CN106205834B - 一种高可靠性耐火电缆 - Google Patents

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Abstract

本发明的高可靠性耐火电缆，包括线芯，包裹所述线芯的填充层，绕包在所述填充层外的绕包层，涂覆在所述绕包层外的防火涂层，包裹在所述防火涂层外的铠装层，挤包在所述铠装层外的外护套；所述线芯由导体，挤包在所述导体外的绝缘层，涂覆在所述绝缘层外的线芯防火涂层，绕包在所述线芯防火涂层外的屏蔽绕包层。本发明的高可靠性耐火电缆，采用了特殊的结构设计，以及新型的防火涂层，因此具有良好的物理，机械性能，屏蔽性能、耐老化性能，和突出的阻燃防火性能；本发明的高可靠性耐火电缆，防火阻燃可靠性高，可以应用于主干线路、消防线路、逃生救援系统，如应急照明、火灾监测、报警系统、电梯系统、排烟系统，以及控制线路等。

Description

一种高可靠性耐火电缆
技术领域
本发明涉及一种电缆，特别是涉及一种高可靠性耐火电缆。
背景技术
电力电缆用于传输和分配电能的电缆。常用于城市地下电网、发电站的引出线路、工矿企业的内部供电及过江、过海的水下输电线。在电力线路中，电缆所占的比重正逐渐增加。电力电缆是在电力系统的主于线路中用以传输和分配大功率电能的电缆产品,其中包括1-500KV以及以上各种电压等级,各种绝缘的电力电缆。在中国普通耐火电缆分为A类和B类:B类电缆能够在750℃~800℃的火焰中和额定电压下耐受燃烧至少90min而电缆不被击穿(即3A保险丝不熔断)。在改进耐火层制造工艺和增加耐火层等方法的基础上又研制了A类耐火电缆，它能够在950℃~1 000℃的火焰中和额定电压下耐受燃烧至少90min而电缆不被击穿(即3A保险丝不熔断)。A类耐火电缆的耐火性能优于B类。 另外，矿物绝缘电缆是耐火电缆中性能较优的一种，它是由铜芯、铜护套、氧化镁绝缘材料加工而成的，简称MI(minerl insulated cables)电缆。该电缆完全由无机物构成耐火层，而普通耐火电缆的耐火层是由无机物与一般有机物复合而成，因此MI电缆的耐火性能较普通耐火电缆更优且不会因燃烧而分解产生腐蚀性气体。MI电缆具有良好的耐火特性且可以长期工作在250℃高温之下，同时还有防爆、耐腐蚀性强、载流量大、耐辐射、机械强度高、体积小、重量轻、寿命长、无烟的特点。但价格贵、工艺复杂、施工难度大，在油灌区、重要木结构公共建筑、高温场所等耐火要求高且经济性可以接受的场合，可采用这种耐火性能好的电缆。
发明内容
本发明的目的是克服现有电缆的技术缺陷，提供一种具有良好的物理，机械性能，屏蔽性能、耐老化性能，和突出的阻燃防火性能的高可靠性耐火电缆。
本发明的高可靠性耐火电缆，包括线芯，包裹所述线芯的填充层，绕包在所述填充层外的绕包层，涂覆在所述绕包层外的防火涂层，包裹在所述防火涂层外的铠装层，挤包在所述铠装层外的外护套；所述线芯由导体，挤包在所述导体外的绝缘层，涂覆在所述绝缘层外的线芯防火涂层，绕包在所述线芯防火涂层外的屏蔽绕包层组成。
作为优化，该高可靠性耐火电缆，线芯由多股镀锡软铜绞合导体，挤包在所述多股镀锡软铜绞合导体外的高密度聚乙烯绝缘层，涂覆在所述高密度聚乙烯绝缘层外的线芯防火涂层，绕包在所述线芯防火涂层外的铝塑复合带组成。
作为优化，该高可靠性耐火电缆，包括线芯，包裹所述线芯的聚丙烯网带填充层，绕包在所述聚丙烯网带填充层外的PET绕包带绕包层，涂覆在所述PET绕包带绕包层外的防火涂层，包裹在所述防火涂层外的波纹铜铠装层，挤包在所述波纹铜铠装层外的热塑性聚氨酯弹性体橡胶外护套。
作为优化，该高可靠性耐火电缆，线芯防火涂层和防火涂层由以下组分制成：丙烯酸改性有机硅树脂72～78份、水性聚氨酯树脂32～35份、平均粒径40nm纳米氧化铋2～2.5份、平均粒径50nm纳米三氧化二镧1.5～2份、石油磺酸钠1～1.5份、丙二醇甲醚3～4份、γ-巯丙基三乙氧基硅烷1～1.5份、平均粒径2.6um超细二氧化硅18～22份、平均粒径2um超细硫酸钡粉12～15份、平均粒径20um羟基磷灰石5～6份、蓖麻油聚氧乙烯醚1.5～2份、柠檬酸三乙酯1.5～2份、肌醇六磷酸2～2.5份、辛烯基琥珀酸淀粉钠2.5～3份。
本发明线芯防火涂层和防火涂层所用防火涂料，通过以下步骤制成：
(1) 将平均粒径40nm纳米氧化铋2.3份、平均粒径50nm纳米三氧化二镧1.8份、石油磺酸钠1.2份、丙二醇甲醚3.5份、蓖麻油聚氧乙烯醚1.6份,用磁力搅拌机搅拌5分钟，然后在60～70℃超声处理30分钟；
(2)将γ-巯丙基三乙氧基硅烷1.2份、平均粒径2.6um超细二氧化硅20份、平均粒径2um超细硫酸钡粉13份、平均粒径20um羟基磷灰石5.5份，混合均匀；
(3) 将丙烯酸改性有机硅树脂75份、水性聚氨酯树脂33份，加入立式涂料搅拌机中搅拌均匀，然后加入步骤(1)中的混合物在80～90℃条件下搅拌20分钟，然后加入步骤(2)中的混合物在91～98℃条件下搅拌10分钟，最后在40～50℃条件下，依次加入柠檬酸三乙酯1.8份、肌醇六磷酸2.4份、辛烯基琥珀酸淀粉钠2.8份，搅拌十分钟即成。此防火涂料采用特殊的填料以及助剂，受热能形成碳化层具有质地密实、导热系数低，防火性能佳的特点，达到了只选择单一或几种填料完全达不到的防火耐久性。
本发明的高可靠性耐火电缆，采用了特殊的结构设计，以及新型的防火涂层，因此具有良好的物理，机械性能，屏蔽性能、耐老化性能，和突出的阻燃防火性能；对该电缆进行的试验表明：电缆135℃×200h 老化后，对不同组成部分的粘接程度进行检查，结果优良。3700 伏8分钟介质强度检查合格。按照NFC32070进行延燃试验，表明具有高阻燃性。耐火试验满足国标GB/T 19216 的要求，在导体之间施加1000V 电压，在火焰温度为950～1000℃的火焰中燃烧240min，电缆既不短路也不开路。而本电缆采用对比例防火涂层后，耐火效果大幅下降。本发明的高可靠性耐火电缆，防火阻燃可靠性高，可以应用于主干线路、消防线路、逃生救援系统，如应急照明、火灾监测、报警系统、电梯系统、排烟系统，以及控制线路等。
附图说明
图1为本发明高可靠性耐火电缆的结构示意图。
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，高可靠性耐火电缆，包括四条线芯，包裹所述线芯的聚丙烯网带填充层5，绕包在聚丙烯网带填充层5外的PET绕包带绕包层6，涂覆在PET绕包带绕包层6外的防火涂层7，包裹在防火涂层7外的波纹铜铠装层8，挤包在波纹铜铠装层8外的邦民/BE1190AMF热塑性聚氨酯弹性体橡胶（TPU）外护套9。线芯由多股镀锡软铜绞合导体1，挤包在多股镀锡软铜绞合导体1外的韩国湖石化学HDPE 5305E高密度聚乙烯(HDPE)绝缘层2，涂覆在韩国湖石化学HDPE 5305E高密度聚乙烯(HDPE)绝缘层2外的线芯防火涂层3，绕包在线芯防火涂层3外的铝塑复合带4组成。
本发明线芯防火涂层和防火涂层所用防火涂料，通过以下步骤制成：
(1) 将平均粒径40nm纳米氧化铋2.3千克、平均粒径50nm纳米三氧化二镧1.8千克、石油磺酸钠1.2千克、丙二醇甲醚3.5千克、蓖麻油聚氧乙烯醚（EL-20）1.6千克,用磁力搅拌机搅拌5分钟，然后在60～70℃超声处理30分钟；
(2)将南京罗恩硅材料有限公司KH580γ-巯丙基三乙氧基硅烷1.2千克、平均粒径2.6um超细二氧化硅20千克、平均粒径2um超细硫酸钡粉13千克、平均粒径20um羟基磷灰石5.5千克，混合均匀；
(3) 将湖北新四海化工股份有限公司SH-024丙烯酸改性有机硅树脂75千克、济宁铭达新材料有限公司HK7080水性聚氨酯树脂33千克，加入立式涂料搅拌机中搅拌均匀，然后加入步骤(1)中的混合物在80～90℃条件下搅拌20分钟，然后加入步骤(2)中的混合物在91～98℃条件下搅拌10分钟，最后在40～50℃条件下，依次加入柠檬酸三乙酯1.8千克、肌醇六磷酸2.4千克、辛烯基琥珀酸淀粉钠2.8千克，搅拌十分钟即成。该涂料，采用特殊配方，具有优异的耐冷热和耐腐蚀性能，特别是具有突出的炭化高度和阻燃性能，达到了采用其他填料组合或者采用其他助剂的情况下远远达不到突出技术效果。本涂料按照GA181-1998方法测试：耐油性(d)：浸泡30 天，涂层无起皱，无剥落；耐盐性(d)：浸泡15 天，涂层无起皱、无剥落；耐湿热性(d)：经过7d 试验，涂层无起泡、无脱落；耐冷热循环性：经15 次循环，涂层无起泡，无脱落；抗弯性：涂层不起层，不脱落，无裂纹；阻燃性(m)：炭化高度为0.49，氧指数：41%。
实施例2：结构如同实施例1，不同之处在于，本发明线芯防火涂层和防火涂层所用防火涂料，通过以下步骤制成：
(1) 将平均粒径40nm纳米氧化铋2千克、平均粒径50nm纳米三氧化二镧1.5千克、石油磺酸钠1千克、丙二醇甲醚3千克、蓖麻油聚氧乙烯醚（EL-20）1.5千克,用磁力搅拌机搅拌5分钟，然后在60～70℃超声处理30分钟；
(2)将南京罗恩硅材料有限公司KH580γ-巯丙基三乙氧基硅烷1千克、平均粒径2.6um超细二氧化硅18千克、平均粒径2um超细硫酸钡粉12千克、平均粒径20um羟基磷灰石5千克，混合均匀；
(3) 将湖北新四海化工股份有限公司SH-024丙烯酸改性有机硅树脂72千克、济宁铭达新材料有限公司HK7080水性聚氨酯树脂32千克，加入立式涂料搅拌机中搅拌均匀，然后加入步骤(1)中的混合物在80～90℃条件下搅拌20分钟，然后加入步骤(2)中的混合物在91～98℃条件下搅拌10分钟，最后在40～50℃条件下，依次加入柠檬酸三乙酯1.5千克、肌醇六磷酸2千克、辛烯基琥珀酸淀粉钠2.5千克，搅拌十分钟即成。该涂料，采用特殊配方，具有优异的耐冷热和耐腐蚀性能，特别是具有突出的炭化高度和阻燃性能，达到了采用其他填料组合或者采用其他助剂的情况下远远达不到突出技术效果。本涂料按照GA181-1998方法测试：耐油性(d)：浸泡30 天，涂层无起皱，无剥落；耐盐性(d)：浸泡15 天，涂层无起皱、无剥落；耐湿热性(d)：经过7d 试验，涂层无起泡、无脱落；耐冷热循环性：经15 次循环，涂层无起泡，无脱落；抗弯性：涂层不起层，不脱落，无裂纹；阻燃性(m)：炭化高度为0.50，氧指数：41%。
实施例3：结构如同实施例1，不同之处在于，本发明线芯防火涂层和防火涂层所用防火涂料，通过以下步骤制成：
(1) 将平均粒径40nm纳米氧化铋2.5千克、平均粒径50nm纳米三氧化二镧2千克、石油磺酸钠1.5千克、丙二醇甲醚4千克、蓖麻油聚氧乙烯醚（EL-20）2千克,用磁力搅拌机搅拌5分钟，然后在60～70℃超声处理30分钟；
(2)将南京罗恩硅材料有限公司KH580γ-巯丙基三乙氧基硅烷1.5千克、平均粒径2.6um超细二氧化硅22千克、平均粒径2um超细硫酸钡粉15千克、平均粒径20um羟基磷灰石6千克，混合均匀；
(3) 将湖北新四海化工股份有限公司SH-024丙烯酸改性有机硅树脂78千克、济宁铭达新材料有限公司HK7080水性聚氨酯树脂35千克，加入立式涂料搅拌机中搅拌均匀，然后加入步骤(1)中的混合物在80～90℃条件下搅拌20分钟，然后加入步骤(2)中的混合物在91～98℃条件下搅拌10分钟，最后在40～50℃条件下，依次加入柠檬酸三乙酯2千克、肌醇六磷酸2.5千克、辛烯基琥珀酸淀粉钠3千克，搅拌十分钟即成。该涂料，采用特殊配方，具有优异的耐冷热和耐腐蚀性能，特别是具有突出的炭化高度和阻燃性能，达到了采用其他填料组合或者采用其他助剂的情况下远远达不到突出技术效果。本涂料按照GA181-1998方法测试：耐油性(d)：浸泡30 天，涂层无起皱，无剥落；耐盐性(d)：浸泡15 天，涂层无起皱、无剥落；耐湿热性(d)：经过7d 试验，涂层无起泡、无脱落；耐冷热循环性：经15 次循环，涂层无起泡，无脱落；抗弯性：涂层不起层，不脱落，无裂纹；阻燃性(m)：炭化高度为0.51，氧指数：41%。
对比例1：结构如同实施例1，不同之处在于，本发明线芯防火涂层和防火涂层所用防火涂料，通过以下步骤制成：将平均粒径40nm纳米氧化铋2.5千克、平均粒径50nm纳米三氧化二镧2千克、石油磺酸钠1.5千克、丙二醇甲醚4千克、蓖麻油聚氧乙烯醚（EL-20）2千克；南京罗恩硅材料有限公司KH580γ-巯丙基三乙氧基硅烷1.5千克、平均粒径2.6um超细二氧化硅22千克、平均粒径2um超细硫酸钡粉15千克、平均粒径20um羟基磷灰石6千克，湖北新四海化工股份有限公司SH-024丙烯酸改性有机硅树脂78千克、济宁铭达新材料有限公司HK7080水性聚氨酯树脂35千克，柠檬酸三乙酯2千克、肌醇六磷酸2.5千克、辛烯基琥珀酸淀粉钠3千克，加入立式涂料搅拌机中，搅拌30分钟。本涂料性能明显低于实施例1、2、3相关性能；本涂料按照GA181-1998方法测试：耐油性(d)：浸泡30 天，涂层轻微起皱，无剥落；耐盐性(d)：浸泡15 天，涂层轻微起皱、无剥落；耐湿热性(d)：经过7d 试验，涂层无起泡、无脱落；耐冷热循环性：经15 次循环，涂层无起泡，无脱落；抗弯性：涂层不起层，不脱落，无裂纹；阻燃性(m)：炭化高度为0.78，氧指数：38%。
对比例2：结构如同实施例1，不同之处在于，本发明线芯防火涂层和防火涂层所用防火涂料，通过以下步骤制成：(1) 将平均粒径40nm纳米氧化铋2.5千克、丙二醇甲醚4千克、蓖麻油聚氧乙烯醚（EL-20）2千克,用磁力搅拌机搅拌5分钟，然后在60～70℃超声处理30分钟；
(2)将南京罗恩硅材料有限公司KH580γ-巯丙基三乙氧基硅烷1.5千克、平均粒径2.6um超细二氧化硅22千克、平均粒径2um超细硫酸钡粉15千克，混合均匀；
(3) 将湖北新四海化工股份有限公司SH-024丙烯酸改性有机硅树脂78千克、济宁铭达新材料有限公司HK7080水性聚氨酯树脂35千克，加入立式涂料搅拌机中搅拌均匀，然后加入步骤(1)中的混合物在80～90℃条件下搅拌20分钟，然后加入步骤(2)中的混合物在91～98℃条件下搅拌10分钟，最后在40～50℃条件下，依次加入柠檬酸三乙酯2千克、肌醇六磷酸2.5千克，搅拌十分钟即成。
本涂料性能明显低于实施例1、2、3相关性能；本涂料按照GA181-1998方法测试：耐油性(d)：浸泡30 天，涂层轻微起皱，轻微剥落；耐盐性(d)：浸泡15 天，涂层无起皱、无剥落；耐湿热性(d)：经过7d 试验，涂层轻微起泡、无脱落；耐冷热循环性：经15 次循环，涂层轻微起泡，无脱落；抗弯性：涂层不起层，不脱落，无裂纹；阻燃性(m)：炭化高度为0.83，氧指数：37%。

Claims (1)

1.一种高可靠性耐火电缆，其特征在于：包括线芯，包裹所述线芯的聚丙烯网带填充层，绕包在所述聚丙烯网带填充层外的PET绕包带绕包层，涂覆在所述PET绕包带绕包层外的防火涂层，包裹在所述防火涂层外的波纹铜铠装层，挤包在所述波纹铜铠装层外的热塑性聚氨酯弹性体橡胶外护套；
所述线芯由多股镀锡软铜绞合导体，挤包在所述多股镀锡软铜绞合导体外的高密度聚乙烯绝缘层，涂覆在所述高密度聚乙烯绝缘层外的线芯防火涂层，绕包在所述线芯防火涂层外的铝塑复合带组成；
所述线芯防火涂层和防火涂层由以下组分制成：丙烯酸改性有机硅树脂75份、水性聚氨酯树脂33份、平均粒径40nm纳米氧化铋2.3份、平均粒径50nm纳米三氧化二镧1.8份、石油磺酸钠1.2份、丙二醇甲醚3.5份、蓖麻油聚氧乙烯醚1.6份、γ-巯丙基三乙氧基硅烷1.2份、平均粒径2.6um超细二氧化硅20份、平均粒径2um超细硫酸钡粉13份、平均粒径20um羟基磷灰石5.5份、柠檬酸三乙酯1.8份、肌醇六磷酸2.4份、辛烯基琥珀酸淀粉钠2.8份。
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