CN102220008B - 高强度耐火电缆绝缘材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高强度耐火电缆绝缘材料，其由以下重量份的组份组成：甲基乙烯基硅橡胶100份，玻璃粉4-6份，硅藻土10-20份，云母粉25-35份，滑石粉5-15份，氧化铁粉末3-5份，高岭土10-20份，白炭黑25-35份，氯铂酸4-6份和氧化锌1-3份。本发明还同时公开其制备方法：调整辊距及相应的温度，在开炼机上滚压甲基乙烯基硅橡胶，然后依次添加白炭黑、云母粉、玻璃粉、硅藻土、滑石粉和高岭土进行混炼；然后调整辊距为2～3min，再加入氧化铁粉末、氯铂酸和氧化锌进行混炼，最后下片冷却。该电缆绝缘材料具有成本低、可瓷化且防火等性能。

Description

高强度耐火电缆绝缘材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种电缆绝缘材料，具体的说，是一种高强度耐火电缆绝缘材料。

背景技术

防火(耐火)电缆是指在发生火灾时，能保证线路完整性的一类电缆；这种电缆在火灾高温时，能够保证电缆在较长时间内继续正常地提供电力和传输各种信号，从而为控制火灾和救生提供保障；尤其是对于剧院、地铁、机场、核电站等人员密集的公共场合或重要场所非常有意义。

按照所用耐火材料的不同，现有的耐火电缆分为云母带耐火电缆和矿物绝缘耐火电缆两类。这两类耐火电缆都能够达到A类(试验温度为950℃～1000℃)耐火标准，保证火灾时线路的完整性，但这两种电缆质量大，生产速度慢，成本高。硅橡胶阻燃的常用方法是向高聚物中加入阻燃剂，以降低燃烧物表面温度，稀释可燃物分子浓度，切断氧气的供给，在硅橡胶燃烧表面形成阻隔层，阻止热能向硅橡胶纵深传递，抑制温度升高来达到阻燃的目的的；但阻燃橡胶制成的电缆只能延缓橡胶被烧成粉末的时间，如果持续被火烧的话，橡胶就逐渐变成粉状脱落，失去了保护作用，电线电缆将被击穿而造成短路。

申请号为200910116282.0的发明提供了一种电缆用耐火绝缘材料，其由甲基乙烯基硅橡胶100份，气相法白炭黑35份，超细微云母粉45份，偶联剂1.5份，结构控制剂3份，硫化剂1.5份组成。该电缆用耐火绝缘材料在中低温(500℃)情况下容易形成溶滴，导致电缆绝缘层变软，强度降低，严重的造成绝缘层局部破裂而导致短路，在1000度以上高温容易变形，导致绝缘层内径变化，发生爆裂或断路。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种生产简单，成本低的可瓷化且防火的高强度耐火电缆绝缘材料。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种高强度耐火电缆绝缘材料，该高强度耐火电缆绝缘材料由以下重量份的组份组成：甲基乙烯基硅橡胶100份，玻璃粉4-6份，硅藻土10-20份，云母粉25-35份，滑石粉5-15份，氧化铁粉末3-5份，高岭土10-20份，白炭黑25-35份，氯铂酸4-6份和氧化锌1-3份。

作为本发明的高强度耐火电缆绝缘材料的改进，该高强度耐火电缆绝缘材料由以下重量份的组份组成：甲基乙烯基硅橡胶100份，玻璃粉5份，硅藻土15份，云母粉30份，滑石粉10份，氧化铁粉末4份，高岭土15份，白炭黑30份，氯铂酸5份和氧化锌2份。

本发明还同时提供了上述高强度耐火电缆绝缘材料的制备方法：

配制组分：甲基乙烯基硅橡胶100份，玻璃粉4-6份，硅藻土10-20份，云母粉25-35份，滑石粉5-15份，氧化铁粉末3-5份，高岭土10-20份，白炭黑25-35份，氯铂酸4-6份和氧化锌1-3份；

调整辊距为5～6mm，前辊温度30～35℃，后辊温度25～30℃，在开炼机上滚压甲基乙烯基硅橡胶，然后依次添加白炭黑、云母粉、玻璃粉、硅藻土、滑石粉和高岭土进行混炼25min；然后调整辊距为2～3min，再加入作为结构控制剂的氧化铁粉末、氯铂酸和氧化锌进行混炼，混炼时间为25min；最后下片冷却，即得高强度耐火电缆绝缘材料。

在本发明中，玻璃粉的作用是：当温度升高至玻璃粉软化温度时，玻璃粉熔融形成液相，填充于黏土颗粒(硅藻土和高岭土)和基体分解产物颗粒之间；随着时间的延长，液相逐渐渗入陶瓷网络，冷却固化后，起到桥连作用，强化陶瓷结构。玻璃粉中的氧化物组分与黏土中的成分也会发生部分共晶反应形成液相或形成新的固相，强化陶瓷结构。而加入控制剂(氧化铁、氯铂酸、氧化锌)的复合物其瓷化温度将会大大降低(由＞1000℃降低至600～700℃)，而玻璃粉的加入对复合物的拉伸强度影响不大，同时能提高中低温(500～1000℃)烧蚀强度(挠曲强度大于3MPa)。

本发明生产的高强度耐火电缆绝缘材料经测试，具有以下特性：

在高温(＞950℃)烧蚀可保持自支撑的陶瓷结构，不变形，不爆裂，能保证电缆在高温下依然正常工作。尤其是在1083℃以上温度，铜芯发生融化时，本发明的高强度耐火电缆绝缘材料制成的绝缘层形成一个中空的陶瓷体管道，并且没有体积变化，铜水能在腔体内依然保持导电，所以能保证电力通畅。

技术指标：

抗张强度：≥6N/mm²

断裂伸长率：≥250％

热延伸：≤175％

冷却后变化率：≤25％

阻燃性能：符合GB/T19666中A，B，C级

低烟性能：最小透光率≥60％

无卤性能要求：PH加权值≥4.3

体积电阻率：1.12×10¹⁵(Ω·m)。

综上所述，本发明的高强度耐火电缆绝缘材料不同于普通的橡胶，也不同于阻燃橡胶，它具有优于普通橡胶和阻燃橡胶的特性：在常温下其具备了普通硅橡胶的性能，在高温火焰的烧蚀后形成坚硬的壳体，保护被烧的物体不受损坏；用本发明的高强度耐火电缆绝缘材料做成的电线电缆，被烧蚀后形成的坚硬壳体保护着电线电缆，从而保证了电力、通讯的畅通，为火灾情况下人员的疏散和抢救赢得了宝贵的时间。

具体实施方式

以下实施例中，作为原料的所有组份均呈粒径≤0.3mm的粉末状。

实施列1、一种高强度耐火电缆绝缘材料的制备方法，依次进行以下步骤：

1)、配料：

甲基乙烯基硅橡胶100份，玻璃粉4份，硅藻土10份，云母粉25份，滑石粉(水合硅酸镁超细粉)5份，氧化铁粉末3份，高岭土10份，白炭黑25份，氯铂酸4份，氧化锌1份。

2)、调整辊距为5～6mm，前辊温度30～35℃，后辊温度25～30℃，先在开炼机上滚压甲基乙烯基硅橡胶，然后依次添加白炭黑，云母粉，玻璃粉，硅藻土，滑石粉，高岭土进行混炼25min；然后调整辊距为2～3min，再加入作为结构控制剂的氧化铁粉末、氯铂酸、氧化锌，进行混炼，混炼时间为25min。最后下片冷却，即得高强度耐火电缆绝缘材料。

实施列2、一种高强度耐火电缆绝缘材料的制备方法，依次进行以下步骤：

1)、配料：

甲基乙烯基硅橡胶100份，玻璃粉6份，硅藻土20份，云母粉35份，滑石粉15份，氧化铁粉末5份，高岭土20份，白炭黑35份，氯铂酸6份，氧化锌3份。

步骤2)同实施例1。

实施列3、一种高强度耐火电缆绝缘材料的制备方法，依次进行以下步骤：

1)、配料：

甲基乙烯基硅橡胶100份，玻璃粉5份，硅藻土15份，云母粉30份，滑石粉10份，氧化铁粉末4份，高岭土15份，白炭黑30份，氯铂酸5份，氧化锌2份。

其制备方法同实施列1。

对比例1、取消实施例1中的玻璃粉，其余完全同实施例1；得电缆绝缘材料I。

对比例2、取消实施例1中的氧化铁粉末、氯铂酸和氧化锌，其余完全同实施例1；得电缆绝缘材料II。

对比例3、申请号为200910116282.0的电缆用耐火绝缘材料。

为了证明本发明可瓷化防火电缆绝缘材料的性能所在，发明人设置了如下的对比实验：

实验1、将实施例1～实施例3以及对比例1～对比例3的材料制成内径均为5mm的6种电缆护套，该电缆护套的壁厚均为3mm；每个电缆护套内均设置直径为4.5mm的铜芯。每种电缆护套设置5个重复，从而保证实验结果的准确性。

根据英国耐火电缆标准BS6387的检测标准，将上述电缆置于1100℃下施加300伏电压水平燃烧30分钟后，再淋水燃烧15分钟。

本发明实施例1、实施例2和实施例3所对应的电缆不击穿(即实验用灯泡处于点亮状态)，而对比例1、对比例2和对比例3均被击穿(即实验用灯泡处于关闭状态)。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (2)

1.高强度耐火电缆绝缘材料的制备方法，其特征在于：该高强度耐火电缆绝缘材料由以下重量份的组份组成：甲基乙烯基硅橡胶100份，玻璃粉4-6份，硅藻土10-20份，云母粉25-35份，滑石粉5-15份，氧化铁粉末3-5份，高岭土10-20份，白炭黑25-35份，氯铂酸4-6份和氧化锌1-3份；

调整辊距为5～6mm，前辊温度30～35℃，后辊温度25～30℃，在开炼机上滚压甲基乙烯基硅橡胶，然后依次添加白炭黑、云母粉、玻璃粉、硅藻土、滑石粉和高岭土进行混炼25min；然后调整辊距为2～3mm，再加入作为结构控制剂的氧化铁粉末、氯铂酸和氧化锌进行混炼，混炼时间为25min；最后下片冷却，即得高强度耐火电缆绝缘材料。

2.根据权利要求1所述的高强度耐火电缆绝缘材料的制备方法，其特征在于：该高强度耐火电缆绝缘材料由以下重量份的组份组成：甲基乙烯基硅橡胶100份，玻璃粉5份，硅藻土15份，云母粉30份，滑石粉10份，氧化铁粉末4份，高岭土15份，白炭黑30份，氯铂酸5份和氧化锌2份。