CN1091296C - 辐射交联低烟无卤阻燃热收缩电力电缆附件 - Google Patents

Abstract

本发明是一种辐射交联低烟无卤阻燃热收缩电力电缆附件，采用辐射交联的低烟无卤阻燃热收缩绝缘(伞裙)材料、热收缩无卤应力管材料、低烟无卤阻燃热收缩分支套管(护套)材料与其配套的填充胶和密封胶组成。原料易得，制备方法简便，是一种适于35KV及以下各电压等级的电缆终端及中间连接的绝缘保护。

Description

辐射交联低烟无卤阻燃热收缩电力电缆附件

本发明涉及一种辐射交联的热收缩电力电缆附件及制备方法，具有低烟、无卤和阻燃的优良性能。

众所周知，热收缩材料是以高分子塑料或橡胶为基材，经辐射或化学方法使聚合物的线性分子链变成网状结构即交联，获得“弹性记忆效应”经加热扩张至特定尺寸，使用时适当加热即可自行回缩到扩张前的尺寸。电力电缆热收缩附件是用各类热收缩绝缘(伞裙)管(以下称为热收缩绝缘管)、应力管、分支套管(护套)(以下简称为分支套管)等热收缩部件及与其配套使用的填充胶、密封胶在现场加热收缩包敷安装在电缆上的终端头和接头。目前市场正使用的热收缩绝缘管材料和应力管材料采用含卤阻燃材料，而分支套管材料采用普通的聚烯烃材料(中国科学院长春应用化学研究所热收缩材料股份有限公司产品说明书)，深圳长圆新材料有限公司研制阻燃型热收缩电子电缆附件，其使用的热收缩绝缘管材料、应力管材料和分支套管材料均采用含卤阻燃材料(建筑、阻燃、耐火电缆专题论文集，中国电工技术学会电线电缆专业委员会，1999，1，12)。在DL413-91电力行业标准电力电缆热收缩附件中只规定热收缩绝缘材料使用阻燃材料，其它热收缩器件均采用普通聚烯烃材料。

本发明目的是提供一种辐射交联低烟无卤阻燃热收缩电力电缆附件，其中采用辐射交联低烟无卤阻燃热收缩绝缘管材料，热收缩无卤应力管材料和低烟无卤阻燃热收缩分支套管材料替代传统含卤阻燃热收缩绝缘管材料、含卤热收缩应力管材料、普通聚烯烃或含卤阻燃聚烯烃材料组成的分支套管材料。

本发明的目的还提供一种制备辐射交联低烟无卤阻燃热收缩电力电缆附件的方法。

本发明另一目的提供上述热收缩电力电缆附件的用途。

本发明的辐射交联低烟无卤阻燃热收缩电力电缆附件包括热收缩绝缘管、应力管、分支套管及配套使用的填充胶和密封胶，所述的热收缩绝缘管、应力管和分支套管分别是由下述各重量份数比材料组成：热收缩绝缘管材料：低密度聚乙烯(LDPE)10-30，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)50-70，三元乙丙橡胶(EPDM)10-30，甲基乙烯基硅橡胶(PDMVS)2-10，胺类防老剂0.5-1.5，二价或三价金属硬脂酸盐润滑剂2-4，高效无卤阻燃剂(商品名MRP)5-10，三聚氰胺络合物(MCA)10-20，超细活性无卤复合阻燃剂40-80，苯甲酮类光稳定剂0-1，色母料0-8，多官能团丙烯酸酯交联剂1-3。

热收缩应力管材料：低密度聚乙烯(LDPE)30-50，三元乙丙橡胶(EPDM)50-70，胺类防老剂1-3，高介电常数填充剂钛酸钡30-70，碳黑15-40，二价或三价金属的硬脂酸盐润滑剂1-3。

热收缩分支套管材料：低密度聚乙烯(LDPE)30～50，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)50～70，酯类抗氧剂0.1～1.0，高效无卤阻燃剂(MRP)5～15，三聚氰胺络合物(MCA)10～20，超细活性无卤复合阻燃剂50～100，二价或三价金属硬脂酸盐1～3，色母料0～5，多官能团丙烯酸酯1～3。

为了达到应用目的和便于加工，前述的热收缩绝缘材料和热收缩管材料中，所述LDPE推荐使用融熔指数MI≤0.5g/10min，而热收缩分支套管材料中的LDPE推荐MI≤2g/min。

在上述的材料中，推荐使用融熔指数MI＝2-5g/min的EVA，其中醋酸乙烯酯含量为14-18％。

所述的热收缩绝缘材料中，可以加入色母料，一般是颜料，以变换各种颜色，便于区分使用。通常加入量为相对重量份数比的3-8。在户外使用时，可适当加入光稳定剂，如苯甲酮类光稳定剂，推荐加入量为相对重量份数比的0.2-1。

上述的热收缩应力管材料中，所述的碳黑可以是高耐磨碳黑和导电乙炔炭黑，推荐相对重量份数比依次为2-3∶1-2。

本发明中所述的酯类抗氧剂可以是β-丙酸十八烷基酯(抗氧剂1076)、四季戊四醇酯(抗氧剂1010)、硫代二丙酸二月桂酯(抗氧剂DLDP)、硫代二丙酸十八烷基酯(抗氧剂DSTP)、β-丙酸环己酯(抗氧剂121)、硫代二丙酸二(十四烷基)酯(抗氧剂DMTDP)、硫代二丙酸二(十三烷基)酯(抗氧剂711)、月桂酯-硫代二丙酸十八烷基酯混合物(抗氧剂1212)、1，3，5-三异氰酸酯(抗氧剂3114)或三硫代亚磷酸三月桂酯(防老剂TLTTP)等。

所述的胺类抗氧剂(防老剂)可以是N，N′-双-对苯二胺(防老剂4030)、N，N′-二仲丁基对苯二胺(防老剂DBPP)、N，N′-二-β-萘基-对苯二胺(抗氧剂DNP)、N-苯基-N′-环己基对苯二胺(防老剂4010)或N-苯基-N′-异丙基对苯二胺(抗氧剂4010NA)等。

所述的多官能团丙烯酸酯交联助剂可以是三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TMPTMA)或二缩三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)或季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)等的单体。

所述的苯甲酮类光稳定剂可以是2-2′-二羟基-4-正辛氧基二苯甲酮(UV-314)、2-羟基-4-十二烷氧基二苯甲酮(DOPB)、2-羟基-4-正辛基二苯甲酮(UV-531)或2-羟基-4-(2′-羟基-3′-丙烯酰氧基丙氧基)二苯甲酮(UV-342)等。

本发明的制备辐射交联低烟无卤阻燃热收缩电力电缆附件的方法将是下述重量份数比组份分别混合：

(1)LDPE10-30，EVA50-70，EPDM10-30，PDMVS2-10，胺类防老剂0.5-1.5，润滑剂2-4，MRP5-10，MCA10-20，超细活性无卤复合阻燃剂40-80，光稳定剂0-1，色母料0-8，多官能团丙烯酸酯交联助剂1-3；

(2)LDPE30-50，EPDM50-70，胺类防老剂1-3，钛酸钡30-70，碳黑15-40，二价或三价金属硬脂酸盐润滑剂1-3；

(3)LDPE30-50，EVA50-70，酯类抗氧剂0.1-1.0，MRP5-15，MCA10-20，超细活性无卤复合阻燃剂50-100，润滑剂1-3，色母料0-5，多官能团丙烯酸酯交联助剂1-3。

这种混合可以在室温下用高速捏合机，转速750-1500r/min时混合均匀。然后分别挤出造粒和挤出成型，推荐使用双螺杆挤出机在100～180℃区间混合挤出，拉丝，风冷、切粒。

将上述三种母粒采用挤出，注塑或热压方法塑化成型，用γ射线或电子射线照射，累积剂量为80-180KGY分别经辐射交联后，由线性高分子形成三维网状高分子制品。上述三种制品在80-160℃扩张和拉伸成弹性交联高分子制品，再经冷却定型分别成为低烟无卤阻燃热收缩绝缘管、热收缩无卤应力管和低烟无卤阻燃热收缩分支套管。

本发明的辐射交联低烟无卤阻燃热收缩电力电缆附件符合国家行业标准DL413-91的“35KV及以下电力电缆热收缩型附件技术条件”。材料烟密度性能≤150(ASTME62)，卤化氢含量性能≤5mg/g[IEC(754-1)]标准。阻燃性氧指数(OI)≥30。由于采用辐射交联低烟无卤阻燃热收缩绝缘管材料、辐射交联无卤热收缩应力管材料和辐射交联低烟无卤阻燃热收缩分支套管材料制成，基本解决了已有的易燃且含卤阻燃材料制成的辐射交联热收缩电力电缆附件燃烧时会产生大量腐蚀性有毒卤化氢气体，引起严重二次灾害，危害人员伤亡和财产损失，产生的大量烟量妨碍救护工作和污染大气环境的问题，是一种环保型的低烟无卤阻燃无公害的清洁制品。而且原料易得均可市购，制备方法简易，适于工业化生产。

通过下述实施例将有助于理解本发明，但并不能限制本发明的内容。

实施例1

MI≤0.5g/10min的LDPE10-30kg，MI为2-5g/min、醋酸乙烯酯含量14-18％的EVA50-70kg，EPDM10-30kg，PDMVS2-10kg，胺类防老剂4030或4010 0.5-1.5kg，二价或三价金属的硬脂酸盐(如硬脂酸锌等)润滑剂2-4kg，MRP5-10kg，MCA10-20kg，超细活性无卤复合阻燃剂(FR-2～6)40-80kg，苯甲酮类光稳定剂UV-314或342 0.2-1kg，颜料3-8kg，多官能团(甲基)丙烯酸酯TMPTA或PETA1-3kg，在室温下用高速捏合机(转速750-1500r/min)混合均匀，用双螺杆挤出机在100～180℃区间混合挤出，拉丝，风冷，切粒。

上述母粒在100-200℃用挤出机挤出、注塑或热压，塑化成型，呈线性高分子制品，然后用γ射线或电子射线辐射交联，累积剂量80-180KGY，成交联高分子制品(小尺寸)，在80～160℃加热，用扩张机或拉伸机进行扩张0.5-5倍，冷却定型。该辐射交联低烟无卤阻燃热收缩材料在使用时加热收缩又回复成交联高分子小尺寸的制品。

实施例2

分别将下述二组组份(重量份数比)材料按实施例1方法进行混和，挤出、造粒、辐射交联、扩张、冷却定型。分别制成辐射交联无卤热收缩应力管材料和辐射交联低烟无卤阻燃热收缩分支套管材料：

(1)LDPE(MI≤0.5g/10min)30-50kg，EPDM50-70kg，胺类防老剂4030或DBPP1-3kg，钛酸钡30-70kg，高耐磨碳黑10-30kg，导电乙炔碳黑5-10kg，二价或三价金属硬脂酸盐1-3kg；

(2)LDPE(MI≤2g/10min)30-50kg，EVA(MI＝2-5g/min、醋酸乙烯酯14～8％)50-70kg，商品名为1010、DLDP或1212的酯类抗氧剂0.1-1.0kg，高效无卤阻燃剂MRP5-15kg，MCA10-20kg，商品名FR-2～6的超细活性无卤复合阻燃剂50-100kg，二价或三价金属硬脂酸盐1-3kg，炭黑(色母料)0-5kg，多官能团丙烯酸酯交联助剂(商品名为TMPTA或TMPTMA)1-3kg。

将实施1和实施例2的热收缩材料进行测试，结果符合国家行业标准DL413-91的“35KV及以下电力电缆热收缩型附件应用技术条件”，材料烟密度性能≤150(ASTME662)，卤化氢含量≤5mg/g(IEC754-1)标准，阻燃性氧指数(OI)≥30。

Claims (10)

1、一种辐射交联低烟无卤阻燃热收缩电力电缆附件，包括热收缩绝缘管、应力管、分支套管及配套使用的填充胶、密封胶，其特征是所述的热收缩绝缘管材料、热收缩应力管材料和热收缩分支套管材料分别由下述各重量份数比的组份组成：

热收缩绝缘材料：低密度聚乙烯10-30，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物50-70，三元乙丙橡胶10-30，甲基乙烯基硅橡胶2-10，胺类防老剂0.5-1.5二价或三价金属硬脂酸盐2-4，高效无卤阻燃剂MRP5-10，三聚氰胺络合物10-20，超细活性无卤复合阻燃剂40-80，苯甲酮类光稳定剂0-1，色母料0-8，多官能团丙烯酸酯交联剂1-3；

热收缩应力管材料：低密度聚乙烯30-50，三元乙丙橡胶50-70，胺类防老剂1-3，钛酸钡30-70，碳黑15-40，二价或三价金属的硬脂酸盐1-3；

热收缩分支套管材料：低密度聚乙烯30-50，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物50-70，酯类抗氧剂0.1-1.0，商品名为MRP的高效无卤阻燃剂5-15，三聚氰胺络合物10-20，超细活性无卤复合阻燃剂50-100，二价或三价金属硬脂酸盐1-3，色母料0-5，多官能团丙烯酸酯交联剂1-3。

2、如权利要求1所述的热收缩电力电缆附件，其特征是所述的热收缩绝缘材料和热收缩管材料中，低密度聚乙烯的融熔指数MI≤0.5g/10min。

3、如权利要求1所述的热收缩电力电缆附件，其特征是所述的热收缩分支管材料中，低密度聚乙烯融熔指数MI≤2g/min。

4、如权利要求1所述的热收缩电力电缆附件，其特征是所述的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物融熔指数MI2-5g/min，其中醋酸乙烯酯含量为14-18％。

5、如权利要求1所述的热收缩电力电缆附件，其特征是所述的的热收缩绝缘材料中，光稳定剂和色母料的相对重量份数比分别为0.2-1和3-8。

6、如权利要求1所述的热收缩电力电缆附件，其特征是所述的热收缩应力管材料中，碳黑是由高耐磨碳黑和导电乙炔碳黑组成，相对重量份数比分别为2-3∶1-2。

7、如权利要求1所述的热收缩电力电缆附件，其特征是所述的酯类抗氧剂是β-丙酸十八烷基酯、四季戊四醇酯、硫代二丙酸二月桂酯、硫代二丙酸十八烷基酯、β-丙酸环己酯、硫代二丙酸二(十四烷基)酯、硫代二丙酸二(十三烷基)酯、月桂酯-硫代二丙酸十八烷基酯混合物、1，3，5-三异氰酸酯或三硫代亚磷酸三月桂酯；所述的胺类抗氧剂是N，N′-双-对苯二胺、N，N′-二仲丁基对苯二胺、N，N′-二-β-萘基-对苯二胺或N-苯基-N′-环己基对苯二胺或N-苯基-N′-异丙基对苯二胺；所述的多官能团丙烯酸酯交联助剂是三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯或季戊四醇三丙烯酸酯；所述的苯甲酮类光稳定剂是2-2′-二羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-羟基-4-十二烷氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮或2-羟基-4-(2′-羟基-3′-丙烯酰氧丙氧基)二苯甲酮。

8、一种如权利要求1、2、3、4、5和6所述的辐射交联低烟无卤阻燃热收缩电力电缆附件的制备方法，其特征是所述的热收缩绝缘管材料、热收缩应力管材料和热收缩分支套管材料的各自的组份分别混和造粒，再进行挤出、注塑或热压的塑化成型，经γ射线或电子射线辐射交联，累积剂量为80-180KGY，在80-160℃进行扩张机或拉伸机进行扩张或拉伸，冷却定型。

9、如权利要求7所述的热收缩电力电缆附件的制备方法，其特征是所述的混和是在高速捏合机中转速为750-1500r/min和室温下混合。

10、如权利要求7所述的热收缩电力电缆附件的制备方法，其特征是所述的挤出，是用双螺杆挤出机在100-180℃区间混合挤出。