CN105957600B - 一种柔性矿物防火电力电缆 - Google Patents
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Abstract
本发明的柔性矿物防火电力电缆，包括线芯，绕包在线芯外的阻燃绕包层，挤包在阻燃绕包层外的外护套，包裹在外护套的铠装层；线芯由导体，绕包在导体外的包带层，挤包在包带层外的绝缘层组成；线芯和阻燃绕包层之间的缝隙内填充有阻燃粉末，阻燃粉末由蛇纹石粉末、氢氧化镁粉末，按重量比7:5组成。本柔性矿物防火电力电缆，由于采用的特殊结构，以及特殊的外护套和绝缘层材料；因此该电缆具有突出的抗老化性、热稳定性，具有突出的高温不燃和无烟无毒的性能，其本身不会因短路而引起火灾。在250℃时可连续长时间运行，在1000℃的火灾条件下，外护套和绝缘层材料会硬化形成保护层。
Description
技术领域
本发明涉及一种电缆，特别是涉及一种柔性矿物防火电力电缆。
背景技术
常用的防火电缆有VV型阻燃，VV型阻燃耐火，YJV型阻燃，YJV型阻燃耐火，YJY或YJE型阻燃耐火，以及金属护套无机（矿物）绝缘型。
VV型（PVC/PVC），电缆的绝缘及护套都是聚氯乙烯，该型号电缆材料中含有阻燃因子，具有较好的阻燃性，而且原材料丰富，制造工艺成熟，价格便宜。但该类电缆存在致命缺陷，由于在燃烧中释放大量有毒气体，它的毒性指数达到15.01，人在其中逃生时间只有2分钟左右，同时会产生大量的烟雾，烟密度Dm=500-600，透光率只有10-20%（无视野）。
YJV型（XLPE/PVC）电缆的绝缘是交联聚乙烯，护套还是PVC。绝缘中加入氢氧化铝（镁）作为阻燃剂，该类电缆载流量大于VV型。材料充足，工艺成熟价格也比较便宜，而且毒性指数降到7，烟密度降到300，透光率达40-50%（视野模糊），人在其中逃生时间约10分钟左右，PE的燃点为340℃（低），存在轻度二次污染，还有一个缺点是在交联中不注意，会在绝缘层内产生“水树”，非但缩短电缆寿命，还会造成短路。
YJY或YJE型（XLPE/XLPE），大家称之为低烟无卤型，阻燃加入氯化铝（镁），材料充足，而制造工艺有些难度，正宗的YJY电缆，价格比前二种都贵。该电缆最大优点是燃烧中毒性指数只有0.79，人逃生时间可达20-30分钟，烟密度为100，透光率大于40-50%（视野清晰），无二次污染。该型号电缆用的PE材料燃点低（340℃），氧指数低（18），热值高（助燃能量大），交联不当更会产生“水树”。
发明内容
本发明的目的是克服现有柔性电缆的技术缺陷，提供一种具有耐高温、防火、防爆、阻燃，且载流量大、外径小、机械强度高、使用寿命长，特别是具有突出的抗老化性、热稳定性、抗撕裂性，具有突出的高温不燃和无烟无毒的性能的柔性矿物防火电力电缆。
本发明的柔性矿物防火电力电缆，包括线芯，绕包在所述线芯外的阻燃绕包层，挤包在所述阻燃绕包层外的外护套，包裹在所述外护套的铠装层；所述线芯由导体，绕包在所述导体外的包带层，挤包在所述包带层外的绝缘层组成；所述线芯和所述阻燃绕包层之间的缝隙内填充有阻燃粉末，所述阻燃粉末由蛇纹石粉末、氢氧化镁粉末，按重量比7:5组成。
作为优化，该柔性矿物防火电力电缆，所述阻燃粉末由400目的蛇纹石粉末和800目的氢氧化镁粉末，按重量比7:5组成。
作为优化，该柔性矿物防火电力电缆，所述阻燃绕包层采用玻璃纤维阻燃带。
作为优化，该柔性矿物防火电力电缆，所述铠装层为钢带铠装层。
作为优化，该柔性矿物防火电力电缆，所述外护套和绝缘层均由以下重量份数的组分制成，三元乙丙橡胶70～78份、EVA树脂26～32份、平均粒径40nm纳米铝酸锶3～4份、平均粒径20um羟基磷灰石9～12份、平均粒径40nm纳米碳化硅5～6份、蓖麻油聚氧乙烯醚3～4份、二乙二醇单丁醚10～12份、粒度1000目二氧化硅12～15份、粒度800目超细硅酸铝16～18份、粒度2000目氢氧化铝7～8份、γ-巯丙基三乙氧基硅烷5～6份、醋酸仲丁酯13～15份、丁基羟基茴香醚3～4份、没食子酸丙酯3～4份。
所述外护套和所述绝缘层所用材料的制作方法为,(1)取三元乙丙橡胶76份、EVA树脂28份、加入到密炼机中密炼；
(2) 取平均粒径40nm纳米铝酸锶3.5份、平均粒径20um羟基磷灰石11份、平均粒径40nm纳米碳化硅5.5份、蓖麻油聚氧乙烯醚3.5份、二乙二醇单丁醚11份、混合均匀，然后加入到密炼机中混炼；
(3) 取粒度1000目二氧化硅14份、粒度800目超细硅酸铝17份、粒度2000目氢氧化铝7.5份、γ-巯丙基三乙氧基硅烷5.5份、醋酸仲丁酯14份，用搅拌机搅拌均匀；然后加入到密炼机中混炼均匀；
(4)将步骤(3)制成的半成品，放置到双棍开炼机上，然后加入丁基羟基茴香醚3.5份、没食子酸丙酯3.8份混炼，下片得到混炼物料；然后用双螺杆挤出机将混炼物料挤出造粒。
本发明的柔性矿物防火电力电缆，它具有耐高温、防火、防爆、阻燃，且载流量大、外径小、机械强度高、使用寿命长。应用于核电站、冶金、化工、矿井、制窑等危险、恶劣、高温环境。可以应用于高层建筑、机场、码头、地下铁道等场所，用以保障在火灾情况下消防水泵、消防电梯、局部照明、应急疏散指示、保安监视，防、排烟系统及自备电源等消防用电及重要设备不间断运行。
本柔性矿物防火电力电缆，由于采用的特殊结构，以及特殊的外护套和绝缘层材料；因此该电缆具有突出的抗老化性、抗撕裂、热稳定性，具有突出的高温不燃和无烟无毒的性能，其本身不会因短路而引起火灾。在250℃时可连续长时间运行，在1000℃的火灾条件下，外护套和绝缘层材料会硬化形成保护层。符合英国BS6387:2013(全球防火电缆最高标准CWZ)标准试验。
1.单纯防火试验C级：950℃下施加300伏电压水平燃烧3小时不击穿；
2.防水防火试验W级：施加300伏电压燃烧15分钟然后再淋水燃烧15分钟不击穿；
3.防火防撞试验Z级：在950℃下施加300伏电压一边燃烧一边每30秒机械冲击震动一次15分钟不击穿。
附图说明
图1为本发明柔性矿物防火电力电缆的结构示意图。
具体实施方式
以下通过具体实施例，并结合附图对本发明作进一步说明。
实施例1：如图1所示，柔性矿物防火电力电缆，包括线芯，绕包在线芯外的玻璃纤维阻燃带1，挤包在玻璃纤维阻燃带1外的外护套2，包裹在外护套2的钢带铠装层3；线芯由镀锡软铜导体4，绕包在镀锡软铜导体4外的合成金云母带层5，挤包在合成金云母带层5外的绝缘层6组成；线芯和玻璃纤维阻燃带1之间的缝隙内填充有阻燃粉末7，阻燃粉末7由400目的蛇纹石粉末和800目的氢氧化镁粉末，按重量比7:5组成。
外护套和绝缘层所用材料的制作方法为,(1)取美国陶氏三元乙丙橡胶EPDM3720P76千克、埃克森美孚， UL00728CC乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）28千克、加入到密炼机中密炼；
(2) 取平均粒径40nm纳米铝酸锶3.5千克、平均粒径20um羟基磷灰石11千克、平均粒径40nm纳米碳化硅5.5千克、蓖麻油聚氧乙烯醚（EL-20）3.5千克、二乙二醇单丁醚11千克、混合均匀，然后加入到密炼机中混炼；
(3) 取粒度1000目二氧化硅14千克、粒度800目超细硅酸铝17千克、粒度2000目氢氧化铝7.5千克、南京罗恩硅材料有限公司γ-巯丙基三乙氧基硅烷KH580 5.5千克、醋酸仲丁酯14千克，用搅拌机搅拌均匀；然后加入到密炼机中混炼均匀；
(4)将步骤(3)制成的半成品，放置到双棍开炼机上，然后加入丁基羟基茴香醚3.5千克、没食子酸丙酯3.8千克混炼，下片得到混炼物料；然后用双螺杆挤出机将混炼物料挤出造粒。该材料,采用特殊优化配方,其阻燃、热稳定和耐老化以及撕裂强度等物理性能,达到了采用单一填料或者其他复合填料或者采用其他助剂的情况下远远达不到突出技术效果。该电缆料抗拉强度≥19.6MPa，断裂伸长率≥215%，撕裂强度31.4KN/m，老化温度210±2℃，老化时间168h，拉伸强度保留率≥90%，断裂伸长率保留率≥90%，300℃热稳定时间≥300min。氧指数42.1，阻燃等级FV-0。
实施例2：如图1所示，柔性矿物防火电力电缆，包括线芯，绕包在线芯外的玻璃纤维阻燃带1，挤包在玻璃纤维阻燃带1外的外护套2，包裹在外护套2的钢带铠装层3；线芯由镀锡软铜导体4，绕包在镀锡软铜导体4外的合成金云母带层5，挤包在合成金云母带层5外的绝缘层6组成；线芯和玻璃纤维阻燃带1之间的缝隙内填充有阻燃粉末7，阻燃粉末7由400目的蛇纹石粉末和800目的氢氧化镁粉末，按重量比7:5组成。
外护套和绝缘层所用材料的制作方法为, (1)取美国陶氏三元乙丙橡胶EPDM3720P 70千克、埃克森美孚UL00728CC乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）26千克、加入到密炼机中在120～130℃密炼5～6分钟；
(2) 取平均粒径40nm纳米铝酸锶3千克、平均粒径20um羟基磷灰石9千克、平均粒径40nm纳米碳化硅5千克、蓖麻油聚氧乙烯醚（EL-20）3千克、二乙二醇单丁醚10千克、混合均匀，然后加入到密炼机中在130～140℃混炼3～4分钟；
(3) 取粒度1000目二氧化硅12千克、粒度800目超细硅酸铝16千克、粒度2000目氢氧化铝7千克、南京罗恩硅材料有限公司γ-巯丙基三乙氧基硅烷KH580 5千克、醋酸仲丁酯13千克，用搅拌机搅拌均匀；然后加入到密炼机中在110～120℃混炼5～6分钟，混炼均匀；
(4)将步骤(3)制成的半成品，丁基羟基茴香醚3千克、没食子酸丙酯3千克混合均匀，放入的到80～90℃的双棍开炼机，压片成2～3mm 厚的混炼物料；然后用双螺杆挤出机将混炼物料挤出造粒。该电缆料抗拉强度≥19.5MPa，断裂伸长率≥210%，撕裂强度31.3KN/m，老化温度210±2℃，老化时间168h，拉伸强度保留率≥90%，断裂伸长率保留率≥90%，300℃热稳定时间≥300min。氧指数42.1，阻燃等级FV-0。
实施例3：如图1所示，柔性矿物防火电力电缆，包括四条线芯，绕包在线芯外的玻璃纤维阻燃带1，挤包在玻璃纤维阻燃带1外的外护套2，包裹在外护套2的钢带铠装层3；线芯由镀锡软铜导体4，绕包在镀锡软铜导体4外的合成金云母带层5，挤包在合成金云母带层5外的绝缘层6组成；线芯和玻璃纤维阻燃带1之间的缝隙内填充有阻燃粉末7，阻燃粉末7由400目的蛇纹石粉末和800目的氢氧化镁粉末，按重量比7:5组成。
外护套和绝缘层所用材料的制作方法为, (1)取美国陶氏三元乙丙橡胶EPDM3720P 78千克、埃克森美孚UL00728CC乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）32千克、加入到110～120℃密炼机中密炼5分钟；
(2) 取平均粒径40nm纳米铝酸锶4千克、平均粒径20um羟基磷灰石12千克、平均粒径40nm纳米碳化硅6千克、蓖麻油聚氧乙烯醚（EL-20）4千克、二乙二醇单丁醚12千克、混合均匀，然后加入到100～105℃密炼机中混炼4分钟；
(3) 取粒度1000目二氧化硅15千克、粒度800目超细硅酸铝18千克、粒度2000目氢氧化铝8千克、南京罗恩硅材料有限公司γ-巯丙基三乙氧基硅烷KH580 6千克、醋酸仲丁酯15千克，用搅拌机搅拌均匀，然后加入到80～85℃密炼机中混炼均匀；
(4)将步骤(3)制成的半成品，放置到双棍开炼机上，然后加入丁基羟基茴香醚4千克、没食子酸丙酯4千克混炼，下片得到混炼物料；然后用双螺杆挤出机将混炼物料挤出造粒。该电缆料抗拉强度≥19.3MPa，断裂伸长率≥210%，撕裂强度31.2KN/m，老化温度210±2℃，老化时间168h，拉伸强度保留率≥90%，断裂伸长率保留率≥90%，300℃热稳定时间≥300min。氧指数42.1，阻燃等级FV-0。
对比例1：如图1所示，柔性矿物防火电力电缆，包括线芯，绕包在线芯外的玻璃纤维阻燃带1，挤包在玻璃纤维阻燃带1外的外护套2，包裹在外护套2的钢带铠装层3；线芯由镀锡软铜导体4，绕包在镀锡软铜导体4外的合成金云母带层5，挤包在合成金云母带层5外的绝缘层6组成；线芯和玻璃纤维阻燃带1之间的缝隙内填充有阻燃粉末7，阻燃粉末7由400目的蛇纹石粉末和800目的氢氧化镁粉末，按重量比7:5组成。
外护套和绝缘层所用材料的制作方法为, (1)取美国陶氏三元乙丙橡胶EPDM3720P 70千克、埃克森美孚UL00728CC乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）26千克、加入到密炼机中在120～130℃密炼5～6分钟；
(2) 取平均粒径20um羟基磷灰石9千克、平均粒径40nm纳米碳化硅5千克、蓖麻油聚氧乙烯醚（EL-20）3千克、二乙二醇单丁醚10千克、混合均匀，然后加入到密炼机中在130～140℃混炼3～4分钟；
(3) 取粒度1000目二氧化硅12千克、粒度2000目氢氧化铝7千克、南京罗恩硅材料有限公司γ-巯丙基三乙氧基硅烷KH580 5千克，用搅拌机搅拌均匀；然后加入到密炼机中在110～120℃混炼5～6分钟，混炼均匀；
(4)将步骤(3)制成的半成品，没食子酸丙酯3千克混合均匀，放入的到80～90℃的双棍开炼机，压片成2～3mm 厚的混炼物料；然后用双螺杆挤出机将混炼物料挤出造粒。该电缆料抗拉强度≥16.5MPa，断裂伸长率≥212%，撕裂强度27.3KN/m，老化温度210±2℃，老化时间168h，拉伸强度保留率≥90%，断裂伸长率保留率≥90%，300℃热稳定时间≥300min。氧指数38.1，阻燃等级FV-0。
Claims (4)
1.一种柔性矿物防火电力电缆，其特征在于：包括线芯，绕包在所述线芯外的阻燃绕包层，挤包在所述阻燃绕包层外的外护套，包裹在所述外护套的铠装层；所述线芯由导体，绕包在所述导体外的包带层，挤包在所述包带层外的绝缘层组成；所述线芯和所述阻燃绕包层之间的缝隙内填充有阻燃粉末，所述阻燃粉末由蛇纹石粉末、氢氧化镁粉末，按重量比7:5组成；
所述外护套和绝缘层均由以下重量份数的组分制成，三元乙丙橡胶76份、EVA树脂28份、平均粒径40nm纳米铝酸锶3.5份、平均粒径20um羟基磷灰石11份、平均粒径40nm纳米碳化硅5.5份、蓖麻油聚氧乙烯醚3.5份、二乙二醇单丁醚11份、粒度1000目二氧化硅14份、粒度800目超细硅酸铝17份、粒度2000目氢氧化铝7.5份、γ-巯丙基三乙氧基硅烷5.5份、醋酸仲丁酯 14份、丁基羟基茴香醚3.5份、没食子酸丙酯3.8份。
2.根据权利要求1所述的柔性矿物防火电力电缆，其特征在于所述阻燃粉末由400目的蛇纹石粉末和800目的氢氧化镁粉末，按重量比7:5组成。
3.根据权利要求1所述的柔性矿物防火电力电缆，其特征在于所述阻燃绕包层采用玻璃纤维阻燃带。
4.根据权利要求1所述的柔性矿物防火电力电缆，其特征在于所述铠装层为钢带铠装层。
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