一种硅烷无卤阻燃交联聚烯烃电缆及方法技术

本发明专利技术涉及一种硅烷无卤阻燃交联聚烯烃电缆，所述的电缆依次由导体、绝缘层、填充层、阻燃隔氧层和外护层组成；其特征在于绝缘层采用低烟无卤阻燃硅烷交联聚烯烃材料，缆芯外绕包无卤高阻燃包带形成隔氧层，外护层采用热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃材料。所述的低烟无卤阻燃交联聚烯烃采用二步法，即用已接枝的硅烷共聚物以95∶5的质量比添加催化母料在普通Φ90/25挤塑机挤出，由以下任一方法实现交联：a.浸入80-90℃热水中，交联2-4小时；b.暴露在0.15bar低压蒸汽湿度中，交联3-5小时。绝缘性能大大提高，满足了绿色环保电缆的要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属于电缆领域。
技术介绍
目前电线电缆绝缘材料由聚氯乙烯向聚烯烃发展，这是因为聚烯烃绝缘材料具有优异的电气绝缘性能、机械物理性能等特点，而聚烯烃绝缘也有向交联化发展的趋势。目前，电缆交联技术主要有三种方式，即过氧化物化学交联(DCP交联)法、硅烷交联法和辐照交联法，通过交联使电缆材料的高分子聚合物由线性结构变为空间立体网状结构，从而达到材料改性的目的。过氧化物DCP交联生产线采用悬链或立塔设备，设备及厂房投资大造价高，生产线较长仅适合于大长度电缆的生产，而且对环境要求高，需要专门的生产车间， 主要适用于中高压交联电缆的生产；辐照交联生产线设备投资较高，仅用于生产小规格薄壁绝缘电缆，有厚度限制的缺点，且对电缆的长度要求较高，很难提高工作效率，主要用于薄壁绝缘特种电缆的生产。硅烷交联根据材料的不同分为温水交联和蒸汽交联，硅烷交联生产线仅需普通挤塑机和交联设备，投资少，加工方便，易交联，生产灵活可以根据客户的需求制造不同长度的电缆，主要用于低压交联电缆的生产。三种交联方法中，硅烷交联具有明显的成本优势和工艺优势。阻燃电缆主要是含卤阻燃的聚氯乙烯电缆，或是金属氢氧化物〔氢氧化镁 Mg(OH)2、氢氧化铝Al (OH)3)阻燃的低烟无卤阻燃聚烯烃电缆，它们虽然在一定程度上满足人们对电缆的阻燃要求，但含卤阻燃的电缆着火燃烧时会产生二次危害。低烟无卤阻燃聚烯烃电缆虽然可以克服含卤阻燃电缆遇火燃烧时产生浓烟，释放有毒腐蚀性气体等缺点， 但这类电缆却存在电性能、机械性能不够理想等问题，如极易吸收空气中的水分，导致材料体积电阻率降低，而且若具备高阻燃性能需添加足量的阻燃填充剂，高填充量导致高聚物的强度和伸长率降低，因而对材料的机械性能、电性能影响很大。针对交联工艺及阻燃性能现状和存在的问题，本专利技术的拟在阻燃要求，环保要求及性能要求方面加以改进。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，所涉及的电缆集阻燃、环保性能于一体，具有优异的电性能和机械性能。对电缆的阻燃结构进行创新改进，克服传统挤包隔氧层电缆的不足，通过对绝缘层、隔氧层、外护层材料的合理选用，实现电缆结构各元件的全阻燃性能，同时电缆燃烧情况下PH值、电导率、透光率、烟密度等符合绿色环保指标。对电缆交联工艺进行改进，加工方便，易交联，电性能、机械性能等综合性能优异而且稳定，从而拓宽了产品的应用范围，提高了产品的使用领域。本专利技术提供的硅烷无卤阻燃交联聚烯烃电缆的改进，包括以下几方面一、阻燃材料的改进所述的电缆依次由导体、绝缘层、填充层、阻燃隔氧层和外护层组成。在结构设计上，充分考虑电缆的电性能及机械性能，并摒弃传统阻燃电缆结构，通过对绝缘层及外护层等材料的合理选用，开发了一种硅烷无卤阻燃交联聚烯烃电缆。这种硅烷无卤阻燃交联聚烯烃电缆绝缘层采用低烟无卤阻燃硅烷交联聚烯烃材料，缆芯外绕包无卤高阻燃包带形成隔氧层，外护层采用热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃材料。本专利技术提供的硅烷无卤阻燃交联聚烯烃电缆采用低烟无卤阻燃硅烷交联聚烯烃材料作为绝缘，保证了电缆具有良好的阻燃性能、环保性能、电气绝缘性能和机械性能。硅烷无卤阻燃交联聚烯烃电缆与传统PVC绝缘电缆相比，绝缘工作温度高，可在90°c工作条件下保持优异的电气绝缘性能和机械物理性能， 而且电缆的载流量和过载保护能力随温度的升高而提高，且工作寿命更长，同时也是绿色环保首选产品；与XLPE绝缘电缆相比，不但绝缘且可阻燃，可实现电缆结构各元件的全阻燃，进而提高了电缆的阻燃等级，绝缘性能的提高使电能传输损耗减少，因而电缆具有较高的防护安全性；与热塑性无卤低烟阻燃聚烯烃绝缘电缆相比，后者易吸收水分，导致绝缘体积电阻率下降，从而大大降低电缆的电气绝缘性能，而硅烷无卤阻燃交联聚烯烃电缆不但具有优异的机械性能，而且在潮湿环境下电气绝缘性能稳定可靠。成缆绕包采用涂敷金属水合物的无卤高阻燃包带包覆在缆芯外，绕包材料为环保材料，可形成新型阻燃隔氧层，避免了传统隔氧层电缆设计上存在的缺陷，传统阻燃型电缆采用挤包金属水合物，在缆芯与外护之间挤包填充无机金属水合物，其在结构、材料、加工工艺等方面都存在不足。新型隔氧层遇火分解成金属氧化物和结晶水，金属氧化物分解后能吸附烟粒，结晶水也能降烟、吸热，在燃烧过程中形成的碳化结构，可形成阻碍氧气的供给和可燃气体的流动的隔氧层，抵制了电缆的燃烧，从而实现电缆高阻燃性能和绿色环保性能。填充采用高阻燃无机纸绳，保证产品的圆整性和高阻燃性；外护层采用热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃材料，护套材料不但具有无卤、低烟、低毒、低腐蚀等特点，性能指标符合环保电缆的要求，而且护套材料具有显著的阻燃性能。电缆结构各元件的全阻燃，几者组合实现了电缆整体的阻燃特性，进而提高了整个电缆的阻燃等级，形成新型阻燃结构。总之，本专利技术提供的电缆各工序采用绿色环保材料，合理控制了电缆中影响绿色环保的材料和结构因素。低烟无卤阻燃硅烷交联聚烯烃绝缘层、无卤高阻燃绕包新型隔氧层、高阻燃无机纸绳填充、热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃外护层，均选用环保材料，电缆燃烧情况下PH值、电导率、透光率、烟密度、毒性气体释放量均符合绿色环保电缆的性能要求。电缆绝缘层采用新材料低烟无卤阻燃硅烷交联聚烯烃材料后，绝缘材料主要性能要求20°C体积电阻率彡1. IX IO14Ω · cm ;90°C体积电阻率彡1.0X IO12 Ω · cm ;4小时蒸汽交联后拉伸强度彡12. 5Mpa，断裂伸长率彡200% ；密度1. 40g/cm3 ；氧指数31%。二、交联工艺创新改进改变辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘材料的物理交联工艺，辐照交联需要专门的辐照装置，设备成本高、工艺复杂，引线仅只能长约500米，本专利技术采用目前最新的硅烷无卤阻燃交联工艺，该工艺可在普通Φ90/25聚氯乙烯塑料挤塑机上加工，此工艺特点是易加工，易交联，电气性能和机械物理性能稳定，具有加工工艺简单特点，保证电缆耐温等级达90°C，是目前最理想的辐照交联替代材料。新工艺与辐照交联工艺比较。辐照交联工艺是利用电子加速器产生的高能量电子束流轰击绝缘高分子材料中的核子，使其脱离主链，并使主链形成较高能级的自由基，结合形成键能较高接技新体，从而形成空间网状结构，即辐照交联无卤低烟阻燃聚烯烃绝缘经专用挤出机挤制后，必须通过辐照装置，在高能射线作用下，使高聚物发生交联反应，成为热固性绝缘材料。辐照交联工艺的加工设备除了配置专用挤出机及配套设备外，还必须配置辐照交联装置(电子加速器系统及束下装置等)才能应用于生产加工，由于设备的原因，对于短电缆或经常更换不同规格的电缆造成的浪费较大。硅烷无卤阻燃交联新工艺的出现，解决了辐照交联加工的瓶颈。第一、不需要专门的生产设备，只要在普通的Φ90/25 聚氯乙烯挤塑机上就可以生产低压电缆；第二、无需投入建设专门的生产车间和辐照交联设备，只要利用XLPE绝缘生产线已有场地、交联设备(温水池或蒸汽房)即可进行生产；第三、由于工艺简单，加工方便快捷，对电缆的加工长度不受限制，更换规格不会造成大的浪费；第四、根据目前的市场材料价格来看，与普通的无卤低烟阻燃聚烯烃价格相当，没有明显的价格差距。第五、突破了并非低烟无卤阻燃电缆只能采用辐照交联的方式，同样也可通过硅烷交联工艺实现，电缆的电性能和机械性能等本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵怀顺，徐福明，林丽云，郑高楚，
申请(专利权)人：南洋电缆集团有限公司，
类型：发明
国别省市：