KN/m；热空气老化实验185℃×168 h，拉伸强度变化率：4.7%、断裂伸长率变化率-4.2%；耐油试验IRM903 125℃×168 h，拉伸强度变化率：8.2%、断裂伸长率变化率-8.7%；耐1N草酸实验25℃×168天，拉伸强度变化率：7.9%、断裂伸长率变化率-8.1%；耐1N NaOH实验25℃×168天，拉伸强度变化率：7.4%、断裂伸长率变化率-8.1%；氧指数41%；100h紫外光照射后的冲击保持率,91%；低温脆化温度,-65℃。
对比例1：阻燃耐火电力电缆结构如同实施例1，不同之处在于，本发明阻燃耐火电力电缆的橡胶绝缘层、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) 将平均粒径40nm纳米铝酸锶4千克、平均粒径50nm纳米三氧化二镧3千克、硬脂酸异十三酯5千克、椰油胺聚氧乙烯醚（AC-1203）1.5千克,扬州市立达树脂有限公司LD-B-1铝酸酯偶联剂1.5千克、平均粒径20um羟基磷灰石10千克、平均粒径10um白云石粉30千克、平均粒径2um超细硫酸钡粉35千克，混合均匀；
(2) 将密炼机加热至70～80℃，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95千克、埃克森美孚，EVA树脂，UL00728CC乙烯-醋酸乙烯共聚物28千克，混炼3～5min；然后将密炼机升温至100～110℃，加入步骤（1）中的混合物、癸二酸二异辛酯1.5千克、环己六醇磷酸酯4.5千克、L-抗坏血酸棕榈酸酯1千克继续混炼4～5min；降温至41℃～43℃出料；
(4)将步骤（2）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，性能明显低于实施例1、2、3的性能。该橡胶材料部分性能，拉伸强度9.8MPa,伸长率390%，撕裂强度26.3KN/m；热空气老化实验185℃×168 h，拉伸强度变化率：7.7%、断裂伸长率变化率-8.2%；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-9.7%；耐1N草酸实验25℃×168天，拉伸强度变化率：8.2%、断裂伸长率变化率-8.9%；耐1N NaOH实验25℃×168天，拉伸强度变化率：7.8%、断裂伸长率变化率-8.7%；氧指数40%；100h紫外光照射后的冲击保持率,86%；低温脆化温度,-61℃。
对比例2：阻燃耐火电力电缆结构如同实施例1，不同之处在于，本发明阻燃耐火电力电缆的橡胶绝缘层、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) 将平均粒径50nm纳米三氧化二镧3千克、硬脂酸异十三酯5千克、椰油胺聚氧乙烯醚（AC-1203）1.5千克混合,用磁力搅拌机搅拌5分钟，然后在60～70℃超声处理30分钟；
(2)将扬州市立达树脂有限公司LD-B-1铝酸酯偶联剂1.5千克、平均粒径20um羟基磷灰石10千克、平均粒径10um白云石粉30千克、平均粒径2um超细硫酸钡粉35千克，混合均匀；
(3) 将密炼机加热至70～80℃，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95千克、埃克森美孚，EVA树脂，UL00728CC乙烯-醋酸乙烯共聚物28千克，混炼3～5min；然后将密炼机升温至100～110℃，加入步骤（1）中的混合物、癸二酸二异辛酯1.5千克继续混炼2～3min；然后将密炼机降温至82～86℃，加入步骤（2）中的混合物继续混炼4～5min；降温至41℃～43℃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，性能明显低于实施例1、2、3的性能。该橡胶材料部分性能，拉伸强度7.1MPa,伸长率367%，撕裂强度24.2KN/m；热空气老化实验185℃×168 h，拉伸强度变化率：7.9%、断裂伸长率变化率-8.3%；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%；耐1N草酸实验25℃×168天，拉伸强度变化率：8.8%、断裂伸长率变化率-9.2%；耐1N NaOH实验25℃×168天，拉伸强度变化率：8.6%、断裂伸长率变化率-8.9%；氧指数37%；100h紫外光照射后的冲击保持率,87%；低温脆化温度,-59℃。

Claims (1)

1.一种阻燃耐火电力电缆，其特征在于：包括线芯，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无纺布成缆绕包层，挤包在所述无纺布成缆绕包层外的橡胶内护套，挤包在所述橡胶内护套外的皱纹铝护套，挤包在所述皱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PET绕包带绕包层，挤包在所述PET绕包带绕包层外的橡胶绝缘层，绕包在所述橡胶绝缘层外的铝塑复合带屏蔽层组成；
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：甲基乙烯基硅橡胶90份、乙烯-醋酸乙烯共聚物26份、平均粒径40nm纳米铝酸锶3.5份、平均粒径50nm纳米三氧化二镧2.5份、硬脂酸异十三酯4.5份、椰油胺聚氧乙烯醚1.2份、铝酸酯偶联剂1.2份、平均粒径20um羟基磷灰石9份、平均粒径10um白云石粉28份、平均粒径2um超细硫酸钡粉33份、癸二酸二异辛酯1.3份、环己六醇磷酸酯4份、L-抗坏血酸棕榈酸酯0.9份。
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