阅读说明：本技术 一种长寿命双层共挤绝缘辐照交联无卤低烟阻燃电力电缆 (A kind of coextrusion insulated irradiation crosslinking halogen-free low-smoke flame-retardant electrical cable of long life double layer ) 是由 徐晓丽 夏候东 周俊 宰学龙 韩俊宝 朱元忠 陈安鹏 陶恒莹 于 2019-07-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种长寿命双层共挤绝缘辐照交联无卤低烟阻燃电力电缆,包括导体、包裹在导体外部的耐火层、包裹在耐火层外部的双层共挤绝缘层和包裹在双层共挤绝缘层外部的外护层；所述外护层由三元乙丙橡胶复合材料制备而成；所述三元乙丙橡胶复合材料的原料包括：三元乙丙橡胶、硅橡胶、白炭黑、膨润土、滑石粉、氧化锌、硬脂酸、硫化剂、聚磷酸铵、氢氧化铝、微胶囊化红磷、密胺焦磷酸盐、季戊四醇、促进剂、防老剂。本发明提出的长寿命双层共挤绝缘辐照交联无卤低烟阻燃电力电缆,其阻燃和抑烟性好,耐热耐老化性能优异,使用寿命长。(The invention discloses a kind of coextrusion insulated irradiation crosslinking halogen-free low-smoke flame-retardant electrical cables of long life double layer, including conductor, the flame retardant coating being wrapped in outside conductor, the double-layer coextrusion insulated layer being wrapped in outside flame retardant coating and the outer jacket being wrapped in outside double-layer coextrusion insulated layer；The outer jacket is prepared by ternary ethlene propyene rubbercompound material；The raw material of the ternary ethlene propyene rubbercompound material includes: ethylene propylene diene rubber, silicon rubber, white carbon black, bentonite, talcum powder, zinc oxide, stearic acid, vulcanizing agent, ammonium polyphosphate, aluminium hydroxide, microencapsulated powder oil, melamine pyrophosphate, pentaerythrite, promotor, anti-aging agent.The coextrusion insulated irradiation crosslinking halogen-free low-smoke flame-retardant electrical cable of long life double layer proposed by the present invention, fire-retardant and smoke-suppressing is good, and heat-resisting ageing-resisting is had excellent performance, long service life.)

一种长寿命双层共挤绝缘辐照交联无卤低烟阻燃电力电缆

技术领域

本发明涉及电缆技术领域，尤其涉及一种长寿命双层共挤绝缘辐照交联无卤低烟阻燃电力电缆。

背景技术

电力电缆是用于传输和分配电能的电缆，目前已被广泛用于建筑领域中。目前建筑领域中电线电缆的布线方式已由明线改为暗线，在老化后更换起来很困难，这就要求所用电缆具有长的使用寿命，但是现有的国产电线由于材料、工艺、技术等因素，实际使用寿命只有20年左右，不能满足建筑70年的使用要求，同时现有的电缆阻燃抑烟性不是很好，在使用过程中容易出现短路火灾事故，同时释放大量的有毒的腐蚀性气体和浓烟，造成“二次灾害”；随着城市化进程的加快，电力输电的快速发展，使得人们对电线电缆的要求越来越高，现有的电缆其使用寿命和阻燃性已不能满足要求，需要进行改性。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种长寿命双层共挤绝缘辐照交联无卤低烟阻燃电力电缆，其阻燃和抑烟性好，耐热耐老化性能优异，使用寿命长。

本发明提出的一种长寿命双层共挤绝缘辐照交联无卤低烟阻燃电力电缆，包括导体、包裹在导体外部的耐火层、包裹在耐火层外部的双层共挤绝缘层和包裹在双层共挤绝缘层外部的外护层；其中，所述外护层由三元乙丙橡胶复合材料制备而成；所述三元乙丙橡胶复合材料的原料按重量份包括：三元乙丙橡胶65-80份、硅橡胶20-35份、白炭黑10-18份、膨润土8-15份、滑石粉8-15份、氧化锌3-5份、硬脂酸1-2份、硫化剂1-2份、聚磷酸铵8-20份、氢氧化铝7-15份、微胶囊化红磷6-15份、密胺焦磷酸盐8-14份、季戊四醇2-5份、促进剂0.5-2份、防老剂2.5-3.5份。

优选地，所述膨润土为改性膨润土；所述改性膨润土按照以下工艺进行制备：将镧基膨润土加入二甲亚砜中混合均匀，然后加入叔丁基对苯二酚的乙醇溶液和异烟酸的乙醇溶液搅拌均匀，然后在65-75℃下搅拌反应5-12h，反应结束后冷却、过滤、洗涤、干燥得到所述改性膨润土。

优选地，在改性膨润土的制备过程中，镧基膨润土、叔丁基对苯二酚、异烟酸的重量比为12-20：0.5-0.8：0.4-0.7。

优选地，所述硫化剂为过氧化二异丙苯与硫磺的混合物，且过氧化二异丙苯与硫磺的重量比为2-6：1-2。

优选地，所述氢氧化铝的平均粒径为0.9-1.4μm。

优选地，所述促进剂为促进剂EZ、促进剂PPD的混合物，且促进剂EZ、促进剂PPD的重量比为1-3：5-9。

优选地，所述防老剂为防老剂445和防老剂DDA的混合物，且防老剂445和防老剂DDA的重量比为5-10：2-3。

优选地，所述三元乙丙橡胶复合材料的原料还包括1.5-3重量份的硅烷偶联剂；所述硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷与正十二烷基三乙氧基硅烷的混合物。

优选地，乙烯基三乙氧基硅烷与正十二烷基三乙氧基硅烷的重量比为1：5-9。

本发明所述长寿命双层共挤绝缘辐照交联无卤低烟阻燃电力电缆，其外护层由特定的三元乙丙橡胶复合材料制备而成，所得电缆使用寿命不小于70年，环保性好，安全性能优异；三元乙丙橡胶复合材料的原料中，具体以三元乙丙橡胶为主料，同时加入了硅橡胶与其配合，并控制了两者的重量比例具体为65-80：20-35，使两者发挥协同作用，使所得材料的耐高温性和耐老化性能好；在改性膨润土的制备过程中，以镧基膨润土、叔丁基对苯二酚和异烟酸为原料，使叔丁基对苯二酚和异烟酸与镧发生了配位作用，***到了膨润土片层间，增大了膨润土的层间距，加入体系中，在体系中分散更加均匀，提高了复合材料的力学性能，同时与防老剂具有协同作用，提高了复合材料的热稳定性和耐老化性，在材料燃烧的过程中，分解产生的异烟酸能促进聚磷酸铵等阻燃剂的分解，起到了抑制燃烧的作用，提高了体系的阻燃性；具体选择了聚磷酸铵、氢氧化铝、微胶囊化红磷、密胺焦磷酸盐、季戊四醇作为阻燃剂，五者按照本发明的重量比混合后具有协同效应，提高了复合材料的氧指数，降低了最大热释放速率、总释放热和总生烟量，同时保持了其拉伸强度、扯断伸长率等力学性能；选择了防老剂445和防老剂DDA的混合物作为防老剂，使两者发挥协同作用，在使用的过程中，高活性的防老剂445先释放出H原子去终止自由基，生成的抗氧剂自由基则会从防老剂DDA上得到一个H原子而再生，从而延长防护效果，两者发挥协同作用，显著提高了复合材料的耐热空气老化性能；具体以乙烯基三乙氧基硅烷与正十二烷基三乙氧基硅烷配合作为偶联剂，正十二烷基三乙氧基硅烷可以利用其长链烷基与橡胶分子链间进行缠绕，保证填料分散的稳定性，而乙烯基三乙氧基硅烷在高温硫化的过程中，能参与硫化反应或自身之间的反应，增强填料与橡胶作用的化学活性反应点，避免填料之间过度交联，将两者按照本申请中的重量比共混后，使两者发挥最佳的协同作用，同时增强了填料间、填料与主料间的相互作用，同时利于填料的分散稳定性，使所得材料具有较高的力学性能和良好的耐高温老化性能；具体控制了氢氧化铝的平均粒径，使其具有较高的比表面积大，受热面积大，热分解速率快，与聚磷酸铵、微胶囊化红磷、密胺焦磷酸盐、季戊四醇配合后有利于隔热、隔氧，进一步提高了阻燃性。

具体实施方式

下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。

实施例1

本发明提出的一种长寿命双层共挤绝缘辐照交联无卤低烟阻燃电力电缆，包括导体、包裹在导体外部的耐火层、包裹在耐火层外部的双层共挤绝缘层和包裹在双层共挤绝缘层外部的外护层；其中，所述外护层由三元乙丙橡胶复合材料制备而成；所述三元乙丙橡胶复合材料的原料按重量份包括：三元乙丙橡胶80份、硅橡胶20份、白炭黑18份、膨润土8份、滑石粉15份、氧化锌3份、硬脂酸2份、硫化剂1份、聚磷酸铵20份、氢氧化铝7份、微胶囊化红磷15份、密胺焦磷酸盐8份、季戊四醇5份、促进剂0.9份、防老剂3份。

实施例2

本发明提出的一种长寿命双层共挤绝缘辐照交联无卤低烟阻燃电力电缆，包括导体、包裹在导体外部的耐火层、包裹在耐火层外部的双层共挤绝缘层和包裹在双层共挤绝缘层外部的外护层；其中，所述外护层由三元乙丙橡胶复合材料制备而成；所述三元乙丙橡胶复合材料的原料按重量份包括：三元乙丙橡胶70份、硅橡胶30份、白炭黑10份、膨润土15份、滑石粉8份、氧化锌5份、硬脂酸1份、硫化剂2份、聚磷酸铵8份、氢氧化铝15份、微胶囊化红磷6份、密胺焦磷酸盐9份、季戊四醇4份、促进剂0.5份、防老剂3.5份。

实施例3

本发明提出的一种长寿命双层共挤绝缘辐照交联无卤低烟阻燃电力电缆，包括导体、包裹在导体外部的耐火层、包裹在耐火层外部的双层共挤绝缘层和包裹在双层共挤绝缘层外部的外护层；其中，所述外护层由三元乙丙橡胶复合材料制备而成；所述三元乙丙橡胶复合材料的原料按重量份包括：三元乙丙橡胶65份、硅橡胶35份、白炭黑17份、膨润土9份、滑石粉13份、氧化锌3.7份、硬脂酸1.8份、过氧化二异丙苯0.7份、硫磺0.7份、聚磷酸铵18份、氢氧化铝9份、微胶囊化红磷13份、密胺焦磷酸盐14份、季戊四醇2份、促进剂EZ 0.2份、促进剂PPD 1.8份、防老剂445 1.56份、防老剂DDA 0.94份、乙烯基三乙氧基硅烷0.15份、正十二烷基三乙氧基硅烷1.35份；

其中，所述膨润土为改性膨润土；所述改性膨润土按照以下工艺进行制备：将镧基膨润土加入二甲亚砜中混合均匀，然后加入叔丁基对苯二酚的乙醇溶液和异烟酸的乙醇溶液搅拌均匀，其中，镧基膨润土、叔丁基对苯二酚、异烟酸的重量比为20：0.5：0.7；然后在75℃下搅拌反应5h，反应结束后冷却、过滤、洗涤、干燥得到所述改性膨润土；

所述氢氧化铝的平均粒径为0.9μm。

实施例4

本发明提出的一种长寿命双层共挤绝缘辐照交联无卤低烟阻燃电力电缆，包括导体、包裹在导体外部的耐火层、包裹在耐火层外部的双层共挤绝缘层和包裹在双层共挤绝缘层外部的外护层；其中，所述外护层由三元乙丙橡胶复合材料制备而成；所述三元乙丙橡胶复合材料的原料按重量份包括：三元乙丙橡胶78份、硅橡胶31份、白炭黑14份、膨润土13份、滑石粉10份、氧化锌4.2份、硬脂酸1.2份、过氧化二异丙苯1.2份、硫磺0.2份、聚磷酸铵11份、氢氧化铝12.7份、微胶囊化红磷8份、密胺焦磷酸盐10份、季戊四醇4.8份、促进剂EZ0.6份、促进剂PPD 1份、防老剂445 2.75份、防老剂DDA 0.55份、乙烯基三乙氧基硅烷0.5份、正十二烷基三乙氧基硅烷2.5份；

其中，所述膨润土为改性膨润土；所述改性膨润土按照以下工艺进行制备：将镧基膨润土加入二甲亚砜中混合均匀，然后加入叔丁基对苯二酚的乙醇溶液和异烟酸的乙醇溶液搅拌均匀，其中，镧基膨润土、叔丁基对苯二酚、异烟酸的重量比为12：0.8：0.4；然后在65℃下搅拌反应12h，反应结束后冷却、过滤、洗涤、干燥得到所述改性膨润土；

所述氢氧化铝的平均粒径为1.4μm。

实施例5

本发明提出的一种长寿命双层共挤绝缘辐照交联无卤低烟阻燃电力电缆，包括导体、包裹在导体外部的耐火层、包裹在耐火层外部的双层共挤绝缘层和包裹在双层共挤绝缘层外部的外护层；其中，所述外护层由三元乙丙橡胶复合材料制备而成；所述三元乙丙橡胶复合材料的原料按重量份包括：三元乙丙橡胶69份、硅橡胶31份、白炭黑15份、膨润土12份、滑石粉9份、氧化锌4份、硬脂酸1.5份、硫化剂1.7份、聚磷酸铵12份、氢氧化铝11份、微胶囊化红磷8份、密胺焦磷酸盐9份、季戊四醇3.5份、促进剂1.2份、防老剂2.9份；

其中，所述膨润土为改性膨润土；所述改性膨润土按照以下工艺进行制备：将镧基膨润土加入二甲亚砜中混合均匀，然后加入叔丁基对苯二酚的乙醇溶液和异烟酸的乙醇溶液搅拌均匀，然后在72℃下搅拌反应8h，反应结束后冷却、过滤、洗涤、干燥得到所述改性膨润土；其中，镧基膨润土、叔丁基对苯二酚、异烟酸的重量比为18：0.7：0.5；

所述硫化剂为过氧化二异丙苯与硫磺的混合物，且过氧化二异丙苯与硫磺的重量比为4：1.5；

所述氢氧化铝的平均粒径为1μm；

所述促进剂为促进剂EZ、促进剂PPD的混合物，且促进剂EZ、促进剂PPD的重量比为2：7；

所述防老剂为防老剂445和防老剂DDA的混合物，且防老剂445和防老剂DDA的重量比为7：2.6；

所述三元乙丙橡胶复合材料的原料还包括2.4重量份的硅烷偶联剂；所述硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷与正十二烷基三乙氧基硅烷的混合物；

乙烯基三乙氧基硅烷与正十二烷基三乙氧基硅烷的重量比为1：7。

对比例1

与实施例5的不同在于：膨润土为未改性的镧基膨润土，并在三元乙丙橡胶复合材料的原料中添加了叔丁基对苯二酚和异烟酸，且镧基膨润土、叔丁基对苯二酚、异烟酸的重量比为18：0.7：0.5。

对比例2

与实施例5的不同在于：所述防老剂为防老剂445。

对比例3

与实施例5的不同在于：所述防老剂为防老剂DDA。

对比例4

与实施例5的不同在于：不含有聚磷酸铵。

对比例5

与实施例5的不同在于：所述氢氧化铝的平均粒径为1.5μm。

性能测试

拉伸强度和断裂伸长率均按照国家标准GB/T528-1998测试，拉伸速率为500mm/min，测试温度为室温；热稳定性由热重分析进行测定，以20℃/min的升温速率升温至800℃，在氮气气氛中，气流流量为20ml/min；耐老化按照GB/T3512-2001进行测试，老化条件为150℃，老化48h；极限氧指数按照GB/T2406-2008测试；在空气中的燃烧性能根据ASTME1354测试；

本发明所述电缆额定电压为0.6/1kV，使用寿命不小于70年；电缆的电性能满足3.5KV/5min电缆不击穿；电缆满足单根燃烧试验要求，同时满足垂直成束燃烧试验要求，喷灯底边之上最大炭化高度不大于2.5m，根据GB/T19216-2008进行耐火电缆试验，电缆保持线路的完整性，2A熔断器不断，指示灯不熄灭。电缆燃烧时最小透光率大于90％。电缆各组成材料燃烧时，卤酸气体释放量和PH值均达到国标要求。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。