一种阻燃交联聚烯烃绝缘电缆及其制备方法与流程

本发明属于电缆料技术领域，特别是涉及一种阻燃交联聚烯烃绝缘电缆及其制备方法。

背景技术：

电力电缆是用于传输和分配电能的电缆，电力电缆常用于城市地下电网、发电站引出线路、工矿企业内部供电及过江海水下输电线。电力电缆的种类很多，最常用的绝缘塑料有聚乙烯和聚氯乙烯，其中聚乙烯材料具有更好的电气性能及较好的交联性，但随着中国经济的迅猛发展和安全意识的不断提高，对电力电缆的柔韧性、耐弯曲、阻燃性、阻水性能提出更高的要求。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种阻燃交联聚烯烃绝缘电缆及其制备方法。

本发明采用的技术方案是：

一种阻燃交联聚烯烃绝缘电缆，包括从内到外依次设置的导体单元、绕包层、内护层、屏蔽层和护套层，所述导体单元包括若干线芯，所述线芯包括导体、半导体屏蔽层和绝缘层；若干所述线芯之间设有填充，所述绝缘层采用交联聚烯烃制成；所述内护层采用聚氯乙烯或聚乙烯挤包而成；所述护套层采用低烟无卤阻燃聚氯乙烯制成；

所述绝缘层由如下重量份数的组分制成：低密度聚乙烯15-25份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物20-25份、高密度聚乙烯6-8份、乙烯基三甲氧基硅烷1-2份、纳米二氧化钛0.1-0.4份、氢氧化镁35-45份、氢氧化铝10-20份、过氧化二异丙苯4-7份、月桂酸马来酸二丁基锡1-2份、纳米碳酸钙0.5-1.5份、硬脂酸钡0.5-1份、聚乙烯蜡1.5-2份和抗氧剂10100.1-0.2份；

所述护套层由如下重量份数的组分制成：聚氯乙烯树脂35-40份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物15-20份、玻璃纤维5-10份、纳米碳酸钙2-5份、炭黑3-4份、硬脂酸钙2-3份、钙锌热稳定剂1.5-3份、氢氧化镁35-45份、氢氧化铝6-8份、对苯二甲酸二辛酯5-6份和抗氧剂10100.6-0.8份。

本发明所述的阻燃交联聚烯烃绝缘电缆，其中，所述绝缘层由如下重量份数的组分制成：低密度聚乙烯25份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物20份、高密度聚乙烯8份、乙烯基三甲氧基硅烷2份、纳米二氧化钛0.4份、氢氧化镁45份、氢氧化铝10份、过氧化二异丙苯4份、月桂酸马来酸二丁基锡1份、纳米碳酸钙0.5份、硬脂酸钡0.5份、聚乙烯蜡1.5份和抗氧剂10100.2份。

本发明所述的阻燃交联聚烯烃绝缘电缆，其中，所述护套层由如下重量份数的组分制成：聚氯乙烯树脂35份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物20份、玻璃纤维5份、纳米碳酸钙5份、炭黑4份、硬脂酸钙3份、钙锌热稳定剂3份、氢氧化镁35份、氢氧化铝6份、对苯二甲酸二辛酯5份和抗氧剂10100.6份。

本发明所述的阻燃交联聚烯烃绝缘电缆，其中，所述导体由镀锡铜丝绞合而成，所述填充为玻璃纤维丝。

本发明所述的阻燃交联聚烯烃绝缘电缆，其中，所述绕包层采用聚酯薄膜制成；所述屏蔽层采用镀锡铜丝和芳纶纤维编织而成。

本发明所述的阻燃交联聚烯烃绝缘电缆的制备方法，包括以下步骤：导体绞合→半导体屏蔽层包覆→绝缘层挤出→成缆→绕包层制备→内护层挤出→屏蔽层绕包→护套层挤出，所述绝缘层挤出的步骤为：

(1)按配比准备原料，将低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、高密度聚乙烯、过氧化二异丙苯、月桂酸马来酸二丁基锡和乙烯基三甲氧基硅烷混合后经双螺杆挤出机造粒，制得硅烷接枝聚烯烃；

(2)然后将步骤(1)中所述的硅烷接枝聚烯烃、聚乙烯蜡、硬脂酸钡、氢氧化镁、氢氧化铝、纳米碳酸钙、纳米二氧化钛和抗氧剂1010加入密炼机中，然后开始混炼，混炼温度为120-140℃，混炼出料送入锥形喂料斗，经双螺杆挤出机造粒、风冷切粒；

(3)然后对切粒后的制品进行加热，控制加热温度为120-145℃，加热时间为15-25s，干燥后置入热压机中压制成型后挤包在半导体屏蔽层外周。

所述护套层挤出的步骤为：

(a)在混料机中依次加入聚氯乙烯树脂、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、玻璃纤维、纳米碳酸钙、炭黑、氢氧化镁、氢氧化铝、对苯二甲酸二辛酯和抗氧剂1010，搅拌均匀后加入钙锌热稳定剂和硬脂酸钙，再次搅拌均匀至温度稳定为130-135℃；

(b)然后将混料机中的物料装入挤塑机，温度控制在155-165℃，挤出造粒；

(c)然后对造粒后的制品进行加热并通过挤出机挤包在绕包层外周。

本发明所述的阻燃交联聚烯烃绝缘电缆的制备方法，其中，步骤(3)中热压机的温度为250-260℃，压力为10-12mpa。

本发明有益效果：

本发明所述的阻燃交联聚烯烃绝缘电缆，结构紧凑，绝缘层和护套层采用无机阻燃剂，通过各组分之间的协同作用，使本发明电缆具有环保、低烟、无卤和阻燃等优点。

本发明所述的阻燃交联聚烯烃绝缘电缆的制备方法，通过各工艺参数的合理设置，提高了电缆的成品率，提高了工作效率，减少了材料的浪费。

附图说明

图1为本发明所述的阻燃交联聚烯烃绝缘电缆的结构示意图。

下面将结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明。

具体实施方式

实施例1

一种阻燃交联聚烯烃绝缘电缆，包括从内到外依次设置的导体单元、绕包层3、内护层4、屏蔽层5和护套层6，所述导体单元包括三根线芯1，线芯1包括导体11、半导体屏蔽层12和绝缘层13；三根线芯1之间设有填充2，填充2为玻璃纤维丝，导体11由镀锡铜丝绞合而成；所述导体单元也可以为单芯、双芯或四芯；绝缘层13采用交联聚烯烃制成；绕包层3采用聚酯薄膜制成；内护层4采用聚氯乙烯或聚乙烯挤包而成；屏蔽层5采用镀锡铜丝和芳纶纤维编织而成；护套层6采用低烟无卤阻燃聚氯乙烯制成；

绝缘层13由如下重量份数的组分制成：低密度聚乙烯25份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物20份、高密度聚乙烯8份、乙烯基三甲氧基硅烷2份、纳米二氧化钛0.4份、氢氧化镁45份、氢氧化铝10份、过氧化二异丙苯4份、月桂酸马来酸二丁基锡1份、纳米碳酸钙0.5份、硬脂酸钡0.5份、聚乙烯蜡1.5份和抗氧剂10100.2份。

护套层6由如下重量份数的组分制成：聚氯乙烯树脂35份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物20份、玻璃纤维5份、纳米碳酸钙5份、炭黑4份、硬脂酸钙3份、钙锌热稳定剂3份、氢氧化镁35份、氢氧化铝6份、对苯二甲酸二辛酯5份和抗氧剂10100.6份。

本实施例所述的阻燃交联聚烯烃绝缘电缆的制备方法，包括以下步骤：导体绞合→半导体屏蔽层包覆→绝缘层挤出→成缆→绕包层制备→内护层挤出→屏蔽层绕包→护套层挤出，所述绝缘层挤出的步骤为：

(1)按配比准备原料，将低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、高密度聚乙烯、过氧化二异丙苯、月桂酸马来酸二丁基锡和乙烯基三甲氧基硅烷混合后经双螺杆挤出机造粒，制得硅烷接枝聚烯烃；

(2)然后将步骤(1)中所述的硅烷接枝聚烯烃、聚乙烯蜡、硬脂酸钡、氢氧化镁、氢氧化铝、纳米碳酸钙、纳米二氧化钛和抗氧剂1010加入密炼机中，然后开始混炼，混炼温度为120-140℃，混炼出料送入锥形喂料斗，经双螺杆挤出机造粒、风冷切粒；

(3)然后对切粒后的制品进行加热，控制加热温度为120-145℃，加热时间为25s，干燥后置入热压机中压制成型后挤包在半导体屏蔽层12外周，热压机的温度为250℃，压力为12mpa。

所述护套层挤出的步骤为：

(a)在混料机中依次加入聚氯乙烯树脂、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、玻璃纤维、纳米碳酸钙、炭黑、氢氧化镁、氢氧化铝、对苯二甲酸二辛酯和抗氧剂1010，搅拌均匀后加入钙锌热稳定剂和硬脂酸钙，再次搅拌均匀至温度稳定为130-135℃；

(b)然后将混料机中的物料装入挤塑机，温度控制在155-165℃，挤出造粒；

(c)然后对造粒后的制品进行加热并通过挤出机挤包在绕包层3外周。

实施例2

一种阻燃交联聚烯烃绝缘电缆，包括从内到外依次设置的导体单元、绕包层3、内护层4、屏蔽层5和护套层6，所述导体单元包括三根线芯1，线芯1包括导体11、半导体屏蔽层12和绝缘层13；三根线芯1之间设有填充2，填充2为玻璃纤维丝，导体11由镀锡铜丝绞合而成；所述导体单元也可以为单芯、双芯或四芯；绝缘层13采用交联聚烯烃制成；绕包层3采用聚酯薄膜制成；内护层4采用聚氯乙烯或聚乙烯挤包而成；屏蔽层5采用镀锡铜丝和芳纶纤维编织而成；护套层6采用低烟无卤阻燃聚氯乙烯制成；

绝缘层13由如下重量份数的组分制成：低密度聚乙烯15份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物25份、高密度聚乙烯6份、乙烯基三甲氧基硅烷1份、纳米二氧化钛0.1份、氢氧化镁35份、氢氧化铝20份、过氧化二异丙苯7份、月桂酸马来酸二丁基锡2份、纳米碳酸钙1.5份、硬脂酸钡1份、聚乙烯蜡2份和抗氧剂10100.1份。

护套层6由如下重量份数的组分制成：聚氯乙烯树脂40份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物15份、玻璃纤维10份、纳米碳酸钙2份、炭黑3份、硬脂酸钙2份、钙锌热稳定剂1.5份、氢氧化镁45份、氢氧化铝8份、对苯二甲酸二辛酯6份和抗氧剂10100.8份。

本实施例所述的阻燃交联聚烯烃绝缘电缆的制备方法，包括以下步骤：导体绞合→半导体屏蔽层包覆→绝缘层挤出→成缆→绕包层制备→内护层挤出→屏蔽层绕包→护套层挤出，所述绝缘层挤出的步骤为：

(1)按配比准备原料，将低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、高密度聚乙烯、过氧化二异丙苯、月桂酸马来酸二丁基锡和乙烯基三甲氧基硅烷混合后经双螺杆挤出机造粒，制得硅烷接枝聚烯烃；

(2)然后将步骤(1)中所述的硅烷接枝聚烯烃、聚乙烯蜡、硬脂酸钡、氢氧化镁、氢氧化铝、纳米碳酸钙、纳米二氧化钛和抗氧剂1010加入密炼机中，然后开始混炼，混炼温度为120-140℃，混炼出料送入锥形喂料斗，经双螺杆挤出机造粒、风冷切粒；

(3)然后对切粒后的制品进行加热，控制加热温度为120-145℃，加热时间为15s，干燥后置入热压机中压制成型后挤包在半导体屏蔽层12外周，热压机的温度为260℃，压力为10mpa。

所述护套层挤出的步骤为：

(a)在混料机中依次加入聚氯乙烯树脂、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、玻璃纤维、纳米碳酸钙、炭黑、氢氧化镁、氢氧化铝、对苯二甲酸二辛酯和抗氧剂1010，搅拌均匀后加入钙锌热稳定剂和硬脂酸钙，再次搅拌均匀至温度稳定为130-135℃；

(b)然后将混料机中的物料装入挤塑机，温度控制在155-165℃，挤出造粒；

(c)然后对造粒后的制品进行加热并通过挤出机挤包在绕包层3外周。

对本实施例1和2制得的阻燃交联聚烯烃绝缘电缆进行垂直燃烧试验，将测试电缆保持垂直，用实验用的喷灯火焰高度125mm，热功率500w，燃烧15秒钟，然后停止15秒钟，反复5次后，观察余火焰燃烧时间，并根据火焰熄灭后的整体外观测定烧损程度。实施例1燃烧时间25s，烧损程度11％；实施例2燃烧时间21s，烧损程度10％；燃烧性能均较好。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。