科创中国

行业领域

新材料技术

需求背景

随着我国社会经济的发展和工业化进程的提升，我国各个行业和人民大众对电能的需求与日俱增，各种电气设备用量的陡增,电气火灾事故也随之剧增。在电气火灾中,由电线电缆引发的火灾约占一半，给国家、社会以及人民群众带来了巨大的损失。由于电线电缆包覆皮的高可燃性，电线电缆导致的火灾往往会使火源随着线路蔓延，且由于电线电缆包覆皮的高可燃性，燃烧的速度很快，导致这类火灾难以控制和扑灭。传统的云母绕包带耐火材料强度低,绕包工艺要求高,严重影响耐火性能。

中安科技建设的中安科技电气产业园占地面积约365亩，投资规模30亿元，是全省十大千亿级产业项目及贵阳市、观山湖区重点项目。项目引进国内外先进生产线和检测设备，主要生产制造电力电缆、电工电气、新型铝材、环保管材等产品，将打造集生产厂房、研发设计、集团办公、员工配套于一体的现代化生产制造基地，形成一流的电气建材产业链。

项目一期已投资完成***亿元，建设共有6个车间，3个在车间投产，81条生产线，以生产电线电缆和环保管材为主业，打造以生产电力电缆、环保管材、电工电气、新型铝材、LED光源等为主要产品的建材电气专业产业链。

自2021年5月全面投产以来，中安科技已完成电线电缆销售额13亿元。并与全省700余家经销商签署合作协议，与中交投、贵州电网等企业达成战略合作。

优势

公司着力于大数据技术运用，打造的中安科技集团工业***大数据中心将于2022年6月建成投入使用，届时，可通过汇集整合生产产值数据、设备产能数据、销售数据、财务数据等，精准掌握企业运营情况，用于企业战略分析及决策。在产品销售方面，中安科技也多方拓宽渠道，并与阿里巴巴国际空间站达成合作意向，计划2022年第二季度向国外出口产品。

总投资约15亿元的贵阳中安电气科技产业园二期项目计划于2022年底开工建设，主要建设内容是高低压电气及LED光源现代化生产厂房，科创中心及质检中心，预计2023年竣工投产。

此外,中安科技截止到2022年3月，公司现有员工346人。其中，综合部门4人，行政部门8人，生产部门（含3个车间）140人，技术部门4人，质检部门16人，仓储部门22人，设备部门13人，采购部门3人，市场、行政及工程销售部门94人，商务部门1人，财务部门10人，企划部门2人，安保部门29人。

公司员工学历结构; 本科及以上55 人，占16%，大专64人，占18%，中专及以下227人，占66% 。公司员工年龄结构为; 平均年龄34岁，其中45岁以上58人， 占比 17 %，35-45周岁106人，占比31 %，35周岁以下182人，占比52% 。

公司员工专业技术职称为：高级职称3人，中级职称4人，初级职称3人。

需解决的主要技术难题

（一）主要技术

1.铜芯陶瓷化高安全家装用双层防火布电线双层共挤绝缘工艺控制优化及参数制定

    优化铜芯低烟无卤阻燃A类陶瓷化聚烯烃绝缘双层防火电线（软电线）、铜芯辐照交联聚烯烃阻燃A类陶瓷化聚烯烃绝缘双层防火电线（软电线）双层共挤绝缘工艺，通过牵引机牵引导体线芯的一端，牵引机牵引导体线芯绞合层通过陶瓷层与绝缘层挤包机，将陶瓷层与绝缘层同时挤包在导体线芯外，挤包陶瓷层温度为160-185℃，形成内层陶瓷线芯，内层陶瓷控制厚度为***±***；绝缘层厚度***±***，挤包温度为160-185℃，形成成品电缆；控制两台挤出机的动力之比为1:5-1:3，牵引机牵引成品电缆通过水冷却装置，进行冷却定型，完成双层共挤绝缘工艺控制优化。

2.铜芯陶瓷化高安全家装用双层防火布电线辐照交联工艺控制优化

    应用电子加速器高能射线对铜芯陶瓷化高安全家装用双层防火布电线的外护层进行辐射交联处理，使其原来的线性分子结构变成三维网状结构，使它具有耐热、耐磨损、耐开裂、耐老化、耐溶剂等特点。根据电缆外径调整传动速度、束流强度、辐照剂量，一般指标为Φ3-12Φmm传动最高速度150m/分、Φ10-35传动速度为 12-80m/分；束流强度1-20MA；辐照剂量10-15Mrad；辐照时要求电缆以导体接地，辐照出产品需及时取样检测产品热延伸与热收缩试验，加温在200℃温度条件下，绝缘伸长率≤175%，冷却后永久变形率≤25%，热收缩≤4%；

辐照工艺流程(优化流程)：拉丝→绞线→陶瓷、绝缘双层共挤→火花检验→辐照交联→检测合格→成品。

3.铜芯陶瓷化高安全家装用双层防火布电线物料及关键设备的选型

    耐火层设计采用陶瓷化耐火材料。在高温燃烧过程中可以结壳陶瓷化，避免了燃烧热量向缆芯内部的扩散，有效保护绝缘不会因为高温发生热变形，耐火层标称厚度应符合产品结构表的规定，最薄处厚度不小于标称厚度的90%***，与高阻燃隔氧层配合，达耐火性能的等同效应。

4.铜芯陶瓷化高安全家装用双层防火布电线，加工生产的工艺技术和流程控制进一步规范，进行规模化生产

根据不同规格和性能使用要求优化铜芯陶瓷化高安全家装用双层防火布电线生产工艺，设计合理的铜芯陶瓷化高安全家装用双层防火布电线生产工艺流程和程序参数，满足不同规格铜芯陶瓷化高安全家装用双层防火布电线的生产需要，建立高效、优质的铜芯陶瓷化高安全家装用双层防火布电线生产线3条，年产能达到15万盘。

（二）技术关键

1.陶瓷化材料选择是本项目的技术关键

    陶瓷化材料是指在高分子聚合物（塑料、橡胶和热塑性弹性体）中添加一定比例的可低温烧结成瓷的复配填料，其在常温下仍能保持高分子聚合物（塑料、橡胶和热塑性弹性体）进行了相似无机填充改性一样的热性能、力学性能和加工性能，当遇到火灾环境时，这种“陶瓷化材料”可以在较低温度下、较快速度形成具有自支撑结构、具有保温隔热能力、具有相当电气性能的陶瓷体，从而阻止火焰向内部材料蔓延、保持线缆结构完整、保证线缆导体持续供电。        

    解决措施：目前陶瓷化基体材料主要采用聚乙烯、EVA、POE、聚乙酸乙烯酯（PVAc）等的一种或组合，成瓷填料常用高岭土、滑石粉、硅灰石、云母、石英粉、玻璃粉等。本项目实施过程中制定3个技术解决方案，通过试验，选择最佳方案：

    一是以聚乙烯、乙烯-辛烯共聚物为基体材料，以高、低熔点瓷化粉为瓷化填料制备陶瓷化聚烯烃材料；

    二是以POE和低密度聚乙烯（LDPE）为基体树脂，选用氢氧化铝作为瓷化粉，加入抗氧剂、滑石粉等助剂，制备陶瓷化聚烯烃材料；

    三是以EVA为基材，填充玻璃粉、玻璃纤维、氰尿酸三聚氰胺（MCA）和高岭土，制备EVA基陶瓷化聚烯烃材料。

    2. 产品质量控制是本项目的技术关键

解决措施：采用先进表征及检测手段，结合图像处理软件及背散射电子衍射技术，对电线导体等显微组织的形貌、晶粒度、晶粒取向等进行表征及定量分析，研究导体显微组织中晶粒度与晶界等特征参数与其性能的关系，建立检测评价的标准与方法。通过对双层防火布电线工艺设计热处理及缺陷控制等先进技术的系统集成和创新，形成一套具有国内先进水平的高性能铝合金电缆生产工艺技术标准，提高产业化应用能力。

（三）成本

       项目总投资320万元，其中拟申请科技计划资金80万元，企业自筹240万元，申请科技资金主要用于设备购置、材料费、差旅、知识产权申请及专家咨询所产生的费用。

期望实现的主要技术目标

陶瓷、电缆、高分子材料、防火、耐火等关键技术的突破。

需求解析

解析单位：“科创中国”新材料产业科技服务团（中国颗粒学会） 解析时间：2023-10-08

周济

清华大学

研究员

综合评价

清晰，随着我国社会经济的发展和工业化进程的提升，我国各个行业和人民大众对电能的需求与日俱增，各种电气设备用量的陡增,电气火灾事故也随之剧增。在电气火灾中,由电线电缆引发的火灾约占一半，给国家、社会以及人民群众带来了巨大的损失。项目引进国内外先进生产线和检测设备，主要生产制造电力电缆、电工电气、新型铝材、环保管材等产品，将打造集生产厂房、研发设计、集团办公、员工配套于一体的现代化生产制造基地，形成一流的电气建材产业链。

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