一種高性能軌道交通用直流牽引電纜的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種高性能軌道交通用直流牽引電纜，包括導(dǎo)體、橡膠絕緣層、阻水阻燃復(fù)合帶以及外護(hù)套，橡膠絕緣層包覆在導(dǎo)體外側(cè)，阻水阻燃復(fù)合帶包覆在橡膠絕緣層外側(cè)，外護(hù)套包覆在阻水阻燃復(fù)合帶外側(cè)，導(dǎo)體內(nèi)部、以及導(dǎo)體與橡膠絕緣層之間均設(shè)有縱向阻水結(jié)構(gòu)，阻水阻燃復(fù)合帶包括玻璃纖維層以及分別設(shè)置在玻璃纖維層兩側(cè)的阻水層和阻燃層。本發(fā)明的橡膠絕緣層采用改性三元乙丙橡膠制成，具有優(yōu)越的電氣性能，能夠保證絕緣層不被擊穿；阻水阻燃復(fù)合帶能夠有效地起到阻水、阻燃效果；外護(hù)套由乙烯?醋酸乙烯和聚烯烴彈性體混合物制成，具有優(yōu)異的柔韌性、耐候性、耐老化性、無(wú)鹵低煙阻燃特性以及防鼠、防白蟻性能。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種高性能軌道交通用直流牽引電纜
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及軌道交通電纜技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高性能軌道交通用直流牽引電纜。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，隨著軌道交通技術(shù)的進(jìn)步以及直流牽引設(shè)備的廣泛應(yīng)用，國(guó)內(nèi)已有少數(shù)企業(yè)進(jìn)行了直流電纜的開(kāi)發(fā)并投入了使用。但在實(shí)際使用過(guò)程中，部分國(guó)產(chǎn)直流電纜存在一些不足，通過(guò)地鐵公司反饋的信息，總結(jié)得到以下幾個(gè)主要問(wèn)題:
[0003]1、電纜外護(hù)套開(kāi)裂:有的是材料選用不當(dāng)，有的是彎曲時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力消除不了，從而導(dǎo)致電纜運(yùn)行一段時(shí)間后外護(hù)套開(kāi)裂；
[0004]2、電纜絕緣擊穿:軌道交通直流電纜大多采用交聯(lián)聚乙烯和三元乙丙橡膠作為絕緣材料，眾所周知，交聯(lián)聚乙烯或三元乙丙橡膠均屬于聚合物，聚合物絕緣材料以其優(yōu)良的加工、介電、熱性能而應(yīng)用廣泛。但是它們?cè)诩庸ぁ⒅圃旌褪褂眠^(guò)程中的電荷殘留、電極注入或因材料不純凈而引起的偏振或極化問(wèn)題，都會(huì)造成空間電荷在絕緣材料中的積累，從而降低其介電性能，甚至擊穿。
[0005]3、電纜柔軟性不夠好:較硬的電纜材質(zhì)敷設(shè)施工不便，無(wú)法滿足柔軟、彎曲半徑小的使用要求；
[0006]4、電纜性能不足:電纜的防水、防氣候老化、防紫外線、防鼠蟻、耐油、耐熱、耐寒和無(wú)鹵低煙阻燃等等特性還不夠完善，不能完全滿足地鐵嚴(yán)酷的使用環(huán)境條件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明公開(kāi)了一種高性能軌道交通用直流牽引電纜，包括導(dǎo)體、橡膠絕緣層、阻水阻燃復(fù)合帶以及外護(hù)套，所述橡膠絕緣層包覆在導(dǎo)體外側(cè)，所述阻水阻燃復(fù)合帶包覆在橡膠絕緣層外側(cè)，所述外護(hù)套包覆在阻水阻燃復(fù)合帶外側(cè)，所述導(dǎo)體內(nèi)部、以及導(dǎo)體與橡膠絕緣層之間均設(shè)有縱向阻水結(jié)構(gòu)，所述阻水阻燃復(fù)合帶包括玻璃纖維層以及分別設(shè)置在玻璃纖維層兩側(cè)的阻水層和阻燃層。
[0008]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述橡膠絕緣層為由以下重量份數(shù)的配方制成的改性三元乙丙橡膠絕緣層:三元乙丙橡膠K2470L 100?120份，硬脂酸I?2份，氧化鋅5.0?7.0份，防老劑RD 1.0?1.5份，防老劑MB 1.5?2.0份，白石蠟5.0?8.0份，高溫煅燒陶土80?100份，超細(xì)滑石粉40?60份，偶聯(lián)劑A-172 0.5?1.0份，過(guò)氧化二異丙苯2.8?3.2份。
[0009]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述導(dǎo)體為由多股鍍錫軟圓銅單線束絞合而成的股線。
[0010]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述縱向阻水結(jié)構(gòu)為沿股線縱向連續(xù)包覆的阻水帶，所述阻水帶由以下重量份數(shù)的配方制成:丙烯酸鈉60?80份，單體丙烯酰胺20?40份，交聯(lián)劑0.1?0.8份，引發(fā)劑0.1?0.6份，去離子水200份。
[0011]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述阻水層為由丙烯酸鈉、單體丙烯酰胺、交聯(lián)劑、弓丨發(fā)劑和去離子水配置而成的阻水層。
[0012]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述阻燃層為無(wú)機(jī)氫氧化物組成的阻燃層。
[0013]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述橡膠絕緣層外側(cè)設(shè)有2層厚度共為0.2-0.25mm的阻水阻燃復(fù)合帶，并搭蓋覆蓋率不小于30%的繞包層。
[0014]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述外護(hù)套由以下重量份數(shù)的配方制成:乙烯-醋酸乙烯、聚烯烴彈性體、杜邦7256共計(jì)40?50份，Al (OH)3、Mg(0H)2共計(jì)40?55份，抗氧劑10100.2?0.4份，過(guò)氧化二異丙苯1.5?2份，三烯丙基異氰脲酸脂異2.5?3.0份，氧化鋅5?10份，防老劑MB 2?3份，防老劑RD 1.0?2.0份，炭黑15?25份，超細(xì)滑石粉80?90份，相容劑MS519 8?12份，防鼠劑、防蟻劑共計(jì)20?30份。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:
[0016]本發(fā)明的橡膠絕緣層采用改性三元乙丙橡膠制成，具有優(yōu)越的電氣性能，能夠克服直流電場(chǎng)的空間電荷，保證絕緣層不被擊穿；阻水阻燃復(fù)合帶的三層結(jié)構(gòu)能夠有效地起到阻水、阻燃效果;外護(hù)套由乙烯-醋酸乙烯和聚烯烴彈性體混合物制成，具有優(yōu)異的柔韌性、耐候性、耐老化性、無(wú)鹵低煙阻燃特性以及防鼠、防白蟻性能。
【附圖說(shuō)明】
[0017]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0018]圖1為本發(fā)明的截面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2為阻水阻燃復(fù)合帶的截面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖中標(biāo)記:1_導(dǎo)體；2-橡膠絕緣層；3-阻水阻燃復(fù)合帶；31-玻璃纖維層;32-阻水層;33-阻燃層;4-外護(hù)套;5-阻水帶。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。
[0022]如圖1所示，一種高性能軌道交通用直流牽引電纜，包括導(dǎo)體1、橡膠絕緣層2、阻水阻燃復(fù)合帶3以及外護(hù)套4，橡膠絕緣層2包覆在導(dǎo)體I外側(cè)，阻水阻燃復(fù)合帶3包覆在橡膠絕緣層2外側(cè)，外護(hù)套4包覆在阻水阻燃復(fù)合帶3外側(cè)，導(dǎo)體I內(nèi)部、以及導(dǎo)體I與橡膠絕緣層2之間均設(shè)有縱向阻水結(jié)構(gòu)。
[0023]如圖2所示，阻水阻燃復(fù)合帶3包括玻璃纖維層31以及分別設(shè)置在玻璃纖維層31兩側(cè)的阻水層32和阻燃層33;阻水層32為由丙烯酸鈉、單體丙烯酰胺、交聯(lián)劑、引發(fā)劑和去離子水配置而成的阻水層;阻燃層33為無(wú)機(jī)氫氧化物組成的阻燃層。
[0024]在地鐵工程中，電纜通常采用直埋、電纜溝、隧道等敷設(shè)方式，在電纜施工安裝過(guò)程中端頭極易進(jìn)水;同時(shí)電纜在使用中難免與水直接接觸，甚至?xí)唐诨蜷L(zhǎng)期浸泡在水中，而水是影響電纜長(zhǎng)壽命的一個(gè)關(guān)鍵因素，因?yàn)樗M(jìn)入纜芯可以導(dǎo)致電纜過(guò)早發(fā)生故障，甚至擊穿。
[0025]本發(fā)明的導(dǎo)體I為由多股鍍錫軟圓銅單線束絞合而成的股線，股線各絞層之間以及導(dǎo)體I與橡膠絕緣層2之間縱向連續(xù)包覆阻水帶5，這樣可以防止縱向水分迀移，起到縱向阻水的作用;橡膠絕緣層2外側(cè)設(shè)有2層厚度共為0.2-0.25mm的阻水阻燃復(fù)合帶3，并搭蓋覆蓋率不小于30%的繞包層，起到徑向阻水作用；上述兩道防水結(jié)構(gòu)為防止水分進(jìn)入纜芯提供了可靠的屏障。
[0026]阻水帶5由以下重量份數(shù)的配方制成:丙烯酸鈉60?80份，單體丙烯酰胺20?40份，交聯(lián)劑0.1?0.8份，引發(fā)劑0.1?0.6份，去離子水200份;其特點(diǎn)是遇水膨脹，能夠很好地起到阻水效果，并且工藝簡(jiǎn)單。
[0027]為了使電纜具有柔軟性能、物理機(jī)械性能、抗大氣老化性能、耐油、阻水阻燃性能以及防鼠、防白蟻等特性，本發(fā)明的外護(hù)套4由以下重量份數(shù)的配方制成:乙烯-醋酸乙烯、聚烯烴彈性體、杜邦7256共計(jì)40?50份，Al(OH)3、Mg(OH)2共計(jì)40?55份，抗氧劑1010 0.2?
0.4份，過(guò)氧化二異丙苯1.5?2份，三烯丙基異氰脲酸脂異2.5?3.0份，氧化鋅5?10份，防老劑MB 2?3份，防老劑RD 1.0?2.0份，炭黑15?25份，超細(xì)滑石粉80?90份，相容劑MS5198?12份，防鼠劑、防蟻劑共計(jì)20?30份。
[0028]其中，防鼠劑為類(lèi)萜類(lèi)化合物微粒緩釋膠囊，防蟻劑為二乙基甲本酰胺微粒緩釋膠囊。
[0029]三元乙丙橡膠在加工、制造過(guò)程中的電荷殘留、電極注入或因材料不純偏振或極化問(wèn)題，還是會(huì)產(chǎn)生一定的空間電荷。因此，為獲得更高質(zhì)量的擠包直流電纜絕緣層，必須對(duì)三元乙丙橡膠進(jìn)行改性來(lái)抑制空間電荷在絕緣層中的累積。
[0030]本發(fā)明中的橡膠絕緣層2為由以下重量份數(shù)的配方制成的改性三元乙丙橡膠絕緣層:三元乙丙橡膠K2470L 100?120份，硬脂酸I?2份，氧化鋅5.0?7.0份，防老劑RD 1.0?1.5份，防老劑MB 1.5?2.0份，白石蠟5.0?8.0份，高溫煅燒陶土80?100份，超細(xì)滑石粉40?60份，偶聯(lián)劑A-172 0.5?1.0份，過(guò)氧化二異丙苯2.8?3.2份。
[0031]其中，三元乙丙橡膠K2470L為德國(guó)朗盛集團(tuán)生產(chǎn)的橡膠材料，其主要技術(shù)指標(biāo)為:門(mén)尼粘度ML( 1+4)在125°C為22，乙烯含量65%，第三單體含量4.2%。
[0032]三元乙丙橡膠(EPDM)是乙烯、丙烯以及非共軛二烯烴的三元共聚物，其最主要的特性就是優(yōu)越的耐氧化、抗臭氧和抗侵蝕能力，同時(shí)還具有優(yōu)良的耐熱性和耐氣候性以及化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，特別是在電氣性能方面更以其優(yōu)異的高絕緣電阻率而適用于電線電纜。
[0033]直流牽引電纜的絕緣目前一般采用交聯(lián)聚乙烯和乙丙橡膠兩種絕緣材料。交聯(lián)聚乙烯絕緣是整體型交聯(lián)結(jié)構(gòu)，屬于非極性高聚物。電纜本身相當(dāng)于一個(gè)較大的電容器，直流傳輸停電后，相當(dāng)于已將一個(gè)電容器充電完成，雖然導(dǎo)體線芯已進(jìn)行接地處理，但是沒(méi)有能夠有效地進(jìn)行放電，大量的直流電能仍然存在于電纜中，也就是所謂的“空間電荷”，這些空間電荷不會(huì)像交流電力電纜那樣由于介質(zhì)損耗而消耗掉，而是在絕緣缺陷處造成大量正、負(fù)電荷的聚集?？臻g電荷隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而成倍增加，當(dāng)其電場(chǎng)強(qiáng)度大于電纜的額定直流電壓和絕緣的耐受脈沖電壓時(shí)，交聯(lián)聚乙烯絕緣直流電纜則被擊穿。
[0034]三元乙丙橡膠(ETOM)雖然沒(méi)有交聯(lián)聚乙烯那樣較高的電性能，但是在其絕緣機(jī)理上能夠克服直流電場(chǎng)的空間電荷。乙丙橡膠是乙烯和丙烯的共聚物，是弱極性耐電的介質(zhì)，因?yàn)榉肿訕O性的存在，加上填充劑和交聯(lián)劑等物質(zhì)的加入，構(gòu)成了均勻混合極性介質(zhì)的絕緣體。從固體電介質(zhì)物理的角度看，能夠?qū)⒖臻g電荷通過(guò)極性介質(zhì)的正、負(fù)空隙吸收，達(dá)到局部電量平衡，不會(huì)致使絕緣介質(zhì)形成電荷通道而擊穿。
[0035]外護(hù)套4為由乙烯-醋酸乙烯和聚烯烴彈性體混合物制成的護(hù)套。
[0036]乙烯-醋酸乙烯(EVA)是無(wú)鹵的極性聚合物，能與多種材料相容，有良好的機(jī)械物理性能、電氣性能和極佳的混煉與擠出工藝。EVA是制造電纜絕緣、護(hù)套料、低煙無(wú)鹵阻燃料和隔氧層料不可或缺的基料。
[0037]聚烯烴彈性體(POE)是采用茂金屬催化劑的乙烯和辛烯實(shí)現(xiàn)原位聚合的熱塑性彈性體，其耐熱性、耐寒性、耐候性、耐老化性優(yōu)異，還具有熱塑性彈性體的一般物性，如成型性、廢料再利用和硫化膠性能等，并且相對(duì)密度小，因而體積價(jià)格低廉。
[0038]EVA和POE兩種材料的配合，既突出了EVA良好的物理機(jī)械性能、突出了與無(wú)鹵低煙阻燃、防鼠防白蟻等多種材料的相容性;又延續(xù)了 POE優(yōu)異的耐熱性、耐寒性、耐候性、耐老化性能，填充性好，價(jià)格低;也克服了 EVA耐熱、耐寒和柔韌性不太好的缺陷，又規(guī)避了 POE耐油、耐壓縮永久變形和耐磨耗差等不利因素。
[0039]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高性能軌道交通用直流牽引電纜，包括導(dǎo)體、橡膠絕緣層、阻水阻燃復(fù)合帶以及外護(hù)套，其特征在于，所述橡膠絕緣層包覆在導(dǎo)體外側(cè)，所述阻水阻燃復(fù)合帶包覆在橡膠絕緣層外側(cè)，所述外護(hù)套包覆在阻水阻燃復(fù)合帶外側(cè)，所述導(dǎo)體內(nèi)部、以及導(dǎo)體與橡膠絕緣層之間均設(shè)有縱向阻水結(jié)構(gòu)，所述阻水阻燃復(fù)合帶包括玻璃纖維層以及分別設(shè)置在玻璃纖維層兩側(cè)的阻水層和阻燃層。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能軌道交通用直流牽引電纜，其特征在于，所述橡膠絕緣層為由以下重量份數(shù)的配方制成的改性三元乙丙橡膠絕緣層:三元乙丙橡膠K2470L 100?120份，硬脂酸I?2份，氧化鋅5.0?7.0份，防老劑RD 1.0?1.5份，防老劑MB 1.5?2.0份，白石蠟5.0?8.0份，高溫煅燒陶土80?100份，超細(xì)滑石粉40?60份，偶聯(lián)劑A-172 0.5?1.0份，過(guò)氧化二異丙苯2.8?3.2份。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能軌道交通用直流牽引電纜，其特征在于，所述導(dǎo)體為由多股鍍錫軟圓銅單線束絞合而成的股線。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高性能軌道交通用直流牽引電纜，其特征在于，所述縱向阻水結(jié)構(gòu)為沿股線縱向連續(xù)包覆的阻水帶，所述阻水帶由以下重量份數(shù)的配方制成:丙烯酸鈉60?80份，單體丙烯酰胺20?40份，交聯(lián)劑0.1?0.8份，引發(fā)劑0.1?0.6份，去離子水200份。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能軌道交通用直流牽引電纜，其特征在于，所述阻水層為由丙烯酸鈉、單體丙烯酰胺、交聯(lián)劑、引發(fā)劑和去離子水配置而成的阻水層。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高性能軌道交通用直流牽引電纜，其特征在于，所述阻燃層為無(wú)機(jī)氫氧化物組成的阻燃層。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能軌道交通用直流牽引電纜，其特征在于，所述橡膠絕緣層外側(cè)設(shè)有2層厚度共為0.2-0.25mm的阻水阻燃復(fù)合帶，并搭蓋覆蓋率不小于30 %的繞包層。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能軌道交通用直流牽引電纜，其特征在于，所述外護(hù)套由以下重量份數(shù)的配方制成:乙烯-醋酸乙烯、聚烯烴彈性體、杜邦7256共計(jì)40?50份，Al(OH)3、Mg(OH)2共計(jì)40?55份，抗氧劑1010 0.2?0.4份，過(guò)氧化二異丙苯1.5?2份，三烯丙基異氰脲酸脂異2.5?3.0份，氧化鋅5?10份，防老劑MB 2?3份，防老劑RD 1.0?2.0份，炭黑15?25份，超細(xì)滑石粉80?90份，相容劑MS519 8?12份，防鼠劑、防蟻劑共計(jì)20?30份。
【文檔編號(hào)】H01B7/04GK105869731SQ201610368359
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年5月30日
【發(fā)明人】郭松川, 蔣彭春, 張培基, 郭錦斌
【申請(qǐng)人】昆明三川電線電纜有限公司