耐高温耐弯曲型轨道交通用乙丙橡胶绝缘电缆、制备方法及绝缘料技术

本发明专利技术公开了一种耐高温耐弯曲型轨道交通用乙丙橡胶绝缘电缆及其制备方法，包括导体，所述导体外依次绕包第一聚醚醚酮薄膜绕包层和第二聚醚醚酮薄膜绕包层，在第一聚醚醚酮薄膜绕包层与第二聚醚醚酮薄膜绕包层外挤包150℃低烟无卤阻燃改性辐照乙丙橡胶绝缘层，在第二聚醚醚酮薄膜绕包层外编织Twaron芳纶纤维丝编织加强层后绕包聚酰亚胺薄膜绕包层，在聚酰亚胺薄膜绕包层外表面涂覆ZS‑322透明耐高温隔热保温涂料烘干后形成耐高温隔热保温涂料层，在耐高温隔热保温涂料层外挤包高韧性耐热耐磨聚偏氟乙烯外护套。该电缆具备卓越的机械性能、电气性能、耐高温、良好的阻燃性能。

【技术实现步骤摘要】
耐高温耐弯曲型轨道交通用乙丙橡胶绝缘电缆、制备方法及绝缘料
本专利技术涉及电缆、电缆料领域，具体涉及一种耐高温耐弯曲型轨道交通用乙丙橡胶绝缘电缆、电缆的制备方法以及绝缘料。
技术介绍
21世纪是我国城市轨道交通迅速发展(包括地铁、地面轻轨、高架轻轨)的时期，地铁与其它交通工具相比，具有行车速度快、旅客运送量大、不占用地面空间、环保无尾气排放等特点，是解决目前城市交通拥挤、尾气排放造成空气污染的有效办法。随着城市的快速发展，功能的日益复杂以及人口的急剧增多，建设快速的地下轨道交通网络已刻不容缓。轨道交通1500V及以下直流牵引系统用电缆作为其重要配套产品，已得到了广泛的应用。目前应用于轨道交通牵引系统的轨道交通直流牵引电缆主要为交联聚乙烯绝缘电缆，该电缆在使用过程中暴露出的主要问题为：绝缘采用交联聚乙烯，材质比较硬，且交联聚乙烯存在不耐水的问题，如果长时间遭受水汽侵袭，容易造成水树击穿，所以为了防止水汽进入，在缆芯外采用了铝塑复合带聚乙烯防水层，导致电缆更不易弯曲，而轨道交通用电缆的敷设环境一般都比较狭小，尤其是在地铁隧道当中，这样就势必造成电缆在狭小空间中使用时，弯曲过度，对电缆的内部绝缘及元件造成损伤，最后导致电缆运行一段时间后，便出现击穿等各种事故的发生，电缆的可靠性和使用寿命大大减低。但由于轨道交通客流量大，车厢内体积有限，这就导致轨道交通用电缆在敷设时会出现缠绕、拉拽、弯折等情况；当车辆在运行过程中，由于电缆缠绕在一起而不利于散热，在外界温度高的情况下，易出现电缆老化、破损、变形等现象，严重影响电缆电气性能及使用寿命。自从1962年三元乙丙橡胶(EPDM)问世以来，就因其优良的耐臭氧、耐天候老化和耐热老化性能以及良好的电绝缘性、耐热变形和耐化学品腐蚀等性能，相对密度小，填充量大，受到电缆工业的重视。目前，它已替代传统的丁苯、天然、丁基橡胶，在船用及移动用中高压电缆上得到广泛的应用。但同大多数碳氢高分子化合物一样，三元乙丙橡胶也很易燃烧，纯胶的氧指数只有19左右，另外目前电缆普遍存在耐寒性较差，容易脆化。因此，开发研制高耐寒阻燃的三元乙丙橡胶电缆料，受到电缆行业的重视。三元乙丙橡胶是丙烯、乙烯以及共轭二烯组成的聚合物，由于其主链上的碳原子处于饱和结构，只有侧链上有少许不饱和的碳原子，所以其有很多优异的加工性能和使用性能，例如密度低，具有耐天候老化性、耐热及耐臭氧性、力学性能优异等；但是三元乙丙橡胶也存在不耐油、粘合性差、硫化速度慢等缺点。随着世界工业的迅猛发展，对三元乙丙橡胶数量特别是质量上的要求越来越高，通过对三元乙丙橡胶进行改性满足现代社会的实际技术要求是目前研究的热点问题三元乙丙橡胶(EPDM)因具有电性能优异、耐热耐老化性能优良、低温柔韧性好等特点而被广泛用作电线电缆绝缘或护套材料。传统的三元乙丙橡胶电线电缆绝缘或护套层的交联方法主要有过氧化物化学交联法、高能辐射交联法以及硅烷交联法。欧洲专利EP1453866公开了以EPDM、煅烧高岭土、低密度聚乙烯、硅烷偶联剂和石蜡组成的材料体系在过氧化二异丙苯热引发的化学交联条件下制备交联三元乙丙橡胶软电缆，制品的拉伸强度大于8.2MPa，断裂伸长率高于250％。美国专利US2004242781公开了以EPDM、高岭土、有机过氧化物、氧化锌、石蜡油和抗氧剂等采用化学交联法制备三元乙丙橡胶电缆，制品的拉伸强度大于9MPa，断裂伸长率高于200％。中国专利公开号CN1783356公开了EPDM、煅烧陶土、防老剂、有机过氧化物、偶联剂和石蜡的复合材料体系采用化学交联法制备中压三元乙丙橡胶绝缘电缆，制品拉伸强度大于6MPa，断裂伸长率高于300％。中国《弹性体》杂志(2006年第5期第51页)描述了以EPDM、碳酸钙、高岭土、滑石粉、过氧化二异丙苯、软化剂和防老剂等采用化学交联法制备三元乙丙橡胶电缆，制品的拉伸强度大于5MPa，断裂伸长率高于350％。中国杂志《化工新型材料》(2006年第34卷第1期第57页)报道了以纳米二氧化硅、纳米碳酸钙作为补强填料，并采用高能辐射交联法制备三元乙丙橡胶材料，所得制品的拉伸强度最大可以达到12MPa，断裂伸长率大于400％。《辐射物理化学》(RadiationPhysicsChemistry,1983,22(3-5),564-74)描述了一种由高乙烯含量的EPDM橡胶、乙烯醋酸乙烯酯共聚物和抗氧剂组成的橡胶绝缘材料经电子束辐照交联，制品的老化性能及电性能优良。中国专利公开号CN1058507C公开了以三元乙丙橡胶、低密度聚乙烯、轻质碳酸钙、十溴二苯醚、氧化钼、辐照交联剂等采用辐照交联法制备交联矿用橡胶软电缆，制品的耐温等级高，机械、电气性能优良。中国专利申请号200910172429中公开了以乙丙橡胶，复配硅烷、催化剂、润滑剂等采用硅烷交联的方法制备交联乙丙橡胶电缆料，该电缆料可以在90℃水中较快速度交联，且热延伸≤80％。然而，在上述各种方法中过氧化物化学交联法制备三元乙丙橡胶电缆存在的不足是其生产效率低、工艺流程复杂，需要通过几十米长的高压高温蒸汽硫化管道进行较长时间的交联，耗能大、能效利用率很低，其热能的有效利用率仅10％左右等，而且对厂房设计、制造设备等都有很高的要求，投入也较大，尤其对制造人员的技术水平要求极高，由于开机情况下连硫管道是封闭的，无法直观地观察到电缆的外观状况，因此产品质量难以控制，良品率低，制造浪费很大，生产小截面线缆更是难上加难，并且耐温等级只能达到90℃，不利于生产乙丙橡胶绝缘轨道交通车辆电缆；高能辐射交联法的设备投资较高，操作维护较为复杂和防护条件苛刻，且由于其工艺特点只适合做较小线径的电线而不适合做较大线径的电缆；而硅烷交联法涉及水解反应，制品的稳定性差，耐压耐温等级也较低。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种耐高温耐弯曲型轨道交通用乙丙橡胶绝缘电缆、电缆的制备方法及绝缘料。本专利技术所述的一种耐高温耐弯曲型轨道交通用乙丙橡胶绝缘电缆，包括导体，所述导体外依次绕包第一聚醚醚酮薄膜绕包层和第二聚醚醚酮薄膜绕包层，在第一聚醚醚酮薄膜绕包层与第二聚醚醚酮薄膜绕包层外挤包150℃低烟无卤阻燃改性辐照乙丙橡胶绝缘层，在第二聚醚醚酮薄膜绕包层外编织Twaron芳纶纤维丝编织加强层后绕包聚酰亚胺薄膜绕包层，在聚酰亚胺薄膜绕包层外表面涂覆ZS-322透明耐高温隔热保温涂料烘干后形成耐高温隔热保温涂料层，在耐高温隔热保温涂料层外挤包高韧性耐热耐磨聚偏氟乙烯外护套。进一步改进，所述的导体为六类软铜导体。一种耐高温耐弯曲型轨道交通用乙丙橡胶绝缘电缆的制备方法，包括以下步骤：1)导体的制备：1-1)拉丝：先将直径为3mm的铜杆在LT2-15/350型铜中拉丝机上拉制成直径为0.99mm的铜丝，所配拉丝模具尺寸分别为：2.76、2.55、2.35、2.16、1.99、1.83、1.69、1.56、1.43、1.32、1.02mm；铜丝出线速度为10～20m/s，最大退火电流1200A；再将直径为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐高温耐弯曲型轨道交通用乙丙橡胶绝缘电缆，包括导体，其特征在于，所述导体外依次绕包第一聚醚醚酮薄膜绕包层和第二聚醚醚酮薄膜绕包层，在第一聚醚醚酮薄膜绕包层与第二聚醚醚酮薄膜绕包层外挤包150℃低烟无卤阻燃改性辐照乙丙橡胶绝缘层，在第二聚醚醚酮薄膜绕包层外编织Twaron芳纶纤维丝编织加强层后绕包聚酰亚胺薄膜绕包层，在聚酰亚胺薄膜绕包层外表面涂覆ZS-322透明耐高温隔热保温涂料烘干后形成耐高温隔热保温涂料层，在耐高温隔热保温涂料层外挤包高韧性耐热耐磨聚偏氟乙烯外护套。/n

【技术特征摘要】
1.一种耐高温耐弯曲型轨道交通用乙丙橡胶绝缘电缆，包括导体，其特征在于，所述导体外依次绕包第一聚醚醚酮薄膜绕包层和第二聚醚醚酮薄膜绕包层，在第一聚醚醚酮薄膜绕包层与第二聚醚醚酮薄膜绕包层外挤包150℃低烟无卤阻燃改性辐照乙丙橡胶绝缘层，在第二聚醚醚酮薄膜绕包层外编织Twaron芳纶纤维丝编织加强层后绕包聚酰亚胺薄膜绕包层，在聚酰亚胺薄膜绕包层外表面涂覆ZS-322透明耐高温隔热保温涂料烘干后形成耐高温隔热保温涂料层，在耐高温隔热保温涂料层外挤包高韧性耐热耐磨聚偏氟乙烯外护套。


2.根据权利要求1所述的耐高温耐弯曲型轨道交通用乙丙橡胶绝缘电缆，其特征在于：所述的导体为六类软铜导体。


3.一种耐高温耐弯曲型轨道交通用乙丙橡胶绝缘电缆的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）导体的制备：
1-1）拉丝：先将直径为3mm的铜杆在LT2-15/350型铜中拉丝机上拉制成直径为0.99mm的铜丝，所配拉丝模具尺寸分别为：2.76、2.55、2.35、2.16、1.99、1.83、1.69、1.56、1.43、1.32、1.02mm；铜丝出线速度为10～20m/s，最大退火电流1200A；再将直径为0.99mm的铜丝在LHT-200/17型铜小拉机丝上拉制成直径为0.3～0.5mm的铜丝，所配拉丝模具尺寸可为：0.83、0.74、0.65、0.59、0.52、0.46、0.40、0.35、0.31mm，铜丝出现速度为8～16m/s，最大退火电流600A；
1-2）束丝：通过DF-GJ/500型束丝机将23～63根直径为0.3～0.5mm的铜丝束丝形成股线，束丝节径比范围为20～30，束丝外径1.15～3.26mm，变换齿轮档位范围Z1：33～50，Z2：30～47，束丝速度5～45m/min；
1-3）股线复绞：将束丝好的7～61股股线采用1+6+12+18+24排列方式在LLY500/30型笼绞机上进行复绞，形成符合标准GB/T3956-2008中第六类结构软铜导体，复绞外径为3.4～29.6mm，1+6+12结构时，第二层和第三层节径比定为不大于25和14；结构为1+6+12+18时，第二、三、四层节径比定为不大于25、20、14；
2）第一聚醚醚酮薄膜的绕包工序：在导体外直接通过LLY500/30型笼绞机绕包厚度为0.1～0.2mm、宽度为35～55mm的聚醚醚酮薄膜，再收线上盘，采用单层重叠绕包方式，搭盖率控制在15～30%，绕包角为15～45°，绕包后电缆线芯的外径按公式“绕包前外径+层数×3×绕包带厚度”计算，控制在3.7～30.2mm；
3）150℃低烟无卤阻燃改性辐照乙丙橡胶绝缘层挤出工序：将绕包聚醚醚酮薄膜后的电缆导体通过SJ-45/25～120/25型挤塑机完成150℃低烟无卤阻燃改性辐照乙丙橡胶绝缘层的挤包并得到绝缘线芯，挤塑机机筒加热温度第一区至第六区分别为100±5℃、110±5℃、115±5℃、125±5℃、135±5℃、140±5℃；机头法兰加热温度为145±5℃；模具加热温度第一区至第三区分别为155±5℃、165±5℃、175±5℃；150℃低烟无卤阻燃改性辐照乙丙橡胶绝缘料融化至熔融态经两层滤网60目和120目过滤；模具采用挤管式模具，该模具可充分利用改性乙丙橡胶绝缘料的可拉伸性，提高挤出质量，模芯配模范围在5～35mm，模套配模范围在10～45mm；绝缘标称厚度为0.7～2.0mm，最薄点按公式不低于标称值的90%-0.1mm，控制在0.53～1.7mm；绝缘线芯外径范围在5.5～34.5mm；牵引速度控制在20～80m/min；
3-1）挤出后的绝缘线芯表面应光滑无气孔及杂质并经过长25米的恒温水槽进行水冷却，当绝缘线芯出水槽后使用热风吹干装置吹干，然后通过10～25kV的火花试验作为中间检查，然后通过牵引至线缆盘完成150℃低烟无卤阻燃改性辐照乙丙橡胶绝缘层挤出工序；
3-2）将绝缘线芯以跑道式绕线方式绕在内牵引上，以环形辐照工艺通过CELV-8型电子加速器完成电子束辐照，得到辐照后的绝缘线芯；加速器能量范围1.0～2.5MeV，束流范围10～60mA，功率范围60～100kW；
4）第二聚醚醚酮薄膜的绕包工序：将绝缘线芯在JLC-500/1+12型叉绞机...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴晓晨，俞雷，霍振平，史明鹏，吴林锴，李志远，
申请(专利权)人：江苏中超电缆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32