CN113689976A - 一种循环低温阻燃高压动力电缆材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电缆材料技术领域，尤其是一种循环低温阻燃高压动力电缆材料及其制备方法，解决了现有技术中动力电缆循环耐低温性能较差、防火阻燃性有待提高，存在火宅引发危险，电缆使用安全性差等问题，所述循环低温阻燃高压动力电缆材料，其从内到外，依次包括导体、绕包带、绝缘层、屏蔽层和护套层；所述导体由镀银铜线绞合而得；所述绕包带为厚度为无碱无蜡玻璃纤维布；所述绝缘层为聚乙烯绝缘层；所述屏蔽层为镀锡铜丝编织屏蔽层；所述护套层为氟塑料护套层。本发明制得的高压动力电缆材使用安全性高，稳定性好、拉伸强度和撕裂强度高，其具有良好的抗拉、耐磨、耐穿刺性能，良好的防老化、防腐蚀性能，同时具有良好的耐高低温性能。

Description

一种循环低温阻燃高压动力电缆材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及电缆材料技术领域，尤其涉及一种循环低温阻燃高压动力电缆材料及其制备方法。

背景技术

电线电缆是输送电能、传送信息和制造各种电机、电器、仪表、汽车、机床等设备所不可缺少的基础器材，是电气化、信息化社会中必要的基础产品。动力电缆是电线电缆的主要种类之一，其是用于高压输变线路与用电设备之间的连接，起着动力传输的作用，动力电缆广泛运用在工厂、新能源、学校、政府、石化、商场等等场所。

随着我国机械化及智能化的进一步提高，各行业对电力的需求进一部扩大，生产方式也愈发集中化，生产车间对动力电缆供电能力的要求也进一步增加。常规动力电缆还存在以下不足：（1）循环耐低温性能较差，在持续的低温环境中，易出现供电能力受限的问题；（2）防火阻燃性有待提高，动力电缆在供电线路集中或者封闭式环境中，电缆所产生的热量不易散发，造成电缆发热严重，电缆温度继续上升，存在火宅引发危险，电缆使用安全性差。基于上述陈述，本发明提出了一种循环低温阻燃高压动力电缆材料及其制备方法。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中动力电缆循环耐低温性能较差、防火阻燃性有待提高，存在火宅引发危险，电缆使用安全性差等问题，而提出的一种循环低温阻燃高压动力电缆材料及其制备方法。

一种循环低温阻燃高压动力电缆材料，其从内到外，依次包括导体、绕包带、绝缘层、屏蔽层和护套层；所述导体由6-10根直径为0.1-0.18mm的镀银铜线绞合而得，所述镀银层厚度为0.012-0.018mm；所述绕包带为厚度为0.3-0.7mm的无碱无蜡玻璃纤维布；所述绝缘层为聚乙烯绝缘层；所述屏蔽层为镀锡铜丝编织屏蔽层；所述护套层为氟塑料护套层。

优选的，所述聚乙烯绝缘层由以下重量份的原料组成：聚乙烯50-70份、聚三氟氯乙烯20-30份、阻燃填料20-28份、石蜡3-5份、硬脂酸1-2份。

优选的，所述阻燃填料由质量比35-50:2-5:1-3:9-14:55-75的玻璃纤维、对苯二胺、四溴苯酐、季戊四醇和浓度38%的乙醇溶液混合改性而得。

优选的，所述氟塑料护套层由以下重量份的原料组成：聚四氟乙烯48-56份、聚酰亚胺20-30份、纳米氧化锌5-10份、高耐磨炭黑12-18份、三（新戊二醇磷酸酯基）甲胺3-5份、助剂5-8份。

优选的，所述助剂由以下重量百分比的原料组成：促进剂10-14%、抗氧剂18-25%、增塑剂12-18%、稳定剂12-18%、相容剂18-25%、余量为防老剂。

优选的，所述促进剂二硫化四甲基秋兰姆；所述抗氧剂为丁羟甲苯；所述增塑剂为环氧大豆油；所述稳定剂为硫代月桂酸酐；所述相容剂为苯乙烯-马来酸酐共聚物；所述防老剂为N-苯基-2-萘胺。

本发明还提出了一种循环低温阻燃高压动力电缆材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、制备聚乙烯绝缘层：

S11、将玻璃纤维加入到季戊四醇和浓度38%的乙醇溶液中，于65-85℃的温度下，超声分散3-8min，然后保温加入对苯二胺和四溴苯酐，继续分散混合均匀后，静置沉淀、过滤，将沉淀物置于105-115℃的烘箱内烘干即得改性填料；

S12、将聚乙烯、聚三氟氯乙烯、阻燃填料、石蜡和硬脂酸依次加入到密炼机中，于90-110℃的温度下，混合密炼8-12min，然后经双螺杆挤出机挤出成型即得聚乙烯绝缘层；

S2、制备氟塑料护套层：

将聚四氟乙烯、聚酰亚胺、纳米氧化锌、高耐磨炭黑、三（新戊二醇磷酸酯基）甲胺和助剂依次加入到密炼机中，于112-118℃的温度下，混合密炼5-10min，然后经双螺杆挤出机挤出成型即得氟塑料护套层；

S3、按照从内到外的顺序，将导体、绕包带、绝缘层、屏蔽层和护套层依次套接设置，制得所需的循环低温阻燃高压动力电缆材料。

本发明提出的一种循环低温阻燃高压动力电缆材料，具有以下有益效果：

1、本发明按照从内到外的顺序，将导体、绕包带、绝缘层、屏蔽层和护套层依次套接设置，制得所需的循环低温阻燃高压动力电缆材，所得电缆材料使用安全性高，稳定性好、拉伸强度和撕裂强度高，其具有良好的抗拉、耐磨、耐穿刺性能，良好的防老化、防腐蚀性能，同时具有良好的耐高低温性能，其可长期在-129- +263℃的温度下使用，因此，即使是在持续的低温环境中，也能持续稳定的供电。

2、本发明采用阻燃填料填充制备聚乙烯绝缘层，采用氟塑料制得氟塑料护套层，所得电缆材料具有优异的防火阻燃性能和耐热性能；本发明采用玻璃纤维、对苯二胺、四溴苯酐、季戊四醇和浓度38%的乙醇溶液混合改性制得改性填料，所得改性填料绝缘性好、耐热性好，防火阻燃性优异，其能够显著改善电缆材料的综合阻燃性能和力学性能。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。

实施例一

本发明提出的一种循环低温阻燃高压动力电缆材料，其从内到外，依次包括导体、绕包带、绝缘层、屏蔽层和护套层；所述导体由6根直径为0.18mm的镀银铜线绞合而得，所述镀银层厚度为0.018mm；所述绕包带为厚度为0.3mm的无碱无蜡玻璃纤维布；所述绝缘层为聚乙烯绝缘层；所述屏蔽层为镀锡铜丝编织屏蔽层；所述护套层为氟塑料护套层；

所述聚乙烯绝缘层由以下重量份的原料组成：聚乙烯50份、聚三氟氯乙烯20份、阻燃填料20份、石蜡3份、硬脂酸1份；所述阻燃填料由质量比35:2:1:9:55的玻璃纤维、对苯二胺、四溴苯酐、季戊四醇和浓度38%的乙醇溶液混合改性而得；

所述氟塑料护套层由以下重量份的原料组成：聚四氟乙烯48份、聚酰亚胺20份、纳米氧化锌5份、高耐磨炭黑12份、三（新戊二醇磷酸酯基）甲胺3份、助剂5份；所述助剂由以下重量百分比的原料组成：促进剂10%、抗氧剂18%、增塑剂12%、稳定剂18%、相容剂25%、余量为防老剂；所述促进剂二硫化四甲基秋兰姆；所述抗氧剂为丁羟甲苯；所述增塑剂为环氧大豆油；所述稳定剂为硫代月桂酸酐；所述相容剂为苯乙烯-马来酸酐共聚物；所述防老剂为N-苯基-2-萘胺。

本发明还提出了一种循环低温阻燃高压动力电缆材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、制备聚乙烯绝缘层：

S11、将玻璃纤维加入到季戊四醇和浓度38%的乙醇溶液中，于65℃的温度下，超声分散3min，然后保温加入对苯二胺和四溴苯酐，继续分散混合均匀后，静置沉淀、过滤，将沉淀物置于105℃的烘箱内烘干即得改性填料；

S12、将聚乙烯、聚三氟氯乙烯、阻燃填料、石蜡和硬脂酸依次加入到密炼机中，于90℃的温度下，混合密炼8min，然后经双螺杆挤出机挤出成型即得聚乙烯绝缘层；

S2、制备氟塑料护套层：

将聚四氟乙烯、聚酰亚胺、纳米氧化锌、高耐磨炭黑、三（新戊二醇磷酸酯基）甲胺和助剂依次加入到密炼机中，于112℃的温度下，混合密炼5min，然后经双螺杆挤出机挤出成型即得氟塑料护套层；

S3、按照从内到外的顺序，将导体、绕包带、绝缘层、屏蔽层和护套层依次套接设置，制得所需的循环低温阻燃高压动力电缆材料。

实施例二

本发明提出的一种循环低温阻燃高压动力电缆材料，其从内到外，依次包括导体、绕包带、绝缘层、屏蔽层和护套层；所述导体由8根直径为0.14mm的镀银铜线绞合而得，所述镀银层厚度为0.015mm；所述绕包带为厚度为0.5mm的无碱无蜡玻璃纤维布；所述绝缘层为聚乙烯绝缘层；所述屏蔽层为镀锡铜丝编织屏蔽层；所述护套层为氟塑料护套层；

所述聚乙烯绝缘层由以下重量份的原料组成：聚乙烯60份、聚三氟氯乙烯25份、阻燃填料24份、石蜡4份、硬脂酸1.5份；所述阻燃填料由质量比42:3.5:2:11.5:65的玻璃纤维、对苯二胺、四溴苯酐、季戊四醇和浓度38%的乙醇溶液混合改性而得；

所述氟塑料护套层由以下重量份的原料组成：聚四氟乙烯52份、聚酰亚胺25份、纳米氧化锌8份、高耐磨炭黑15份、三（新戊二醇磷酸酯基）甲胺4份、助剂6.5份；所述助剂由以下重量百分比的原料组成：促进剂12%、抗氧剂22%、增塑剂15%、稳定剂15%、相容剂22%、余量为防老剂；所述促进剂二硫化四甲基秋兰姆；所述抗氧剂为丁羟甲苯；所述增塑剂为环氧大豆油；所述稳定剂为硫代月桂酸酐；所述相容剂为苯乙烯-马来酸酐共聚物；所述防老剂为N-苯基-2-萘胺。

本发明还提出了一种循环低温阻燃高压动力电缆材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、制备聚乙烯绝缘层：

S11、将玻璃纤维加入到季戊四醇和浓度38%的乙醇溶液中，于75℃的温度下，超声分散5min，然后保温加入对苯二胺和四溴苯酐，继续分散混合均匀后，静置沉淀、过滤，将沉淀物置于110℃的烘箱内烘干即得改性填料；

S12、将聚乙烯、聚三氟氯乙烯、阻燃填料、石蜡和硬脂酸依次加入到密炼机中，于100℃的温度下，混合密炼10min，然后经双螺杆挤出机挤出成型即得聚乙烯绝缘层；

S2、制备氟塑料护套层：

将聚四氟乙烯、聚酰亚胺、纳米氧化锌、高耐磨炭黑、三（新戊二醇磷酸酯基）甲胺和助剂依次加入到密炼机中，于115℃的温度下，混合密炼8min，然后经双螺杆挤出机挤出成型即得氟塑料护套层；

S3、按照从内到外的顺序，将导体、绕包带、绝缘层、屏蔽层和护套层依次套接设置，制得所需的循环低温阻燃高压动力电缆材料。

实施例三

本发明提出的一种循环低温阻燃高压动力电缆材料，其从内到外，依次包括导体、绕包带、绝缘层、屏蔽层和护套层；所述导体由10根直径为0.1mm的镀银铜线绞合而得，所述镀银层厚度为0.012mm；所述绕包带为厚度为0.7mm的无碱无蜡玻璃纤维布；所述绝缘层为聚乙烯绝缘层；所述屏蔽层为镀锡铜丝编织屏蔽层；所述护套层为氟塑料护套层；

所述聚乙烯绝缘层由以下重量份的原料组成：聚乙烯70份、聚三氟氯乙烯30份、阻燃填料28份、石蜡5份、硬脂酸2份；所述阻燃填料由质量比50:5:3:14:75的玻璃纤维、对苯二胺、四溴苯酐、季戊四醇和浓度38%的乙醇溶液混合改性而得；

所述氟塑料护套层由以下重量份的原料组成：聚四氟乙烯56份、聚酰亚胺30份、纳米氧化锌10份、高耐磨炭黑18份、三（新戊二醇磷酸酯基）甲胺5份、助剂8份；所述助剂由以下重量百分比的原料组成：促进剂14%、抗氧剂25%、增塑剂18%、稳定剂12%、相容剂18%、余量为防老剂；所述促进剂二硫化四甲基秋兰姆；所述抗氧剂为丁羟甲苯；所述增塑剂为环氧大豆油；所述稳定剂为硫代月桂酸酐；所述相容剂为苯乙烯-马来酸酐共聚物；所述防老剂为N-苯基-2-萘胺。

本发明还提出了一种循环低温阻燃高压动力电缆材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、制备聚乙烯绝缘层：

S11、将玻璃纤维加入到季戊四醇和浓度38%的乙醇溶液中，于85℃的温度下，超声分散8min，然后保温加入对苯二胺和四溴苯酐，继续分散混合均匀后，静置沉淀、过滤，将沉淀物置于115℃的烘箱内烘干即得改性填料；

S12、将聚乙烯、聚三氟氯乙烯、阻燃填料、石蜡和硬脂酸依次加入到密炼机中，于110℃的温度下，混合密炼12min，然后经双螺杆挤出机挤出成型即得聚乙烯绝缘层；

S2、制备氟塑料护套层：

将聚四氟乙烯、聚酰亚胺、纳米氧化锌、高耐磨炭黑、三（新戊二醇磷酸酯基）甲胺和助剂依次加入到密炼机中，于118℃的温度下，混合密炼10min，然后经双螺杆挤出机挤出成型即得氟塑料护套层；

S3、按照从内到外的顺序，将导体、绕包带、绝缘层、屏蔽层和护套层依次套接设置，制得所需的循环低温阻燃高压动力电缆材料。

对比例一

本发明提出的一种循环低温阻燃高压动力电缆材料，其从内到外，依次包括导体、绕包带、绝缘层、屏蔽层和护套层；所述导体由6根直径为0.18mm的镀银铜线绞合而得，所述镀银层厚度为0.018mm；所述绕包带为厚度为0.3mm的无碱无蜡玻璃纤维布；所述绝缘层为聚乙烯绝缘层；所述屏蔽层为镀锡铜丝编织屏蔽层；所述护套层为氟塑料护套层；

所述聚乙烯绝缘层由以下重量份的原料组成：聚乙烯50份、聚三氟氯乙烯20份、填料20份、石蜡3份、硬脂酸1份；所述填料为玻璃纤维；

所述氟塑料护套层由以下重量份的原料组成：聚四氟乙烯48份、聚酰亚胺20份、纳米氧化锌5份、高耐磨炭黑12份、三（新戊二醇磷酸酯基）甲胺3份、助剂5份；所述助剂由以下重量百分比的原料组成：促进剂10%、抗氧剂18%、增塑剂12%、稳定剂18%、相容剂25%、余量为防老剂；所述促进剂二硫化四甲基秋兰姆；所述抗氧剂为丁羟甲苯；所述增塑剂为环氧大豆油；所述稳定剂为硫代月桂酸酐；所述相容剂为苯乙烯-马来酸酐共聚物；所述防老剂为N-苯基-2-萘胺。

本发明还提出了一种循环低温阻燃高压动力电缆材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、制备聚乙烯绝缘层：

S11、将玻璃纤维加入到季戊四醇和浓度38%的乙醇溶液中，于65℃的温度下，超声分散3min，然后保温加入对苯二胺和四溴苯酐，继续分散混合均匀后，静置沉淀、过滤，将沉淀物置于105℃的烘箱内烘干即得改性填料；

S12、将聚乙烯、聚三氟氯乙烯、填料、石蜡和硬脂酸依次加入到密炼机中，于90℃的温度下，混合密炼8min，然后经双螺杆挤出机挤出成型即得聚乙烯绝缘层；

S2、制备氟塑料护套层：

将聚四氟乙烯、聚酰亚胺、纳米氧化锌、高耐磨炭黑、三（新戊二醇磷酸酯基）甲胺和助剂依次加入到密炼机中，于112℃的温度下，混合密炼5min，然后经双螺杆挤出机挤出成型即得氟塑料护套层；

S3、按照从内到外的顺序，将导体、绕包带、绝缘层、屏蔽层和护套层依次套接设置，制得所需的循环低温阻燃高压动力电缆材料。

按照标准JB/T 10436-2004，对本发明实施例一-三以及对比例一中制备的电缆材料进行性能检测，得出如下结果：

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 (7)

1.一种循环低温阻燃高压动力电缆材料，其特征在于，所述电缆材料从内到外，依次包括导体、绕包带、绝缘层、屏蔽层和护套层；所述导体由6-10根直径为0.1-0.18mm的镀银铜线绞合而得，所述镀银层厚度为0.012-0.018mm；所述绕包带为厚度为0.3-0.7mm的无碱无蜡玻璃纤维布；所述绝缘层为聚乙烯绝缘层；所述屏蔽层为镀锡铜丝编织屏蔽层；所述护套层为氟塑料护套层。

2.根据权利要求1所述的一种循环低温阻燃高压动力电缆材料，其特征在于，所述聚乙烯绝缘层由以下重量份的原料组成：聚乙烯50-70份、聚三氟氯乙烯20-30份、阻燃填料20-28份、石蜡3-5份、硬脂酸1-2份。

3.根据权利要求2所述的一种循环低温阻燃高压动力电缆材料，其特征在于，所述阻燃填料由质量比35-50:2-5:1-3:9-14:55-75的玻璃纤维、对苯二胺、四溴苯酐、季戊四醇和浓度38％的乙醇溶液混合改性而得。

4.根据权利要求1所述的一种循环低温阻燃高压动力电缆材料，其特征在于，所述氟塑料护套层由以下重量份的原料组成：聚四氟乙烯48-56份、聚酰亚胺20-30份、纳米氧化锌5-10份、高耐磨炭黑12-18份、三(新戊二醇磷酸酯基)甲胺3-5份、助剂5-8份。

5.根据权利要求4所述的一种循环低温阻燃高压动力电缆材料，其特征在于，所述助剂由以下重量百分比的原料组成：促进剂10-14％、抗氧剂18-25％、增塑剂12-18％、稳定剂12-18％、相容剂18-25％、余量为防老剂。

6.根据权利要求5所述的一种循环低温阻燃高压动力电缆材料，其特征在于，所述促进剂二硫化四甲基秋兰姆；所述抗氧剂为丁羟甲苯；所述增塑剂为环氧大豆油；所述稳定剂为硫代月桂酸酐；所述相容剂为苯乙烯-马来酸酐共聚物；所述防老剂为N-苯基-2-萘胺。

7.一种根据权利要求1-6任一项所述的循环低温阻燃高压动力电缆材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、制备聚乙烯绝缘层：

S11、将玻璃纤维加入到季戊四醇和浓度38％的乙醇溶液中，于65-85℃的温度下，超声分散3-8min，然后保温加入对苯二胺和四溴苯酐，继续分散混合均匀后，静置沉淀、过滤，将沉淀物置于105-115℃的烘箱内烘干即得改性填料；

S12、将聚乙烯、聚三氟氯乙烯、阻燃填料、石蜡和硬脂酸依次加入到密炼机中，于90-110℃的温度下，混合密炼8-12min，然后经双螺杆挤出机挤出成型即得聚乙烯绝缘层；

S2、制备氟塑料护套层：

将聚四氟乙烯、聚酰亚胺、纳米氧化锌、高耐磨炭黑、三(新戊二醇磷酸酯基)甲胺和助剂依次加入到密炼机中，于112-118℃的温度下，混合密炼5-10min，然后经双螺杆挤出机挤出成型即得氟塑料护套层；

S3、按照从内到外的顺序，将导体、绕包带、绝缘层、屏蔽层和护套层依次套接设置，制得所需的循环低温阻燃高压动力电缆材料。