CN112397228A - 电气化铁路用b1级单相交流电缆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种电气化铁路用B1级单相交流电缆，包括至少一个导体，所述导体外侧包覆有导体屏蔽层，所述导体屏蔽层外侧依次设有绝缘层与绝缘屏蔽层，所述导体屏蔽层、绝缘层与绝缘屏蔽层为三层共挤结构，所述绝缘屏蔽层外侧缠绕有防水层，所述防水层外包覆有金属屏蔽层，所述金属屏蔽层与防水层相背一侧设有耐火隔热层，所述耐火隔热层包括阻燃耐火绕包层和隔热层，所述阻燃耐火绕包层设置于金属屏蔽层和隔热层之间，所述耐火隔热层外侧由内向外依次设有铠装层和外护层。本发明电缆降低了热量与烟的释放量，可以减缓电缆的燃烧速率，确保在火灾发生后的20分钟内，电缆的燃烧控制在一定范围内，延长了人员的逃生时间。
Description
技术领域
本发明涉及一种电缆，尤其涉及一种电气化铁路用B1级单相交流电缆及其制备方法。
背景技术
据消防部门统计，火灾发生后的前20分钟是人员逃生的黄金时间，超过20分钟，人员的生存机率很低。电气化铁路用B1级单相交流电缆用于电气化铁路牵引供电***，主要用作牵引变电所到接触网的馈线和走行轨到牵引变电所的回流线；将变换后的27.5kV单相交流电输送至接触网，同时把走行轨中的回路电流导入牵引变电所的主变压器。现有电气化铁路27.5kV单相交流电缆只考虑阻燃特性，而忽略了电缆在火灾条件下燃烧时的热释放特性、烟气释放特性等特性，不能满足城市轨道交通部门对消防安全的更高要求。因此，如何提供一种低热释放且低烟的电缆，成为本领域技术人员努力的方向。
发明内容
本发明目的在于提供一种电气化铁路用B1级单相交流电缆，该电缆降低了热量与烟的释放量，可以减缓电缆的燃烧速率，确保在火灾发生后的20分钟内，电缆的燃烧控制在一定范围内，延长了人员的逃生时间；本发明的另一个目的是提供一种用于上述电气化铁路用B1级单相交流电缆的制备方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种电气化铁路用B1级单相交流电缆，包括至少一个导体，所述导体外侧包覆有导体屏蔽层，所述导体屏蔽层外侧依次设有绝缘层与绝缘屏蔽层，所述导体屏蔽层、绝缘层与绝缘屏蔽层为三层共挤结构，所述绝缘屏蔽层外侧缠绕有防水层，所述防水层外包覆有金属屏蔽层，所述金属屏蔽层与防水层相背一侧设有耐火隔热层，所述耐火隔热层包括阻燃耐火绕包层和隔热层，所述阻燃耐火绕包层设置于金属屏蔽层和隔热层之间，所述耐火隔热层外侧由内向外依次设有铠装层和外护层，所述金属屏蔽层、铠装层和外护层为同轴结构，
所述外护层包括以下质量份组分：
乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂 25~50份，
线性低密度聚乙烯 75~100份，
钼酸铵 1~3份，
三聚氰胺多磷酸盐 20~30份，
蒙脱土 10~30份，
氢氧化铝 10~20份，
硅藻土 10~20份，
4,4'-二氨基二苯甲烷 0.5~2份，
硬脂酸钠 0.5~1份，
二硫化钼 1~2份，
2,2'-二羟基-4,4'-二甲氧基二苯甲酮 0.5~2份，
硅烷偶联剂 0.5~1份。
上述技术方案中进一步改进的技术方案如下：
1. 上述方案中，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂中乙酸乙烯酯的含量为30~35%。
2. 上述方案中，所述钼酸铵与4,4'-二氨基二苯甲烷的添加比例为1~2:1。
3. 上述方案中，所述三聚氰胺多磷酸盐与氢氧化铝的添加比例为1~2.5:1。
4. 上述方案中，所述硅烷偶联剂为二苯基二甲氧基硅烷、三乙氧基硅烷或者3-氯丙基甲基二甲氧基硅烷。
5. 上述方案中，所述硅烷偶联剂为二苯基二甲氧基硅烷、三乙氧基硅烷或者3-氯丙基甲基二甲氧基硅烷按5:3:2重量份比例混合。
本发明采用的制备方法技术方案是：一种电气化铁路用B1级单相交流电缆的制备方法，所述外护层由以下步骤制得：
S1. 将乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂25~50份、线性低密度聚乙烯75~100份和三聚氰胺多磷酸盐20~30份，经高速混合机在高速搅拌状态下混合形成混合物；
S2. 降低混合机转速至500 rpm，在S1混合物中加入钼酸铵1~3份、4,4'-二氨基二苯甲烷0.5~2份、硬脂酸钠0.5~1份、二硫化钼1~2份、2,2'-二羟基-4,4'-二甲氧基二苯甲酮0.5~2份和硅烷偶联剂0.5~1份，混合均匀；
S3、调节混合机转速至800 rpm，再次加入氢氧化铝10~20份、硅藻土10~20份、蒙脱土10~30份，搅拌混合均匀；
S4. 将S3中混合物料转入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，螺杆转速200 rpm，得到外护套材料，将制得的外护套材料包覆于铠装层外周制得电缆。
上述技术方案中进一步改进的技术方案如下：
上述方案中，所述步骤S4中双螺杆挤出机的挤出温度为110~175℃。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
1. 本发明电气化铁路用B1级单相交流电缆，通过在金属屏蔽层外设置阻燃耐火绕包层、隔热层、铠装层和外护层实现电缆的B1级阻燃，同时在绝缘屏蔽层外侧绕包半导电阻水带结构使电缆具有径向防水特性；进一步的，隔热层采用陶瓷化聚烯烃材料，隔热层在火焰灼烧下会发生陶瓷化反应，反应过程吸收大量热量，可以有效降低内部缆芯温度、减少热释放总量；同时，生成高隔热的多孔陶瓷结构，封锁住交联线芯受热分解产生的气体，避免气体外泄造成外护层材料脱落。
2. 本发明电气化铁路用B1级单相交流电缆，其通过在乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂、线性低密度聚乙烯、三聚氰胺多磷酸盐与氢氧化铝中添加钼酸铵和4,4'-二氨基二苯甲烷，使电缆的外护层总释热量低，且热释放速率与烟释放速率也降低很多，减缓了电缆的燃烧速率，确保在火灾发生后的20分钟内，电缆的燃烧控制在一定范围内，同时也可以减少火灾现场的热量与烟量的产生且该护套料不会产生滴落现象，延长了人员的逃生时间，提升人员的生存机率，也减少了对环境的污染。
附图说明
附图1为本发明电气化铁路用B1级单相交流电缆结构示意图。
以上附图中：1、导体；2、导体屏蔽层；3、绝缘层；4、绝缘屏蔽层；5、防水层；6、金属屏蔽层；7、阻燃耐火绕包层；8、隔热层；9、铠装层；10、外护层。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述：
实施例1~3：一种电气化铁路用B1级单相交流电缆，包括至少一个导体1，所述导体1外侧包覆有导体屏蔽层2，所述导体屏蔽层2外侧依次设有绝缘层3与绝缘屏蔽层4，所述导体屏蔽层2、绝缘层3与绝缘屏蔽层4为三层共挤结构，所述绝缘屏蔽层4外侧缠绕有防水层5，所述防水层5外包覆有金属屏蔽层6，所述金属屏蔽层6与防水层5相背一侧设有耐火隔热层，所述耐火隔热层包括阻燃耐火绕包层7和隔热层8，所述阻燃耐火绕包层7设置于金属屏蔽层6和隔热层8之间，所述耐火隔热层外侧由内向外依次设有铠装层9和外护层10，所述金属屏蔽层6、铠装层9和外护层10为同轴结构，
所述外护层10由以下步骤制得：
S1. 将乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂25~50份、线性低密度聚乙烯75~100份和三聚氰胺多磷酸盐20~30份，经高速混合机在高速搅拌状态下混合形成混合物；
S2. 降低混合机转速至500 rpm，在S1混合物中加入钼酸铵1~3份、4,4'-二氨基二苯甲烷0.5~2份、硬脂酸钠0.5~1份、二硫化钼1~2份、2,2'-二羟基-4,4'-二甲氧基二苯甲酮0.5~2份和硅烷偶联剂0.5~1份，混合均匀；
S3、调节混合机转速至800rpm，再次加入氢氧化铝10~20份、硅藻土10~20份、蒙脱土10~30份，搅拌混合均匀；
S4. 将S3中混合物料转入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，螺杆转速200 rpm，得到外护套材料，将制得的外护套材料包覆于铠装层9外周制得电缆；
上述电气化铁路用B1级单相交流电缆中外护层10的原料包括以下质量份的对应组分，具体如表1所示：
表1
其中，实施例1中的乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂中乙酸乙烯酯的含量为30%，钼酸铵与4,4'-二氨基二苯甲烷的添加比例为2:1，所述三聚氰胺多磷酸盐与氢氧化铝的添加比例为2.5:1，所述硅烷偶联剂为二苯基二甲氧基硅烷；
实施例2中的乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂中乙酸乙烯酯的含量为35%，钼酸铵与4,4'-二氨基二苯甲烷的添加比例为1.5:1，所述三聚氰胺多磷酸盐与氢氧化铝的添加比例为1.3:1，所述硅烷偶联剂为3-氯丙基甲基二甲氧基硅烷；
实施例3中的乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂中乙酸乙烯酯的含量为32%，钼酸铵与4,4'-二氨基二苯甲烷的添加比例为1.25:1，所述三聚氰胺多磷酸盐与氢氧化铝的添加比例为1.4:1，所述硅烷偶联剂为二苯基二甲氧基硅烷、三乙氧基硅烷或者3-氯丙基甲基二甲氧基硅烷按5:3:2重量份比例混合。
对比例1~2：一种电气化铁路用B1级单相交流电缆，包括至少一个导体1，所述导体1外侧包覆有导体屏蔽层2，所述导体屏蔽层2外侧依次设有绝缘层3与绝缘屏蔽层4，所述导体屏蔽层2、绝缘层3与绝缘屏蔽层4为三层共挤结构，所述绝缘屏蔽层4外侧缠绕有防水层5，所述防水层5外包覆有金属屏蔽层6，所述金属屏蔽层6与防水层5相背一侧设有耐火隔热层，所述耐火隔热层包括阻燃耐火绕包层7和隔热层8，所述阻燃耐火绕包层7设置于金属屏蔽层6和隔热层8之间，所述耐火隔热层外侧由内向外依次设有铠装层9和外护层10，所述金属屏蔽层6、铠装层9和外护层10为同轴结构，所述外护层10由以下重量份组分组成：
表2
对比例制备方法同实施例。
上述实施例1~3和对比例1~2制得的电气化铁路用B1级单相交流电缆的产品性能如表3所示：
表3
表中总释热量、热释放速率与烟释放速率采用ISO 5660-1标准测试。
如表3的评价结果所示，本发明电气化铁路用B1级单相交流电缆的外护层总释热量远小于对比例外护层的总释热量，且热释放速率与烟释放速率也都小于对比例的外护层，说明本发明制得的外护层降低了热量与烟的释放量，可以减缓电缆的燃烧速率，确保在火灾发生后的20分钟内，电缆的燃烧控制在一定范围内，同时也可以减少火灾现场的热量与烟量的产生，即延长了人员的逃生时间，提升人员的生存机率，也减少了对环境的污染。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种电气化铁路用B1级单相交流电缆，其特征在于：包括至少一个导体（1），所述导体（1）外侧包覆有导体屏蔽层（2），所述导体屏蔽层（2）外侧依次设有绝缘层（3）与绝缘屏蔽层（4），所述导体屏蔽层（2）、绝缘层（3）与绝缘屏蔽层（4）为三层共挤结构，所述绝缘屏蔽层（4）外侧缠绕有防水层（5），所述防水层（5）外包覆有金属屏蔽层（6），所述金属屏蔽层（6）与防水层（5）相背一侧设有耐火隔热层，所述耐火隔热层包括阻燃耐火绕包层（7）和隔热层（8），所述阻燃耐火绕包层（7）设置于金属屏蔽层（6）和隔热层（8）之间，所述耐火隔热层外侧由内向外依次设有铠装层（9）和外护层（10），所述金属屏蔽层（6）、铠装层（9）和外护层（10）为同轴结构，
所述外护层包括以下质量份组分：
乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂 25~50份，
线性低密度聚乙烯 75~100份，
钼酸铵 1~3份，
三聚氰胺多磷酸盐 20~30份，
蒙脱土 10~30份，
氢氧化铝 10~20份，
硅藻土 10~20份，
4,4'-二氨基二苯甲烷 0.5~2份，
硬脂酸钠 0.5~1份，
二硫化钼 1~2份，
2,2'-二羟基-4,4'-二甲氧基二苯甲酮 0.5~2份，
硅烷偶联剂 0.5~1份。
2.根据权利要求1所述的电气化铁路用B1级单相交流电缆，其特征在于：所述乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂中乙酸乙烯酯的含量为30~35%。
3.根据权利要求1所述的电气化铁路用B1级单相交流电缆，其特征在于：所述钼酸铵与4,4'-二氨基二苯甲烷的添加比例为1~2：1。
4.根据权利要求1所述的电气化铁路用B1级单相交流电缆，其特征在于：所述三聚氰胺多磷酸盐与氢氧化铝的添加比例为1~2.5：1。
5.根据权利要求1所述的电气化铁路用B1级单相交流电缆，其特征在于：所述硅烷偶联剂为二苯基二甲氧基硅烷、三乙氧基硅烷或者3-氯丙基甲基二甲氧基硅烷。
6.根据权利要求1所述的电气化铁路用B1级单相交流电缆，其特征在于：所述硅烷偶联剂为二苯基二甲氧基硅烷、三乙氧基硅烷或者3-氯丙基甲基二甲氧基硅烷按5:3:2重量份比例混合。
7.一种用于权利要求1~6任意一项所述电气化铁路用B1级单相交流电缆的制备方法，其特征在于：所述外护层（10）由以下步骤制得：
S1. 将乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂25~50份、线性低密度聚乙烯75~100份和三聚氰胺多磷酸盐20~30份，经高速混合机在高速搅拌状态下混合形成混合物；
S2. 降低混合机转速至500 rpm，在S1混合物中加入钼酸铵1~3份、4,4'-二氨基二苯甲烷0.5~2份、硬脂酸钠0.5~1份、二硫化钼1~2份、2,2'-二羟基-4,4'-二甲氧基二苯甲酮0.5~2份和硅烷偶联剂0.5~1份，混合均匀；
S3、调节混合机转速至800 rpm，再次加入氢氧化铝10~20份、硅藻土10~20份、蒙脱土10~30份，搅拌混合均匀；
S4. 将S3中混合物料转入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，螺杆转速200 rpm，得到外护套材料，将制得的外护套材料包覆于铠装层（9）外周制得电缆。
8.根据权利要求7所述电气化铁路用B1级单相交流电缆的制备方法，其特征在于：所述步骤S4中双螺杆挤出机的挤出温度为110~175℃。
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