CN107785101A - 氧化铝矿物质隔离型防火电缆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氧化铝矿物质隔离型防火电缆,包括多组绝缘线芯组、屏蔽层、增强层、耐高温层和防护层,每组绝缘线芯组由多根绝缘线芯绞合而成,每根绝缘线芯由导体和包覆于导体外的高温绝缘层构成,所述屏蔽层缠绕于绝缘线芯组外周,增强层包裹在屏蔽层外表面,耐高温层设于增强层外表面,防护层包覆于耐高温层外表面,任意两组绝缘线芯组之间均填充有氧化铝矿物质混合物,所述高温绝缘层为乙烯‑四氟乙烯共聚物层。本发明的电缆,通过在电缆内填充氧化铝矿物质,矿物质中含有耐高温的三氧化二铝、二氧化硅可大大增加了电缆的耐高温性能。
Description
技术领域
本发明涉及电缆领域。更具体地说,本发明涉及一种氧化铝矿物质隔离型防火电缆及其制备方法。
背景技术
目前,人们对快速传送数据、信息的需要,对计算机、文字处理机、电传传感器和通讯设备的依赖显著快速地增加。新技术的出现使得这方面的设备联机和网络化成为可能,导致了通讯系统的综合发展。这些系统在特定领域的使用增加,如高层建筑,船舶、飞机、火车、钻井平台和矿山。现有阻燃电缆的绝缘层和护套层一般是将单一的阻燃剂与电缆料混合制成。由于阻燃材料单一,电缆在使用过程中不仅会产生大量烟雾和有毒气体,而且还会因脱水反应而降低电缆性能,从而影响电缆的阻燃温度和阻燃时间,难以达到防火、防潮的效果。由于制定了更为严格的防火安全标准,电缆绝缘材料需要改进它的燃烧和发明性能,同时保持优良的物理性能,对低费用电线电缆绝缘材料组合物来讲需要改进其火焰传播和发烟特性,同时要有优良的物理性质。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题,并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种隔离型防火电缆,其通过在电缆内填充氧化铝矿物质混合物,矿物质中含有耐高温的三氧化二铝、二氧化硅可大大增加了电缆的耐高温性能。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点,提供了一种氧化铝矿物质隔离型防火电缆,其特征在于,包括多组绝缘线芯组、屏蔽层、增强层、耐高温层和防护层,每组绝缘线芯组由多根绝缘线芯绞合而成,每根绝缘线芯由导体和包覆于导体外的高温绝缘层构成,所述屏蔽层缠绕于绝缘线芯组外周,增强层包裹在屏蔽层外表面,耐高温层设于增强层外表面,防护层包覆于耐高温层外表面,任意两组绝缘线芯组之间均填充有氧化铝矿物质混合物;其中,所述氧化铝矿物质混合物的制备方法包括以下步骤:
S1、将重量份为5~10份的云母粉加入重量份为10~20的聚乙二醇的水溶液中,于温度为60~90℃下浸泡1~2h,然后加入重量份为20~30份的三氧化二铝、10~20份的二氧化硅、5~10份的硅酸钠,搅拌得到第一混料;其中,云母粉、三氧化二铝、二氧化硅的目数分别为180~220目、250~300目、220~250目;
S2、向第一混料中加入重量份为1~2份的氧化铈、0.5~1份的氧化钇、0.5~1份的氧化镧、0.1~0.5份的铬酸镧、0.1~0.5份的玻璃纤维、0.5~1份的氧化钼、0.1~0.5份的碳酸铯、0.1~0.2份的硅化铌、0.5~1份的碳化铝于温度为100~120℃下保温30~60min,然后以3~5℃/min的升温速率升温至450~500℃,并在温度为230~240℃、400~410℃下保温20~30min;然后再以升温速率为6~10℃/min的升温速率升温至800~900℃,并在温度为550℃、750℃下保温40~45min;最后以升温速率为5~7℃/min升温至1050~1100℃;然后以10~15℃/min的降温速率降温至600~650℃,再以4~6℃/min降温至室温得到第二混料;
S3、将重量份为3~5份的碳纳米管加入重量份为150~180份的浓硫酸与浓硝酸的混酸中,于温度为110~120℃下回流8~10h,过滤,得到处理后的碳纳米管;其中,浓硫酸与浓硝酸的体积比为1:4~5;
S4、取重量份为1~2份的处理后的碳纳米管、2~4份的石墨、1~2份的炭黑加入第二混料中,搅拌均匀,并于温度为350~400℃下锻烧1~2h,冷却至室温即得氧化铝矿物质混合物。
优选的是,所述的氧化铝矿物质隔离型防火电缆,所述耐高温层包括以下重量份原料:云母颗粒5~10份,聚氯乙烯树脂粉50~60份,聚丙乙烯酸脂30~35份,硅橡胶10~15份,抗氧剂2~4份,石蜡油5~8份,玻璃纤维10~15份,增韧剂6~8份,超细滑石粉25~30份,轻质碳酸钙22~30份,丙烯酸酯橡胶5~10份,癸二酸二辛酯1~3份,胶粘剂0.5~4份,硬脂酸钡5~10份,纳米氧化钙0.5~5份。
优选的是,所述的氧化铝矿物质隔离型防火电缆,防护层包括以下重量份原料:酚醛树脂40~50份,氢氧化镁20~30份,聚乙烯30~45份,三聚氰胺氰尿酸盐2~4份,气相二氧化硅5~7份,Ca/Zn复合稳定剂5~7份,硬脂酸镁2~3份,次磷酸铈5~10份,无卤膨胀型阻燃剂10~15份,三氧化二锑5~8份,硼酸锌2~3份,聚四氟乙烯10~15份,耐磨剂3~5份,增塑剂5~7份。
优选的是,所述的氧化铝矿物质隔离型防火电缆,所述屏蔽层为由聚烯烃和炭黑导电复合材料制成的非金属屏蔽层。
优选的是,所述的氧化铝矿物质隔离型防火电缆,增强层为绕包聚酯带。
优选的是,所述的氧化铝矿物质隔离型防火电缆,所述增塑剂为工业白油、环烷油、石蜡油的一种或多种混合物。
优选的是,所述的氧化铝矿物质隔离型防火电缆,依次包括如下步骤:
S1、将圆形金属丝拉丝退火分别绞制成导体,将导体先在绝缘漆中浸涂后,再在导体外挤包高温绝缘层构成绝缘线芯,多根绝缘线芯相互绞合构成绝缘线芯组;
S2、在绝缘线芯绕包屏蔽层,再在屏蔽层外表面包覆增强层;在包覆增强层与绝缘线芯组之间填充氧化铝矿物质混合物;
S3、制备耐高温材料:先按量配备各组分材料,将配备好的云母颗粒、聚氯乙烯树脂粉、聚丙乙烯酸脂、硅橡胶、抗氧剂、玻璃纤维、增韧剂、丙烯酸酯橡胶、癸二酸二辛酯加入搅拌机中搅拌20~30分钟,同时通过喷淋装置喷淋石蜡油,充分混合均匀后,然后至于密炼机上塑炼5~10min,再加入超细滑石粉、轻质碳酸钙、硬脂酸钡混炼、胶粘剂、纳米氧化钙混炼10~20min,再将混合料加入双螺旋杆挤出机中成型,并对成型的制品进行二次加热,加热温度控制在115~150℃,时间控制在10~30秒之间,得到耐高温材料成品,将耐高温材料成品置入140~150℃的干燥箱内保温干燥3~5小时,再将干燥后的耐高温材料成品置入热压机内压制成型,热压机的温度为280~320℃,压力为15~20Mpa,从而得到耐高温层;将制得的耐高温层绕包于增强层外周;
S4、制备防护层材料:先按量配备各组分材料,将酚醛树脂通过破碎机制成直径小于5mm的酚醛树脂颗粒;将酚醛树脂颗粒与配备好的氢氧化镁、高密度聚乙烯、三聚氰胺氰尿酸盐、气相二氧化硅、硬脂酸镁、次磷酸铈、三氧化二锑、硼酸锌和聚四氟乙烯加入搅拌机搅拌30~40min,充分混合后送入高压聚合釜中,同时将去离子水加入高压聚合釜中,投入Ca/Zn复合稳定剂、耐磨剂和增塑剂,升温至90~100℃,保持釜内恒温;1~2小时后加入无卤膨胀型阻燃剂,同时加入发泡剂,密封反应釜,升温至100-110℃并保温,得到防护层材料珠粒,将得到的成品置入100~120℃的干燥箱内保温干燥2小时;将干燥后的防护层材料珠粒加热至熔融后,冷却即制得防护层;将制得的防护层绕包于耐高温层外周,从而得到氧化铝矿物质隔离型防火电缆。
本发明至少包括以下有益效果:
1、本发明的氧化铝矿物质隔离型防火电缆,在电缆内设置填充氧化铝矿物质混合物,其以云母粉、三氧化二铝、二氧化硅为原料,并且目数不一致,通过颗粒级配使得第一混料混合更致密、均匀;在向第一混料中加入多种稀土氧化物如氧化铈、氧化钇、氧化镧、铬酸镧等,配合后续的分段锻烧前期缓慢升温用尽可能除去原料中的水分,中期采用快速升温再在特定温度保温,使得第二混合物多次缓慢结晶,成型充分致密度好,而加入的稀土氧化物还可以使第二混合物粒径变小、结晶好;然后再向第二混合物中加入处理过的碳纳米管,一方面碳纳米管具有很大的长径比和多孔行可将第二混合物吸附在一起,同时碳纳米管具有优良的导热性能,可吸收增强层的热量并传递给第二混合物,避免了绝缘线芯的温度过高。
2、本发明的氧化铝矿物质隔离型防火电缆,防护层原料含有酚醛树脂和高密度聚乙烯,耐高温性能较好,尤其是酚醛树脂,即使在高温下也能保持其结构的整体性和稳定性。三聚氰胺氰尿酸盐和气相二氧化硅,不仅增强了阻燃作用,而且使得电缆耐热,抗弯性能较好。Ca/Zn复合稳定剂和硬脂酸镁协同作用增强防护层的稳定性,防分解氧化。次磷酸铈保持了材料的稳定性,增强了材料的防火能力。采用无卤膨胀型阻燃剂,阻燃性能较高。聚四氟乙烯具有自熄性,一旦电缆着火,可以阻止火焰扩散。耐磨剂为二硫化钼,大大增加了防护层的耐磨度。上述材料制成的防护层不仅大大增强了防火阻燃效果,而且防护层材料结构稳定,不易氧化且耐磨,使用寿命长。
3、本发明的氧化铝矿物质隔离型防火电缆,耐高温层原料中含有大量不燃烧的无机物如超细滑石、轻质碳酸钙、纳米氧化钙等其可均匀分散于橡胶中,在遇火焰燃烧时,形成板结的硬壳,隔绝外界氧气,阻止火焰传播,使得线芯有效运行一段时间且该高阻燃填充料稳定性好,与电缆中其它物质有良好的相容性。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现,部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明的氧化铝矿物质隔离型防火电缆结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明,以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解,本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
<实施例1>
如图1所示,一种氧化铝矿物质隔离型防火电缆,多组绝缘线芯组、屏蔽层2、增强层4、耐高温层5和防护层6,每组绝缘线芯组由多根绝缘线芯绞合而成,每根绝缘线芯由导体11和包覆于导体11外的高温绝缘层12构成,所述屏蔽层2缠绕于绝缘线芯组外周,增强层4包裹在屏蔽层2外表面,耐高温层5设于增强层4外表面,防护层6包覆于耐高温层5外表面,任意两组绝缘线芯组之间均填充有氧化铝矿物质混合物3;其中,所述氧化铝矿物质混合物的制备方法包括以下步骤:
S1、将重量份为5份的云母粉加入重量份为10的聚乙二醇的水溶液中,于温度为60℃下浸泡1h,然后加入重量份为20份的三氧化二铝、10份的二氧化硅、5份的硅酸钠,搅拌得到第一混料;其中,云母粉、三氧化二铝、二氧化硅的目数分别为180目、250目、220目;
S2、向第一混料中加入重量份为1份的氧化铈、0.5份的氧化钇、0.5份的氧化镧、0.1份的铬酸镧、0.1份的玻璃纤维、0.5份的氧化钼、0.1份的碳酸铯、0.1份的硅化铌、0.5份的碳化铝于温度为100℃下保温30min,然后以3℃/min的升温速率升温至450℃,并在温度为230℃、400℃下保温20min;然后再以升温速率为6℃/min的升温速率升温至800℃,并在温度为550℃、750℃下保温40min;最后以升温速率为5℃/min升温至1050℃;然后以10℃/min的降温速率降温至600℃,再以4℃/min降温至室温得到第二混料;
S3、将重量份为3份的碳纳米管加入重量份为150份的浓硫酸与浓硝酸的混酸中,于温度为110℃下回流8h,过滤,得到处理后的碳纳米管;其中,浓硫酸与浓硝酸的体积比为1:4;
S4、取重量份为1份的处理后的碳纳米管、2份的石墨、1份的炭黑加入第二混料中,搅拌均匀,并于温度为350℃下锻烧1h,冷却至室温即得氧化铝矿物质混合物。
所述的氧化铝矿物质隔离型防火电缆,所述耐高温层包括以下重量份原料:云母颗粒5份,聚氯乙烯树脂粉50份,聚丙乙烯酸脂30份,硅橡胶10份,抗氧剂2份,石蜡油5份,玻璃纤维10份,增韧剂6份,超细滑石粉25份,轻质碳酸钙22份,丙烯酸酯橡胶5份,癸二酸二辛酯1份,胶粘剂0.5份,硬脂酸钡5份,纳米氧化钙0.5份。
所述的氧化铝矿物质隔离型防火电缆,防护层包括以下重量份原料:酚醛树脂40份,氢氧化镁20份,聚乙烯30份,三聚氰胺氰尿酸盐2份,气相二氧化硅5份,Ca/Zn复合稳定剂5份,硬脂酸镁2份,次磷酸铈5份,无卤膨胀型阻燃剂10份,三氧化二锑5份,硼酸锌2份,聚四氟乙烯10份,耐磨剂3份,增塑剂5份。
所述的氧化铝矿物质隔离型防火电缆,所述屏蔽层为由聚烯烃和炭黑导电复合材料制成的非金属屏蔽层。
所述的氧化铝矿物质隔离型防火电缆,增强层为绕包聚酯带。
所述的氧化铝矿物质隔离型防火电缆,所述增塑剂为工业白油、环烷油、石蜡油的一种或多种混合物。
上述氧化铝矿物质隔离型防火电缆的制备方法,依次包括如下步骤:
S1、将圆形金属丝拉丝退火分别绞制成导体,将导体先在绝缘漆中浸涂后,再在导体外挤包高温绝缘层构成绝缘线芯,多根绝缘线芯相互绞合构成绝缘线芯组;
S2、在绝缘线芯绕包屏蔽层,再在屏蔽层外表面包覆增强层;在包覆增强层与绝缘线芯组之间填充氧化铝矿物质混合物;
S3、制备耐高温材料:先按量配备各组分材料,将配备好的云母颗粒、聚氯乙烯树脂粉、聚丙乙烯酸脂、硅橡胶、抗氧剂、玻璃纤维、增韧剂、丙烯酸酯橡胶、癸二酸二辛酯加入搅拌机中搅拌20分钟,同时通过喷淋装置喷淋石蜡油,充分混合均匀后,然后至于密炼机上塑炼5分钟,再加入超细滑石粉、轻质碳酸钙、硬脂酸钡混炼、胶粘剂、纳米氧化钙混炼10分钟,再将混合料加入双螺旋杆挤出机中成型,并对成型的制品进行二次加热,加热温度控制在115℃,时间控制在10秒之间,得到耐高温材料成品,将耐高温材料成品置入140℃的干燥箱内保温干燥3小时,再将干燥后的耐高温材料成品置入热压机内压制成型,热压机的温度为280℃,压力为15Mpa,从而得到耐高温层;将制得的耐高温层绕包于增强层外周;
S4、制备防护层材料:先按上述重量份配备各组分材料,将酚醛树脂通过破碎机制成直径小于5mm的酚醛树脂颗粒;将酚醛树脂颗粒与配备好的氢氧化镁、高密度聚乙烯、三聚氰胺氰尿酸盐、气相二氧化硅、硬脂酸镁、次磷酸铈、三氧化二锑、硼酸锌和聚四氟乙烯加入搅拌机搅拌30min,充分混合后送入高压聚合釜中,同时将去离子水加入高压聚合釜中,投入Ca/Zn复合稳定剂、耐磨剂和增塑剂,升温至90℃,保持釜内恒温;1小时后加入无卤膨胀型阻燃剂,同时加入发泡剂,密封反应釜,升温至100℃并保温,得到防护层材料珠粒,将得到的成品置入100℃的干燥箱内保温干燥2小时;将干燥后的防护层材料珠粒加热至熔融后,冷却即制得防护层;将制得的防护层绕包于耐高温层外周,从而得到氧化铝矿物质隔离型防火电缆。
<实施例2>
如图1所示,一种氧化铝矿物质隔离型防火电缆,多组绝缘线芯组、屏蔽层2、增强层4、耐高温层5和防护层6,每组绝缘线芯组由多根绝缘线芯绞合而成,每根绝缘线芯由导体11和包覆于导体11外的高温绝缘层12构成,所述屏蔽层2缠绕于绝缘线芯组外周,增强层4包裹在屏蔽层2外表面,耐高温层5设于增强层4外表面,防护层6包覆于耐高温层5外表面,任意两组绝缘线芯组之间均填充有氧化铝矿物质混合物3;其中,所述氧化铝矿物质混合物的制备方法包括以下步骤:
S1、将重量份为8份的云母粉加入重量份为15的聚乙二醇的水溶液中,于温度为80℃下浸泡1.5h,然后加入重量份为25份的三氧化二铝、15份的二氧化硅、8份的硅酸钠,搅拌得到第一混料;其中,云母粉、三氧化二铝、二氧化硅的目数分别为200目、280目、230目;
S2、向第一混料中加入重量份为1.5份的氧化铈、0.8份的氧化钇、0.8份的氧化镧、0.3份的铬酸镧、0.3份的玻璃纤维、0.8份的氧化钼、0.3份的碳酸铯、0.2份的硅化铌、0.8份的碳化铝于温度为110℃下保温40min,然后以4℃/min的升温速率升温至480℃,并在温度为235℃、405℃下保温25min;然后再以升温速率为8℃/min的升温速率升温至850℃,并在温度为550℃、750℃下保温42min;最后以升温速率为6℃/min升温至1080℃;然后以12℃/min的降温速率降温至630℃,再以5℃/min降温至室温得到第二混料;
S3、将重量份为4份的碳纳米管加入重量份为160份的浓硫酸与浓硝酸的混酸中,于温度为115℃下回流9h,过滤,得到处理后的碳纳米管;其中,浓硫酸与浓硝酸的体积比为1:5;
S4、取重量份为1.5份的处理后的碳纳米管、3份的石墨、1.5份的炭黑加入第二混料中,搅拌均匀,并于温度为380℃下锻烧1.5h,冷却至室温即得氧化铝矿物质混合物。
所述的氧化铝矿物质隔离型防火电缆,所述耐高温层包括以下重量份原料:云母颗粒8份,聚氯乙烯树脂粉55份,聚丙乙烯酸脂33份,硅橡胶13份,抗氧剂3份,石蜡油6份,玻璃纤维13份,增韧剂7份。
所述的氧化铝矿物质隔离型防火电缆,防护层包括以下重量份原料:酚醛树脂45份,氢氧化镁25份,聚乙烯40份,三聚氰胺氰尿酸盐3份,气相二氧化硅6份,Ca/Zn复合稳定剂6份,硬脂酸镁2.5份,次磷酸铈8份,无卤膨胀型阻燃剂13份,三氧化二锑6份,硼酸锌2.5份,聚四氟乙烯13份,耐磨剂4份,增塑剂6份,超细滑石粉28份,轻质碳酸钙25份,丙烯酸酯橡胶8份,癸二酸二辛酯2份,胶粘剂2份,硬脂酸钡8份,纳米氧化钙3份。
所述的氧化铝矿物质隔离型防火电缆,所述屏蔽层为由聚烯烃和炭黑导电复合材料制成的非金属屏蔽层。
所述的氧化铝矿物质隔离型防火电缆,增强层为绕包聚酯带。
所述的氧化铝矿物质隔离型防火电缆,所述增塑剂为工业白油、环烷油、石蜡油的一种或多种混合物。
上述氧化铝矿物质隔离型防火电缆,依次包括如下步骤:
S1、将圆形金属丝拉丝退火分别绞制成导体,将导体先在绝缘漆中浸涂后,再在导体外挤包高温绝缘层构成绝缘线芯,多根绝缘线芯相互绞合构成绝缘线芯组;
S2、在绝缘线芯绕包屏蔽层,再在屏蔽层外表面包覆增强层;在包覆增强层与绝缘线芯组之间填充氧化铝矿物质混合物;
S3、制备耐高温材料:先按量配备各组分材料,将配备好的云母颗粒、聚氯乙烯树脂粉、聚丙乙烯酸脂、硅橡胶、抗氧剂、玻璃纤维、增韧剂、丙烯酸酯橡胶、癸二酸二辛酯加入搅拌机中搅拌25分钟,同时通过喷淋装置喷淋石蜡油,充分混合均匀后,然后至于密炼机上塑炼8分钟,再加入超细滑石粉、轻质碳酸钙、硬脂酸钡混炼、胶粘剂、纳米氧化钙混炼15分钟,再将混合料加入双螺旋杆挤出机中成型,并对成型的制品进行二次加热,加热温度控制在130℃,时间控制在20秒之间,得到耐高温材料成品,将耐高温材料成品置入145℃的干燥箱内保温干燥4小时,再将干燥后的耐高温材料成品置入热压机内压制成型,热压机的温度为300℃,压力为18Mpa,从而得到耐高温层;将制得的耐高温层绕包于增强层外周;
S4、制备防护层材料:先按重量份配备各组分材料,将酚醛树脂通过破碎机制成直径小于5mm的酚醛树脂颗粒;将酚醛树脂颗粒与配备好的氢氧化镁、高密度聚乙烯、三聚氰胺氰尿酸盐、气相二氧化硅、硬脂酸镁、次磷酸铈、三氧化二锑、硼酸锌和聚四氟乙烯加入搅拌机搅拌35min,充分混合后送入高压聚合釜中,同时将去离子水加入高压聚合釜中,投入Ca/Zn复合稳定剂、耐磨剂和增塑剂,升温至95℃,保持釜内恒温;1.5小时后加入无卤膨胀型阻燃剂,同时加入发泡剂,密封反应釜,升温至100-110℃并保温,得到防护层材料珠粒,将得到的成品置入110℃的干燥箱内保温干燥2小时;将干燥后的防护层材料珠粒加热至熔融后,冷却即制得防护层;将制得的防护层绕包于耐高温层外周,从而得到氧化铝矿物质隔离型防火电缆。
<实施例3>
如图1所示,一种氧化铝矿物质隔离型防火电缆,多组绝缘线芯组、屏蔽层2、增强层4、耐高温层5和防护层6,每组绝缘线芯组由多根绝缘线芯绞合而成,每根绝缘线芯由导体11和包覆于导体11外的高温绝缘层12构成,所述屏蔽层2缠绕于绝缘线芯组外周,增强层4包裹在屏蔽层2外表面,耐高温层5设于增强层4外表面,防护层6包覆于耐高温层5外表面,任意两组绝缘线芯组之间均填充有氧化铝矿物质混合物3;其中,所述氧化铝矿物质混合物的制备方法包括以下步骤:
S1、将重量份为10份的云母粉加入重量份为20的聚乙二醇的水溶液中,于温度为60~90℃下浸泡2h,然后加入重量份为30份的三氧化二铝、20份的二氧化硅、10份的硅酸钠,搅拌得到第一混料;其中,云母粉、三氧化二铝、二氧化硅的目数分别为220目、300目、250目;
S2、向第一混料中加入重量份为2份的氧化铈、1份的氧化钇、1份的氧化镧、0.5份的铬酸镧、0.5份的玻璃纤维、1份的氧化钼、0.5份的碳酸铯、0.2份的硅化铌、1份的碳化铝于温度为120℃下保温60min,然后以5℃/min的升温速率升温至500℃,并在温度为240℃、410℃下保温30min;然后再以升温速率为10℃/min的升温速率升温至900℃,并在温度为550℃、750℃下保温45min;最后以升温速率为7℃/min升温至1100℃;然后以15℃/min的降温速率降温至650℃,再以6℃/min降温至室温得到第二混料;
S3、将重量份为5份的碳纳米管加入重量份为180份的浓硫酸与浓硝酸的混酸中,于温度为120℃下回流10h,过滤,得到处理后的碳纳米管;其中,浓硫酸与浓硝酸的体积比为1:5;
S4、取重量份为2份的处理后的碳纳米管、4份的石墨、2份的炭黑加入第二混料中,搅拌均匀,并于温度为400℃下锻烧2h,冷却至室温即得氧化铝矿物质混合物。
所述的氧化铝矿物质隔离型防火电缆,所述耐高温层包括以下重量份原料:云母颗粒10份,聚氯乙烯树脂粉60份,聚丙乙烯酸脂35份,硅橡胶15份,抗氧剂4份,石蜡油8份,玻璃纤维15份,增韧剂8份,超细滑石粉30份,轻质碳酸钙30份,丙烯酸酯橡胶10份,癸二酸二辛酯3份,胶粘剂4份,硬脂酸钡10份,纳米氧化钙5份。
所述的氧化铝矿物质隔离型防火电缆,防护层包括以下重量份原料:酚醛树脂50份,氢氧化镁30份,聚乙烯45份,三聚氰胺氰尿酸盐4份,气相二氧化硅7份,Ca/Zn复合稳定剂7份,硬脂酸镁3份,次磷酸铈10份,无卤膨胀型阻燃剂15份,三氧化二锑8份,硼酸锌3份,聚四氟乙烯15份,耐磨剂5份,增塑剂7份。
所述的氧化铝矿物质隔离型防火电缆,所述屏蔽层为由聚烯烃和炭黑导电复合材料制成的非金属屏蔽层。
所述的氧化铝矿物质隔离型防火电缆,增强层为绕包聚酯带。
所述的氧化铝矿物质隔离型防火电缆,所述增塑剂为工业白油、环烷油、石蜡油的一种或多种混合物。
上述的氧化铝矿物质隔离型防火电缆的制备方法,依次包括如下步骤:
S1、将圆形金属丝拉丝退火分别绞制成导体,将导体先在绝缘漆中浸涂后,再在导体外挤包高温绝缘层构成绝缘线芯,多根绝缘线芯相互绞合构成绝缘线芯组;
S2、在绝缘线芯绕包屏蔽层,再在屏蔽层外表面包覆增强层;在包覆增强层与绝缘线芯组之间填充氧化铝矿物质混合物;
S3、制备耐高温材料:先按量配备各组分材料,将配备好的云母颗粒、聚氯乙烯树脂粉、聚丙乙烯酸脂、硅橡胶、抗氧剂、玻璃纤维、增韧剂、丙烯酸酯橡胶、癸二酸二辛酯加入搅拌机中搅拌30分钟,同时通过喷淋装置喷淋石蜡油,充分混合均匀后,然后至于密炼机上塑炼10分钟,再加入超细滑石粉、轻质碳酸钙、硬脂酸钡混炼、胶粘剂、纳米氧化钙混炼20分钟,再将混合料加入双螺旋杆挤出机中成型,并对成型的制品进行二次加热,加热温度控制在150℃,时间控制在30秒之间,得到耐高温材料成品,将耐高温材料成品置入150℃的干燥箱内保温干燥5小时,再将干燥后的耐高温材料成品置入热压机内压制成型,热压机的温度为2320℃,压力为20Mpa,从而得到耐高温层;将制得的耐高温层绕包于增强层外周;
S4、制备防护层材料:先按量配备各组分材料,将酚醛树脂通过破碎机制成直径小于5mm的酚醛树脂颗粒;将酚醛树脂颗粒与配备好的氢氧化镁、高密度聚乙烯、三聚氰胺氰尿酸盐、气相二氧化硅、硬脂酸镁、次磷酸铈、三氧化二锑、硼酸锌和聚四氟乙烯加入搅拌机搅拌40min,充分混合后送入高压聚合釜中,同时将去离子水加入高压聚合釜中,投入Ca/Zn复合稳定剂、耐磨剂和增塑剂,升温至100℃,保持釜内恒温;2小时后加入无卤膨胀型阻燃剂,同时加入发泡剂,密封反应釜,升温至110℃并保温,得到防护层材料珠粒,将得到的成品置入120℃的干燥箱内保温干燥2小时;将干燥后的防护层材料珠粒加热至熔融后,冷却即制得防护层;将制得的防护层绕包于耐高温层外周,从而得到氧化铝矿物质隔离型防火电缆。
<对比例1>
同实施例1,不同之出在于,电缆中没有填充氧化铝矿物质混合物。
<对比例2>
同实施例1,不同之出在于,防护层由聚全氟丙烯材料制成。
<对比例3>
同实施例1,不同之出在于,电缆中没有本发明的耐高温层。
将上述对实施例1、对比例1、对比2、对比例3对应的电缆进行阻燃测试:将测试电缆保持垂直,用试验用的喷灯火焰高度125mm,热功率500W,燃烧后观察余火焰燃烧时间,并根据火焰熄灭后的整体外观测定烧损程度。以上实验对每种电缆测试三次,取平均值获得数据如表1所示,从表1中可以看出实施例1的不同燃烧时间下对应的燃烧程度远低于对比例1的燃烧程度,这说明本发明的氧化铝矿物质混合物可大大提高电缆的耐高温性能。实施例1的不同燃烧时间下对应的燃烧程度远低于对比例2的燃烧程度,这说明本发明的防护层也可以提高电缆的耐高温性能。实施例1的不同燃烧时间下对应的燃烧程度远低于对比例3的燃烧程度,这说明本发明的耐高温层也可以提高电缆的耐高温性能。
表1-不同电缆阻燃测试结果
尽管本发明的实施方案已公开如上,但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用,它完全可以被适用于各种适合本发明的领域,对于熟悉本领域的人员而言,可容易地实现另外的修改,因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下,本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (7)
1.一种氧化铝矿物质隔离型防火电缆,其特征在于,包括多组绝缘线芯组、屏蔽层、增强层、耐高温层和防护层,每组绝缘线芯组由多根绝缘线芯绞合而成,每根绝缘线芯由导体和包覆于导体外的高温绝缘层构成,所述屏蔽层缠绕于绝缘线芯组外周,增强层包裹在屏蔽层外表面,耐高温层设于增强层外表面,防护层包覆于耐高温层外表面,任意两组绝缘线芯组之间均填充有氧化铝矿物质混合物,所述高温绝缘层为乙烯-四氟乙烯共聚物层;其中,所述氧化铝矿物质混合物的制备方法包括以下步骤:
S1、将重量份为5~10份的云母粉加入重量份为10~20的聚乙二醇的水溶液中,于温度为60~90℃下浸泡1~2h,然后加入重量份为20~30份的三氧化二铝、10~20份的二氧化硅、5~10份的硅酸钠,搅拌得到第一混料;其中,云母粉、三氧化二铝、二氧化硅的目数分别为180~220目、250~300目、220~250目;
S2、向第一混料中加入重量份为1~2份的氧化铈、0.5~1份的氧化钇、0.5~1份的氧化镧、0.1~0.5份的铬酸镧、0.1~0.5份的玻璃纤维、0.5~1份的氧化钼、0.1~0.5份的碳酸铯、0.1~0.2份的硅化铌、0.5~1份的碳化铝于温度为100~120℃下保温30~60min,然后以3~5℃/min的升温速率升温至450~500℃,并在温度为230~240℃、400~410℃下保温20~30min;然后再以升温速率为6~10℃/min的升温速率升温至800~900℃,并在温度为550℃、750℃下保温40~45min;最后以升温速率为5~7℃/min升温至1050~1100℃;然后以10~15℃/min的降温速率降温至600~650℃,再以4~6℃/min降温至室温得到第二混料;
S3、将重量份为3~5份的碳纳米管加入重量份为150~180份的浓硫酸与浓硝酸的混酸中,于温度为110~120℃下回流8~10h,过滤,得到处理后的碳纳米管;其中,浓硫酸与浓硝酸的体积比为1:4~5;
S4、取重量份为1~2份的处理后的碳纳米管、2~4份的石墨、1~2份的炭黑加入第二混料中,搅拌均匀,并于温度为350~400℃下锻烧1~2h,冷却至室温即得氧化铝矿物质层混合物。
2.如权利要求1所述的氧化铝矿物质隔离型防火电缆,其特征在于,所述耐高温层包括以下重量份原料:云母颗粒5~10份,聚氯乙烯树脂粉50~60份,聚丙乙烯酸脂30~35份,硅橡胶10~15份,抗氧剂2~4份,石蜡油5~8份,玻璃纤维10~15份,增韧剂6~8份,超细滑石粉25~30份,轻质碳酸钙22~30份,丙烯酸酯橡胶5~10份,癸二酸二辛酯1~3份,胶粘剂0.5~4份,硬脂酸钡5~10份,纳米氧化钙0.5~5份。
3.如权利要求2所述的氧化铝矿物质隔离型防火电缆,其特征在于,防护层包括以下重量份原料:酚醛树脂40~50份,氢氧化镁20~30份,聚乙烯30~45份,三聚氰胺氰尿酸盐2~4份,气相二氧化硅5~7份,Ca/Zn复合稳定剂5~7份,硬脂酸镁2~3份,次磷酸铈5~10份,无卤膨胀型阻燃剂10~15份,三氧化二锑5~8份,硼酸锌2~3份,聚四氟乙烯10~15份,耐磨剂3~5份,增塑剂5~7份。
4.如权利要求1所述的氧化铝矿物质隔离型防火电缆,其特征在于,所述屏蔽层为由聚烯烃和炭黑导电复合材料制成的非金属屏蔽层。
5.如权利要求1所述的氧化铝矿物质隔离型防火电缆,其特征在于,增强层为绕包聚酯带。
6.如权利要求1所述的氧化铝矿物质隔离型防火电缆,其特征在于,所述增塑剂为工业白油、环烷油、石蜡油的一种或多种混合物。
7.如权利要求3所述的氧化铝矿物质隔离型防火电缆的制备方法,其特征在于,依次包括如下步骤:
S1、将圆形金属丝拉丝退火分别绞制成导体,将导体先在绝缘漆中浸涂后,再在导体外挤包高温绝缘层构成绝缘线芯,多根绝缘线芯相互绞合构成绝缘线芯组;
S2、在每个绝缘线芯组外表面绕包屏蔽层,再在屏蔽层外表面包覆增强层;在包覆增强层与绝缘线芯组之间填充氧化铝矿物质混合物;
S3、制备耐高温材料:先按量配备各组分材料,将配备好的云母颗粒、聚氯乙烯树脂粉、聚丙乙烯酸脂、硅橡胶、抗氧剂、玻璃纤维、增韧剂、丙烯酸酯橡胶、癸二酸二辛酯加入搅拌机中搅拌20~30分钟,同时通过喷淋装置喷淋石蜡油,充分混合均匀后,然后至于密炼机上塑炼5~10分钟,再加入超细滑石粉、轻质碳酸钙、硬脂酸钡混炼、胶粘剂、纳米氧化钙混炼10~20分钟,再将混合料加入双螺旋杆挤出机中成型,并对成型的制品进行二次加热,加热温度控制在115~150℃,时间控制在10~30秒之间,得到耐高温材料成品,将耐高温材料成品置入140~150℃的干燥箱内保温干燥3~5小时,再将干燥后的耐高温材料成品置入热压机内压制成型,热压机的温度为280~320℃,压力为15~20Mpa,从而得到耐高温层;将制得的耐高温层绕包于增强层外周;
S4、制备防护层材料:先按量配备各组分材料,将酚醛树脂通过破碎机制成直径小于5mm的酚醛树脂颗粒;将酚醛树脂颗粒与配备好的氢氧化镁、高密度聚乙烯、三聚氰胺氰尿酸盐、气相二氧化硅、硬脂酸镁、次磷酸铈、三氧化二锑、硼酸锌和聚四氟乙烯加入搅拌机搅拌30~40min,充分混合后送入高压聚合釜中,同时将去离子水加入高压聚合釜中,投入Ca/Zn复合稳定剂、耐磨剂和增塑剂,升温至90~100℃,保持釜内恒温;1~2小时后加入无卤膨胀型阻燃剂,同时加入发泡剂,密封反应釜,升温至100~110℃并保温,得到防护层材料珠粒,将得到的成品置入100~120℃的干燥箱内保温干燥2小时;将干燥后的防护层材料珠粒加热至熔融后,冷却即制得防护层;将制得的防护层绕包于耐高温层外周,从而得到氧化铝矿物质隔离型防火电缆。
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Denomination of invention: Alumina mineral-isolated fireproof cable and its preparation method Effective date of registration: 20230302 Granted publication date: 20201120 Pledgee: Bank of China Limited Guigang Branch Pledgor: GUANGXI QUNXING CABLE CO.,LTD. Registration number: Y2023450000022 |