一种低烟无卤阻燃聚烯烃材料的硫化封装方法及线缆硫化封装方法与流程

本发明涉及一种低烟无卤阻燃聚烯烃材料的硫化封装方法及线缆硫化封装方法，属于线缆制造
技术领域：
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背景技术：
：低烟无卤阻燃电缆是指电缆外皮由不含卤素(f、cl、br、i、at)、不含铅、镉、铬、汞等物质的胶料制成，使用时不易燃烧或燃烧时不会产生有毒烟雾的环保型电缆，这种材质的电缆已成为军用装配使用的必备要求，是先进技术、安全保障的必备条件。低烟无卤阻燃聚烯烃外护套的电缆是低烟无卤阻燃电缆中的一种，因其特殊的材质特性导致硫化密封时易开裂，主要表现在：不易与其他材料粘接；机械性能差，使得外护套在应力、温度变化、弯曲半径较小时容易开裂；另外，材质耐温为-35～85℃，而现有的硫化温度一般在120℃以上，该温度下会导致聚烯烃外护套熔化、损伤。不易粘接的原因主要有：第一是低烟无卤阻燃聚烯烃材料以聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)为主体材料，此类材料为非极性高分子材料，不具备形成取向力和诱导力的条件，只能形成较弱的色散力，因此粘附性能较差。第二，粘接剂在未固化前一般处于流动状态，粘接过程是胶液在粘接表面浸润、固化的过程，所以粘接剂能牢固粘接材料的重要条件是粘接剂可以在被粘材料上充分铺展，对被粘接材料的表面有良好的润湿性。而聚烯烃材料的表面张力低，润湿能力差，难以粘接。第三，聚烯烃为高结晶度物质，化学稳定性好，溶胀、溶解都比非结晶高分子材料困难，由于聚烯烃结晶度高、分子量大、分子链不易运动和扩散，很难与胶黏剂分子链发生相互缠结，不能形成很强的粘附力，且聚烯烃材料表面分子排列紧密，胶粘剂很难扩散到基体中，不能产生有效的粘接作用。第四，弱边界层理论认为基材与胶黏剂之间低内聚强度的区域造成了弱的粘附性能，相对低的内聚强度区域更趋于出现在未处理的聚合物表面，聚烯烃材料通常具有较宽的分子量分布，低分子量部分的分子易于向表面迁移，形成弱边界层，合成、加工过程中加入大量的无机阻燃剂进一步增强弱边界层，弱边界层的存在大大降低了粘接强度。低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料一般由聚烯烃共混树脂(一种或者几种烯烃聚合物或共聚制的聚合物)加阻燃填充剂氢氧化铝、氢氧化镁和一些为了提高耐热寿命而添加的抗氧剂制成。有时为了降低其燃烧时的发烟量，还加入了一些发烟抑制剂，如钒、镍、钼、铁、硅、氮系化合物。其阻燃机理为：燃烧时，阻燃填充剂氢氧化铝、氢氧化镁会释放出结晶水，吸收大量热量；与此同时，脱水反应会产生大量水蒸汽，稀释可燃性气体，从而阻止燃烧，还可以在材料表面形成一层不熔不燃的氧化物硬壳，阻断了高聚物与外界热氧反应的通道，最终材料阻燃、自熄。大量无机阻燃剂的使用赋予了低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料阻燃、低烟、无卤、低毒等特性，同时也使其在物理机械性能、电气性能和工艺性能等方面与其他非阻燃及含卤阻燃材料存在差异。低烟无卤阻燃电缆料依据不同的应用性能指标采用不同的生产工艺，在抗张强度、断裂伸长率、老化温度、体积电阻系数、耐油性能、耐刮磨性能、柔软性、阻燃要求等方面，不同的电缆往往有所偏重。但是上述指标中有些是相互制约的，很难有一种产品能满足以上所有各类电线电缆的要求，比较突出的是断裂伸长率与阻燃性之间的矛盾、柔软度与热变形及老化性能之间的矛盾。低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料要具有较好的阻燃性，配方中氢氧化铝、氢氧化镁必须有较大的填充量，而大量的无机阻燃剂填充导致低烟无卤阻燃聚烯烃电缆绝缘层的物理机械性能与非阻燃及含卤阻燃聚烯烃电缆绝缘层相比要低得多。主要表现在以下几方面：(1)抗张强度及断裂伸长率降低；(2)抗老化性能有所降低；大量无机阻燃剂的加入，使无卤电缆料抗老化性能受到较大影响；(3)热变形变大；(4)柔软度较差(一般无卤阻燃聚烯烃电缆料邵氏a硬度均超过ha90，邵氏d硬度超过hd40)；(5)耐外伤性能较差，经外力擦划后易有伤痕。由于低烟无卤阻燃聚烯烃电缆外护套机械性能差，使得外护套在应力、温度变化、弯曲半径较小时极易开裂，增加了硫化封装难度。另外，大部分橡胶的硫化温度不低于120℃，而低烟无卤阻燃聚烯烃材质电缆长期使用温度为-35～85℃，在120℃时外护套会熔化、灼伤，导致性能下降。现阶段对线缆的硫化封装工艺一般仅能保证对聚氨酯、氯丁橡胶外护套材质的水密线缆实现硫化密封，对于材质为低烟无卤阻燃聚烯烃的电缆很难实现硫化密封。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种操作简单、密封效果好的低烟无卤阻燃聚烯烃材料的硫化封装方法。本发明的目的还在于提供一种低烟无卤阻燃聚烯烃外护套线缆的硫化封装方法为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种低烟无卤阻燃聚烯烃材料的硫化封装方法，包括如下步骤：1)将需硫化封装的聚烯烃材料表面涂抹粘结剂，然后将低温硫化橡胶覆在涂抹粘结剂后的聚烯烃材料表面；2)在90-102℃保温3.5-5h进行硫化，即得。本发明的低烟无卤阻燃聚烯烃材料的硫化封装方法操作简单，能够针对低烟无卤阻燃聚烯烃材料实现完全密封，不开裂。步骤1)中需硫化封装的聚烯烃材料外表面在涂抹粘结剂之前先进行表面处理，所述表面处理是先将需硫化封装的聚烯烃材料表面打磨，然后用乙醇清洗。所述粘结剂为开姆洛克205、开姆洛克220中的至少一种。这些粘结剂能够大大提高聚烯烃材料与硫化橡胶的粘结力，实验证明，粘结面的粘结强度完全大于材料本体的强度。所述绝缘低温硫化橡胶为氯丁橡胶。所述低烟无卤阻燃聚烯烃材料包括基材及阻燃剂，所述基材为聚丙烯、聚乙烯、乙烯共聚物中的一种。所述乙烯共聚物为乙烯-醋酸乙烯共聚物。所述阻燃剂为无机阻燃剂、硼酸系阻燃剂、氮系阻燃剂、膨胀型阻燃剂中的一种。优选的，所述阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁的至少一种。所述低温硫化橡胶经过软化处理，所述软化处理是将低温硫化橡胶进行混炼碾压0.4-1h。所述硫化时的压力为：硫化温度为90℃-100℃时的压力为4-5mpa，当温度达到100℃后压力为2-3mpa。在90-100℃的升温过程中，此时产品各零件及橡胶进行预热，使橡胶料软化。橡胶软化后将模具合上。4-5mpa的保压时间为3-7min。温度达到100℃后压力为2-3mpa，保压时间为3.5-5h。一种低烟无卤阻燃聚烯烃外护套线缆的硫化封装方法，包括如下步骤：1)将需硫化封装的聚烯烃外护套线缆外表面涂抹粘结剂，然后将低温硫化橡胶覆在涂抹粘结剂后的聚烯烃外护套线缆外表面；2)在90-102℃保温3.5-5h进行硫化，即得。步骤1)中需硫化封装的聚烯烃外护套线缆外表面在涂抹粘结剂之前先进行表面处理，所述表面处理是先将需硫化封装的聚烯烃外护套线缆外表面打磨，然后用乙醇清洗。所述粘结剂为开姆洛克205、开姆洛克220中的至少一种。这些粘结剂能够大大提高聚烯烃材料与硫化橡胶的粘结力，实验证明，粘结面的粘结强度完全大于材料本体的强度。所述绝缘低温硫化橡胶为氯丁橡胶。所述低烟无卤阻燃聚烯烃材料包括基材及阻燃剂，所述基材为聚丙烯、聚乙烯、乙烯共聚物中的一种。所述乙烯共聚物为乙烯-醋酸乙烯共聚物。所述阻燃剂为无机阻燃剂、硼酸系阻燃剂、氮系阻燃剂、膨胀型阻燃剂中的一种。优选的，所述阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁的至少一种。所述低温硫化橡胶经过软化处理，所述软化处理是将低温硫化橡胶进行混炼碾压0.4-1h。软化处理后，低温硫化橡胶中无块状物及颗粒物存在。所述硫化时的压力为：硫化温度为90℃-100℃时的压力为4-5mpa，当温度达到100℃后压力为2-3mpa。在90-100℃的升温过程中，此时产品各零件及橡胶进行预热，使橡胶料软化。橡胶软化后将模具合上。4-5mpa的保压时间为3-7min。温度达到100℃后压力为2-3mpa，保压时间为3.5-5h。硫化时，在合模前，在线缆上与模具出线口对应的位置缠绕聚四氟乙烯生料带。缠绕聚四氟乙烯生料带可以避免线缆外护套在受力过程中直接接触压线块，避免引起刻痕、损伤。本发明的有益效果是：本发明采用低温硫化橡胶封装的低烟无卤阻燃聚烯烃线缆在水下7mpa压力下能够实现完全密封，不开裂，在封装过程中也不会导致外护套撕裂、割伤，封装后的线缆外观良好，表面光滑，内部也完好无损。附图说明图1为本发明的低烟无卤阻燃聚烯烃外护套线缆结构示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步说明。下面实施例中，低温硫化橡胶为氯丁橡胶。低烟无卤阻燃聚烯烃以聚乙烯为基材，氢氧化镁为阻燃剂，氢氧化镁的添加量为60％。下面实施例中的低烟无卤阻燃聚烯烃外护套线缆如图1所示，包括线缆1以及设置在线缆一端的连接器3，还包括套设在线缆端部的硫化橡胶封装件2。实施例1本实施例的低烟无卤阻燃聚烯烃外护套线缆的硫化封装方法，包括如下步骤：1)将低温硫化橡胶在混炼机上反复混炼、碾压0.5h，使低温硫化橡胶完全软化得到软化后的低温硫化橡胶，软化后的低温硫化橡胶质地均匀，橡胶内无块状、颗粒状物体存在；将待硫化封装的低烟无卤阻燃聚烯烃外护套线缆外表面打磨粗糙后用乙醇清洗干净，自然晾干。2)在晾干的聚烯烃外护套线缆线皮外表面均匀涂抹一层粘结剂，粘结剂为开姆洛克205，涂抹时沿线缆外皮周向将需要硫化封装的部位全部涂抹；然后将步骤1)中软化后的低温硫化橡胶制成条状，缠绕在涂抹粘结剂后的聚烯烃外护套线缆外表面；缠绕的厚度和宽度根据封装尺寸要求进行设置。3)将缠绕低温硫化橡胶的聚烯烃外护套线缆安装硫化模具，具体是将线缆与硫化模具出线口对应的位置缠绕聚四氟乙烯生料带，然后将上下模具扣合在线缆外的低温硫化橡胶外。4)将安装好模具的线缆进行硫化：先加压至3.5mpa，同时升温至90℃，约3min后，温度升至100℃，降压至2mpa，保持4h，然后降温降压至常温常压。5)脱模，去除聚四氟乙烯生料带，裁剪掉多余的橡胶，使封装的橡胶外表面光滑无多余物，即得。实施例2本实施例的低烟无卤阻燃聚烯烃外护套线缆的硫化封装方法，包括如下步骤：1)将低温硫化橡胶在混炼机上反复混炼、碾压0.5h，使低温硫化橡胶完全软化得到软化后的低温硫化橡胶，软化后的低温硫化橡胶质地均匀，橡胶内无块状、颗粒状物体存在；将待硫化封装的低烟无卤阻燃聚烯烃外护套线缆外表面打磨粗糙后用乙醇清洗干净，自然晾干。2)在晾干的聚烯烃外护套线缆线皮外表面均匀涂抹一层粘结剂，粘结剂为开姆洛克205，涂抹时沿线缆外皮周向将需要硫化封装的部位全部涂抹；然后将步骤1)中软化后的低温硫化橡胶制成条状，缠绕在涂抹粘结剂后的聚烯烃外护套线缆外表面；缠绕的厚度和宽度根据封装尺寸要求进行设置。3)将缠绕低温硫化橡胶的聚烯烃外护套线缆安装硫化模具，具体是将线缆与硫化模具出线口对应的位置缠绕聚四氟乙烯生料带，然后将上下模具扣合在线缆外的低温硫化橡胶外。4)将安装好模具的线缆进行硫化：先加压至4mpa，同时升温至90℃，约3min后，温度升至100℃，降压至2.5mpa，保持3.5h，然后降温降压至常温常压。5)脱模，去除聚四氟乙烯生料带，裁剪掉多余的橡胶，使封装的橡胶外表面光滑无多余物，即得。实施例3本实施例的低烟无卤阻燃聚烯烃外护套线缆的硫化封装方法，包括如下步骤：1)将低温硫化橡胶在混炼机上反复混炼、碾压0.8h，使低温硫化橡胶完全软化得到软化后的低温硫化橡胶，软化后的低温硫化橡胶质地均匀，橡胶内无块状、颗粒状物体存在；将待硫化封装的低烟无卤阻燃聚烯烃外护套线缆外表面打磨粗糙后用乙醇清洗干净，自然晾干。2)在晾干的聚烯烃外护套线缆线皮外表面均匀涂抹一层粘结剂，粘结剂为开姆洛克220，涂抹时沿线缆外皮周向将需要硫化封装的部位全部涂抹；然后将步骤1)中软化后的低温硫化橡胶制成条状，缠绕在涂抹粘结剂后的聚烯烃外护套线缆外表面；缠绕的厚度和宽度根据封装尺寸要求进行设置。3)将缠绕低温硫化橡胶的聚烯烃外护套线缆安装硫化模具，具体是将线缆与硫化模具出线口对应的位置缠绕聚四氟乙烯生料带，然后将上下模具扣合在线缆外的低温硫化橡胶外。4)将安装好模具的线缆进行硫化：先加压至5mpa，同时升温至90℃，约3min后，温度升至100℃，降压至3mpa，保持5h，然后降温降压至常温常压。5)脱模，去除聚四氟乙烯生料带，裁剪掉多余的橡胶，使封装的橡胶外表面光滑无多余物，即得。本发明的低烟无卤阻燃聚烯烃材料的硫化封装方法与上述实施例中的方法相同，不同之处在于可以用来封装低烟无卤阻燃聚烯烃管道、低烟无卤聚烯烃护套、绝缘料等。试验例(1)外观测试实施例1-3制得的硫化橡胶封装的低烟无卤阻燃聚烯烃线缆的封装结构外观完整良好，外表面光滑，无多余物，外护套没有撕裂、割伤。(2)粘结力测试将实施例1-3中制得的硫化橡胶封装的低烟无卤阻燃聚烯烃线缆进行粘结强度测试，测试结果如表1所示。(3)耐压强度测试按照如下方式测试耐压强度：a、将硫化封装好的电缆与对应连接器连接好后，完全浸入水中，然后施加水压；b、5min内水压升至7mpa，保压2h，然后10min内释放水压；d、试验结束，对硫化段、与线缆结合处解剖，内部完好无损。测试结果如表1所示。表1实施例1-3的硫化橡胶封装的低烟无卤阻燃聚烯烃线缆性能测试粘结强度耐压强度撕裂状态实施例1253n7mpa粘接面未撕裂实施例2265n7mpa粘接面未撕裂实施例3260n7mpa粘接面未撕裂根据测试结果可知，将硫化橡胶撕开需要约265n的力，且粘结面残留大量橡胶。说明粘结面的粘结强度完全大于材料本体的强度。实施例1-3中的硫化橡胶封装的低烟无卤阻燃聚烯烃线缆在水下7mpa压力下能够实现完全密封，不开裂，外观及内部完好无损。当前第1页12