CN106935324A - 一种纳米高温防火阻燃电缆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种纳米高温防火阻燃电缆，所述电缆包括外护套层以及依次包覆在所述外护套层内的填充层和若干缆芯单元，在所述缆芯单元与外护套层之间的空隙中填充所述填充层，所述缆芯单元包括缆芯导体和紧密包覆在所述缆芯导体外的绝缘层，所述绝缘层为陶瓷化防火耐火硅橡胶层，本发明还公开了其制备方法，包括缆芯单元制备、外护套层挤出制备、填充层填充制备，本发明的高温防火阻燃电缆在高温状态下具有良好的隔热和阻燃效果，能较好地保护导体及免受高温烧灼而导致损害，可以改善电缆的柔软性、绝缘效果和防电磁干扰的效果，大大提高电缆的弯曲性能，具有结构简单、机械性能好，成本低下的优点。

Description

一种纳米高温防火阻燃电缆及其制备方法
技术领域
本发明属于电线电缆技术领域，尤其涉及一种纳米高温防火阻燃电缆及其制备方法。
背景技术
电缆一般指由一根或多根相互绝缘的导体和外包绝缘保护层制成，将电力或信息从一处传输到另一处的导线。不同的领域电缆的应用场所相对比较复杂，这些复杂的场所对电缆的安全运行提出了挑战。火患是影响电缆安全运行的最为重要的因素之一，因此，如何保证电缆在高温环境下的正常运行，是电缆生产企业需要解决的技术问题。目前，在国内的高层建筑、军事设施、核电站、煤矿、化工、医药，钢铁、冶金、船舶、航空航天、民用设施等等领域以及设备密集场所，都是防火安全条件高的场合，如何在火灾的情况下，在一定时间内保障电力和通信畅通，减少人员的伤亡和民生财产损失，电力设备和通信设备所使用的电缆材料要求阻燃、无卤、低烟、低毒等，现有电缆因结构设计等原因，其防火防水及绝缘性能普遍较差，其中电缆的绝缘层、护套层大都有采用含卤的高分子材料绝缘材料制成，遇高温护套会开裂现象或被烧毁，整根电缆经过火焰燃烧后绝大部分都变成灰烬，起不到隔绝火焰的作用，火灾一旦蔓延，不仅会产生大量的浓烟，而且会产生具有“二次灾害”的腐蚀性很强的卤化氢气体，危及人的生命，危害设备和污染环境。
如今，我国的阻燃耐火环保型绝缘电缆制造还处在初级阶段，加上国内各个电缆厂家的技术水平和加工水平参差不齐，而环保型阻燃耐火绝缘电缆的要求较为严格，随着我国阻燃技术的不断发展，阻燃及耐火电缆的技术水平也在逐步提高，但是阻燃及耐火电缆还始终停留在主要采用云母带作为防火层，这些阻燃及耐火电缆的成本较高、敷设、使用较复杂，其安全性和可靠性都远远到不到要求。为了适应公共电力设施、军事设施、核电站、煤矿、钢铁、冶金、船舶、航空航天等领域的特殊要求，应推广选用阻燃性能好、耐高温、低烟、低毒、绝缘性好、安全性高、成本低和对环境无污染的耐火电缆，保证电缆在高温环境下的正常运行，以满足现代社会和科技发展的需求，是电缆生产企业当前迫切需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种纳米高温防火阻燃电缆及其制备方法，根据本发明的防火阻燃电缆在高温状态下具有良好的隔热和阻燃效果，能较好地保护导体及免受高温烧灼而导致损害，可以改善电缆的柔软性、绝缘效果和防电磁干扰的效果，大大提高电缆的弯曲性能，具有结构简单、机械性能好，成本低下的优点。
为了实现上述发明目的，本发明提供了一种纳米高温防火阻燃电缆，包括外护套层、填充层和若干缆芯单元，在所述缆芯单元与外护套层之间的空隙中填充所述填充层，所述缆芯单元包括缆芯导体和紧密包覆在缆芯导体外的绝缘层，所述绝缘层为陶瓷化防火耐火硅橡胶层。
优选的，所述绝缘层还包括屏蔽层，该屏蔽层包覆所述陶瓷化防火耐火硅橡胶层。
优选的，所述填充层为防火泥层，所述屏蔽层和陶瓷化防火耐火硅橡胶层的厚度之比为1:5～8。
优选的，所述屏蔽层为镀镍铜线编织层，该镀镍铜线编织层的编织密度不小于85％。
优选的，所述外护套层为交联聚烯烃护套层，所述缆芯导体为多股镀锡软铜丝单线绞合而成，所述镀锡软铜丝单线的直径为0.03mm～0.1mm。
优选的，所述陶瓷化防火耐火硅橡胶层由以下重量份原料制成：硅橡胶100～150份、气相二氧化硅35～50份、硅油6～13份、瓷化粉20～50份、阻燃剂40～60份、粘结剂10～25份，所述原料制备方法包括以下步骤：
A、将所有原料分别置于温度35℃～50℃的烘箱中干燥1h～2h，然后加入高速分散机中在转速4000rpm～5000rpm下分散1min～2min；
B、首先将硅橡胶、气相二氧化硅、瓷化粉加入真空度为-0.3MPa～-0.8MPa的真空混炼机中，并将温度升温至60℃～90℃进行充分搅拌混合0.5h～1.5h，搅拌的转速为200rpm～300rpm；其次加入阻燃剂再次升温至180℃～210℃进行真空搅拌混炼0.5h～1h，搅拌的转速为400rpm～500rpm；再次加入粘结剂,调节温至150℃～170℃进行真空搅拌混炼10min～20min，搅拌的转速为800rpm～1200rpm，最后降温至40℃～50℃时出料后得到混炼胶；
C、将所得混炼胶经双螺杆或单螺杆造粒机挤出造粒，再在60℃～70℃温度下烘干0.5h，然后冷却至常温、包装即得到陶瓷化防火耐火硅橡胶层原料。
优选的，所述阻燃剂由聚醚醚酮、氧化镁、三氧化二铬、氧化钇和二氧化钛组成，所述聚醚醚酮、氧化镁、三氧化二铬、氧化钇、二氧化钛的重量比为：(8～12):(1～2):(2～4):(1～2):(3～5)，所述粘结剂由聚甲基丙烯酸甲酯、三甲氧基硅烷、硅酸钙和铝钛复合偶联剂混合制得，所述甲基丙烯酸甲酯、三甲氧基硅烷、硅酸钙、铝钛复合偶联剂重量比为：(3～6):(0.5～1):(2～4):(1～3)。
根据本发明的另一个方面，一种纳米高温防火阻燃电缆的制备方法，具体步骤如下：
步骤一：缆芯单元制备，先对软铜丝进行拉丝、胶合形成导体，然后在导体外挤包绝缘层形成缆芯单元，主要制备方法步骤如下：
a、拉丝、胶合，采用拉线机将2～3mm软铜丝进行拉丝退火制成直径≤0.1mm的铜丝单线，采用绞线机将直径≤0.1mm的铜丝单线进行镀锡处理后绞合在一起形成单股线芯，再将单股线芯胶合形成缆芯导体，其中，拉丝速度为4m/min～6m/min，减径率为6％～10％进行拉丝，直到减径≤0.1mm；
b、挤包绝缘、烘干，将陶瓷化防火耐火硅橡胶原料放入连续硫化挤出机组生产线上，在270℃～320℃温度下熔融挤出对缆芯导体进行挤包形成绝缘层，然后以8m/min～10m/min的线速经过三段烘烤凝固处理，形成缆芯单元单体；所述三段烘烤凝固处理包括如下步骤：第一段烘烤在190℃～220℃温度下烘烤30s，线速为5m/min～6m/min，第二段烘烤在160℃～180℃温度下烘烤1min，线速为10m/min～12m/min，第三段烘烤在115℃～155℃温度下烘烤1min～2min，线速为8m/min～10m/min；
步骤二、填充层填充制备：将步骤一处理后的多根缆芯单元正规排列成缆，并在多根缆芯单元的外部空隙填充防火泥作为填充层，挤出填充的温度范围为80℃～120℃，生产线速为5m/min～7m/min，所述缆芯单元与外护套之间填充的防火泥最小厚度范围为0.5mm～2mm；
步骤三、外护套层挤出制备：在填充层外通过挤塑机将交联聚烯烃外护套原料挤包在填充层外形成外护套，挤出温度为120℃～160℃，生产线速为8m/min～10m/min；
步骤四、冷却成型和老化，将步骤三外套挤出完成后的电缆进行循环冷却，冷却段水温度控制在25℃～36℃，生产线速为12m/min～15m/min。
优选的，所述步骤二的填充层填充制备还包括屏蔽层制备，采用编织机在单根缆芯单元外编织镀镍铜线作为屏蔽层从而形成缆芯单元单体，然后在缆芯单元单体外制备填充层。
在本发明中，所述硅橡胶采二甲基硅橡胶(MQ)、甲基乙烯基硅橡胶(VMQ)、甲基苯基乙烯基硅橡胶(PVMQ)、氟硅橡胶(FVMQ)或腈硅橡胶中的一种，优选为二甲基硅橡胶(MQ)，硅油采用甲基硅油、乙基硅油或羟基硅油，黏度优选为20～40厘泊。所述的瓷化粉为纳米级的陶瓷粉，至少包括硅藻土、莫来石、石英粉、氧化铝、铝矾土、硅灰石、氢氧化镁、硼酸锌、云母等原料。
在本发明中，聚醚醚酮(PEEK)是一种结晶形的高性能特种工程塑料，拥有极其优良的综合物理、机械、电、热、化学等性能，能够进行成型加工方法如注射、挤出、模压、粉末涂层等，具有耐高温、耐化学药品腐蚀等物理化学性能，其机械性能较优良，具有较高的刚性和柔性，PEEK绝缘材料是理想的电绝缘体，在高温、高压和高湿度等恶劣的工作条件下，仍能保持良好的电绝缘性能，可用作耐高温结构材料和电绝缘材料。聚醚醚酮(PEEK)采用纳米级材料，经过改性或增强处理而形成的电缆复合材料，以进一步改善电缆的机械性能。本发明中的阻燃剂都采用纳米级的原材料，采用聚醚醚酮、氧化镁、氧化钇、三氧化二铬、二氧化钛进行混合作为阻燃剂，有效减轻电缆的有效重量，使电缆更加轻巧，大大提高了电缆的耐火绝缘性能，在高温灼烧情况下更加坚硬，不仅增强了阻燃作用，而且使得电缆耐热，抗弯性能较好。粘结剂采用纳米级的聚甲基丙烯酸甲酯、三甲氧基硅烷、硅酸钙和铝钛复合偶联剂混合制备而成，在炼胶过程中会使用纳米硅酸钙、三甲氧基硅烷等与阻燃剂容易团聚在一起，可以改善硅胶中纳米粒子的分散性以提高粒子表面活性，还可以有效地提高硅橡胶复合材料的生物活性以及改善复合材料的机械性能，有益于改善原料混合后的表面活性和黏结度，以及提高耐热性、柔韧性、伸强度、抗冲性和粘接强度等。作为缆芯单元的绝缘不仅可以改善电缆的柔软性、绝缘效果和防电磁干扰的效果，大大提高电缆的弯曲性能，其耐弯曲及扭转性能超过5000万次而不发生电缆变形现象。燃烧受热情况下能不会脱落，降低电缆在受热状态下相互膨胀的压力，不会因振动或弯折时受脱落而失去防火功能，提高了绝缘、防火和屏蔽的效果，在常温下无毒、无味，具有很好的柔软性和弹性。
所述填充层采用纳米级防火泥，具有可塑性、柔韧性、耐酸、耐碱，长久使用不固化，耐火性极高，与金属、橡胶、陶瓷等材料有良好的粘合性。所述外护套层采用交联聚烯烃作为护套层从而确保了电缆为具有无卤低烟阻燃性能，所述陶瓷化防火耐火硅橡胶层的原料都采用纳米级陶瓷化防火耐火硅橡胶，采用45nm～75nm纳米级陶瓷化防火耐火硅橡胶作为绝缘层，当外护套层和填充层在650～1500℃或以上的火焰中受到灼烧损坏时，纳米级陶瓷化防火耐火硅橡胶作为绝缘层在650℃～1500℃以上的高温和火焰烧蚀下，有机成分会在很短的时间内被烧蚀转化成坚硬的陶瓷壳体，形成一层良好的隔绝层，阻挡火焰的继续燃烧，而且烧蚀时间越长、温度越高，坚硬的效果越明显，保证纳米级陶瓷化防火耐火硅橡胶可以运行3小时或以上的时间，使缆芯单元内的导体在被烧灼过程中不断路、不短路，不仅能起到较好的阻燃效果、隔热效果，保护导体免受高温烧灼而导致损害，能够完全保障火灾中的通讯、电力通畅，人员和财产的安全难以得到保证，因此纳米级陶瓷化防火耐火硅橡胶还可以是一种应用前景很广的复合防火材料。
在本发明中，为了提高电缆的屏蔽和干扰性还可设置屏蔽层，该屏蔽层与陶瓷化防火耐火硅橡胶层的厚度之比为1:5～8(优选为1:6或1:7)，以保证电缆具有优异的高电气屏蔽性能、防火性能和绝缘性能。所述屏蔽层的编织密度不小于85％。用于防止燃烧的同时，可以作为线缆的地线使用，起到很好的屏蔽效果。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
(1)、本发明提供的纳米高温防火阻燃电缆在很短的时间内被烧结转化成坚硬的陶瓷壳体，使陶瓷壳体具有较好的隔热性能，保证纳米级陶瓷化防火耐火硅橡胶可以运行3.5小时或以上的时间，使电缆的导体在被烧灼过程中不断路、不短路，不仅能起到较好的阻燃效果，保护导体及其内护套层免受高温烧灼而导致损害。
(2)、本发明采用阻燃剂中采用55nm～90nm纳米级PEEK材料作为绝缘材料层，该绝缘层使电缆更加具有耐热性、阻燃性、柔软性，而且遇高温不变形、机械强度高，还具有耐油、耐化学药品、耐低温、耐辐射等性能，作为缆芯单元的绝缘层不仅可以改善电缆的柔软性、绝缘效果和防电磁干扰的效果，大大提高电缆的弯曲性能。
(3)、本发明的生产、加工高温防火电缆和普通电线电缆的加工工艺相近，不需增加设备和重新制定新的生产工艺，无需缠绕云母带、石棉等其他防火材料，一次挤出成型，既可以做防火层、绝缘层，也可以部分做护套，简化了耐火电线电缆的加工工艺，从而大幅度降低了成本。
附图说明
图1是本发明的一种纳米高温防火阻燃电缆的结构示意图；
图2是本发明的一种纳米高温防火阻燃电缆的缆芯单元结构示意图；
附图中，1-缆芯单元，2-填充层，3-外护套层，10-缆芯导体，11-绝缘层，12-屏蔽层。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。
如图1和图2所示，根据本发明的一种纳米高温防火阻燃电缆，包括外护套层3以及依次包覆在所述外护套层3内的填充层2和若干缆芯单元1，在所述缆芯单元1与外护套层3之间的空隙中填充所述填充层2，如图2所示，所述缆芯单元1包括缆芯导体10和紧密包覆在缆芯导体10外的绝缘层11，所述绝缘层11为纳米级陶瓷化防火耐火硅橡胶层，所述外护套层11为交联聚烯烃护套层，所述缆芯导体10为多股镀锡软铜丝单线绞合而成，所述镀锡软铜丝单线的直径为0.03mm～0.1mm。在本发明中，所述电缆还包括屏蔽层12，该屏蔽层12包覆在与所述填充层2所述绝缘层11之间，所述绝缘层11为陶瓷化防火耐火硅橡胶层11，所述填充层11为防火泥层，所述屏蔽层12和纳米级陶瓷化防火耐火硅橡胶层11的厚度之比为1:4～8，所述屏蔽层为镀镍铜线编织层，该镀镍铜线编织层的编织密度不小于85％。
实施例1：
在该实施例中，所述纳米级陶瓷化防火耐火硅橡胶层由以下重量份原料制成：硅橡胶150份、气相二氧化硅35份、硅油6份、瓷化粉20份、阻燃剂40份、粘结剂10份，所述阻燃剂由聚醚醚酮、氧化镁、三氧化二铬、氧化钇、二氧化钛组成，所述聚醚醚酮、氧化镁、三氧化二铬、氧化钇、二氧化钛的重量比为：8:2:4:2:5，所述粘结剂由聚甲基丙烯酸甲酯、三甲氧基硅烷、碳酸钙混合制得，所述甲基丙烯酸甲酯、三甲氧基硅烷、碳酸钙、铝钛复合偶联剂重量比为：6:0.5:2:1；所述纳米级陶瓷化防火耐火硅橡胶层的原料制备方法包括以下步骤：
A、将所有纳米级原料分别置于温度35℃的烘箱中干燥2h，然后加入高速分散机中在转速4000rpm下分散2min；
B、首先将硅橡胶、气相二氧化硅、瓷化粉加入真空度为-0.3MPa的真空混炼机中，并将温度升温至60℃进行充分搅拌混合1.5h，搅拌的转速为200rpm；其次加入阻燃剂再次升温至180℃进行真空搅拌混炼1h，搅拌的转速为400rpm；再次加入粘结剂,调节温至150℃进行真空搅拌混炼20min，搅拌的转速为800rpm，最后降温至40℃时出料后得到混炼胶；
C、将所得混炼胶经双螺杆或单螺杆造粒机挤出造粒，再在60℃温度下烘干0.5h，然后冷却至常温、包装即得到陶瓷化防火耐火硅橡胶层原料。
根据本发明的另一个方面，该实施例提供一种纳米高温防火阻燃电缆的制备方法，具体步骤如下：
步骤一：缆芯单元1制备，先对软铜丝进行拉丝、胶合形成导体，然后在导体外挤包绝缘层形成缆芯单元，主要制备方法步骤如下：
a、拉丝、胶合，采用拉线机将2～3mm软铜丝进行拉丝退火制成直径≤0.1mm的铜丝单线，采用绞线机将直径≤0.1mm的铜丝单线进行镀锡处理后绞合在一起形成单股线芯，再将单股线芯胶合形成缆芯导体10，其中，拉丝使的速度为4m/min，以减径率为10％进行拉丝，直到减径≤0.1mm；
b、挤包绝缘、烘干，将纳米陶瓷化防火耐火硅橡胶原料放入连续硫化挤出机组生产线上，在270℃温度下熔融挤出对缆芯导体10进行挤包形成绝缘层11，然后以8m/min的线速经过三段烘烤凝固处理，形成缆芯单元1单体，所述纳米陶瓷化防火耐火硅橡胶原料在270℃温度下熔融挤出；所述三段烘烤凝固处理包括如下步骤：第一段烘烤在190℃温度下烘烤30s，线速为6m/min，第二段烘烤在160℃温度下烘烤1min，线速为12m/min，第三段烘烤在115℃温度下烘烤2min，线速为10m/min；
步骤二、填充层填充制备：将步骤一处理后的多根缆芯单元1正规排列成缆，并在多根缆芯单元1的外部空隙填充防火泥作为填充层2，挤出填充的温度范围为80℃，生产线速为7m/min，所述缆芯单元1与外护套之间填充的防火泥最小厚度范围为0.5mm；
步骤三、外护套层3挤出制备：在填充层2外通过挤塑机将交联聚烯烃外护套原料挤包在填充层外形成外护套，挤出温度为120℃，生产线速为10m/min；
步骤四、冷却成型和老化，将步骤三外套挤出完成后的电缆进行循环冷却，冷却段水温度控制在25℃，生产线速为15m/min。
实施例2：
所述纳米级陶瓷化防火耐火硅橡胶层由以下重量份原料制成：硅橡胶100份、气相二氧化硅50份、硅油13份、瓷化粉50份、阻燃剂60份、粘结剂25份，所述阻燃剂由聚醚醚酮、氧化镁、三氧化二铬、氧化钇、二氧化钛组成，所述聚醚醚酮、氧化镁、三氧化二铬、氧化钇、二氧化钛的重量比为：12:1:2:1:3，所述粘结剂由聚甲基丙烯酸甲酯、三甲氧基硅烷、碳酸钙混合制得，所述甲基丙烯酸甲酯、三甲氧基硅烷、碳酸钙、铝钛复合偶联剂重量比为：3:1:4:3；所述纳米级陶瓷化防火耐火硅橡胶层的原料制备方法包括以下步骤：
A、将所有纳米级原料分别置于温度50℃的烘箱中干燥1h，然后加入高速分散机中在转速5000rpm下分散1min；
B、首先将硅橡胶、气相二氧化硅、瓷化粉加入真空度为-0.8MPa的真空混炼机中，并将温度升温至90℃进行充分搅拌混合1.5h，搅拌的转速为300rpm；其次加入阻燃剂再次升温至210℃进行真空搅拌混炼0.5h，搅拌的转速为500rpm；再次加入粘结剂,调节温至170℃进行真空搅拌混炼10min，搅拌的转速为1200rpm，最后降温至50℃时出料后得到混炼胶；
C、将所得混炼胶经双螺杆或单螺杆造粒机挤出造粒，再在70℃温度下烘干0.5h，然后冷却至常温、包装即得到纳米级陶瓷化防火耐火硅橡胶层原料。
根据本发明的另一个方面，该实施例提供一种纳米高温防火阻燃电缆的制备方法，具体步骤如下：
步骤一：缆芯单元1制备，先对软铜丝进行拉丝、胶合形成导体，然后在导体外挤包绝缘层形成缆芯单元，主要制备方法步骤如下：
a、拉丝、胶合，采用拉线机将2～3mm软铜丝进行拉丝退火制成直径≤0.1mm的铜丝单线，采用绞线机将直径≤0.1mm的铜丝单线进行镀锡处理后绞合在一起形成单股线芯，再将单股线芯胶合形成缆芯导体10，其中，所述拉丝使的速度为6m/min，以减径率为6％进行拉丝，直到减径≤0.1mm；
b、挤包绝缘、烘干，将纳米陶瓷化防火耐火硅橡胶原料放入连续硫化挤出机组生产线上，在320℃温度下熔融挤出对缆芯导体10进行挤包形成绝缘层11，然后以10m/min的线速经过三段烘烤凝固处理，形成缆芯单元1单体；所述三段烘烤凝固处理包括如下步骤：第一段烘烤在220℃温度下烘烤30s，线速为5m/min，第二段烘烤在180℃温度下烘烤1min，线速为10m/min，第三段烘烤在155℃温度下烘烤1min，线速为8m/min；
步骤二、填充层填充制备：将步骤一处理后的多根缆芯单元1正规排列成缆，并在多根缆芯单元1的外部空隙填充防火泥作为填充层2，挤出填充的温度范围为120℃，生产线速为5m/min，所述缆芯单元1与外护套之间填充的防火泥最小厚度范围为2mm；
步骤三、外护套层3挤出制备：在填充层2外通过挤塑机将交联聚烯烃外护套原料挤包在填充层外形成外护套，挤出温度为160℃，生产线速为8m/min；
步骤四、冷却成型和老化，将步骤三外套挤出完成后的电缆进行循环冷却，冷却段水温度控制在36℃，生产线速为12m/min。
实施例3
所述陶瓷化防火耐火硅橡胶层由以下重量份原料制成：硅橡胶120份、气相二氧化硅42份、硅油9份瓷化粉36份、阻燃剂52份、粘结剂22份，所述阻燃剂由聚醚醚酮、氧化镁、三氧化二铬、氧化钇、二氧化钛组成，所述聚醚醚酮、氧化镁、三氧化二铬、氧化钇、二氧化钛的重量比为：10:2:3:1:4，所述粘结剂由聚甲基丙烯酸甲酯、三甲氧基硅烷、碳酸钙混合制得，所述甲基丙烯酸甲酯、三甲氧基硅烷、碳酸钙、铝钛复合偶联剂重量比为：5:0.8:3:2.2；所述陶瓷化防火耐火硅橡胶层的原料制备方法包括以下步骤：
A、将所有纳米级原料分别置于温度40℃～45℃的烘箱中干燥1.5h，然后加入高速分散机中在转速4600rpm下分散2min；
B、首先将硅橡胶、气相二氧化硅、瓷化粉加入真空度为-0.7MPa的真空混炼机中，并将温度升温至80℃～85℃进行充分搅拌混合1h，搅拌的转速为240rpm；其次加入阻燃剂再次升温至190℃～220℃进行真空搅拌混炼0.5h，搅拌的转速为480rpm；再次加入粘结剂,调节温至160℃进行真空搅拌混炼15min，搅拌的转速为900rpm～1000rpm，最后降温至43℃时出料后得到混炼胶；
C、将所得混炼胶经双螺杆或单螺杆造粒机挤出造粒，再在68℃温度下烘干0.5h，然后冷却至常温、包装即得到陶瓷化防火耐火硅橡胶层原料。
根据本发明的另一个方面，该实施例提供一种纳米高温防火阻燃电缆的制备方法，具体步骤如下：
步骤一：缆芯单元1制备，先对软铜丝进行拉丝、胶合形成导体，然后在导体外挤包绝缘层形成缆芯单元，主要制备方法步骤如下：
a、拉丝、胶合，采用拉线机将2～3mm软铜丝进行拉丝退火制成直径≤0.1mm的铜丝单线，采用绞线机将直径≤0.1mm的铜丝单线进行镀锡处理后绞合在一起形成单股线芯，再将单股线芯胶合形成缆芯导体10，其中，所述拉丝使的速度为5m/min，以减径率为8.6％进行拉丝，直到减径≤0.1mm；
b、挤包绝缘、烘干，将陶瓷化防火耐火硅橡胶原料放入连续硫化挤出机组生产线上，在290℃～300℃温度下熔融挤出对缆芯导体10进行挤包形成绝缘层11，然后以10m/min的线速经过三段烘烤凝固处理，形成缆芯单元1单体；所述三段烘烤凝固处理包括如下步骤：第一段烘烤在210℃温度下烘烤30s，线速为5m/min，第二段烘烤在175℃温度下烘烤1min，线速为10m/min，第三段烘烤在135℃温度下烘烤2min，线速为9m/min；
步骤二、填充层填充制备：将步骤一处理后的多根缆芯单元1正规排列成缆，并在多根缆芯单元1的外部空隙填充防火泥作为填充层2，挤出填充的温度范围为104℃，生产线速为5m/min，所述缆芯单元1与外护套之间填充的防火泥最小厚度范围为1.5mm；
步骤三、外护套层3挤出制备：在填充层2外通过挤塑机将交联聚烯烃外护套原料挤包在填充层外形成外护套，挤出温度为145℃，生产线速9m/min；
步骤四、冷却成型和老化，将步骤三外套挤出完成后的电缆进行循环冷却，冷却段水温度控制在30℃～32℃，生产线速为13m/min。
实施例4
为提高温防火阻燃电缆的屏蔽效果，本发明的一种纳米高温防火阻燃电缆的制备方法，该实施例中采用实施3制备的陶瓷化防火耐火硅橡胶层的原料进行制备电缆，电缆的具体制备方法步骤如下：
步骤一：缆芯单元1制备，先对软铜丝进行拉丝、胶合形成导体，然后在导体外挤包绝缘层形成缆芯单元，主要包括如下步骤：
a、拉丝、胶合，采用拉线机将2～3mm软铜丝进行拉丝退火制成直径≤0.1mm的铜丝单线，采用绞线机将直径≤0.1mm的铜丝单线进行镀锡处理后绞合在一起形成单股线芯，再将单股线芯胶合形成缆芯导体10；
b、挤包绝缘、烘干，将陶瓷化防火耐火硅橡胶原料放入连续硫化挤出机组生产线上，在280℃温度下熔融挤出对缆芯导体10进行挤包形成绝缘层11，然后以9m/min的线速经过三段烘烤凝固处理，形成单根缆芯单元1单体，所述三段烘烤凝固处理包括如下步骤：第一段烘烤在205℃温度下烘烤30s，线速为5m/min，第二段烘烤在165℃温度下烘烤1min，线速为12m/min，第三段烘烤在125℃温度下烘烤2min，线速为10m/min；
步骤二、屏蔽层和填充层填充制备：采用编织机在单根缆芯单元1外编织镀镍铜线作为屏蔽层12从而形成缆芯单元1单体，将多根缆芯单元1单体正规排列成缆，并在多根缆芯单元1单体的外部空隙填充防火泥作为填充层2，挤出填充的温度范围为95℃，生产线速为7m/min，所述缆芯单元1单体与外护套之间填充的防火泥最小厚度范围为2mm；
步骤三、外护套层3挤出制备：在填充层2外通过挤塑机将交联聚烯烃外护套原料挤包在填充层外形成外护套，挤出温度为130℃，生产线速9m/min。
步骤四、冷却成型和老化，将步骤三外套挤出完成后的电缆进行循环冷却，冷却段水温度控制在28℃，生产线速为12m/min。
在本发明中，在电缆绝缘挤包和烘干过程中无气泡、无老胶、刮伤等缺陷，表面光滑、不滴落，对实施例1至4所制备得到的高温防火阻燃电缆按照GB/T19216.21-2003的标准进行耐火性能实验要求，实验期间施加并保持电压1000V，在750℃～1550℃的火焰中燃烧90min～180min，冷却15min后，导体不断路也不短路，2A熔断器无断开，灯泡工作正常，导体良好，该电缆完全达到电性能和耐火要求，且无卤无毒无烟产生，保障了火灾情况下电力、通讯畅通，起到坚固的保护作用，也符合ROSH指令要求，不会发生二次污染。并对所制备的电缆进行物理性能检测，检测的结果为：硬度为84HA～89HA，拉伸强度为12.2MPa～15.6MPa，撕裂强度为27.8KN/m～31.4KN/m，断裂伸长率为273.5％～2892.7％，永久变形率1.6％～2.1％，体积电阻率为2.5×1013Ω·m，由此可知，本发明的高温防火阻燃电缆具有较好的耐热、阻燃及高温防火性能，且能保持较好的物理性能，完全行业的标注要求。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种纳米高温防火阻燃电缆，其特征在于：所述电缆包括外护套层以及依次包覆在所述外护套层内的填充层和若干缆芯单元，在所述缆芯单元与外护套层之间的空隙中填充所述填充层，所述缆芯单元包括缆芯导体和紧密包覆在所述缆芯导体外的绝缘层。
2.根据权利要求1所述的一种纳米高温防火阻燃电缆，其特征在于：所述电缆还包括屏蔽层，该屏蔽层包覆在与所述填充层所述绝缘层之间，所述绝缘层为陶瓷化防火耐火硅橡胶层。
3.根据权利要求2所述的一种纳米高温防火阻燃电缆，其特征在于：所述填充层为防火泥层，所述屏蔽层和陶瓷化防火耐火硅橡胶层的厚度之比为1:5～8。
4.根据权利要求2或3所述的一种纳米高温防火阻燃电缆，其特征在于：所述屏蔽层为镀镍铜线编织层，该镀镍铜线编织层的编织密度不小于85％。
5.根据权利要求1所述的一种纳米高温防火阻燃电缆，其特征在于：所述外护套层为交联聚烯烃护套层，所述缆芯导体为多股镀锡软铜丝单线绞合而成，所述镀锡软铜丝单线的直径为0.03mm～0.1mm。
6.根据权利要求1或2或3所述的一种纳米高温防火阻燃电缆，其特征在于：所述陶瓷化防火耐火硅橡胶层由以下重量份原料制成：硅橡胶100～150份、气相二氧化硅35～50份、硅油6～13份、瓷化粉20～50份、阻燃剂40～60份、粘结剂10～25份，所述原料制备方法包括以下步骤：
A、将所有原料分别置于温度35℃～50℃的烘箱中干燥1h～2h，然后加入高速分散机中在转速4000rpm～5000rpm下分散1min～2min；
B、首先将硅橡胶、气相二氧化硅、瓷化粉加入真空度为-0.3MPa～-0.8MPa的真空混炼机中，并将温度升温至60℃～90℃进行充分搅拌混合0.5h～1.5h，搅拌的转速为200rpm～300rpm；其次加入阻燃剂再次升温至180℃～210℃进行真空搅拌混炼0.5h～1h，搅拌的转速为400rpm～500rpm；再次加入粘结剂,调节温至150℃～170℃进行真空搅拌混炼10min～20min，搅拌的转速为800rpm～1200rpm，最后降温至40℃～50℃时出料后得到混炼胶；
C、将所得混炼胶经双螺杆或单螺杆造粒机挤出造粒，再在60℃～70℃温度下烘干0.5h，然后冷却至常温、包装即得到陶瓷化防火耐火硅橡胶层原料。
7.根据权利要求7所述的一种纳米高温防火阻燃电缆，其特征在于：所述阻燃剂由聚醚醚酮、氧化镁、三氧化二铬、氧化钇和二氧化钛组成，所述聚醚醚酮、氧化镁、三氧化二铬、氧化钇、二氧化钛的重量比为：(8～12):(1～2):(2～4):(1～2):(3～5)，所述粘结剂由聚甲基丙烯酸甲酯、三甲氧基硅烷、硅酸钙和铝钛复合偶联剂混合制得，所述甲基丙烯酸甲酯、三甲氧基硅烷、硅酸钙、铝钛复合偶联剂重量比为：(3～6):(0.5～1):(2～4):(1～3)。
8.一种纳米高温防火阻燃电缆的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：
步骤一：缆芯单元制备，先对软铜丝进行拉丝、胶合形成导体，然后在导体外挤包绝缘层形成缆芯单元，主要制备方法步骤如下：
a、拉丝、胶合，采用拉线机将2～3mm软铜丝进行拉丝退火制成直径≤0.1mm的铜丝单线，采用绞线机将直径≤0.1mm的铜丝单线进行镀锡处理后绞合在一起形成单股线芯，再将单股线芯胶合形成缆芯导体；
b、挤包绝缘、烘干，将陶瓷化防火耐火硅橡胶原料放入连续硫化挤出机组生产线上，在270℃～320℃温度下熔融挤出对缆芯导体进行挤包形成绝缘层，然后以8m/min～10m/min的线速经过三段烘烤凝固处理，形成缆芯单元单体；所述三段烘烤凝固处理包括如下步骤：第一段烘烤在190℃～220℃温度下烘烤30s，线速为5m/min～6m/min，第二段烘烤在160℃～180℃温度下烘烤1min，线速为10m/min～12m/min，第三段烘烤在115℃～155℃温度下烘烤1min～2min，线速为8m/min～10m/min；
步骤二、填充层填充制备：将步骤一处理后的多根缆芯单元正规排列成缆，并在多根缆芯单元的外部空隙填充防火泥作为填充层，挤出填充的温度范围为80℃～120℃，生产线速为5m/min～7m/min，所述缆芯单元与外护套之间填充的防火泥最小厚度范围为0.5mm～2mm；
步骤三、外护套层挤出制备：在填充层外通过挤塑机将交联聚烯烃外护套原料挤包在填充层外形成外护套，挤出温度为120℃～160℃，生产线速为m/min～10m/min；
步骤四、冷却成型和老化，将步骤三外套挤出完成后的电缆进行循环冷却，冷却段水温度控制在25℃～36℃，生产线速为12m/min～15m/min。
9.根据权利要求8所述的一种纳米高温防火阻燃电缆的制备方法，其特征在于：所述步骤二的填充层填充制备还包括屏蔽层制备，采用编织机在单根缆芯单元外编织镀镍铜线作为屏蔽层从而形成缆芯单元单体，然后在缆芯单元单体外制备填充层。
10.根据权利要求8所述的一种纳米高温防火阻燃电缆的制备方法，其特征在于：所述拉丝使的速度为4m/min～6m/min，以减径率为6％～10％进行拉丝，直到减径≤0.1mm。
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