本發(fā)明涉及電線電纜技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及使用壽命長(zhǎng)、絕緣性好的長(zhǎng)壽命高絕緣電纜及其制造方法。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)建筑用電線使用單層聚氯乙烯絕緣，存在以下缺點(diǎn)：工作溫度(70℃)和短路溫度(160℃)低，容易老化，正常使用條件下只有20-30年使用壽命，使用中如存在超負(fù)荷或極端氣候情況則使用壽命還更短。近年來(lái)，由于電線線路老化引發(fā)的火災(zāi)事故有逐年增加的趨勢(shì)，傳統(tǒng)建筑用電線急需升級(jí)換代。

此外由于聚氯乙烯絕緣為極性材料，絕緣電阻不高且易吸濕，電線一旦受潮，極易產(chǎn)生漏電,甚至釀成事故；聚氯乙烯絕緣材料燃燒時(shí)還會(huì)產(chǎn)生大量有毒有害氣體、煙霧，給人身安全和財(cái)產(chǎn)造成很大威脅。因此開(kāi)發(fā)與建筑物壽命同步，并且綠色、環(huán)保的長(zhǎng)壽命電線，可有效減少因電線老化引發(fā)的火災(zāi)事故的發(fā)生機(jī)率，意義重大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種使用壽命長(zhǎng)、絕緣性好、安全性高、無(wú)毒無(wú)害的長(zhǎng)壽命高絕緣電纜及其制造方法。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

長(zhǎng)壽命高絕緣電纜，包括銅或鋁絞制而成的導(dǎo)體，及包覆在導(dǎo)體外的絕緣層，所述的絕緣層包括內(nèi)絕緣層、外絕緣層，所述內(nèi)絕緣層采用交聯(lián)聚乙烯，外絕緣層采用低煙無(wú)鹵阻燃交聯(lián)聚烯烴；所述內(nèi)絕緣層與外絕緣層熔融連接。

進(jìn)一步地，所述內(nèi)絕緣層和外絕緣層總厚度不小于0.6mm，其中內(nèi)絕緣層的厚度為總厚度的25％～50％。

進(jìn)一步地，所述內(nèi)絕緣層電導(dǎo)率≤10μS/mm，外絕緣層鹵素含量≤0.1％。

長(zhǎng)壽命高絕緣電纜的制造方法，包括以下順序步驟：

a、導(dǎo)體的制造：通過(guò)絞線機(jī)將銅線芯或鋁線芯制成分層、多次、反向束絞合的導(dǎo)體；

b、內(nèi)絕緣層、外絕緣層的擠塑成型：內(nèi)絕緣層和外絕緣層通過(guò)采用雙層共擠加工系統(tǒng)通過(guò)放線、張緊、預(yù)熱、擠塑上膠、冷卻、收排線工序加工成型；

c、內(nèi)絕緣層、外絕緣層的交聯(lián)成型：將步驟b得到的成型電纜通過(guò)化學(xué)交聯(lián)成型。

進(jìn)一步地，所述擠塑上膠的溫度為120℃～220℃。

進(jìn)一步地，所述擠塑上膠的溫度為180℃。

進(jìn)一步地，所述化學(xué)交聯(lián)是硅烷交聯(lián)。

進(jìn)一步地，所述硅烷交聯(lián)是將成型電纜在室溫下自然存放72h～120h；或在80℃～90℃熱水存放1h～4h；或在≤0.1MPa水蒸汽中存放1h～4h。

采用上述技術(shù)方案，由于使用交聯(lián)的聚乙烯材料的內(nèi)絕緣層、以及低煙無(wú)鹵阻燃的交聯(lián)的聚烯烴外絕緣層，采用熔融的方式使內(nèi)絕緣層與外絕緣層連接，使得本發(fā)明有效改善了現(xiàn)有技術(shù)中單層的聚氯乙烯絕緣層存在的工作溫度和短路溫度低，以及容易老化，使用壽命短、絕緣性不好、含鹵等有害物質(zhì)等技術(shù)問(wèn)題。本發(fā)明絕緣結(jié)構(gòu)為雙層絕緣層，工藝上采用雙層共擠，內(nèi)、外絕緣層同時(shí)一次擠出，避免單層擠出絕緣接合面摻入灰塵、水分或氣體等雜質(zhì)而影響產(chǎn)品性能，接合面結(jié)合緊密無(wú)間隙，使產(chǎn)品電氣性能更穩(wěn)定，抗老化性更加可靠，確保兩種材料的優(yōu)點(diǎn)完美結(jié)合。內(nèi)絕緣層為高性能不吸濕交聯(lián)聚乙烯，確保產(chǎn)品的電性能。外絕緣層為低煙無(wú)鹵阻燃交聯(lián)聚烯烴，保證產(chǎn)品具有卓越的燃燒特性和機(jī)械性能。內(nèi)外絕緣通過(guò)交聯(lián)工藝，使聚乙烯直鏈狀的分子結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，極大的改善了材料的耐老化性能、抗蠕變性能、抗環(huán)境開(kāi)裂性能、抗熱變形性能和機(jī)械性能，有效保證和延長(zhǎng)了電線的使用壽命。本發(fā)明的電纜適用于家庭住宅裝修、一類(lèi)防火建筑、重要公共場(chǎng)所以及人員集中場(chǎng)所的供電和控制線路。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明電纜結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明雙層共擠加工系統(tǒng)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步說(shuō)明。在此需要說(shuō)明的是，對(duì)于這些實(shí)施方式的說(shuō)明用于幫助理解本發(fā)明，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限定。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

如附圖1所示，長(zhǎng)壽命高絕緣電纜包括銅或鋁絞制而成的導(dǎo)體1，以及包覆在導(dǎo)體1外的內(nèi)絕緣層2和外絕緣層3，具體實(shí)施中內(nèi)絕緣層2采用交聯(lián)聚乙烯，外絕緣層3采用低煙無(wú)鹵阻燃的交聯(lián)聚烯烴；內(nèi)絕緣層2與外絕緣層3采用熔融連接。

上述技術(shù)方案，由于采用的交聯(lián)的聚乙烯材料的內(nèi)絕緣層2、以及低煙無(wú)鹵阻燃的交聯(lián)的聚烯烴的外絕緣層3，內(nèi)絕緣層2、外絕緣層3的聚烯烴形成了立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，有效提高了內(nèi)絕緣層2和外絕緣層3的耐熱性，降低了相對(duì)熱延伸率，提高了產(chǎn)品抗老化的能力。同時(shí)降低了吸濕性，提高了絕緣性能；材料中的鹵素含量低，實(shí)現(xiàn)了無(wú)毒無(wú)害。

為了進(jìn)一步提高電纜抗老化能力、耐熱性能、絕緣性和安全性，內(nèi)絕緣層2和外絕緣層3總厚度不小于0.6mm，其中內(nèi)絕緣層2的厚度為總厚度的25％～50％。本案具體實(shí)施中，內(nèi)絕緣層2的厚度為總厚度的40％。內(nèi)絕緣層2的電導(dǎo)率≤10μS/mm，外絕緣層3鹵素含量≤0.1％；具體實(shí)施中內(nèi)絕緣層2的電導(dǎo)率6μS/mm，外絕緣層3鹵素含量為0.08％。

長(zhǎng)壽命高絕緣電纜的制造方法，包括以下順序步驟：

a、導(dǎo)體的制造：通過(guò)絞線機(jī)將銅線芯或鋁線芯制成分層、多次、反向束絞合的導(dǎo)體；

b、內(nèi)絕緣層、外絕緣層的擠塑成型：內(nèi)絕緣層和外絕緣層通過(guò)采用雙層共擠加工系統(tǒng)通過(guò)放線、張緊、預(yù)熱、擠塑上膠、冷卻、收排線工序加工成型；

c、內(nèi)絕緣層、外絕緣層的交聯(lián)成型：將步驟b得到的成型電纜通過(guò)化學(xué)交聯(lián)成型。

如附圖2所示，本案具體實(shí)施中采用的雙層共擠加工系統(tǒng)包括放線裝置4、張緊裝置5、預(yù)熱裝置6、塑料擠出機(jī)7、自動(dòng)加料裝置8、成型模具9、冷卻裝置10、計(jì)米器11、牽引輪12、收排線裝置13，實(shí)施過(guò)程中，現(xiàn)將塑料擠出機(jī)7預(yù)熱，并通過(guò)自動(dòng)加料裝置8向塑料擠出機(jī)7中添加聚乙烯、低煙無(wú)鹵阻燃聚烯烴。具體實(shí)施中，塑料擠出機(jī)7的溫度達(dá)到120℃～220℃，本案具體實(shí)施中塑料擠出機(jī)7溫度為180℃。并使用牽引輪12通過(guò)牽引繩將銅線芯或鋁線芯制成分層、多次、反向束絞合的導(dǎo)體1穿過(guò)張緊裝置5和預(yù)熱裝置6到達(dá)成型模具9。導(dǎo)體1在通過(guò)預(yù)熱裝置6時(shí)有效消除了導(dǎo)體的內(nèi)應(yīng)力，增加伸長(zhǎng)率和提高柔軟性，提高上膠包覆成型效果。

在擠出過(guò)程中，自動(dòng)加料裝置8中的聚乙烯、低煙無(wú)鹵阻燃聚烯烴借助重力或加料螺旋進(jìn)入塑料擠出機(jī)7的機(jī)筒中，在塑料擠出機(jī)7旋轉(zhuǎn)螺桿的推力作用下，不斷向前推進(jìn)，從預(yù)熱段開(kāi)始逐漸的向均化段運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，聚乙烯、低煙無(wú)鹵阻燃聚烯烴受到塑料擠出機(jī)7的螺桿的攪拌和擠壓作用，并且在機(jī)筒的外熱及塑料與設(shè)備之間的剪切摩擦的作用下轉(zhuǎn)變?yōu)槿廴诹鲬B(tài)，在塑料擠出機(jī)7的螺槽中形成連續(xù)均勻的料流。在設(shè)定的溫度作用下，聚乙烯、低煙無(wú)鹵阻燃聚烯烴從固體狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿廴跔顟B(tài)的可塑物體，再經(jīng)由塑料擠出機(jī)7螺桿的推動(dòng)或攪拌，將完全塑化好的聚乙烯、低煙無(wú)鹵阻燃聚烯烴推入機(jī)頭。再經(jīng)過(guò)成型模具9的模芯和模套間的環(huán)形間隙，從模套口擠出，使熔融狀態(tài)的聚乙烯、低煙無(wú)鹵阻燃聚烯烴在高壓下包覆在導(dǎo)體1的周?chē)纬蛇B續(xù)密實(shí)的內(nèi)絕緣層2或外絕緣層3，再經(jīng)過(guò)冷卻裝置10冷卻和固化，形成電纜。在冷卻裝置10和牽引輪12之間設(shè)置計(jì)米器11，有效計(jì)算電纜長(zhǎng)度，并將通過(guò)收排線裝置13實(shí)現(xiàn)擠塑成型電纜的排線、卷繞收放在收線盤(pán)上。

并將收放好的線纜在室溫下自然存放72h～120h；或者在80℃～90℃熱水存放1h～4h；或在≤0.1MPa水蒸汽中存放1h～4h。本案具體實(shí)施中采用在80℃～90℃熱水存放2.5h。

本發(fā)明采用的硅烷交聯(lián)原理：

硅烷交聯(lián)是化學(xué)交聯(lián)的一種，通常硅烷交聯(lián)有兩步法、一步法和共聚法等多種方法。但化學(xué)反應(yīng)基本相同，其化學(xué)反應(yīng)過(guò)程大致如下：

a)引發(fā)劑DCP分解成游離基

b)在DCP的觸發(fā)下，吸引乙烯鏈上的氫，使聚乙烯分子鏈生成游離基(也稱(chēng)為脫氫反應(yīng))

c)生成接枝聚乙烯

游離基接枝劑以A151(乙烯基三甲氰基硅烷)為例：

生成接枝聚乙烯接上了含有硅氧烷基的枝鏈

d)水解縮合生成硅醇，最后形成全部硅烷分子接到聚乙烯烯鏈上去。有兩種反應(yīng)機(jī)制：

從上面反應(yīng)式可以看出，硅烷交聯(lián)反應(yīng)與一般化學(xué)交聯(lián)一樣，DCP分解，在聚乙烯上形成接點(diǎn)。由于硅烷與聚乙烯接枝，進(jìn)一步常規(guī)化學(xué)交聯(lián)受到阻止，同時(shí)接點(diǎn)從聚乙烯鏈上移到硅烷分子上。當(dāng)硅烷分子在別的聚乙烯上吸取一個(gè)H原子，從而起到進(jìn)一步接枝的傳播作用。這個(gè)過(guò)程不斷重復(fù)，直至大的硅烷分子接枝到聚乙烯鏈上去。該方法只需要少量DCP以引發(fā)第一個(gè)接點(diǎn)，從而引起接枝連鎖反應(yīng)(如用硅烷1.5份，采用DCP0.1份左右即可)。接枝的最高溫度為200℃左右。

接枝過(guò)的聚乙烯仍是熱塑性的，很容易被普通的擠塑機(jī)擠出。當(dāng)在接枝硅烷上加入水分子時(shí)，化學(xué)變化開(kāi)始，吸了水中的氧形成水解。

最通用的催化劑是二月桂酸二丁基錫酯(DBDTL),在二月桂酸二丁基錫酯(DBDTL)(Dibutyl tin dilaurate)的觸媒下，縮合成交聯(lián)聚乙烯。水解和縮合的時(shí)間因電纜的絕緣厚度不同而不同。當(dāng)電纜浸在80℃水中時(shí)，1～6kV電纜需要4～5小時(shí)后，10～20kV電纜則需要10～20小時(shí)以后，可達(dá)70％以上交聯(lián)度。

硅烷交聯(lián)工藝的突出優(yōu)點(diǎn)是在擠出線上不受交聯(lián)時(shí)間的限制,可充分利用擠出機(jī)的擠出量而達(dá)到最高的線速度,中等截面電纜線可達(dá)50m/min左右速度.硅烷交聯(lián)所需交聯(lián)劑DCP甚少,對(duì)防止絕緣中產(chǎn)生空隙，提高其電氣性能有好處。

本發(fā)明具體實(shí)施過(guò)程中采用一步法(是指硅烷接枝和擠出成型一次完成的方法。)。一步法工藝中，a、b、c三步反應(yīng)在絕緣擠出過(guò)程中完成，第四步反應(yīng)則在擠出后的存放過(guò)程中完成。

以上結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作了詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明不限于所描述的實(shí)施方式。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明原理和精神的情況下，對(duì)這些實(shí)施方式進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，仍落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。