CN105777150A - 防火电线电缆用改进型隔离层防火材料及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种防火电线电缆用改进型隔离层防火材料及制备方法，防火材料包括以下组分及重量份含量：硅酸钠15-40，珍珠岩2-6，氢氧化钙4-10，氢氧化铝25-40，氢氧化镁2-5，陶瓷粉3-10，玻璃粉3-8，膨润土3-10，云母粉3-10。与现有技术相比，本发明将不用种类的无机材料与胶水混合，混合均匀后挤出成型的方式得到产品，使用本发明防火材料时，在线芯内挤出一层2.5mm隔离防火层，遇火200-300℃迅速结成一层厚厚壳体，保护绝缘线芯不被火焰灼烧，在过程中会迅速膨胀具有隔热阻燃等功效，帮助电缆线芯降温提升载流量。防火材料耐温等级达到950～1200℃下180min，且还具有隔热和阻燃膨胀等功效，主要适用于电线电缆、控制电缆、特种电缆等其他特殊耐高温线使用。

Description

防火电线电缆用改进型隔离层防火材料及其制作方法
技术领域
本发明涉及一种防火材料，尤其是涉及一种防火电线电缆用改进型隔离层防火材料及其制作方法。
背景技术
耐火材料通常是指耐火温度不低于1580℃，应用于高温技术中的容器和部件的基础材料。耐火材料在高温作用下的成功使用，首先必须具有优异的耐火性能，但是随着工业高温技术的进步，对于耐火材料的耐火要求也更高，工作条件也更加严苛，此外，在满足高温技术实施的同时，耐火材料更必须满足高经济寿命的要求，目前市场上大多数阻燃和耐火材性能远达不到标准规定的要求。
中国专利CN103641502B公布了一种纳米型耐火材料，该材料采用以下组分及重量份含量的原料制成：纳米人造粉15-80、纳米二氧化硅10-40、纳米石英砂5-25、纳米氢氧化铝10-45、硅灰石粉5-35、彩土5-10、水玻璃20-40、珍珠岩5-15、纳米碳酸钙15-70；所述的纳米人造粉为具有耐高温、抗风化力的人造石粉，由氧化镁、氧化钙、碳酸钙在水中均化研磨制成。该专利得到的材料具有阻燃阻热的性能，并且耐火时间可达3小时，耐火温度高达1800℃，在火焰条件下主要由纳米人造粉和纳米氢氧化铝达到300℃火焰分解成结晶水降温和阻热作用，珍珠岩、硅灰石粉彩土、纳米碳酸钙的其他材料分别是迅速膨胀后结成一很厚硬壳保护层(硬壳层是蜂窝口形状)阻止火焰侵蚀，达到耐高温作用。上述纳米型耐火材料成分选择有待进一步优化。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种原料易得、阻燃效果好的防火电线电缆用改进型隔离层防火材料。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种防火电线电缆用改进型隔离层防火材料，包括以下组分及重量份含量：硅酸钠15-40，珍珠岩2-6，氢氧化钙4-10，氢氧化铝25-40，氢氧化镁2-5，陶瓷粉3-10，玻璃粉3-8，膨润土3-10，云母粉3-10。
进一步优选，所述的防火材料包括以下组分及重量份含量：硅酸钠28，珍珠岩6，轻氧化钙8，氢氧化铝40，氢氧化镁3，陶瓷粉20，玻璃粉7，膨润土6，云母粉8。
或者，所述的防火材料包括以下组分及重量份含量：硅酸钠20，珍珠岩5，轻氧化钙6，氢氧化铝30，氢氧化镁3.5，陶瓷粉4.5，玻璃粉3.5，膨润土5，云母粉5。
或者，所述的防火材料包括以下组分及重量份含量：硅酸钠35，珍珠岩5，轻氧化钙4.5，氢氧化铝28，氢氧化镁4，陶瓷粉4.5，玻璃粉3.5，膨润土3，云母粉3。
或者，所述的防火材料包括以下组分及重量份含量：硅酸钠18，珍珠岩2.8，轻氧化钙35，氢氧化铝28，氢氧化镁2，陶瓷粉4.5，玻璃粉4，膨润土3.5，云母粉2.8。
进一步的，所述的隔离层防火材料还包括胶水，胶水及其他组分的重量份含量为：硅酸钠15-40，珍珠岩2-6，氢氧化钙4-10，氢氧化铝25-40，氢氧化镁2-5，陶瓷粉3-10，玻璃粉3-8，膨润土3-10，云母粉3-10，胶水20-40。
所述的硅酸钠、珍珠岩、氢氧化钙、氢氧化铝、氢氧化镁、陶瓷粉、玻璃粉、膨润土及云母粉均为纳米颗粒。
本发明成分中硅酸钠作为在于：防火材料硬化后硅酸钠形成二氧化硅网状骨架，在高温下强度下降很小，并且与本发明中其他成分混合，具有耐热耐火性能，耐热度可达1000-1200℃。
所述的珍珠岩采用Ⅰ级珍珠岩，Ⅰ级珍珠岩膨胀倍数在20倍以上，本发明利用珍珠岩与膨润土的复配作用起到膨胀的作用，使得本发明防火材料膨胀性能优越。相比于只采用单一的珍珠岩或膨润土，本发明使用不同的膨胀材料，可以利用其粒径、性能的不同，使得混合后防火材料力学性能更优，并且具有更好的韧性。
本发明利用氢氧化铝、氢氧化镁的复配作用来起阻燃作用，由于氢氧化铝、氢氧化镁的颗粒大小不同，二者的复配使得阻燃性能更优，另外考虑到二者材料与性能的差别，设计了氢氧化铝、氢氧化镁的复配比例，相较于单一阻燃剂而言，其阻燃性能和力学性能有显著提高。TG和DTA热分析表明，复合阻燃剂可提高复合材料的分解温度和燃烧残留率，能有效地抑制聚乙烯主链裂解，促进基体成炭，增强复合材料的热稳定性。
本发明中氢氧化钙的作用在于高温下强氧化钙会分解产生水，起到降温和阻热作用。
本发明中，陶瓷粉主要成分是氧化硅，氧化铝，还有少量的氧化钠、氧化钾，氧化钙，氧化镁，氧化铁，氧化钛等，均具有阻燃的功效。
本发明中，玻璃粉主要在于其良好的分散性能，并且玻璃粉具有良好的耐酸性、绝缘性，云母粉具有良好的弹性、韧性、绝缘性、耐高温、耐酸碱、耐腐蚀、附着力强，因此，本发明使用玻璃粉与云母粉的复配主要使得防火材料具有良好的绝缘性与抗腐蚀性。
本发明的防火电线电缆用改进型隔离层防火材料采用了多种无机材料的复配，来实现防火材料的防火、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、良好的弹性、韧性等性能，本发明主要集中上述组分的优点，优化各成分之间的比例关系，使得防火材料综合考虑材料的防火性、抗酸碱腐蚀性、耐高温性、绝缘性、材料力学能(弹性、韧性等)、膨胀性能，并且针对隔离层防火材料的使用场所，最后确定合适的成分比例，使得防火材料更方面性能得到一个综合优化，满足防火电线电缆用隔离层防火材料的要求。
与现有技术相比，本发明将不用种类的无机材料与胶水混合，混合均匀后挤出成型的方式得到产品，使用本发明防火材料时，在线芯内挤出一层2.5mm隔离防火层，遇火200-300℃迅速结成一层厚厚壳体，保护绝缘线芯不被火焰灼烧，在过程中会迅速膨胀具有隔热阻燃等功效，帮助电缆线芯降温提升载流量。防火材料耐温等级达到950～1200℃下180min，且还具有隔热和阻燃膨胀等功效，生产容易，加工成本低。主要适用于电线电缆、控制电缆、特种电缆等其他特殊耐高温线使用。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
本实施例的防火电线电缆用改进型隔离层防火材料包括以下组分及重量份含量：硅酸钠28，珍珠岩6，轻氧化钙8，氢氧化铝40，氢氧化镁3，陶瓷粉20，玻璃粉7，膨润土6，云母粉8，胶水20。
将不用种类的无机材料与胶水混合，混合均匀后挤出成型的方式得到产品。
使用本实施例的防火材料时，在线芯内挤出一层2.5mm隔离防火层，然后套上外护套，对防火电缆进行试验。
试验条件为燃烧温度950℃，燃烧时间180min，供火时施加冲击，火焰温度不低于950℃，施加电压1kV，电流3A，在测试时间内防火电缆不熔断，证明本实施例的防火材料防火性能优异。
实施例2
本实施例的防火电线电缆用改进型隔离层防火材料包括以下组分及重量份含量：硅酸钠20，珍珠岩5，轻氧化钙6，氢氧化铝30，氢氧化镁3.5，陶瓷粉4.5，玻璃粉3.5，膨润土5，云母粉5，胶水30。
将不用种类的无机材料与胶水混合，混合均匀后挤出成型的方式得到产品。
使用本实施例的防火材料时，在线芯内挤出一层2.5mm隔离防火层，然后套上外护套，对防火电缆进行试验。
试验条件为燃烧温度1000℃，燃烧时间180min，供火时施加冲击，火焰温度不低于950℃，施加电压1kV，电流3A，在测试时间内防火电缆不熔断，证明本实施例的防火材料防火性能优异。
实施例3
本实施例的防火电线电缆用改进型隔离层防火材料包括以下组分及重量份含量：硅酸钠35，珍珠岩5，轻氧化钙4.5，氢氧化铝28，氢氧化镁4，陶瓷粉4.5，玻璃粉3.5，膨润土3，云母粉3，胶水35。
将不用种类的无机材料与胶水混合，混合均匀后挤出成型的方式得到产品。
使用本实施例的防火材料时，在线芯内挤出一层2.5mm隔离防火层，然后套上外护套，对防火电缆进行试验。
试验条件为燃烧温度950℃，燃烧时间180min，供火时施加冲击，火焰温度不低于1150℃，施加电压1kV，电流3A，在测试时间内防火电缆不熔断，证明本实施例的防火材料防火性能优异。
实施例4
本实施例的防火电线电缆用改进型隔离层防火材料包括以下组分及重量份含量：硅酸钠18，珍珠岩2.8，轻氧化钙35，氢氧化铝28，氢氧化镁2，陶瓷粉4.5，玻璃粉4，膨润土3.5，云母粉2.8，胶水40。
将不用种类的无机材料与胶水混合，混合均匀后挤出成型的方式得到产品。
使用本实施例的防火材料时，在线芯内挤出一层2.5mm隔离防火层，然后套上外护套，对防火电缆进行试验。
试验条件为燃烧温度1200℃，燃烧时间180min，供火时施加冲击，火焰温度不低于950℃，施加电压1kV，电流3A，在测试时间内防火电缆不熔断，证明本实施例的防火材料防火性能优异。
实施例5
本实施例的防火电线电缆用改进型隔离层防火材料包括以下组分及重量份含量：硅酸钠15，珍珠岩2，轻氧化钙4，氢氧化铝25，氢氧化镁2，陶瓷粉3，玻璃粉3，膨润土3，云母粉3，胶水10。
将不用种类的无机材料与胶水混合，混合均匀后挤出成型的方式得到产品。
使用本实施例的防火材料时，在线芯内挤出一层2.5mm隔离防火层，然后套上外护套，对防火电缆进行试验。
试验条件为燃烧温度1200℃，燃烧时间180min，供火时施加冲击，火焰温度不低于950℃，施加电压1kV，电流3A，在测试时间内防火电缆不熔断，证明本实施例的防火材料防火性能优异。
实施例6
本实施例的防火电线电缆用改进型隔离层防火材料包括以下组分及重量份含量：硅酸钠40，珍珠岩3，轻氧化钙10，氢氧化铝26，氢氧化镁5，陶瓷粉10，玻璃粉8，膨润土10，云母粉10，胶水40。
将不用种类的无机材料与胶水混合，混合均匀后挤出成型的方式得到产品。
使用本实施例的防火材料时，在线芯内挤出一层2.5mm隔离防火层，然后套上外护套，对防火电缆进行试验。
试验条件为燃烧温度1200℃，燃烧时间180min，供火时施加冲击，火焰温度不低于950℃，施加电压1kV，电流3A，在测试时间内防火电缆不熔断，证明本实施例的防火材料防火性能优异。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种防火电线电缆用改进型隔离层防火材料，其特征在于，包括以下组分及重量份含量：硅酸钠15-40，珍珠岩2-6，氢氧化钙4-10，氢氧化铝25-40，氢氧化镁2-5，陶瓷粉3-10，玻璃粉3-8，膨润土3-10，云母粉3-10。
2.根据权利要求1所述的一种防火电线电缆用改进型隔离层防火材料，其特征在于，所述的防火材料包括以下组分及重量份含量：硅酸钠28，珍珠岩6，轻氧化钙8，氢氧化铝40，氢氧化镁3，陶瓷粉20，玻璃粉7，膨润土6，云母粉8。
3.根据权利要求1所述的一种防火电线电缆用改进型隔离层防火材料，其特征在于，所述的防火材料包括以下组分及重量份含量：硅酸钠20，珍珠岩5，轻氧化钙6，氢氧化铝30，氢氧化镁3.5，陶瓷粉4.5，玻璃粉3.5，膨润土5，云母粉5。
4.根据权利要求1所述的一种防火电线电缆用改进型隔离层防火材料，其特征在于，所述的防火材料包括以下组分及重量份含量：硅酸钠35，珍珠岩5，轻氧化钙4.5，氢氧化铝28，氢氧化镁4，陶瓷粉4.5，玻璃粉3.5，膨润土3，云母粉3。
5.根据权利要求1所述的一种防火电线电缆用改进型隔离层防火材料，其特征在于，所述的防火材料包括以下组分及重量份含量：硅酸钠18，珍珠岩2.8，轻氧化钙35，氢氧化铝28，氢氧化镁2，陶瓷粉4.5，玻璃粉4，膨润土3.5，云母粉2.8。
6.根据权利要求1所述的一种防火电线电缆用改进型隔离层防火材料，其特征在于，所述的隔离层防火材料还包括胶水，胶水及其他组分的重量份含量为：硅酸钠15-40，珍珠岩2-6，氢氧化钙4-10，氢氧化铝25-40，氢氧化镁2-5，陶瓷粉3-10，玻璃粉3-8，膨润土3-10，云母粉3-10，胶水20-40。
7.根据权利要求1所述的一种防火电线电缆用改进型隔离层防火材料，其特征在于，所述的硅酸钠、珍珠岩、氢氧化钙、氢氧化铝、氢氧化镁、陶瓷粉、玻璃粉、膨润土及云母粉均为纳米颗粒。
8.根据权利要求1所述的一种防火电线电缆用改进型隔离层防火材料，其特征在于，所述的珍珠岩采用Ⅰ级珍珠岩。
9.一种如权利要求1-8中任一项所述的防火电线电缆用改进型隔离层防火材料的制备方法，其特征在于，将所有原料与胶水混匀后，通过挤出机挤出成型，得到防火材料。
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