CN106710682B - 一种阻燃电缆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种阻燃电缆及其制造方法，所述阻燃电缆由铝合金导体、阻燃聚乙烯绝缘层和阻燃聚烯烃护套组成。本发明与现有技术相比，根据本发明实施例的制造方法采用线性低密度聚乙烯、有机蒙脱土、碳酸镍、聚磷酸铵、季戊四醇、氨基硅油、氢氧化镁、膨胀石墨制备阻燃聚乙烯绝缘层；采用线性低密度聚乙烯、乙烯醋酸乙烯共聚物、有机蒙脱土、碳酸镍、聚磷酸铵、季戊四醇、氨基硅油、氢氧化镁、膨胀石墨、硼酸锌制备阻燃聚烯烃护套。由此，根据本发明实施例的阻燃电缆，结构及制作工艺简单，具有优异的阻燃性能，可以显著提高电缆在极端环境中的服役寿命，使电缆应用更安全。

Description

一种阻燃电缆及其制备方法
技术领域
本发明属于输配电线路器材领域，涉及一种电缆及其制备方法，尤其涉及一种阻燃电缆及其制备方法。
背景技术
在火灾中，火焰会引燃电缆中的护套和绝缘材料，致使火焰蔓延，导致火灾事故进一步扩大。特别是电力、化工、高层建筑等重要应用领域和场所，火灾中的火焰将消防设备的控制线路、火灾自动报警系统的信号传输线路、消防广播线路和消防电话线路等破坏后，会延误救援时间，造成更大的生命财产算损失。因此，设计和研制具有高阻燃性能的电缆至关重要。
发明内容
本发明旨在提供一种具备阻燃聚乙烯绝缘层以及阻燃聚烯烃护套的阻燃电缆。
根据本发明的一方面，一种阻燃聚乙烯电缆，由铝合金导体、阻燃聚乙烯绝缘层和阻燃聚烯烃护套组成。
根据本发明的示例性实施例，所述阻燃聚乙烯绝缘层由线性低密度聚乙烯(LLDPE)100重量份、有机蒙脱土(OMMT)3-4重量份、碳酸镍(NC)2-3重量份、聚磷酸铵(APP)5-6重量份、季戊四醇(PER)2-4重量份、氨基硅油(ASO)2-3重量份、氢氧化镁5-8重量份、膨胀石墨(EG)3-6重量份制成；所述线性低密度聚乙烯的密度为0.92g/cm3，所述有机蒙脱土的粒径为50nm，所述碳酸镍的粒径为20μm，所述聚磷酸铵粒径为50μm，所述季戊四醇粒径为20μm，所述氨基硅油的氨值为1.2，所述氢氧化镁粒径为0.8-1.1μm，所述膨胀石墨的粒径为50nm。
根据本发明的示例性实施例，所述阻燃聚烯烃护套层由线性低密度聚乙烯(LLDPE)100重量份、乙烯醋酸乙烯共聚物(EVA)66-80重量份、有机蒙脱土(OMMT)3-8重量份、碳酸镍(NC)2-5重量份、聚磷酸铵(APP)5-9重量份、季戊四醇(PER)2-3重量份、氨基硅油(ASO)2-3重量份、氢氧化镁8-12重量份、膨胀石墨(EG)5-12重量份、硼酸锌(ZB)4-5重量份制成；所述线性低密度聚乙烯的密度为0.92g/cm3，所述乙烯醋酸乙烯共聚物的粒径为20μm，所述有机蒙脱土的粒径为50nm，所述碳酸镍的粒径为20μm，所述聚磷酸铵粒径为50μm，所述季戊四醇粒径为20μm，所述氨基硅油的氨值为1.2，所述氢氧化镁的粒径为0.8-1.1μm，所述膨胀石墨的粒径为50nm，所述硼酸锌的粒径为20μm。
根据本发明的示例性实施例，所述阻燃聚乙烯绝缘层抗张强度≥14.2MPa，断裂伸长率≥250％，冲击强度≥28.5kJ/m2；所述阻燃聚乙烯绝缘层的极限氧指数≥35％，热释放速率峰值≥172.3kW/m2，平均热释放速率≥99.8kW/m2。
根据本发明的示例性实施例，所述阻燃聚烯烃护套层的拉伸强度≥15MPa，断裂伸长率≥250％，冲击强度≥32kJ/m2；所述阻燃聚烯烃护套层的极限氧指数≥38％，热释放速率峰值≥185.8kW/m2，平均热释放速率≥115.6kW/m2。
根据本发明的另一方面，一种耐寒耐高温电缆的制备方法，包括以下步骤：
一、导体线芯制备
采用铝合金材料，经过熔炼、连铸连轧、拉丝、退火和绞合制得导体；
二、阻燃聚乙烯绝缘层制备
将100重量份的线性低密度聚乙烯、3-4重量份的有机蒙脱土、2-3重量份的碳酸镍、5-6重量份的聚磷酸铵、2-4重量份的季戊四醇、2-3重量份的氨基硅油、5-8重量份的氢氧化镁、3-6重量份的膨胀石墨混合均匀，并在80℃温度下烘干4h，得到干燥的阻燃绝缘共混料；
采用塑料挤出机将干燥的阻燃绝缘共混料挤包在铝合金导体外层，得到具有阻燃聚乙烯绝缘层的电缆芯；挤出温度为150℃-165℃，挤出压力为150MPa-165MPa；
三、成缆
将挤包绝缘后的绝缘线芯绞合成缆；
四、阻燃聚烯烃护套层制备
将100重量份的线性低密度聚乙烯、66-80重量份的乙烯醋酸乙烯共聚物、3-8重量份的有机蒙脱土、2-5重量份的碳酸镍、5-9重量份的聚磷酸铵、2-3重量份的季戊四醇、2-3重量份的氨基硅油、8-12重量份的氢氧化镁、5-12重量份的膨胀石墨、4-5重量份的硼酸锌混合均匀，并在80℃温度下烘干4h，得到干燥的阻燃护套共混料；
采用塑料挤出机将干燥的阻燃护套共混料挤包在单根的电缆芯或多根绞合的电缆芯外层；挤出温度为150℃-165℃，挤出压力为170MPa-190MPa。
根据本发明实施例所制备的阻燃聚乙烯电缆，综合运用材料和创新性工艺制备阻燃聚乙烯绝缘层和阻燃聚烯烃护套层。其中，阻燃聚乙烯绝缘层抗张强度可达16.8MPa，断裂伸长率可达290％，冲击强度可达31.8kJ/m2，极限氧指数可达41％，热释放速率峰值可达198.2kW/m2，平均热释放速率可达108.8kW/m2；阻燃聚烯烃护套层的拉伸强度可达19.8MPa，断裂伸长率可达265％，冲击强度可达38kJ/m2，极限氧指数可达45％，热释放速率峰值可达202.3kW/m2，平均热释放速率可达128.5kW/m2。采用本发明制备的阻燃聚乙烯绝缘层和阻燃聚烯烃护套层的电缆具有优异的阻燃性能。
本发明实施例提供一种以阻燃聚乙烯材料为绝缘层，以阻燃聚烯烃材料为护套层的电缆，与现有技术相比，根据本发明实施例的阻燃电缆的结构及制作工艺简单，具有优异的阻燃性能，可以显著提高电缆在极端环境中的服役寿命，使电缆应用更安全。
具体实施方式
为使本发明技术方案和优点更加清楚，通过以下几个具体实施例对本发明作进一步详细描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
1、采用铝合金材料，经过熔炼、连铸连轧、拉丝、退火和绞合制得导体。
2、按重量份，将100份密度为0.92g/cm3的线性低密度聚乙烯(LLDPE)、3份粒径为50nm的有机蒙脱土(OMMT)、2份粒径为20μm的碳酸镍(NC)、5份粒径为50μm的聚磷酸铵(APP)、2份粒径为20μm的季戊四醇(PER)、2份氨值为1.2的氨基硅油(ASO)、5份粒径为1.1μm的氢氧化镁、3份粒径为50nm的膨胀石墨(EG)混合均匀，并在80℃温度下烘干4h，得到干燥的阻燃绝缘共混料。
3、采用塑料挤出机将干燥的阻燃绝缘共混料挤包在铝合金导体外层，得到具有阻燃聚乙烯绝缘层的电缆芯；挤出温度为150℃，挤出压力为150MPa。
4、按照GB/T 1040-2006测得所述阻燃聚乙烯绝缘层抗张强度为14.2MPa，断裂伸长率为250％；按照GB/T 1843-2008测得冲击强度为28.5kJ/m2；按照GB/T 2406-2009测得制得的阻燃聚乙烯绝缘层的极限氧指数为35％；按ASTM 1354热释放速率峰值172.3kW/m2，平均热释放速率为99.8kW/m2。
5、将挤包绝缘后的绝缘线芯绞合成缆。
6、按重量份，将100份密度为0.92g/cm3的线性低密度聚乙烯(LLDPE)、80份粒径为20μm的乙烯醋酸乙烯共聚物(EVA)、3份粒径为50nm的有机蒙脱土(OMMT)、2份粒径为20μm的碳酸镍(NC)、5份粒径为50μm的聚磷酸铵(APP)、2份粒径为20μm的季戊四醇(PER)、2份氨值为1.2的氨基硅油(ASO)、8份粒径为1.1μm的氢氧化镁、5份粒径为50nm的膨胀石墨(EG)、4份粒径为20μm的硼酸锌(ZB)混合均匀，并在80℃温度下烘干4h，得到干燥的阻燃护套共混料。
7、采用塑料挤出机将干燥的阻燃护套共混料挤包在单根的电缆芯或多根绞合的电缆芯外层；挤出温度为150℃，挤出压力为170MPa。
8、根据本发明的示例性实施例，按照GB/T 1040-2006测得所述阻燃聚烯烃护套层的拉伸强度为15MPa，断裂伸长率为250％；按照GB/T 1843-2008测得冲击强度为32kJ/m2；按照GB/T 2406-2009测得所述阻燃聚烯烃护套层的极限氧指数为38％，按ASTM1354测得热释放速率峰值185.8kW/m2，平均热释放速率为115.6kW/m2。
实施例2：
1、采用铝合金材料，经过熔炼、连铸连轧、拉丝、退火和绞合制得导体。
2、按重量份，将100份密度为0.92g/cm3的线性低密度聚乙烯(LLDPE)、3份粒径为50nm的有机蒙脱土(OMMT)、2份粒径为20μm的碳酸镍(NC)、5份粒径为50μm的聚磷酸铵(APP)、3份粒径为20μm的季戊四醇(PER)、2份氨值为1.2的氨基硅油(ASO)、6份粒径为1.1μm的氢氧化镁、4份粒径为50nm的膨胀石墨(EG)混合均匀，并在80℃温度下烘干4h，得到干燥的阻燃绝缘共混料。
3、采用塑料挤出机将干燥的阻燃绝缘共混料挤包在铝合金导体外层，得到具有阻燃聚乙烯绝缘层的电缆芯；挤出温度为160℃，挤出压力为155MPa。
4、按照GB/T 1040-2006测得所述阻燃聚乙烯绝缘层抗张强度为16.8MPa，断裂伸长率为290％；按照GB/T 1843-2008测得冲击强度为31.8kJ/m2；按照GB/T 2406-2009测得制得的阻燃聚乙烯绝缘层的极限氧指数为41％；按ASTM 1354热释放速率峰值198.2kW/m2，平均热释放速率为108.8kW/m2。
5、将挤包绝缘后的绝缘线芯绞合成缆。
6、按重量份，将100份密度为0.92g/cm3的线性低密度聚乙烯(LLDPE)、72份粒径为20μm的乙烯醋酸乙烯共聚物(EVA)、5份粒径为50nm的有机蒙脱土(OMMT)、3份粒径为20μm的碳酸镍(NC)、7份粒径为50μm的聚磷酸铵(APP)、3份粒径为20μm的季戊四醇(PER)、2份氨值为1.2的氨基硅油(ASO)、10份粒径为0.8μm的氢氧化镁、9份粒径为50nm的膨胀石墨(EG)、4份粒径为20μm的硼酸锌(ZB)混合均匀，并在80℃温度下烘干4h，得到干燥的阻燃护套共混料。
7、采用塑料挤出机将干燥的阻燃护套共混料挤包在单根的电缆芯或多根绞合的电缆芯外层；挤出温度为165℃，挤出压力为180MPa。
8、根据本发明的示例性实施例，按照GB/T 1040-2006测得所述阻燃聚烯烃护套层的拉伸强度为19.8MPa，断裂伸长率为265％；按照GB/T 1843-2008测得冲击强度为38kJ/m2；按照GB/T 2406-2009测得所述阻燃聚烯烃护套层的极限氧指数为45％，按ASTM 1354测得热释放速率峰值202.3kW/m2，平均热释放速率为128.5kW/m2。
实施例3：
1、采用铝合金材料，经过熔炼、连铸连轧、拉丝、退火和绞合制得导体。
2、按重量份，将100份密度为0.92g/cm3的线性低密度聚乙烯(LLDPE)、4份粒径为50nm的有机蒙脱土(OMMT)、3份粒径为20μm的碳酸镍(NC)、6份粒径为50μm的聚磷酸铵(APP)、4份粒径为20μm的季戊四醇(PER)、3份氨值为1.2的氨基硅油(ASO)、8份粒径为1.1μm的氢氧化镁、6份粒径为50nm的膨胀石墨(EG)混合均匀，并在80℃温度下烘干4h，得到干燥的阻燃绝缘共混料。
3、采用塑料挤出机将干燥的阻燃绝缘共混料挤包在铝合金导体外层，得到具有阻燃聚乙烯绝缘层的电缆芯；挤出温度为150℃-165℃，挤出压力为150MPa-165MPa。
4、按照GB/T 1040-2006测得所述阻燃聚乙烯绝缘层抗张强度为15.2MPa，断裂伸长率为272％；按照GB/T 1843-2008测得冲击强度为30.1kJ/m2；按照GB/T 2406-2009测得制得的阻燃聚乙烯绝缘层的极限氧指数为36％；按ASTM 1354热释放速率峰值190.2kW/m2，平均热释放速率为102.5kW/m2。
5、按重量份，将100份密度为0.92g/cm3的线性低密度聚乙烯(LLDPE)、66份粒径为20μm的乙烯醋酸乙烯共聚物(EVA)、8份粒径为50nm的有机蒙脱土(OMMT)、5份粒径为20μm的碳酸镍(NC)、9份粒径为50μm的聚磷酸铵(APP)、3份粒径为20μm的季戊四醇(PER)、3份氨值为1.2的氨基硅油(ASO)、12份粒径为0.8μm的氢氧化镁、12份粒径为50nm的膨胀石墨(EG)、5份粒径为20μm的硼酸锌(ZB)混合均匀，并在80℃温度下烘干4h，得到干燥的阻燃护套共混料。
6、将挤包绝缘后的绝缘线芯绞合成缆。
7、采用塑料挤出机将干燥的阻燃护套共混料挤包在单根的电缆芯或多根绞合的电缆芯外层；挤出温度为165℃，挤出压力为190MPa。
8、根据本发明的示例性实施例，按照GB/T 1040-2006测得所述阻燃聚烯烃护套层的拉伸强度为18.1MPa，断裂伸长率为265％；按照GB/T 1843-2008测得冲击强度为36.3kJ/m2；按照GB/T 2406-2009测得所述阻燃聚烯烃护套层的极限氧指数为38％，按ASTM 1354测得热释放速率峰值190.8kW/m2，平均热释放速率为125.6kW/m2。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种阻燃电缆，其特征在于，所述电缆由铝合金导体、阻燃聚乙烯绝缘层和阻燃聚烯烃护套组成；其中，所述阻燃聚乙烯绝缘层由线性低密度聚乙烯100重量份、有机蒙脱土3-4重量份、碳酸镍2-3重量份、聚磷酸铵5-6重量份、季戊四醇2-4重量份、氨基硅油2-3重量份、氢氧化镁5-8重量份、膨胀石墨3-6重量份制成；所述阻燃聚烯烃护套层由线性低密度聚乙烯100重量份、乙烯醋酸乙烯共聚物66-80重量份、有机蒙脱土3-8重量份、碳酸镍2-5重量份、聚磷酸铵5-9重量份、季戊四醇2-3重量份、氨基硅油2-3重量份、氢氧化镁8-12重量份、膨胀石墨5-12重量份、硼酸锌4-5重量份制成，其中，所述线性低密度聚乙烯的密度为0.92g/cm3，所述有机蒙脱土的粒径为50nm，所述碳酸镍的粒径为20μm，所述聚磷酸铵的粒径为50μm，所述季戊四醇粒径为20μm，所述氨基硅油的氨值为1.2，所述氢氧化镁的粒径为0.8-1.1μm，所述膨胀石墨的粒径为50nm，所述乙烯醋酸乙烯共聚物的粒径为20μm，所述硼酸锌的粒径为20μm；所述阻燃聚乙烯绝缘层的抗张强度≥16.8MPa，断裂伸长率≥250％，冲击强度≥28.5kJ/m2，所述阻燃聚乙烯绝缘层的极限氧指数≥35％，热释放速率峰值≥172.3kW/m2，平均热释放速率≥99.8kW/m2。
2.根据权利要求1所述的阻燃电缆，其特征在于，所述阻燃聚烯烃护套层的拉伸强度为≥15MPa，断裂伸长率≥250％，冲击强度≥32kJ/m2；所述阻燃聚烯烃护套层的极限氧指数≥38％，热释放速率峰值≥185.8kW/m2，平均热释放速率为≥115.6kW/m2。
3.一种阻燃电缆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
采用铝合金材料，制得导体；
将100重量份的线性低密度聚乙烯、3-4重量份的有机蒙脱土、2-3重量份的碳酸镍、5-6重量份的聚磷酸铵、2-4重量份的季戊四醇、2-3重量份的氨基硅油、5-8重量份的氢氧化镁、3-6重量份的膨胀石墨混合均匀，并在80℃温度下烘干4h，得到干燥的阻燃绝缘共混料；
将100重量份的线性低密度聚乙烯、66-80重量份的乙烯醋酸乙烯共聚物、3-8重量份的有机蒙脱土、2-5重量份的碳酸镍、5-9重量份的聚磷酸铵、2-3重量份的季戊四醇、2-3重量份的氨基硅油、8-12重量份的氢氧化镁、5-12重量份的膨胀石墨、4-5重量份的硼酸锌混合均匀，并在80℃温度下烘干4h，得到干燥的阻燃护套共混料；
所述线性低密度聚乙烯的密度为0.92g/cm3，所述有机蒙脱土的粒径为50nm，所述碳酸镍的粒径为20μm，所述聚磷酸铵的粒径为50μm，所述季戊四醇粒径为20μm，所述氨基硅油的氨值为1.2，所述氢氧化镁的粒径为0.8-1.1μm，所述膨胀石墨的粒径为50nm，所述乙烯醋酸乙烯共聚物的粒径为20μm，所述硼酸锌的粒径为20μm；
采用塑料挤出机将干燥的阻燃绝缘共混料挤包在铝合金导体外层，得到具有阻燃聚乙烯绝缘层的电缆芯；
采用塑料挤出机将干燥的阻燃护套共混料挤包在单根的电缆芯或多根绞合的电缆芯外层，从而制得所述阻燃电缆。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，将干燥的阻燃绝缘共混料挤包时的挤出温度为150℃-165℃，挤出压力为150MPa-165MPa。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，将干燥的阻燃护套共混料挤包时的挤出温度为150℃-165℃，挤出压力为170MPa-190MPa。
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