專(zhuān)利名稱(chēng)：軌道交通用阻燃電力電纜及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的軌道交通用電力電纜及制備方法。
背景技術(shù)：
由于軌道交通的特殊性，對(duì)電力系統(tǒng)的安全性、可靠性要求極高。要求電纜不僅不易燃燒，而且燃燒過(guò)程極少釋放煙霧、毒氣和腐蝕性氣體，因此要求電纜具有低煙無(wú)鹵高阻燃性能。其次，要求電纜(尤其是地鐵用電纜)絕緣層具有較強(qiáng)的抗水分侵入和“抗水樹(shù)”能力。因?yàn)樗纸腚娎|，會(huì)造成導(dǎo)體的氧化、腐蝕，不僅影響電纜的電性能，而且嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生異常斷線事故。絕緣層中產(chǎn)生“水樹(shù)枝”，會(huì)加速電纜的電老化，甚至導(dǎo)致電纜擊穿事故，降低電纜使用壽命。
通常低煙無(wú)鹵高阻燃電纜，導(dǎo)體外絕緣層為采用化學(xué)方式交聯(lián)的交聯(lián)聚乙烯，外護(hù)層為添加無(wú)機(jī)阻燃劑(例如氫氧化鎂和氫氧化鋁)的聚烯烴。化學(xué)方式交聯(lián)的交聯(lián)聚乙烯絕緣層，耐溫等級(jí)不高(一般不超過(guò)90℃)，并且在強(qiáng)電場(chǎng)的作用下，交聯(lián)聚乙烯絕緣層中會(huì)產(chǎn)生“水樹(shù)枝”；其次，混合的過(guò)氧化二異丙苯(DCP)等化學(xué)交聯(lián)劑，會(huì)產(chǎn)生枯基醇和苯乙酮等有毒化學(xué)物質(zhì)，生產(chǎn)過(guò)程中有嚴(yán)重異味，并污染環(huán)境；再就是，化學(xué)交聯(lián)需在高溫高壓環(huán)境中進(jìn)行，不僅會(huì)使材料老化影響壽命，而且還會(huì)破壞電纜內(nèi)部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，輸配線路的安全性和可靠性降低?；旌系拇罅繜o(wú)機(jī)阻燃劑構(gòu)成的低煙無(wú)鹵聚烯烴外護(hù)層，不僅在生產(chǎn)和使用過(guò)程中混合的阻燃劑極易發(fā)生分解，進(jìn)而影響電纜的阻燃性及機(jī)械性能；而且直接混合大量無(wú)機(jī)阻燃劑，還會(huì)造成護(hù)層電性能和物理機(jī)械性能較大幅度下降(例如導(dǎo)致材料環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂和抗拉強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率下降)。這些都會(huì)降低電纜使用壽命和使用等級(jí)。
中國(guó)專(zhuān)利02116893.8雖然公開(kāi)了一種輻照交聯(lián)低煙無(wú)鹵阻燃電纜，不僅絕緣層材料同樣不抗水樹(shù)，在強(qiáng)電場(chǎng)的作用下仍然會(huì)產(chǎn)生“水樹(shù)枝”；而且絕緣層中直接添加較大量的無(wú)機(jī)阻燃劑，還導(dǎo)致絕緣層電性能下降，因此作為絕緣材料使用，只能用于低壓(0.6/1kV及以下)線芯。護(hù)層基料采用單一的聚乙烯，基料與其他添加填料的相容性較差，會(huì)導(dǎo)致加工性能下降；氫氧化鎂和氫氧化鋁阻燃劑與基料的和親合性差，會(huì)造成共混物體系內(nèi)聚能密度下降，對(duì)材料性能帶來(lái)不利影響。因此仍有值得改進(jìn)的地方。因此，盡管人們?cè)缫阎垒椪湛墒咕酆衔锝宦?lián)，但僅停留在普通電纜配方料基礎(chǔ)上，并沒(méi)有能克服一些常見(jiàn)問(wèn)題，仍然存在這樣那樣的不足。
再就是，電纜采用普通結(jié)構(gòu)，仍然難以達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)要求，因此導(dǎo)致現(xiàn)有軌道交通用阻燃電力電纜，難以達(dá)到公安部GA306.1-2001標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的IA級(jí)阻燃電纜試驗(yàn)要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述已有技術(shù)的種種不足，提供一種絕緣層耐溫等級(jí)高，抗水樹(shù)枝性能好，低煙無(wú)鹵高阻燃，又能確保電纜機(jī)械物理性能，安全性能好，環(huán)保，使用壽命長(zhǎng)的軌道交通用阻燃電力電纜。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種上述電纜的制備方法。
本發(fā)明目的實(shí)現(xiàn)，主要改進(jìn)是將化學(xué)交聯(lián)聚乙烯絕緣層改為抗水樹(shù)輻照型交聯(lián)聚乙烯絕緣層，外護(hù)層采用輻照低煙無(wú)鹵復(fù)合聚烯烴，從而克服了上述已有技術(shù)帶來(lái)的不足。具體說(shuō)，本發(fā)明軌道交通用阻燃電力電纜，包括導(dǎo)體，交聯(lián)聚乙烯絕緣層，隔熱隔氧層，低煙無(wú)鹵聚烯烴外護(hù)層，其特征在于所說(shuō)交聯(lián)聚乙烯絕緣層為抗水樹(shù)輻照交聯(lián)聚乙烯，所說(shuō)低煙無(wú)鹵聚烯烴外護(hù)層為輻照低煙無(wú)鹵聚乙烯與乙烯-醋酸乙烯酯共聚物混合聚烯烴。
為進(jìn)一步提高電纜阻燃、阻水效果，本發(fā)明所說(shuō)隔熱隔氧層，一種較好是采用繞包非吸濕性玻璃纖維帶，擠包隔氧阻燃層，繞包非吸濕性玻璃纖維帶，縱包銅帶后軋紋，繞包非吸濕性玻璃纖維帶5復(fù)合隔熱隔氧層。
本發(fā)明絕緣層材料，由低密度聚乙烯100份，碳黑2-3份，抗水樹(shù)添加劑2-3份，抗氧劑0.2-0.4份，金屬抑制劑0.2-0.5份，敏化劑1-2份混合組成。其中抗水樹(shù)添加劑，較好采用乙烯-丙烯共聚物或乙烯-辛烯共聚物，抗氧劑較好采用酚類(lèi)和/或胺類(lèi)抗氧劑，金屬抑制劑優(yōu)選采用雙水楊叉替酰膣，敏化劑優(yōu)選采用三烯丙基異腈脲酸脂。
本發(fā)明護(hù)層材料，由40-60份低密度聚乙烯與60-40份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)混合聚烯烴100份，碳黑2-5份，抗氧劑0.2-0.4份，無(wú)機(jī)復(fù)合阻燃劑100-160份，敏化劑1-2份混合組成。其中抗氧劑同樣可優(yōu)選采用酚類(lèi)、胺類(lèi)抗氧劑，無(wú)機(jī)復(fù)合阻燃劑為由脂肪酸鹽(例如選硬脂酸鋅、硬脂酸鋇、硬脂酸鈣)5-10％、鈦酸酯偶聯(lián)劑(例如二異硬脂酸?；佀岙惐?、異丙基三油酰氧基鈦酸酯、異丙基三(12烷基苯磺酰基)鈦酸酯)0.3-1.5％、余量為氫氧化鎂和氫氧化鋁混合組成，敏化劑同樣可優(yōu)選采用為三烯丙基異腈脲酸脂。
本發(fā)明電纜制造方法，其特征是在導(dǎo)體上擠包聚乙烯絕緣層后，進(jìn)行輻照交聯(lián)，成纜后分別繞包非吸濕性玻璃纖維帶，擠包隔氧阻燃層，繞包非吸濕性玻璃纖維帶，縱包銅帶并軋紋，繞包非吸濕性玻璃纖維帶，擠包外護(hù)層輻照交聯(lián)。
本發(fā)明所說(shuō)輻照交聯(lián)，其方法與參數(shù)與通常輻照基本相同，無(wú)特別要求。
本發(fā)明所得電纜，其絕緣層聚氯乙烯由于加入抗水樹(shù)添加劑并采用輻照交聯(lián)，克服了普通化學(xué)交聯(lián)和添加阻燃劑輻照交聯(lián)絕緣層的不足，不僅顯著提高了電纜的耐溫等級(jí)，耐溫由化學(xué)交聯(lián)的90℃可提高到120℃以上，而且具有較強(qiáng)的抗水樹(shù)枝性能，即使在潮濕環(huán)境下，也難以產(chǎn)生“水樹(shù)枝”，并且絕緣層物理機(jī)械性能不下降，可以確保電纜使用在較高電壓等級(jí)，長(zhǎng)期使用不老化。
外護(hù)層采用復(fù)合聚烯烴基料添加復(fù)合改性阻燃劑后輻照交聯(lián)，不僅阻燃劑氫氧化鋁和氫氧化鎂不易發(fā)生分解，可以確保優(yōu)良的阻燃性能，不會(huì)損害護(hù)套機(jī)械性能；而且與其他添加填料的相容性好，可確保優(yōu)良的加工性能，容易擠出，產(chǎn)品柔軟，屈服模量比可降低20-40％；鋁、鎂阻燃劑加入脂肪酸鹽、鈦酸酯偶聯(lián)劑處理，使得其表面性能得到改善，大大提高了與基料的親合性，防水性能較未處理有較大提高，抗拉強(qiáng)度可提高15-25％。
多重非吸濕性玻璃纖維帶繞包，及銅帶縱包，阻隔氧氣和火焰熱量向內(nèi)部傳遞及阻止水分侵入性能好，不僅不易燃燒，而且燃燒環(huán)境中也極少釋放煙霧、毒氣和腐蝕性氣體，使電纜具有阻水、抗水樹(shù)、阻燃、低煙、無(wú)鹵綜合優(yōu)良性能，能夠達(dá)到公安部標(biāo)準(zhǔn)GA306.1-2001規(guī)定的IA級(jí)阻燃電纜試驗(yàn)要求。在規(guī)定的試驗(yàn)條件下，透光率由40-60％提高到80％以上，鹵酸氣體逸出量由12mg/g降低為5mg/g，而且在同等使用條件下，使用壽命可延長(zhǎng)20-30％。
本發(fā)明電纜顯著改善了高聚物的耐熱性，從而使電纜材料耐溶、耐熔融、耐焊接性能顯著提高，以及電性能、阻燃性能、阻水、抗水樹(shù)、物理機(jī)械性能大為改善，這是本發(fā)明區(qū)別于其他電纜關(guān)鍵之處，完全滿(mǎn)足軌道交通電力電纜用。
以下結(jié)合一個(gè)具體實(shí)施方式
，進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。


附圖為本發(fā)明實(shí)施例電纜結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例參見(jiàn)附圖，本發(fā)明軌道交通用阻燃電力電纜，其結(jié)構(gòu)為導(dǎo)體1外為輻照型交聯(lián)聚乙烯絕緣材料2，組成纜芯后，繞包非吸濕性玻璃纖維帶3，擠包有隔氧阻燃層4，再依次繞包非吸濕性玻璃纖維帶3，縱包銅帶5并軋紋，繞包非吸濕性玻璃纖維帶3，最外層為輻照型低煙無(wú)鹵聚烯烴外護(hù)層6。
絕緣層由低密度聚乙烯100份，碳黑2-3份，乙烯-丙烯共聚物或乙烯-辛烯共聚物抗水樹(shù)添加劑2-3份，四[甲撐β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]和/或1，1，3-三(2-甲基-4-羥基-5-叔丁基苯基)丁烷抗氧劑0.2-0.4份，雙水楊叉替酰膣金屬抑制劑0.2-0.5份，三烯丙基異腈脲酸脂敏化劑1-2份混合，經(jīng)塑化造粒，擠包于導(dǎo)體外表，放入輻照房?jī)?nèi)經(jīng)電子束輻射交聯(lián)(輻照工藝參數(shù)與同等直徑電纜聚烯烴輻照相仿)。分別繞包非吸濕性玻璃纖維帶3，擠包隔氧阻燃層4，繞包非吸濕性玻璃纖維帶3，縱包銅帶5后壓紋，繞包非吸濕性玻璃纖維帶3。擠包外護(hù)層由低密度聚乙烯50份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)50份，碳黑2-5份，四[甲撐β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]和/或1，1，3-三(2-甲基-4-羥基-5-叔丁基苯基)丁烷抗氧劑0.2-0.4份，復(fù)合阻燃劑(硬脂酸鋅5-10％、二異硬脂酸酰基鈦酸異丙酯0.3-1.5％、余量為氫氧化鎂和氫氧化鋁)100-160份，三烯丙基異腈脲酸脂敏化劑1-2份混合，經(jīng)塑化造粒，擠包后放入輻照房?jī)?nèi)經(jīng)電子束輻射交聯(lián)(輻照工藝參數(shù)與同等直徑電纜聚烯烴輻照相仿)。
實(shí)施例中各功能添加劑，還可以采用公知的其他同類(lèi)添加劑替代，同樣可達(dá)到本發(fā)明基本性能。
電纜芯線，根據(jù)使用要求可以是單芯，也可以是多芯。
權(quán)利要求
1.軌道交通用阻燃電力電纜，包括導(dǎo)體，交聯(lián)聚乙烯絕緣層，隔熱隔氧層，低煙無(wú)鹵聚烯烴外護(hù)層，其特征在于所說(shuō)交聯(lián)聚乙烯絕緣層為抗水樹(shù)輻照交聯(lián)聚乙烯，所說(shuō)低煙無(wú)鹵聚烯烴外護(hù)層為輻照低煙無(wú)鹵聚乙烯與乙烯-醋酸乙烯酯共聚物混合聚烯烴。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述軌道交通用阻燃電力電纜，其特征在于所說(shuō)隔熱隔氧層由繞包非吸濕性玻璃纖維帶，擠包隔氧阻燃層，繞包非吸濕性玻璃纖維帶，縱包銅帶并軋紋，繞包非吸濕性玻璃纖維帶組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述軌道交通用阻燃電力電纜，其特征在于所說(shuō)交聯(lián)聚乙烯絕緣層由低密度聚乙烯100份，碳黑2-3份，抗水樹(shù)添加劑2-3份，抗氧劑0.2-0.4份，金屬抑制劑0.2-0.5份，敏化劑1-2份。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述軌道交通用阻燃電力電纜，其特征在于所說(shuō)外護(hù)層由40-60份低密度聚乙烯與60-40份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物混合聚烯烴100份，碳黑2-5份，抗氧劑0.2-0.4份，無(wú)機(jī)復(fù)合阻燃劑100-160份，敏化劑1-2份混合組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述軌道交通用阻燃電力電纜，其特征在于所說(shuō)無(wú)機(jī)復(fù)合阻燃劑由5-10％脂肪酸鹽、0.3-1.5％鈦酸酯偶聯(lián)劑、余量為氫氧化鎂和氫氧化鋁組成。
6.一種上述權(quán)利要求所述軌道交通用阻燃電力電纜制備方法，其特征是在導(dǎo)體上擠包聚乙烯絕緣層后，進(jìn)行輻照交聯(lián)，成纜后分別繞包非吸濕性玻璃纖維帶，擠包隔氧阻燃層，繞包非吸濕性玻璃纖維帶，縱包銅帶并壓紋，繞包非吸濕性玻璃纖維帶，擠包外護(hù)層輻照交聯(lián)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種軌道交通用電力電纜及制備方法，其特征是聚乙烯絕緣層為抗水樹(shù)輻照交聯(lián)聚乙烯，外護(hù)層為輻照低煙無(wú)鹵聚乙烯與乙烯－醋酸乙烯酯共聚物混合聚烯烴。并且電纜采用非吸濕必玻璃纖維繞包和銅帶縱包5層復(fù)合隔離層結(jié)構(gòu)，使電纜的電性能、阻燃性能、阻水、抗水樹(shù)、物理機(jī)械性能大為改善，完全能達(dá)到公安部標(biāo)準(zhǔn)GA306.1－2001規(guī)定的IA級(jí)阻燃電纜試驗(yàn)要求，滿(mǎn)足軌道交通電力電纜使用要求。
文檔編號(hào)H01B3/44GK1655287SQ20051003782
公開(kāi)日2005年8月17日 申請(qǐng)日期2005年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月24日
發(fā)明者芮一平, 夏亞芳, 陳曉軍, 劉軍, 蔣利云, 儲(chǔ)科明 申請(qǐng)人:無(wú)錫江南電纜有限公司