CN110335710B - 一种城市云轨用轨道交通电缆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种城市云轨用轨道交通电缆，包括缆芯以及缆芯外侧由内至外依次包覆的无卤高阻燃带绕包层、内衬层、铠装层和外护套；所述缆芯由四根绝缘单线绞合构成，绝缘单线包括导体和包覆在导体表面的绝缘层；其中，外护套的原料按重量份包括：丁苯橡胶100‑120份，填料30‑40份，增塑剂1‑3份，交联剂0.5‑1份，交联助剂1‑1.5份，阻燃剂20‑30份，阻燃助剂10‑15份，抗氧剂2‑4份，相容剂2‑4份，润滑剂2‑4份。本发明通过各物质相互配合使得本发明具有良好的阻燃性和机械性能。

Description

一种城市云轨用轨道交通电缆
技术领域
本发明涉及电缆技术领域，尤其涉及一种城市云轨用轨道交通电缆。
背景技术
轨道交通是指运营车辆需要在特定轨道上行驶的一类交通工具或运输系统，通常以电能为动力，采取轮轨运转方式的快速大运量公共交通。常见的轨道交通有铁路、地铁、轻轨等。轨道交通普遍具有运量大、速度快、班次密、安全舒适、准点率高、全天候、运费低和节能环保等优点。
轨道交通常以电能为动力，电缆使其必不可少的元件，高负荷的运载要求电缆及电缆料要具有良好的性能，对其阻燃性能也提出了更高的要求。
目前常通过加入含卤阻燃剂、无机阻燃(氢氧化镁等)来增加电缆料的阻燃性，但是含卤阻燃剂容易造成环境的二次污染，且燃烧物对人体有伤害，无机阻燃用量大(约50wt％)，会降低电缆料的机械性能。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种城市云轨用轨道交通电缆，本发明通过各物质相互配合使得本发明具有良好的阻燃性和机械性能。
本发明提出的一种城市云轨用轨道交通电缆，包括缆芯以及缆芯外侧由内至外依次包覆的无卤高阻燃带绕包层、内衬层、铠装层和外护套；所述缆芯由四根绝缘单线绞合构成，绝缘单线包括导体和包覆在导体表面的绝缘层；其中，外护套的原料按重量份包括：丁苯橡胶100-120份，填料30-40份，增塑剂1-3份，交联剂0.5-1份，交联助剂1-1.5份，阻燃剂20-30份，阻燃助剂10-15份，抗氧剂2-4份，相容剂2-4份，润滑剂2-4份。
优选地，在阻燃剂的制备过程中，将三聚氯氰与γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、二氧六环混匀，降温至0-5℃，保温搅拌1-2h，升温至40-50℃，保温搅拌3-5h，升温至95-105℃，保温搅拌10-12h，冷却至室温，过滤取滤饼，乙醇洗涤得到物料A；将物料A加入四甲基氢氧化铵水溶液中，升温至60-70℃，在氮气保护下，保温搅拌7-9h，减压蒸馏除去水，于60-70℃减压干燥8-10h得到阻燃剂。
优选地，三聚氯氰与γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷的摩尔比为1：3-3.5。
优选地，物料A与四甲基氢氧化铵水溶液的摩尔重量g/mol比为0.5：20-30。
优选地，四甲基氢氧化铵水溶液的质量分数为3-5wt％。
优选地，阻燃助剂为聚磷酸铵、次磷酸铝。
优选地，聚磷酸铵、次磷酸铝的重量比为2-3：1。
优选地，填料为改性纳米二氧化硅、改性蒙脱土和纳米氧化镁。
优选地，改性纳米二氧化硅、改性蒙脱土和纳米氧化镁的重量比为3-5：1-2：0.4-0.6。
优选地，改性纳米二氧化硅、改性蒙脱土均用硅烷偶联剂改性。
优选地，相容剂为马来酸酐接枝相容剂和Si69，其中，马来酸酐接枝相容剂和Si69的重量比为1：2-3。
优选地，润滑剂为聚乙烯蜡。
本发明外护套的制备方法为：取丁苯橡胶、填料、增塑剂、交联剂、交联助剂、阻燃剂、阻燃助剂、抗氧剂、相容剂、润滑剂混匀，密炼，开炼，硫化，再经双螺杆挤出机挤出得到外护套。
本发明选用三聚氯氰、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷发生亲核反应，在原来3个氯原子位置接枝上γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷，再经四甲基氢氧化铵催化，硅烷聚合得到Si-O链获得阻燃剂，在阻燃剂中引入氮元素和Si-O链，且能与丁苯橡胶均匀分散，再与聚磷酸铵、次磷酸铝相互配合，构成膨胀阻燃体系，协同阻燃，还能增加橡胶的热稳定性，从而大大增加本发明的阻燃性且无卤素；改性纳米二氧化硅、改性蒙脱土和纳米氧化镁相互配合，可以进一步增加本发明的阻燃性，并且阻燃剂可以降低改性纳米二氧化硅、改性蒙脱土和纳米氧化镁作为填料的用量，而且改性纳米二氧化硅、改性蒙脱土和纳米氧化镁与丁苯橡胶相互配合，可以增加本发明的机械性能；马来酸酐接枝相容剂和Si69、聚乙烯蜡相互配合，可以促进各物质均匀分散，进一步增加本发明的机械性能；上述各物质相互配合使得本发明具有良好的阻燃性和机械性能。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种城市云轨用轨道交通电缆，包括缆芯以及缆芯外侧由内至外依次包覆的无卤高阻燃带绕包层、内衬层、铠装层和外护套；所述缆芯由四根绝缘单线绞合构成，绝缘单线包括导体和包覆在导体表面的绝缘层；其中，外护套的原料按重量份包括：丁苯橡胶100份，填料40份，增塑剂1份，交联剂1份，交联助剂1份，阻燃剂30份，阻燃助剂10份，抗氧剂4份，相容剂2份，润滑剂4份。
实施例2
一种城市云轨用轨道交通电缆，包括缆芯以及缆芯外侧由内至外依次包覆的无卤高阻燃带绕包层、内衬层、铠装层和外护套；所述缆芯由四根绝缘单线绞合构成，绝缘单线包括导体和包覆在导体表面的绝缘层；其中，外护套的原料按重量份包括：丁苯橡胶120份，填料30份，柠檬酸三丁酯3份，硫磺0.5份，促进剂D1.5份，阻燃剂20份，阻燃助剂15份，抗氧剂2份，相容剂4份，聚乙烯蜡2份；
在阻燃剂的制备过程中，将三聚氯氰与γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、二氧六环混匀，降温至5℃，保温搅拌1h，升温至50℃，保温搅拌3h，升温至105℃，保温搅拌10h，冷却至室温，过滤取滤饼，乙醇洗涤得到物料A；将物料A加入质量分数为5wt％四甲基氢氧化铵水溶液中，升温至60℃，在氮气保护下，保温搅拌9h，减压蒸馏除去水，于60℃减压干燥10h得到阻燃剂，其中，三聚氯氰与γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷的摩尔比为1：3，物料A与四甲基氢氧化铵水溶液的摩尔重量g/mol比为0.5：30；
阻燃助剂为聚磷酸铵、次磷酸铝；
填料为硅烷偶联剂改性纳米二氧化硅、硅烷偶联剂改性蒙脱土和纳米氧化镁；
相容剂为马来酸酐接枝相容剂和Si69。
实施例3
一种城市云轨用轨道交通电缆，包括缆芯以及缆芯外侧由内至外依次包覆的无卤高阻燃带绕包层、内衬层、铠装层和外护套；所述缆芯由四根绝缘单线绞合构成，绝缘单线包括导体和包覆在导体表面的绝缘层；其中，外护套的原料按重量份包括：丁苯橡胶105份，填料38份，柠檬酸三丁酯1.5份，硫磺0.8份，促进剂D1.1份，阻燃剂27份，阻燃助剂11份，抗氧剂3.5份，相容剂2.5份，聚乙烯蜡3.5份；
在阻燃剂的制备过程中，将三聚氯氰与γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、二氧六环混匀，降温至0℃，保温搅拌2h，升温至40℃，保温搅拌5h，升温至95℃，保温搅拌12h，冷却至室温，过滤取滤饼，乙醇洗涤得到物料A；将物料A加入质量分数为3wt％四甲基氢氧化铵水溶液中，升温至70℃，在氮气保护下，保温搅拌7h，减压蒸馏除去水，于70℃减压干燥8h得到阻燃剂，其中，三聚氯氰与γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷的摩尔比为1：3.5，物料A与四甲基氢氧化铵水溶液的摩尔重量g/mol比为0.5：20；
阻燃助剂为聚磷酸铵、次磷酸铝，其中，聚磷酸铵、次磷酸铝的重量比为3：1；
填料为硅烷偶联剂改性纳米二氧化硅、硅烷偶联剂改性蒙脱土和纳米氧化镁，其中，硅烷偶联剂改性纳米二氧化硅、硅烷偶联剂改性蒙脱土和纳米氧化镁的重量比为3：2：0.4；
相容剂为马来酸酐接枝相容剂和Si69，其中，马来酸酐接枝相容剂和Si69的重量比为1：3。
实施例4
一种城市云轨用轨道交通电缆，包括缆芯以及缆芯外侧由内至外依次包覆的无卤高阻燃带绕包层、内衬层、铠装层和外护套；所述缆芯由四根绝缘单线绞合构成，绝缘单线包括导体和包覆在导体表面的绝缘层；其中，外护套的原料按重量份包括：丁苯橡胶115份，填料32份，柠檬酸三丁酯2.5份，硫磺0.6份，促进剂D1.3份，阻燃剂23份，阻燃助剂13份，抗氧剂2.5份，相容剂3.5份，聚乙烯蜡2.5份；
在阻燃剂的制备过程中，将三聚氯氰与γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、二氧六环混匀，降温至2℃，保温搅拌1.8h，升温至42℃，保温搅拌4.5h，升温至98℃，保温搅拌11.5h，冷却至室温，过滤取滤饼，乙醇洗涤得到物料A；将物料A加入质量分数为3.5wt％四甲基氢氧化铵水溶液中，升温至67℃，在氮气保护下，保温搅拌7.5h，减压蒸馏除去水，于68℃减压干燥8.5h得到阻燃剂，其中，三聚氯氰与γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷的摩尔比为1：3.4，物料A与四甲基氢氧化铵水溶液的摩尔重量g/mol比为0.5：23；
阻燃助剂为聚磷酸铵、次磷酸铝，其中，聚磷酸铵、次磷酸铝的重量比为2：1；
填料为硅烷偶联剂改性纳米二氧化硅、硅烷偶联剂改性蒙脱土和纳米氧化镁，其中，硅烷偶联剂改性纳米二氧化硅、硅烷偶联剂改性蒙脱土和纳米氧化镁的重量比为5：1：0.6；
相容剂为马来酸酐接枝相容剂和Si69，其中，马来酸酐接枝相容剂和Si69的重量比为1：2。
实施例5
一种城市云轨用轨道交通电缆，包括缆芯以及缆芯外侧由内至外依次包覆的无卤高阻燃带绕包层、内衬层、铠装层和外护套；所述缆芯由四根绝缘单线绞合构成，绝缘单线包括导体和包覆在导体表面的绝缘层；其中，外护套的原料按重量份包括：丁苯橡胶110份，填料35份，柠檬酸三丁酯2份，硫磺0.7份，促进剂D1.2份，阻燃剂25份，阻燃助剂12份，抗氧剂3份，相容剂3份，聚乙烯蜡3份；
在阻燃剂的制备过程中，将三聚氯氰与γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、二氧六环混匀，降温至3℃，保温搅拌1.5h，升温至45℃，保温搅拌4h，升温至100℃，保温搅拌11h，冷却至室温，过滤取滤饼，乙醇洗涤得到物料A；将物料A加入质量分数为4wt％四甲基氢氧化铵水溶液中，升温至65℃，在氮气保护下，保温搅拌8h，减压蒸馏除去水，于65℃减压干燥9h得到阻燃剂，其中，三聚氯氰与γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷的摩尔比为1：3.2，物料A与四甲基氢氧化铵水溶液的摩尔重量g/mol比为0.5：25；
阻燃助剂为聚磷酸铵、次磷酸铝，其中，聚磷酸铵、次磷酸铝的重量比为2.5：1；
填料为硅烷偶联剂改性纳米二氧化硅、硅烷偶联剂改性蒙脱土和纳米氧化镁，其中，硅烷偶联剂改性纳米二氧化硅、硅烷偶联剂改性蒙脱土和纳米氧化镁的重量比为4：1.5：0.5；
相容剂为马来酸酐接枝相容剂和Si69，其中，马来酸酐接枝相容剂和Si69的重量比为1：2.5。
对照例1：不加阻燃剂，其他同实施例5。
对照例2：不加阻燃助剂，其他同实施例5。
检测实施例5、对照例1、对照例2中的外护套性能，结果如下：
检测项目 实施例5 对照例1 对照例2
垂直燃烧，厚度为1.6mm V0 V2 V1
极限氧指数(％) 31.2 23.5 26.7
拉伸强度(MPa) 24.5 22.6 23.4
断裂伸长率(％) 489 433 456
压缩永久变性率(％) 14.6 16.1 15.7
由上表可以看出，本发明阻燃剂和阻燃助剂相互配合后，阻燃性好，本发明机械性能好。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种城市云轨用轨道交通电缆，其特征在于，包括缆芯以及缆芯外侧由内至外依次包覆的无卤高阻燃带绕包层、内衬层、铠装层和外护套；所述缆芯由四根绝缘单线绞合构成，绝缘单线包括导体和包覆在导体表面的绝缘层；其中，外护套的原料按重量份包括：丁苯橡胶100-120份，填料30-40份，增塑剂1-3份，交联剂0.5-1份，交联助剂1-1.5份，阻燃剂20-30份，阻燃助剂10-15份，抗氧剂2-4份，相容剂2-4份，润滑剂2-4份；
在阻燃剂的制备过程中，将三聚氯氰与γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、二氧六环混匀，降温至0-5℃，保温搅拌1-2h，升温至40-50℃，保温搅拌3-5h，升温至95-105℃，保温搅拌10-12h，冷却至室温，过滤取滤饼，乙醇洗涤得到物料A；将物料A加入四甲基氢氧化铵水溶液中，升温至60-70℃，在氮气保护下，保温搅拌7-9h，减压蒸馏除去水，于60-70℃减压干燥8-10h得到阻燃剂；
阻燃助剂为聚磷酸铵和次磷酸铝。
2.根据权利要求1所述城市云轨用轨道交通电缆，其特征在于，三聚氯氰与γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷的摩尔比为1：3-3.5；物料A与四甲基氢氧化铵水溶液的摩尔重量g/mol比为0.5：20-30；四甲基氢氧化铵水溶液的质量分数为3-5wt％。
3.根据权利要求1所述城市云轨用轨道交通电缆，其特征在于，聚磷酸铵、次磷酸铝的重量比为2-3：1。
4.根据权利要求1-3任一项所述城市云轨用轨道交通电缆，其特征在于，填料为改性纳米二氧化硅、改性蒙脱土和纳米氧化镁。
5.根据权利要求4所述城市云轨用轨道交通电缆，其特征在于，改性纳米二氧化硅、改性蒙脱土和纳米氧化镁的重量比为3-5：1-2：0.4-0.6。
6.根据权利要求4所述城市云轨用轨道交通电缆，其特征在于，改性纳米二氧化硅、改性蒙脱土均用硅烷偶联剂改性。
7.根据权利要求1-3、5-6任一项所述城市云轨用轨道交通电缆，其特征在于，相容剂为马来酸酐接枝相容剂和Si69，其中，马来酸酐接枝相容剂和Si69的重量比为1：2-3。
8.根据权利要求4所述城市云轨用轨道交通电缆，其特征在于，相容剂为马来酸酐接枝相容剂和Si69，其中，马来酸酐接枝相容剂和Si69的重量比为1：2-3。
9.根据权利要求1-3、5-6任一项所述城市云轨用轨道交通电缆，其特征在于，润滑剂为聚乙烯蜡。
10.根据权利要求4所述城市云轨用轨道交通电缆，其特征在于，润滑剂为聚乙烯蜡。
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Denomination of invention: A kind of rail transit cable for urban cloud rail

Effective date of registration: 20220919

Granted publication date: 20201027

Pledgee: Gaogou Branch of Anhui Wuwei Rural Commercial Bank Co.,Ltd.

Pledgor: ANHUI HUANENG CABLE GROUP Co.,Ltd.

Registration number: Y2022980015663