阅读说明：本技术 一种耐磨阻燃电缆及其制备方法 (Wear-resistant flame-retardant cable and preparation method thereof ) 是由 张万有 夏候东 周俊 宰学龙 韩俊宝 徐晓丽 朱元忠 陈安鹏 陶恒莹 郑斌 于 2019-09-17 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种耐磨阻燃电缆及其制备方法,以导电线芯为中心,由内而外依次包覆设置屏蔽层、绝缘层、阻燃层、铝合金带铠装层、耐磨护套层；其中,所述导电线芯为铜质线芯,所述屏蔽层为聚乙烯屏蔽层,所述绝缘层为发泡聚四氟乙烯,所述阻燃层为阻燃剂复配橡胶混合料,所述耐磨护套层为橡胶耐磨电缆料混合料,各功能层通过包覆机挤包,最终形成电缆成品。本发明通过各种功能层的布置顺序的结构优化、材料优化以及生产工艺的优化,相互结合以实现电缆的性能提升,尤其是电缆阻燃性和耐磨性的显著增强,扩展了电缆的应用范围,同时制备工艺整体简捷,能够适用于流水线机械化生产,具有理想的使用价值。(the invention discloses a wear-resistant flame-retardant cable and a preparation method thereof.A conductive wire core is taken as a center, and a shielding layer, an insulating layer, a flame-retardant layer, an aluminum alloy belt armor layer and a wear-resistant sheath layer are sequentially coated from inside to outside; the cable comprises a conductive wire core, a shielding layer, an insulating layer, a flame-retardant layer, a wear-resistant sheath layer and a coating machine, wherein the conductive wire core is a copper wire core, the shielding layer is a polyethylene shielding layer, the insulating layer is foamed polytetrafluoroethylene, the flame-retardant layer is a flame retardant compounded rubber mixture, the wear-resistant sheath layer is a rubber wear-resistant cable material mixture, and each functional layer is extruded by the coating machine to form a cable finished product finally. The invention realizes the performance improvement of the cable by the combination of the structural optimization, the material optimization and the production process optimization of the arrangement sequence of various functional layers, particularly the obvious enhancement of the flame retardance and the wear resistance of the cable, expands the application range of the cable, has simple and direct preparation process, can be suitable for the mechanized production of a production line, and has ideal use value.)

一种耐磨阻燃电缆及其制备方法

技术领域

本发明属于电缆技术领域，尤其涉及一种耐磨阻燃电缆及其制备方法。

背景技术

电缆是一种用以传输电能，信息和实现电磁能转换的线材产品。是使用电气产品时必须配套的产品之一，作为电力传输的主要载体，在电气产品中起着传输电力、传递信息和实现电磁能量转换的作用，广泛应用于电器装备、照明线路、家用电器等方面，随着我国经济的快速发展，城市电网的改造加剧，电缆的用量正以每年近25%速度增长，庞大的市场刺激各电缆企业，在建、已建电缆生产线逐步增加。同时城市用电量激增，电缆产品的需求量大增，也给电缆生产企业提出了更高的技术要求。

现有技术中，随人民生活水平的不断提高，社会用电量大为增加，各种电气设备用量的陡增，电气火灾事故也随之剧增。据统计，我国每年发生火灾约十多万起，直接财产损失十多亿元。其中，由电线电缆短路、超负荷、电气设备故障灯电气原因引发的火灾占总数的30%，电气火灾的发生次数以及所造成的损失均居各类火灾之首。在电气火灾中，由电线电缆引发的火灾约占一半。由此可见，电缆质量的好坏直接影响到工程质量、电力和信息传输的稳定性及消费者的生命财产安全，而现有电缆普遍结构简单，性能单一，越来越难以满足各类设施的需求，亟需改进。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种耐磨阻燃电缆及其制备方法。

为了实现上述的目的，本发明提供以下技术方案：

一种耐磨阻燃电缆，所述电缆以导电线芯为中心，由内而外依次包覆设置屏蔽层、绝缘层、阻燃层、铝合金带铠装层、耐磨护套层；

其中，所述导电线芯为铜质线芯，所述屏蔽层为聚乙烯屏蔽层，所述绝缘层为发泡聚四氟乙烯，所述阻燃层为阻燃剂复配橡胶混合料，所述耐磨护套层为橡胶耐磨电缆料混合料。

进一步的，所述铜质线芯为退火绞合软铜线芯，其制备方法如下：将铜线原料通过拉机和连续退火机进行拉丝退火处理，得到直径为0.1-0.3mm的软铜线，再按线芯需求将多根软铜线通过绞线机进行压紧绞合，最后得到导电线芯。

进一步的，所述阻燃剂复配橡胶混合料包括以下组份：丁腈橡胶40-50份、乙丙橡胶34-36份、混合阻燃剂15-20份、阻燃协效剂6-8份、煅烧陶土10-15份、石蜡4-5份、硬脂酸0.5-1份、硫化剂1-2份、炭黑2-4份、促进剂1-2份。

进一步的，所述阻燃剂复配橡胶混合料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将丁腈橡胶、乙丙橡胶、混合阻燃剂、阻燃协效剂、煅烧陶土、石蜡、硬脂酸、炭黑、促进剂通过密炼机混炼塑化成混合料；

（2）将上述混合料送入硫化机中，加入硫化剂硫化得到阻燃剂复配橡胶混合料；

更进一步的，其中所述混合阻燃剂为三氧化二锑、多聚磷酸胺、季戊四醇按质量比（12-15）：（10-14）：（3-6）混合而成，所述阻燃协效剂为聚二甲基硅氧烷和硼酸锌按质量比（2-3）：（3-5）混合而成。

进一步的，所述橡胶耐磨电缆料混合料包括以下组份：三元乙丙橡胶70-90份、表面改性碳纤维3-5份、硅烷偶联剂0.5-1.5份、硬脂酸钙3-4份、增塑剂12-16份、炭黑5-8份、硫化剂1-1.5份、防老剂0.5-1份。

进一步的，所述表面改性碳纤维的制备方法如下：将碳纤维洗净后烘干，通过电容耦合射频辉光放电产生的氧等离子体处理，再将其浸没于2mol/L氯化铁水溶液中，滴加吡咯至完全聚合，将碳纤维取出用清水冲净，得表面改性碳纤维备用，其中氧等离子体处理中放电功率控制为65-75W，气体压力控制为22-26Pa。

进一步的，所述橡胶耐磨电缆料混合料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将三元乙丙橡胶、表面改性碳纤维、硅烷偶联剂、硬脂酸钙、增塑剂、炭黑、硫化剂、防老剂混合送入密炼机中混炼，得到混炼料；

（2）将上述混炼料送入开炼机中开炼薄通，得到橡胶耐磨电缆料混合料。

进一步的，所述的耐磨阻燃电缆的制备方法，包括以下步骤：

（1）将聚乙烯屏蔽层通过包覆机挤包在导电线芯上，形成屏蔽层，冷却后得到电缆半成品A；

（2）在电缆半成品A外表面上挤包发泡聚四氟乙烯，形成绝缘层，冷却完成后制得电缆半成品B；

（3）将电缆半成品B经过包覆机进行挤包处理，将阻燃剂复配橡胶混合料挤包于电缆半成品A绝缘层外部，得到具有阻燃层的电缆半成品C；

（4）在电缆半成品C的外表面上通过绕包铝合金带制得铝合金带铠装层，绕包厚度控制为0.3-0.5mm，得到电缆半成品D；

（5）将电缆半成品D经过包覆机进行挤包处理，将橡胶耐磨电缆料混合料挤包于电缆半成品D的铝合金带铠装层外部，形成耐磨护套层，冷却完成后得到耐磨阻燃电缆成品。

本发明的优点是：

本发明通过各种功能层的布置顺序的结构优化、材料优化以及生产工艺的优化，相互结合以实现电缆的性能提升，尤其是电缆阻燃性和耐磨性的显著增强，扩展了电缆的应用范围；其中使用的发泡聚四氟乙烯作为电缆绝缘层，其发泡绝缘结构能令电缆绝缘层电场分布趋于均匀，大大提高了绝缘耐压能力，减小了分布电感，实现了电缆的低阻抗；在阻燃方面采用阻燃剂复配橡胶混合料，其中有效阻燃成分为三氧化二锑、多聚磷酸胺、季戊四醇的混合阻燃剂，不仅可以通过氮-磷协效阻燃作用增强阻燃性能，同时能在阻燃过程中发挥较好的抑烟、无毒作用，并以较低的填充量达到理想的阻燃效果，节省成本，与此同时，再配合阻燃协效剂的添加使用，进一步控制阻燃原料用量，优化物理性能，提高阻燃效果；铝合金带铠装层不仅可以提供优良的挡火性能，同时其质轻的特性大大减少电缆总体重量，便于施工使用；最外层耐磨护套采用的橡胶耐磨电缆料混合料，以三元乙丙橡胶为主要原料，通过表面改性碳纤维、硅烷偶联剂、硫化剂、增塑剂等相配合使用，既保留了三元乙丙橡胶原有的优良性质，且复配材料能进一步提升性能，其中表面改性碳纤维的碳纤维经等离子体刻蚀，增加了表面羧基数量，再与吡咯形成氢键，有利于应力在界面的有效传递，同时沉积的吡咯凸起使碳纤维表面粗糙程度增加，令纤维与橡胶基体间的机械铆合作用加大，二者共同作用提高了界面粘结强度，使碳纤维牢牢结合在橡胶内，使橡胶材料具备碳纤维的部分优异性能，从而使混合料具有优异的耐磨性能，作为电缆外层护套使用效果理想。与此同时，本发明电缆制备工艺整体简捷，能够适用于流水线机械化生产，具有理想的使用价值。

具体实施方式

以下结合具体的实例对本发明的技术方案做进一步说明：

实施例1

一种耐磨阻燃电缆，所述电缆以导电线芯为中心，由内而外依次包覆设置屏蔽层、绝缘层、阻燃层、铝合金带铠装层、耐磨护套层；

其中，所述导电线芯为铜质线芯，所述屏蔽层为聚乙烯屏蔽层，所述绝缘层为发泡聚四氟乙烯，所述阻燃层为阻燃剂复配橡胶混合料，所述耐磨护套层为橡胶耐磨电缆料混合料。

所述铜质线芯为退火绞合软铜线芯，其制备方法如下：将铜线原料通过拉机和连续退火机进行拉丝退火处理，得到直径为0.1mm的软铜线，再按线芯需求将多根软铜线通过绞线机进行压紧绞合，最后得到导电线芯。

所述阻燃剂复配橡胶混合料包括以下组份：丁腈橡胶40份、乙丙橡胶34份、混合阻燃剂15份、阻燃协效剂6份、煅烧陶土10份、石蜡4份、硬脂酸0.5份、硫化剂1份、炭黑2份、促进剂1份。

所述阻燃剂复配橡胶混合料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将丁腈橡胶、乙丙橡胶、混合阻燃剂、阻燃协效剂、煅烧陶土、石蜡、硬脂酸、炭黑、促进剂通过密炼机混炼塑化成混合料；

（2）将上述混合料送入硫化机中，加入硫化剂硫化得到阻燃剂复配橡胶混合料；

其中所述混合阻燃剂为三氧化二锑、多聚磷酸胺、季戊四醇按质量比12：10：3混合而成，所述阻燃协效剂为聚二甲基硅氧烷和硼酸锌按质量比2：3混合而成。

所述橡胶耐磨电缆料混合料包括以下组份：三元乙丙橡胶70份、表面改性碳纤维3份、硅烷偶联剂0.5份、硬脂酸钙3份、增塑剂12份、炭黑5份、硫化剂1份、防老剂0.5份。

所述表面改性碳纤维的制备方法如下：将碳纤维洗净后烘干，通过电容耦合射频辉光放电产生的氧等离子体处理，再将其浸没于2mol/L氯化铁水溶液中，滴加吡咯至完全聚合，将碳纤维取出用清水冲净，得表面改性碳纤维备用，其中氧等离子体处理中放电功率控制为65W，气体压力控制为22Pa。

所述橡胶耐磨电缆料混合料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将三元乙丙橡胶、表面改性碳纤维、硅烷偶联剂、硬脂酸钙、增塑剂、炭黑、硫化剂、防老剂混合送入密炼机中混炼，得到混炼料；

（2）将上述混炼料送入开炼机中开炼薄通，得到橡胶耐磨电缆料混合料。

所述的耐磨阻燃电缆的制备方法，包括以下步骤：

（1）将聚乙烯屏蔽层通过包覆机挤包在导电线芯上，形成屏蔽层，冷却后得到电缆半成品A；

（2）在电缆半成品A外表面上挤包发泡聚四氟乙烯，形成绝缘层，冷却完成后制得电缆半成品B；

（3）将电缆半成品B经过包覆机进行挤包处理，将阻燃剂复配橡胶混合料挤包于电缆半成品A绝缘层外部，得到具有阻燃层的电缆半成品C；

（4）在电缆半成品C的外表面上通过绕包铝合金带制得铝合金带铠装层，绕包厚度控制为0.3mm，得到电缆半成品D；

（5）将电缆半成品D经过包覆机进行挤包处理，将橡胶耐磨电缆料混合料挤包于电缆半成品D的铝合金带铠装层外部，形成耐磨护套层，冷却完成后得到耐磨阻燃电缆成品。

实施例2

一种耐磨阻燃电缆，所述电缆以导电线芯为中心，由内而外依次包覆设置屏蔽层、绝缘层、阻燃层、铝合金带铠装层、耐磨护套层；

其中，所述导电线芯为铜质线芯，所述屏蔽层为聚乙烯屏蔽层，所述绝缘层为发泡聚四氟乙烯，所述阻燃层为阻燃剂复配橡胶混合料，所述耐磨护套层为橡胶耐磨电缆料混合料。

所述铜质线芯为退火绞合软铜线芯，其制备方法如下：将铜线原料通过拉机和连续退火机进行拉丝退火处理，得到直径为0.3mm的软铜线，再按线芯需求将多根软铜线通过绞线机进行压紧绞合，最后得到导电线芯。

所述阻燃剂复配橡胶混合料包括以下组份：丁腈橡胶50份、乙丙橡胶36份、混合阻燃剂20份、阻燃协效剂8份、煅烧陶土15份、石蜡5份、硬脂酸1份、硫化剂2份、炭黑4份、促进剂2份。

所述阻燃剂复配橡胶混合料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将丁腈橡胶、乙丙橡胶、混合阻燃剂、阻燃协效剂、煅烧陶土、石蜡、硬脂酸、炭黑、促进剂通过密炼机混炼塑化成混合料；

（2）将上述混合料送入硫化机中，加入硫化剂硫化得到阻燃剂复配橡胶混合料；

其中所述混合阻燃剂为三氧化二锑、多聚磷酸胺、季戊四醇按质量比15：14：6混合而成，所述阻燃协效剂为聚二甲基硅氧烷和硼酸锌按质量比3：5混合而成。

所述橡胶耐磨电缆料混合料包括以下组份：三元乙丙橡胶90份、表面改性碳纤维5份、硅烷偶联剂1.5份、硬脂酸钙4份、增塑剂16份、炭黑8份、硫化剂1.5份、防老剂1份。

所述表面改性碳纤维的制备方法如下：将碳纤维洗净后烘干，通过电容耦合射频辉光放电产生的氧等离子体处理，再将其浸没于2mol/L氯化铁水溶液中，滴加吡咯至完全聚合，将碳纤维取出用清水冲净，得表面改性碳纤维备用，其中氧等离子体处理中放电功率控制为75W，气体压力控制为26Pa。

所述橡胶耐磨电缆料混合料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将三元乙丙橡胶、表面改性碳纤维、硅烷偶联剂、硬脂酸钙、增塑剂、炭黑、硫化剂、防老剂混合送入密炼机中混炼，得到混炼料；

（2）将上述混炼料送入开炼机中开炼薄通，得到橡胶耐磨电缆料混合料。

所述的耐磨阻燃电缆的制备方法，包括以下步骤：

（1）将聚乙烯屏蔽层通过包覆机挤包在导电线芯上，形成屏蔽层，冷却后得到电缆半成品A；

（2）在电缆半成品A外表面上挤包发泡聚四氟乙烯，形成绝缘层，冷却完成后制得电缆半成品B；

（3）将电缆半成品B经过包覆机进行挤包处理，将阻燃剂复配橡胶混合料挤包于电缆半成品A绝缘层外部，得到具有阻燃层的电缆半成品C；

（4）在电缆半成品C的外表面上通过绕包铝合金带制得铝合金带铠装层，绕包厚度控制为0.5mm，得到电缆半成品D；

（5）将电缆半成品D经过包覆机进行挤包处理，将橡胶耐磨电缆料混合料挤包于电缆半成品D的铝合金带铠装层外部，形成耐磨护套层，冷却完成后得到耐磨阻燃电缆成品。

实施例3

一种耐磨阻燃电缆，所述电缆以导电线芯为中心，由内而外依次包覆设置屏蔽层、绝缘层、阻燃层、铝合金带铠装层、耐磨护套层；

其中，所述导电线芯为铜质线芯，所述屏蔽层为聚乙烯屏蔽层，所述绝缘层为发泡聚四氟乙烯，所述阻燃层为阻燃剂复配橡胶混合料，所述耐磨护套层为橡胶耐磨电缆料混合料。

所述铜质线芯为退火绞合软铜线芯，其制备方法如下：将铜线原料通过拉机和连续退火机进行拉丝退火处理，得到直径为0.2mm的软铜线，再按线芯需求将多根软铜线通过绞线机进行压紧绞合，最后得到导电线芯。

所述阻燃剂复配橡胶混合料包括以下组份：丁腈橡胶45份、乙丙橡胶35份、混合阻燃剂17份、阻燃协效剂7份、煅烧陶土13份、石蜡5份、硬脂酸1份、硫化剂1.5份、炭黑3份、促进剂1.5份。

所述阻燃剂复配橡胶混合料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将丁腈橡胶、乙丙橡胶、混合阻燃剂、阻燃协效剂、煅烧陶土、石蜡、硬脂酸、炭黑、促进剂通过密炼机混炼塑化成混合料；

（2）将上述混合料送入硫化机中，加入硫化剂硫化得到阻燃剂复配橡胶混合料；

其中所述混合阻燃剂为三氧化二锑、多聚磷酸胺、季戊四醇按质量比14：12：4混合而成，所述阻燃协效剂为聚二甲基硅氧烷和硼酸锌按质量比3：4混合而成。

所述橡胶耐磨电缆料混合料包括以下组份：三元乙丙橡胶80份、表面改性碳纤维4份、硅烷偶联剂1份、硬脂酸钙3.5份、增塑剂14份、炭黑6份、硫化剂1.5份、防老剂1份。

所述表面改性碳纤维的制备方法如下：将碳纤维洗净后烘干，通过电容耦合射频辉光放电产生的氧等离子体处理，再将其浸没于2mol/L氯化铁水溶液中，滴加吡咯至完全聚合，将碳纤维取出用清水冲净，得表面改性碳纤维备用，其中氧等离子体处理中放电功率控制为70W，气体压力控制为25Pa。

所述橡胶耐磨电缆料混合料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将三元乙丙橡胶、表面改性碳纤维、硅烷偶联剂、硬脂酸钙、增塑剂、炭黑、硫化剂、防老剂混合送入密炼机中混炼，得到混炼料；

（2）将上述混炼料送入开炼机中开炼薄通，得到橡胶耐磨电缆料混合料。

所述的耐磨阻燃电缆的制备方法，包括以下步骤：

（1）将聚乙烯屏蔽层通过包覆机挤包在导电线芯上，形成屏蔽层，冷却后得到电缆半成品A；

（2）在电缆半成品A外表面上挤包发泡聚四氟乙烯，形成绝缘层，冷却完成后制得电缆半成品B；

（3）将电缆半成品B经过包覆机进行挤包处理，将阻燃剂复配橡胶混合料挤包于电缆半成品A绝缘层外部，得到具有阻燃层的电缆半成品C；

（4）在电缆半成品C的外表面上通过绕包铝合金带制得铝合金带铠装层，绕包厚度控制为0.4mm，得到电缆半成品D；

（5）将电缆半成品D经过包覆机进行挤包处理，将橡胶耐磨电缆料混合料挤包于电缆半成品D的铝合金带铠装层外部，形成耐磨护套层，冷却完成后得到耐磨阻燃电缆成品。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。