一种聚氯乙烯绝缘铜带屏蔽钢带铠装控制电缆及其制备方法与流程

1.本技术涉及电缆技术领域，更具体地说，它涉及一种聚氯乙烯绝缘铜带屏蔽钢带铠装控制电缆及其制备方法。


背景技术：

2.电线电缆是用于传输电能、传递信息和实现电磁转化的电工类机械产品，广泛应用于能源、交通、通信、汽车、石化等国明经济的各个领域，是现代经济和社会正常运转的重要基础保障。电缆从内到外一般包括三个部分：导线、绝缘层和保护套。聚氯乙烯电缆就是指以聚氯乙烯塑料为绝缘层或保护套材料的电线电缆，作为典型的电气装备用电线电缆，聚氯乙烯电线电缆被广泛应用于弱电系统中，如配电、控制、通信、家用电气和布电线等，该部件与人们的日常工作和生活密切相关。
3.聚氯乙烯塑料是以聚氯乙烯树脂为基础，加入各种配合的多组分混合材料制成的，其具有耐化学腐蚀性强、不延燃、耐气候性好，有足够的电绝缘性，易加工以及成本较低等优点，因此被广泛用作电线电缆的绝缘层或保护套层的材料。但是，聚氯乙烯是热塑性高分子化合物，其力学性能受温度的影响较大，室温下的聚氯乙烯树脂具有良好的力学性能，但是随着温度的升高，其塑性增大、弹性降低、硬度降低，且燃烧时会产生有害气体，发烟量大。


技术实现要素：

4.为了改善聚氯乙烯绝缘电缆的力学性能和减少燃烧时的发烟量，本技术提供一种聚氯乙烯绝缘铜带屏蔽钢带铠装控制电缆及其制备方法。
5.第一方面，本技术提供一种聚氯乙烯绝缘铜带屏蔽钢带铠装电缆，采用如下的技术方案：一种聚氯乙烯绝缘铜带屏蔽钢带铠装电缆，从内到外包括导体、绝缘层、屏蔽层、内衬层、钢带和保护套，所述绝缘层和保护套均由聚氯乙烯绝缘料制成；所述聚氯乙烯绝缘料包含如下重量份的原料：聚氯乙烯树脂80-110份、增塑剂50-60份、阻燃剂ⅰ20-75份、阻燃剂ⅱ8-23份、环氧大豆油2-10份、钙锌稳定剂2-10份、润滑剂0.4-1.5份和抗氧剂0.1-0.5份；所述阻燃剂ⅰ选自氢氧化镁和氢氧化铝中的至少一种；所述阻燃剂ⅱ选自三氧化二锑、硼酸锌和八钼酸铵中的至少一种；本技术电缆从内至外包括导体、绝缘层、屏蔽层、内衬层、钢带和保护套，其中，绝缘层可保护导体线芯；屏蔽层可减少外电磁场对电源或通信线路的影响；铠装的钢带提高了电缆的机械性能，保护电缆；内衬层将绝缘线芯和钢带隔开，避免绝缘线芯被钢带损害；保护套作为最外层保护罩，保护电缆。
6.绝缘层和保护套由聚氯乙烯绝缘料制成，具有优异的阻燃性、力学性能和热稳定性。本技术中，增塑剂和环氧大豆油相互配合，可改善材料的柔软性能和可塑性；阻燃剂ⅰ和
阻燃剂ⅱ相互配合，在赋予材料优异阻燃性能的同时，不会损害材料的力学性能，且发烟量较少，符合标准，减少火灾危害。
7.优选的，所述阻燃剂ⅱ为三氧化二锑，且所述三氧化二锑的重量为8-10份。
8.优选的，所述阻燃剂ⅱ为八钼酸铵，且所述八钼酸铵的重量为4-12份。
9.当阻燃剂ⅱ选择三氧化二锑、八钼酸铵和硼酸锌中的任意一种时，单掺8-10份三氧化二锑，聚氯乙烯绝缘料的极限氧指数最高，此时材料的阻燃性最好。此外，发明人发现，阻燃剂ⅱ选择单掺时，材料的阻燃性能：三氧化二锑＞八钼酸铵＞硼酸锌；发烟量：八钼酸铵＞硼酸锌＞三氧化二锑。当阻燃剂ⅱ为八钼酸铵时，八钼酸铵为4-12份比较适宜，超过14份，材料的发烟量较大，会对环境造成一定的污染。
10.优选的，所述阻燃剂ⅱ为三氧化二锑、硼酸锌和八钼酸铵，且三氧化二锑、硼酸锌和八钼酸铵的重量比为3:4:2。
11.通过采用上述技术方案，三氧化二锑、硼酸锌和八钼酸铵按重量比为3:4:2配合，三种阻燃剂协效阻燃，在保证了电缆的力学性能、电学性能的同时，使电缆具有很好的阻燃性能，其氧指数大于35％；与此同时，电缆的性价比高且环境污染小，烟密度小于210，达到了标准要求；按此配方制得的电缆具有很强的可操作性和市场竞争力。
12.此外，八钼酸铵、硼酸锌、三氧化二锑可作为固体填料，所以基本不影响材料的硬度；且三氧化二锑、硼酸锌和八钼酸铵的重量比为3:4:2时，对材料的低温冲击脆性的影响不大。
13.优选的，所述增塑剂选自领苯二甲酸二辛脂、偏苯三酸三辛酯和氯化石蜡中的任意两种。
14.优选的，当体系中的所述增塑剂选自领苯二甲酸二辛脂和氯化石蜡时，所述领苯二甲酸二辛脂和氯化石蜡的重量比为(8-9)：(2-3)。
15.现有市面上聚氯乙烯电缆的增塑剂一般选自领苯二甲酸二辛脂或偏苯三酸三辛酯，增塑剂能降低材料的硬度，增强材料的柔软度，但是，与此同时，也会降低材料的极限氧指数，降低材料的阻燃性。而本技术中，增塑剂选自领苯二甲酸二辛脂、偏苯三酸三辛酯和氯化石蜡中的任意两种，有利于改善电缆的阻燃性，尤其是增塑剂选自领苯二甲酸二辛脂和氯化石蜡时，相当于用氯化石蜡代替部分领苯二甲酸二辛脂，这样一方面改善了增塑效率，另一方面极大的改善了硬度，与此同时，对材料阻燃性的破坏很小。
16.本技术中，当三氧化二锑、硼酸锌和八钼酸铵的重量比为3:4:2，且领苯二甲酸二辛脂和氯化石蜡的重量比为4:1时，协效作用最好，此时，材料的阻燃性最好、力学性能最好，且发烟量最少，还能在一定程度上改善其抗张强度和断裂伸长率，此外，还能满足低温(-20℃)冲击脆性的要求。
17.优选的，所述阻燃剂ⅰ为氢氧化镁和氢氧化铝，且所述氢氧化镁和氢氧化铝的重量比为(1-2.5)：(0.8-1)，进一步优选，所述氢氧化镁和氢氧化铝的重量比为为1:1。
18.通过采用上述技术方案，氢氧化镁和氢氧化铝按重量比为(1-2.5)：(0.8-1)混合，作为阻燃剂ⅰ，电缆的阻燃性好，且力学性能好。
19.第二方面，本技术提供一种聚氯乙烯绝缘铜带屏蔽钢带铠装电缆的制备方法，采用如下的技术方案：一种聚氯乙烯绝缘铜带屏蔽钢带铠装电缆的制备方法，包括如下步骤：
s1、导体：将软圆铜线拉丝退火得到铜导线，并将多个铜导线绞制成线芯；s2、绝缘：将聚氯乙烯绝缘料紧密挤包在线芯上，得到绝缘线芯；s3、成缆：将多个单股绝缘线芯成缆，并填充填充物，整圆，并在外表缠绕绕包带，得到圆形的预成型电缆；s4、屏蔽：采用软铜编织屏蔽层，使屏蔽层紧密包裹子在预成型电缆上；s5、内衬层：采用聚氯乙烯带重叠绕包，在屏蔽层外形成内衬层；s6、铠装：由两层镀锌钢带左向螺旋状间隙绕包在内衬层上，形成钢带；s7、保护套：将聚氯乙烯绝缘料挤包在铠装后的预成型电缆上，形成外保护套，得到成品。
20.通过采用上述技术方案，按本技术的配方和制备方法制得的聚氯乙烯绝缘铜带屏蔽钢带铠装电缆，具有良好的阻燃性，且力学性能好。
21.优选的，所述聚氯乙烯绝缘料塑炼挤包时的温度为150-165℃。
22.本技术中，“塑炼挤包时的温度”是指将聚氯乙烯绝缘料挤包在线芯上形成绝缘层或将聚氯乙烯绝缘料挤包在铠装后的预成型电缆上形成保护套时的塑炼温度，本技术中，按聚氯乙烯绝缘料的配方比例将各原料混合均匀，随后塑炼，热压，挤压包裹，塑炼过程中，严格控制开炼机的辊轴温度，前辊轴温度为155-165℃，后辊轴温度为150-155℃。严格控制塑炼的温度，与此同时，使开炼机前辊轴温度大于后辊轴温度，有利于各原料均质混合，有利改善电缆的力学性能。
23.综上所述，本技术具有以下有益效果：通过本技术的配方和制备方法，制得的聚氯乙烯绝缘铜带屏蔽钢带铠装电缆表面光洁，色泽均匀，横断面上无目力可见的气泡、砂眼等缺陷，电缆具有优异的阻燃性和力学性能，且发烟量小，化学稳定性好，能抗酸、碱、油脂和有机溶剂，重量轻，安全性能好，利于安装和维护。
具体实施方式
24.以下结合实施例对本技术作进一步详细说明。予以特别说明的是：以下实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行；以下实施例中所用原料除特殊说明外均可来源于普通市售。
25.聚氯乙烯绝缘料制备例1将8kg聚氯乙烯树脂、2.5kg领苯二甲酸二辛脂、2.5kg偏苯三酸三辛酯、2kg氢氧化镁、2.3kg三氧化二锑、0.1kg环氧大豆油、0.2kg钙锌稳定剂、0.04kg润滑剂和0.01kg抗氧剂混合均匀，得到聚氯乙烯绝缘料1。
26.制备例2将11kg聚氯乙烯树脂、2.5kg领苯二甲酸二辛脂、2.5kg偏苯三酸三辛酯、7.5kg氢氧化铝、0.4kg硼酸锌、0.4kg八钼酸铵、1kg环氧大豆油、1kg钙锌稳定剂、0.12kg润滑剂和0.05kg抗氧剂混合均匀，得到聚氯乙烯绝缘料2。
27.制备例3将10kg聚氯乙烯树脂、2.5kg领苯二甲酸二辛脂、2.5kg氯化石蜡、2.5kg氢氧化铝、
2.5kg氢氧化镁、0.5kg三氧化二锑、0.5kg硼酸锌、0.5kg八钼酸铵、0.8kg环氧大豆油、0.5kg钙锌稳定剂、0.07kg润滑剂和0.03kg抗氧剂混合均匀，得到聚氯乙烯绝缘料3。
28.制备例4将10kg聚氯乙烯树脂、4kg领苯二甲酸二辛脂、1kg氯化石蜡、2.5kg氢氧化铝、2.5kg氢氧化镁、0.5kg三氧化二锑、0.5kg硼酸锌、0.5kg八钼酸铵、0.8kg环氧大豆油、0.5kg钙锌稳定剂、0.07kg润滑剂和0.03kg抗氧剂混合均匀，得到聚氯乙烯绝缘料4。
29.制备例5将10kg聚氯乙烯树脂、4.5kg领苯二甲酸二辛脂、1.5kg氯化石蜡、2.5kg氢氧化铝、2.5kg氢氧化镁、0.5kg三氧化二锑、0.5kg硼酸锌、0.5kg八钼酸铵、0.8kg环氧大豆油、0.5kg钙锌稳定剂、0.07kg润滑剂和0.03kg抗氧剂混合均匀，得到聚氯乙烯绝缘料5。
30.制备例6将10kg聚氯乙烯树脂、4kg领苯二甲酸二辛脂、1kg氯化石蜡、3.6kg氢氧化铝、1.4kg氢氧化镁、0.5kg三氧化二锑、0.5kg硼酸锌、0.5kg八钼酸铵、0.8kg环氧大豆油、0.5kg钙锌稳定剂、0.07kg润滑剂和0.03kg抗氧剂混合均匀，得到聚氯乙烯绝缘料6。
31.制备例7将10kg聚氯乙烯树脂、4kg领苯二甲酸二辛脂、1kg氯化石蜡、1.4kg氢氧化铝、3.6kg氢氧化镁、0.5kg三氧化二锑、0.5kg硼酸锌、0.5kg八钼酸铵、0.8kg环氧大豆油、0.5kg钙锌稳定剂、0.07kg润滑剂和0.03kg抗氧剂混合均匀，得到聚氯乙烯绝缘料7。
32.制备例8将10kg聚氯乙烯树脂、4kg领苯二甲酸二辛脂、1kg氯化石蜡、2.5kg氢氧化铝、2.5kg氢氧化镁、0.6kg三氧化二锑、0.4kg硼酸锌、0.8kg八钼酸铵、0.8kg环氧大豆油、0.5kg钙锌稳定剂、0.07kg润滑剂和0.03kg抗氧剂混合均匀，得到聚氯乙烯绝缘料8。
33.制备例9将10kg聚氯乙烯树脂、4kg领苯二甲酸二辛脂、1kg氯化石蜡、2.5kg氢氧化铝、2.5kg氢氧化镁、1kg三氧化二锑、0.8kg环氧大豆油、0.5kg钙锌稳定剂、0.07kg润滑剂和0.03kg抗氧剂混合均匀，得到聚氯乙烯绝缘料9。
34.制备例10将10kg聚氯乙烯树脂、4kg领苯二甲酸二辛脂、1kg氯化石蜡、2.5kg氢氧化铝、2.5kg氢氧化镁、1.2kg八钼酸铵、0.8kg环氧大豆油、0.5kg钙锌稳定剂、0.07kg润滑剂和0.03kg抗氧剂混合均匀，得到聚氯乙烯绝缘料10。
35.对比制备例对比制备例1将10kg聚氯乙烯树脂、4kg领苯二甲酸二辛脂、1kg氯化石蜡、2.5kg氢氧化铝、2.5kg氢氧化镁、0.8kg环氧大豆油、0.5kg钙锌稳定剂、0.07kg润滑剂和0.03kg抗氧剂混合均匀，得到对比聚氯乙烯绝缘料1。
36.没有阻燃剂2对比制备例2将10kg聚氯乙烯树脂、5kg领苯二甲酸二辛脂、2.5kg氢氧化铝、2.5kg氢氧化镁、0.6kg三氧化二锑、0.4kg硼酸锌、0.8kg八钼酸铵、0.8kg环氧大豆油、0.5kg钙锌稳定剂、
0.07kg润滑剂和0.03kg抗氧剂混合均匀，得到对比聚氯乙烯绝缘料2。
37.增塑剂为5kg领苯二甲酸二辛脂实施例
38.实施例1一种聚氯乙烯绝缘铜带屏蔽钢带铠装电缆的制备方法，包括如下步骤：s1、导体：将软圆铜线拉丝退火得到铜导线，并将多个铜导线绞制成线芯；s2、绝缘：将聚氯乙烯绝缘料1在混炼机中混合均匀，随后在开炼机中塑炼，塑炼完成后挤包在线芯上，得到绝缘线芯；s3、成缆：将多个单股绝缘线芯成缆，并填充填充物，整圆，并在外表缠绕绕包带，得到圆形的预成型电缆；s4、屏蔽：采用软铜编织屏蔽层，使屏蔽层紧密包裹子在预成型电缆上；s5、内衬层：采用聚氯乙烯带重叠绕包，在屏蔽层外形成内衬层；s6、铠装：由两层镀锌钢带左向螺旋状间隙绕包在内衬层上，形成钢带；s7、保护套：将聚氯乙烯绝缘料1在混炼机中混合均匀，随后在开炼机中塑炼，塑炼完成后挤包在铠装后的预成型电缆上，形成外保护套，得到成品；步骤s2和s7的塑炼过程中，开炼机前辊轴温度为155℃，后辊轴温度为155℃。
39.实施例2一种聚氯乙烯绝缘铜带屏蔽钢带铠装电缆的制备方法，包括如下步骤：s1、导体：将软圆铜线拉丝退火得到铜导线，并将多个铜导线绞制成线芯；s2、绝缘：将聚氯乙烯绝缘料1在混炼机中混合均匀，随后在开炼机中塑炼，塑炼完成后挤包在线芯上，得到绝缘线芯；s3、成缆：将多个单股绝缘线芯成缆，并填充填充物，整圆，并在外表缠绕绕包带，得到圆形的预成型电缆；s4、屏蔽：采用软铜编织屏蔽层，使屏蔽层紧密包裹子在预成型电缆上；s5、内衬层：采用聚氯乙烯带重叠绕包，在屏蔽层外形成内衬层；s6、铠装：由两层镀锌钢带左向螺旋状间隙绕包在内衬层上，形成钢带；s7、保护套：将聚氯乙烯绝缘料1在混炼机中混合均匀，随后在开炼机中塑炼，塑炼完成后挤包在铠装后的预成型电缆上，形成外保护套，得到成品；步骤s2和s7的塑炼过程中，开炼机前辊轴温度为165℃，后辊轴温度为150℃。
40.实施例3-11实施例3-11与实施例2的区别仅在于，实施例3-11中使用的聚氯乙烯绝缘料不同，具体如下表1所示。
41.表1
对比例对比例1对比例1与实施例9的区别仅在于，对比例1中使用的是对比聚氯乙烯绝缘料1，其余均与实施例9保持一致。
42.对比例2对比例2与实施例9的区别仅在于，对比例2中使用的是对比聚氯乙烯绝缘料2，其余均与实施例9保持一致。
43.性能检测试验检测实施例1-11和对比例1-2中制得的聚氯乙烯绝缘铜带屏蔽钢带铠装电缆的阻燃性、力学性和发烟量等性能，具体检测结果如下表2所示。
44.表2样品热变形/％200℃热稳定时间/min氧指数/％最大烟密度实施例1188028230实施例2178328230实施例3168431200实施例4148533210实施例5118935210实施例6128735220实施例7118834220实施例8138632230实施例999237210实施例10128635230实施例11128529190对比例1158330250对比例2257435220结合实施例1-2并结合表2可以看出，聚氯乙烯绝缘料的塑炼温度不同，最终得到的电缆的性能也不同，所以，在生产电缆的过程中，需要严格控制聚氯乙烯绝缘料的塑炼温度。
45.结合实施例4-6并结合表2可以看出，增塑剂的选择和用量对电缆的热稳定性影响比较大。
46.结合实施例5、7-8并结合表2可以看出，氢氧化镁和氢氧化铝的用量比例会影响电
缆的阻燃性能，当氢氧化镁和氢氧化铝的用量比为1:1时，电缆的阻燃性能较好。
47.结合实施例5、9-11和对比例1并结合表2可以看出，阻燃剂ⅱ的选择和用量会影响电缆的阻燃性能，在本技术的配方中，当阻燃剂ⅱ为三氧化二锑、硼酸锌和八钼酸铵，且三者按重量比为3:4:2配合时，电缆的阻燃性、力学性能、热稳定性和发烟量等综合最好。
48.本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。