一种低烟阻燃城市轨道交通用电缆的生产方法与流程

本发明属于电线电缆，具体地，涉及一种低烟阻燃城市轨道交通用电缆的生产方法。

背景技术：

1、城市化进程的加快与人口数量的迅速增加促进了城市轨道交通的快速发展，电线电缆在城市轨道交通基础设施建设与使用过程中发挥着重要作用，阻燃电缆成为上述场所配套电缆的首要选择。因为这些场所一旦发生火灾，由于人员密集、建筑物建构复杂等因素，人员疏散和救援工作开展具有较大难度。

2、早期人们通过在电线电缆制造过程中添加一定量的含卤素阻燃剂或使用聚氯乙烯和锑系阻燃剂来达到阻燃的目的，但是这类电缆在燃烧过程中会释放出卤素、酸雾和烟雾，这些物质会在人们逃亡和救援过程中造成二次伤害，严重时还会导致人的窒息死亡，同时电缆的机械性能和电性能有所下降。现有的无卤阻燃电缆材料在燃烧时虽然不会产生有毒有害物质，但是其在燃烧时依旧会发出较多烟雾，很难作为城市轨道交通用电缆被使用，且现有的无卤阻燃电缆材料的阻燃剂可能会受到外界环境的影响而失效、阻燃性能也有待进一步地提升，因此亟待设计一种低烟阻燃城市轨道交通用电缆。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供了一种低烟阻燃城市轨道交通用电缆的生产方法。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种低烟阻燃城市轨道交通用电缆的生产方法，包括以下步骤：将拉丝、退火后的多根金属丝绞合成金属导体，采用挤出工艺在金属导体的外表面包覆绝缘层以制得绝缘金属丝，将多根绝缘金属丝绞成电缆单元，接着将电磁屏蔽物以绕包的形式包覆于电缆单元的外部形成屏蔽层，随后将隔热包带缠绕于多根电磁屏蔽电缆线的外部并将填充料填充于相邻的两个电磁屏蔽电缆线之间以制得毛坯电缆，最后采用挤出工艺在最外层包覆保护套，形成电缆。

4、进一步地，所述绝缘层为云母带。

5、进一步地，所述屏蔽层为镀锡铜丝编织。

6、进一步地，所述包带为薄型无纺布。

7、进一步地，所述填充料为芳尼龙丝。

8、进一步地，所述保护套材料通过如下步骤制备：

9、将70-80份乙烯-醋酸乙烯酯树脂、3-10份的阻燃剂、0.04-0.24份过氧化二异丙苯、6-12份的增塑剂、5-10份的钙锌热稳定剂、2-3份的1076抗氧剂、2-4份的uv234抗紫外线剂、2-5份的硅油润滑剂和1-2份的色母，加入双螺杆挤出机熔融混合后挤出，制成保护套材料。

10、进一步地，所述阻燃剂通过如下步骤制备：

11、s1、氮气保护下在四口烧瓶中依次加入苯硼酸、十一烯醇和二甲基亚砜，充分搅拌至均匀，随后缓慢加入浓盐酸，在室温、350r/min下搅拌反应1h，反应结束后进行离心并用去离子水洗涤直至上清液呈中性，洗涤后将产物于110℃真空干燥12h，得到中间体1；

12、苯硼酸的硼羟基可与十一烯醇的羟基在酸催化剂的促进下发生酯化反应，控制苯硼酸与十一烯醇的摩尔比为1：1且苯硼酸略过量。反应过程如下：

13、

14、s2、氮气保护下在四口烧瓶中依次加入中间体1、1,4-丁二醇和二甲基亚砜，充分搅拌至均匀，随后缓慢加入浓盐酸，在室温、350r/min下搅拌反应4h，反应结束后进行离心并用去离子水洗涤直至上清液呈中性，洗涤后将产物于110℃真空干燥12h，得到中间体2；

15、中间体1的硼羟基可与1,4-丁二醇的羟基在酸催化剂的促进下发生酯化反应，控制中间体1与1,4-丁二醇的摩尔比为1：1且1,4-丁二醇略过量。反应过程如下：

16、

17、s3、在四口烧瓶中依次加入中间体2、二甲基亚砜、异氰酸丙基三乙氧基硅烷和催化剂辛酸亚锡，充分搅拌至均匀，在60-90℃、350r/min下搅拌反应6h，反应结束后进行离心并用无水乙醇洗涤3-5次，洗涤结束后将产物于80℃真空干燥12h，得到中间体3；

18、异氰酸丙基三乙氧基硅烷的异氰基与中间体2的羟基发生亲核加成反应，羟基中的氧原子攻击异氰基的碳原子，形成一个新的碳-氧化合物键，控制中间体2与异氰酸丙基三乙氧基硅烷的摩尔比为1：1。反应过程如下：

19、

20、s4、称取氢氧化镁放入烧杯中,用去离子水混合均匀后，向烧杯中滴加浓盐酸调节ph值为5，随后将混合物倒入三口烧瓶中，开启搅拌并加热，使混合物温度保持在55-75℃。接着，将无水乙醇与中间体3混合均匀后缓慢滴加入三口烧瓶中，滴加完毕后在55-75℃持续加热搅拌10h，最后冷却至室温，将混合物进行抽滤，用无水乙醇洗涤3-5次，洗涤结束后将产物于80℃下真空干燥12h，得到阻燃剂。氢氧化镁与中间体3的质量比为8：1。

21、中间体3上的三乙氧基硅烷可以发生水解后再缩合，形成si-o-si和si-oh；其中硅羟基中的羟基可以与mg(oh)2表面的羟基形成氢键，再脱水缩合形成共价键，反应过程如下所示：

22、

23、无卤阻燃元素n、b、si发挥协同阻燃效应，提高了阻燃剂和保护套的阻燃性能；氢氧化镁不仅可以阻燃，其受热分解时生成的活性mgo除阻燃外还具有抑烟作用；硅醇与氢氧化镁之间的共价键可以在牢固结合氢氧化镁的同时分散氢氧化镁，最大限度地发挥无机阻燃剂的阻燃效果和抑烟效果，同时也能产生有机-无机杂化阻燃效应，显著提升阻燃剂和保护套的阻燃性能和抑烟效果；阻燃剂上的硅醇之间缩合形成交联，产生si-o-si的交联网络结构，另外阻燃剂上还有碳碳双键，其在熔融过程中能够与乙烯-醋酸乙烯酯产生化学作用，从而接枝于乙烯-醋酸乙烯酯，进而形成交联乙烯-醋酸乙烯酯聚合物，这种结构使保护套的耐热性、绝缘性、机械强度、耐腐蚀性都得到进一步的提升，极大提高了保护套的综合性能，这种交联结构还能让阻燃剂和保护套不受外界环境变化的影响，长期保持优异的阻燃性能和抑烟效果。

24、本发明的有益效果：n、b、si发挥协同阻燃效应，提高电缆的阻燃性能；氢氧化镁不仅可以阻燃，其受热分解时生成的活性mgo除阻燃外还具有抑烟作用；硅醇与氢氧化镁间的共价键可在牢固结合氢氧化镁的同时分散氢氧化镁，最大限度地发挥氢氧化镁的阻燃效果和抑烟效果，同时也能产生有机-无机杂化阻燃效应，显著提升电缆的阻燃性能和抑烟效果；si-o-si的交联网络结构、阻燃剂上碳碳双键在熔融过程中与乙烯-醋酸乙烯酯产生的化学作用，促进了交联乙烯-醋酸乙烯酯聚合物的形成，极大提高电缆综合性能的同时还能让其长期保持优异的阻燃性能和抑烟效果。

技术特征：

1.一种低烟阻燃城市轨道交通用电缆的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：将金属丝绞合成导体，采用挤出工艺在导体外包覆绝缘层，将多根绝缘金属丝绞成电缆单元，接着在电缆单元外部包覆屏蔽层，随后将包带缠绕于多根电磁屏蔽电缆线的外部并将填充料填充于相邻两个电磁屏蔽电缆线之间，最后采用挤出工艺在最外层包覆保护套，形成电缆。

2.根据权利要求1所述的一种低烟阻燃城市轨道交通用电缆的生产方法，其特征在于，所述保护套材料通过如下步骤制备：

3.根据权利要求2所述的一种低烟阻燃城市轨道交通用电缆的生产方法，其特征在于，所述阻燃剂通过如下步骤制备：

4.根据权利要求3所述的一种低烟阻燃城市轨道交通用电缆的生产方法，其特征在于，所述步骤s1的苯硼酸与十一烯醇的摩尔比为1：1且苯硼酸略过量。

5.根据权利要求3所述的一种低烟阻燃城市轨道交通用电缆的生产方法，其特征在于，所述步骤s2的中间体1与1,4-丁二醇的摩尔比为1：1且1,4-丁二醇略过量。

6.根据权利要求3所述的一种低烟阻燃城市轨道交通用电缆的生产方法，其特征在于，所述步骤s3的中间体2与异氰酸丙基三乙氧基硅烷的摩尔比为1：1。

7.根据权利要求3所述的一种低烟阻燃城市轨道交通用电缆的生产方法，其特征在于，所述步骤s4的氢氧化镁与中间体3的质量比为8：1。

8.根据权利要求1所述的一种低烟阻燃城市轨道交通用电缆的生产方法，其特征在于，所述绝缘层为云母带。

9.根据权利要求1所述的一种低烟阻燃城市轨道交通用电缆的生产方法，其特征在于，所述屏蔽层为镀锡铜丝编织。

10.根据权利要求1所述的一种低烟阻燃城市轨道交通用电缆的生产方法，其特征在于，所述填充料为芳尼龙丝。

技术总结
本发明公开了一种低烟阻燃城市轨道交通用电缆的生产方法，属于电线电缆的技术领域。将金属丝绞合成导体，采用挤出工艺在导体外包覆绝缘层，将多根绝缘金属丝绞成电缆单元，接着在其外部包覆屏蔽层，随后将包带缠绕于多根电磁屏蔽电缆线的外部并将填充料填于相邻两个电磁屏蔽电缆线之间，最后采用挤出工艺在最外层包覆保护套，形成电缆。本发明中N、B、Si与氢氧化镁协同阻燃，显著提升电缆的阻燃性能和抑烟效果；Si‑O‑Si的交联网络结构、阻燃剂上碳碳双键在熔融过程中与乙烯‑醋酸乙烯酯产生的化学作用，促进了交联乙烯‑醋酸乙烯酯聚合物的形成，极大提高电缆综合性能的同时还能让其长期保持优异的阻燃性能和抑烟效果。

技术研发人员：单晓伟,周婷婷,张亚平
受保护的技术使用者：迈特诺（马鞍山）特种电缆有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19