CN108198655B - 一种阻燃耐火海工本安仪表电缆 - Google Patents

一种阻燃耐火海工本安仪表电缆 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种阻燃耐火海工本安仪表电缆，包括相互绞合的三组线芯，在所述绞合的三组线芯外侧依次设置总绕包层、总屏蔽层、内护层、铠装层和外护套层；在所述总绕包层和总屏蔽层之间设置外引流线；在所述三组线芯与总绕包层之间设置填充；所述每组线芯均包括镀锡铜丝束绞导体，在所述镀锡铜丝束绞导体外侧依次设置绝缘层、单元屏蔽层和单元绕包层，在所述绝缘层和单元屏蔽层之间分别设置内引流线，所述外护套层采用性能优良的环保阻燃材料。本发明结构简单，设计新颖，结构稳定，防火性能好，具有优良的耐热、耐老化、阻燃、绝缘性能及电气性能，具有良好的社会效益、经济效益和广泛的市场前景。

Description

一种阻燃耐火海工本安仪表电缆
技术领域
本发明属于电缆技术领域，具体为一种阻燃耐火海工本安仪表电缆，。
背景技术
伴随着全球能源开采向海洋的转移，海洋油气工程方兴未艾。由于海洋油气工程中充斥易燃易爆油污和气体，为确保设备中电气信号传输的安全性，需要专门的本安仪表电缆与之配套。现有技术中，船舶及海洋工程使用的仪表电缆一般由多根分开设置，独立布线，这样占据的空间较大，电缆的保护薄弱，使用可靠性能差。
因此，针对上述问题提出一种阻燃耐火海工本安仪表电缆。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种阻燃耐火海工本安仪表电缆。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种阻燃耐火海工本安仪表电缆，包括相互绞合的三组线芯(1)，在所述绞合的三组线芯(1)外侧依次设置总绕包层(2)、总屏蔽层(4)、内护层(5)、铠装层(6)和外护套层(7)；在所述总绕包层(2)和总屏蔽层(4)之间设置外引流线(3)；在所述三组线芯(1)与总绕包层(2)之间设置填充层(8)；每组所述线芯(1)均包括镀锡铜丝束绞导体(9)，在所述镀锡铜丝束绞导体(9)外侧依次设置绝缘层(10)、单元屏蔽层(12)和单元绕包层(13)，在所述绝缘层(10)和单元屏蔽层(12)之间分别设置内引流线(11)；所述外护套层(7)为环保阻燃材料；
所述环保阻燃材料由以下质量份数的原料组成：高密度聚乙烯50-70份、环氧改性聚氨酯20-35份、乙烯-丙烯酸镁离聚体3-9份、活性阻燃剂15-25份、抗氧化剂1-5份、润滑剂2-15份、抗紫外线剂3-10份；
所述环氧改性聚氨酯由以下质量份数的原料组成：
聚醚多元醇30～45份、甲苯二异氰酸酯35～55份、四氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯15-25份、1，4-丁二醇8-12份、三羟甲基丙烷15-23份、甲基四氢邻苯二甲酸酐16-24份和2，3，6-三(二甲胺基甲基)苯酚1～5份。
2、根据权利要求1所述的阻燃耐火海工本安仪表电缆，其特征在于，所述环保阻燃材料的原料的质量份数为：高密度聚乙烯65份、环氧改性聚氨酯22份、乙烯-丙烯酸镁离聚体5份、活性阻燃剂18份、抗氧化剂2份、润滑剂10份、抗紫外线剂4份；所述环氧改性聚氨酯由聚醚多元醇35份、甲苯二异氰酸酯40份、四氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯21份、1，4-丁二醇9份、三羟甲基丙烷18份、甲基四氢邻苯二甲酸酐21份和2，3，6-三(二甲胺基甲基)苯酚3份组成。
更进一步的，所述环氧改性聚氨酯采用以下方法获得：将高分子多元醇投入反应釜中，边搅拌边加热至120℃回流脱水1h，然后降温至50℃时加入甲苯二异氰酸酯，缓慢升温至80℃，搅拌反应4-6h，得到聚氨酯预聚体；将四氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯在80℃条件下，真空脱水1-3小时，降温至60℃后，依次加入所述聚氨酯预聚体、1，4-丁二醇、三羟甲基丙烷、甲基四氢邻苯二甲酸酐和2，3，6-三(二甲胺基甲基)苯酚，升温至70-90℃，搅拌反应6-8小时，得到所述环氧改性聚氨酯。
更进一步的，所述高分子多元醇为分子量为1000的聚醚二元醇。
更进一步的，所述活性阻燃剂采用以下方法获得：在氮气保护下，将瓷化粉加入摩尔比为(1-5)：(2-8)：10二甲基二氯硅烷、N,N-二甲基苯胺以及己二胺的混合溶液中，分散均匀，于30～70℃下保温反应1～6h，并使pH值为5～6，继续边搅拌边滴加苯基硫代磷酰二氯，苯基硫代磷酰二氯与己二胺的摩尔比为(1-5)：10，并升温至80～110℃，保温反应12小时～27小时，冷却得到所述活性阻燃剂。
更进一步的，所述瓷化粉为三氧化二铝、三氧化二硼、二氧化硅中的一种或两种以上的混合物；所述抗紫外线剂为聚乙烯炭黑母料；所述抗氧化剂为四季戊四醇酯或硫代二甲酸二月桂酯；所述润滑剂为硬脂酸或油酸。
更进一步的，所述绝缘层(10)为低密度交联聚乙烯绝缘层；所述单元屏蔽层(12)和总屏蔽层(4)均为铝箔聚酯复合带，所述内护层(5)为低烟无卤聚乙烯，所述铠装层(6)为镀锡铜丝编织成。
本发明的有益效果是：本发明结构科学新颖合理，工艺先进，使用性能好，产品不仅具有优异的低电容、低电感、本质安全、信号传输能力强、抗干扰性能好等特点；而且具有阻燃、耐低温、耐油泥、阻水等性能。外护套层以聚乙烯为主料，使得护套无极性，具有介电损耗低、介电强度大的电性能，加入环氧改性聚氨酯与乙烯-丙烯酸镁离聚体配合使用，具有良好的填料包容性与可交联性，还提高了拉伸强度和伸长率；引用的环氧改性聚氨酯，聚氨酯和环氧树脂形成了大量的永久缠结，相互贯穿形成了互穿网络的结构，具有突出的正协同作用；引入活性阻燃剂经过二甲基二氯硅烷改性，使其均匀稳定地分散在反应体系中，改善了与主料的结合力，在发生高温烧蚀时，吸收热量后形成陶瓷化材料，随着烧蚀温度的提高和烧蚀时间的延长，形成的陶瓷化材料会越来越硬，显著提高了本发明的阻燃效果，大大降低了发生危险的可能性。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，一种阻燃耐火海工本安仪表电缆，包括相互绞合的三组线芯1，在绞合的三组线芯1外侧依次设置总绕包层2、总屏蔽层4、内护层5、铠装层6和外护套层7；在总绕包层2和总屏蔽层4之间设置外引流线3；在三组线芯1与总绕包层2之间设置填充层8；每组线芯1均包括镀锡铜丝束绞导体9，在镀锡铜丝束绞导体9外侧依次设置绝缘层10、单元屏蔽层12和单元绕包层13，在绝缘层10和单元屏蔽层12之间分别设置内引流线11；外护套层7为环保阻燃材料。其中，环保阻燃材料由以下质量份数的原料组成：高密度聚乙烯50-70份、环氧改性聚氨酯20-35份、乙烯-丙烯酸镁离聚体3-9份、活性阻燃剂15-25份、抗氧化剂1-5份、润滑剂2-15份、抗紫外线剂3-10份。环氧改性聚氨酯由以下质量份数的原料组成：
聚醚多元醇30～45份、甲苯二异氰酸酯35～55份、四氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯15-25份、1，4-丁二醇8-12份、三羟甲基丙烷15-23份、甲基四氢邻苯二甲酸酐16-24份和2，3，6-三(二甲胺基甲基)苯酚1～5份。
优选的，所述环保阻燃材料的原料的质量份数为：高密度聚乙烯65份、环氧改性聚氨酯22份、乙烯-丙烯酸镁离聚体5份、活性阻燃剂18份、抗氧化剂2份、润滑剂10份、抗紫外线剂4份；所述环氧改性聚氨酯由聚醚多元醇35份、甲苯二异氰酸酯40份、四氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯21份、1，4-丁二醇9份、三羟甲基丙烷18份、甲基四氢邻苯二甲酸酐21份和2，3，6-三(二甲胺基甲基)苯酚3份组成。
优选的，所述环氧改性聚氨酯采用以下方法获得：将高分子多元醇投入反应釜中，边搅拌边加热至120℃回流脱水1h，然后降温至50℃时加入甲苯二异氰酸酯，缓慢升温至80℃，搅拌反应4-6h，得到聚氨酯预聚体；将四氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯在80℃条件下，真空脱水1-3小时，降温至60℃后，依次加入所述聚氨酯预聚体、1，4-丁二醇、三羟甲基丙烷、甲基四氢邻苯二甲酸酐和2，3，6-三(二甲胺基甲基)苯酚，升温至70-90℃，搅拌反应6-8小时，得到所述环氧改性聚氨酯。
优选的，所述高分子多元醇为分子量为1000的聚醚二元醇。
优选的，所述活性阻燃剂采用以下方法获得：在氮气保护下，将瓷化粉加入摩尔比为(1-5)：(2-8)：10二甲基二氯硅烷、N,N-二甲基苯胺以及己二胺的混合溶液中，分散均匀，于30～70℃下保温反应1～6h，并使pH值为5～6，继续边搅拌边滴加苯基硫代磷酰二氯，苯基硫代磷酰二氯与己二胺的摩尔比为(1-5)：10，并升温至80～110℃，保温反应12小时～27小时，冷却得到所述活性阻燃剂。
优选的，所述瓷化粉为三氧化二铝、三氧化二硼、二氧化硅中的一种或两种以上的混合物；所述抗紫外线剂为聚乙烯炭黑母料；所述抗氧化剂为四季戊四醇酯或硫代二甲酸二月桂酯；所述润滑剂为硬脂酸或油酸。
优选的，所述绝缘层10为低密度交联聚乙烯绝缘层；所述单元屏蔽层12和总屏蔽层4均为铝箔聚酯复合带，所述内护层5为低烟无卤聚乙烯，所述铠装层6为镀锡铜丝编织成。
实施例1
外护套层7的材料为环保阻燃材料，所述环保阻燃材料由高密度聚乙烯50份、环氧改性聚氨酯20份、乙烯-丙烯酸镁离聚体3份、活性阻燃剂15份、四季戊四醇酯1份、硬脂酸2份、聚乙烯炭黑母料3份组成；
其中所述环氧改性聚氨酯采用以下方法获得：将聚醚多元醇30份投入反应釜中，边搅拌边加热至120℃回流脱水1h，然后降温至50℃时加入甲苯二异氰酸酯35份，缓慢升温至80℃，搅拌反应4-6h，得到聚氨酯预聚体；将四氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯15份在80℃条件下，真空脱水1-3小时，降温至60℃后，依次加入所述聚氨酯预聚体、1，4-丁二醇8份、三羟甲基丙烷15份、甲基四氢邻苯二甲酸酐16份和2，3，6-三(二甲胺基甲基)苯酚1份，升温至70-90℃，搅拌反应6-8小时，得到所述环氧改性聚氨酯，所述高分子多元醇为分子量为1000的聚醚二元醇。
所述活性阻燃剂采用以下方法获得：在氮气保护下，将三氧化二铝加入摩尔比为1：2：10二甲基二氯硅烷、N,N-二甲基苯胺以及己二胺的混合溶液中，分散均匀，于30～70℃下保温反应1～6h，并使pH值为5～6，继续边搅拌边滴加苯基硫代磷酰二氯，苯基硫代磷酰二氯与己二胺的摩尔比为1：10，并升温至80～110℃，保温反应12小时～27小时，冷却干燥得到所述活性阻燃剂。
测试结果：该实施例中阻燃护套层的介电常数为2.11，拉伸强度为23.1MPa，断裂伸长率为860.7％。
实施例2
外护套层7的材料为环保阻燃材料所述环保阻燃材料由高密度聚乙烯70份、环氧改性聚氨酯35份、乙烯-丙烯酸镁离聚体9份、油酸15份、硫代二甲酸二月桂酯5份和聚乙烯炭黑母料10份组成；
其中所述环氧改性聚氨酯采用以下方法获得：将聚醚多元醇45份投入反应釜中，边搅拌边加热至120℃回流脱水1h，然后降温至50℃时加入甲苯二异氰酸酯55份，缓慢升温至80℃，搅拌反应4-6h，得到聚氨酯预聚体；将四氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯25份在80℃条件下，真空脱水1-3小时，降温至60℃后，依次加入所述聚氨酯预聚体、1，4-丁二醇12份、三羟甲基丙烷23份、甲基四氢邻苯二甲酸酐24份和2，3，6-三(二甲胺基甲基)苯酚5份，升温至70-90℃，搅拌反应6-8小时，得到所述环氧改性聚氨酯，所述高分子多元醇为分子量为1000的聚醚二元醇。
所述活性阻燃剂采用以下方法获得：在氮气保护下，将三氧化二硼加入摩尔比为5：8：10二甲基二氯硅烷、N,N-二甲基苯胺以及己二胺的混合溶液中，分散均匀，于30～70℃下保温反应1～6h，并使pH值为5～6，继续边搅拌边滴加苯基硫代磷酰二氯，苯基硫代磷酰二氯与己二胺的摩尔比为5：10，并升温至80～110℃，保温反应12小时～27小时，冷却干燥得到所述活性阻燃剂。
测试结果：该实施例中阻燃护套层的介电常数为2.23，拉伸强度为24.5MPa，断裂伸长率为871.4％。
实施例3
外护套层7的材料为环保阻燃材料所述环保阻燃材料由高密度聚乙烯65份、环氧改性聚氨酯22份、乙烯-丙烯酸镁离聚体5份、硬脂酸10份、硫代二甲酸二月桂酯2份和聚乙烯炭黑母料4份组成；
其中所述环氧改性聚氨酯采用以下方法获得：将聚醚多元醇35份投入反应釜中，边搅拌边加热至120℃回流脱水1h，然后降温至50℃时加入甲苯二异氰酸酯40份，缓慢升温至80℃，搅拌反应4-6h，得到聚氨酯预聚体；将四氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯15-25份在80℃条件下，真空脱水1-3小时，降温至60℃后，依次加入所述聚氨酯预聚体、1，4-丁二醇9份、三羟甲基丙烷18份、甲基四氢邻苯二甲酸酐21份和2，3，6-三(二甲胺基甲基)苯酚3份，升温至70-90℃，搅拌反应6-8小时，得到所述环氧改性聚氨酯，所述高分子多元醇为分子量为1000的聚醚二元醇。
所述活性阻燃剂采用以下方法获得：在氮气保护下，将二氧化硅加入摩尔比为3：6：10二甲基二氯硅烷、N,N-二甲基苯胺以及己二胺的混合溶液中，分散均匀，于30～70℃下保温反应1～6h，并使pH值为5～6，继续边搅拌边滴加苯基硫代磷酰二氯，苯基硫代磷酰二氯与己二胺的摩尔比为4：10，并升温至80～110℃，保温反应12小时～27小时，冷却干燥得到所述活性阻燃剂。
测试结果：该实施例中阻燃护套层的介电常数为2.26，拉伸强度为25.7MPa，断裂伸长率为883.6％。
本发明结构科学新颖合理，工艺先进，使用性能好，产品不仅具有优异的低电容、低电感、本质安全、信号传输能力强、抗干扰性能好等特点；而且具有阻燃、耐低温、耐油泥、阻水等性能。外护套层以聚乙烯为主料，使得护套无极性，具有介电损耗低、介电强度大的电性能，加入环氧改性聚氨酯与乙烯-丙烯酸镁离聚体配合使用，具有良好的填料包容性与可交联性，还提高了拉伸强度和伸长率；引用的环氧改性聚氨酯，聚氨酯和环氧树脂形成了大量的永久缠结，相互贯穿形成了互穿网络的结构，具有突出的正协同作用；引入活性阻燃剂经过二甲基二氯硅烷改性，使其均匀稳定地分散在反应体系中，改善了与主料的结合力，在发生高温烧蚀时，吸收热量后形成陶瓷化材料，随着烧蚀温度的提高和烧蚀时间的延长，形成的陶瓷化材料会越来越硬，显著提高了本发明的阻燃效果，大大降低了发生危险的可能性。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (3)

1.一种阻燃耐火海工本安仪表电缆，其特征在于:包括相互绞合的三组线芯（1），在所述绞合的三组线芯（1）外侧依次设置总绕包层（2）、总屏蔽层（4）、内护层（5）、铠装层（6）和外护套层（7）；在所述总绕包层（2）和总屏蔽层（4）之间设置外引流线（3）；在所述三组线芯（1）与总绕包层（2）之间设置填充层（8）；每组所述线芯（1）均包括镀锡铜丝束绞导体（9），在所述镀锡铜丝束绞导体（9）外侧依次设置绝缘层（10）、单元屏蔽层（12）和单元绕包层（13），在所述绝缘层（10）和单元屏蔽层（12）之间分别设置内引流线（11）；所述外护套层（7）为环保阻燃材料；
所述环保阻燃材料由以下质量份数的原料组成:高密度聚乙烯50-70份、环氧改性聚氨酯20-35份、乙烯-丙烯酸镁离聚体3-9份、活性阻燃剂15-25份、抗氧化剂1-5份、润滑剂2-15份、抗紫外线剂3-10份；
所述环氧改性聚氨酯由以下质量份数的原料组成:
聚醚多元醇30～45份、甲苯二异氰酸酯35～55份、四氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯15-25份、1，4-丁二醇8-12份、三羟甲基丙烷15-23份、甲基四氢邻苯二甲酸酐16-24份和2，3，6-三（二甲胺基甲基）苯酚1～5份；
所述环氧改性聚氨酯采用以下方法获得:将高分子多元醇投入反应釜中，边搅拌边加热至120℃回流脱水1h，然后降温至50℃时加入甲苯二异氰酸酯，缓慢升温至80℃，搅拌反应4-6h，得到聚氨酯预聚体；将四氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯在80℃条件下，真空脱水1-3小时，降温至60℃后，依次加入所述聚氨酯预聚体、1，4-丁二醇、三羟甲基丙烷、甲基四氢邻苯二甲酸酐和2，3，6-三（二甲胺基甲基）苯酚，升温至70-90℃，搅拌反应6-8小时，得到所述环氧改性聚氨酯；
所述高分子多元醇为分子量为1000的聚醚二元醇；
所述活性阻燃剂采用以下方法获得:在氮气保护下，将瓷化粉加入摩尔比为（1-5）:（2-8）:10二甲基二氯硅烷、N,N-二甲基苯胺以及己二胺的混合溶液中，分散均匀，于30～70℃下保温反应1～6h，并使pH值为5～6，继续边搅拌边滴加苯基硫代磷酰二氯，苯基硫代磷酰二氯与己二胺的摩尔比为（1-5）:10，并升温至80～110℃，保温反应12小时～27小时，冷却得到所述活性阻燃剂；
所述瓷化粉为三氧化二铝、三氧化二硼、二氧化硅中的一种或两种以上的混合物；所述抗紫外线剂为聚乙烯炭黑母料；所述抗氧化剂为四季戊四醇酯或硫代二甲酸二月桂酯；所述润滑剂为硬脂酸或油酸。
2.根据权利要求1所述的阻燃耐火海工本安仪表电缆，其特征在于，所述环保阻燃材料的原料的质量份数为:高密度聚乙烯65份、环氧改性聚氨酯22份、乙烯-丙烯酸镁离聚体5份、活性阻燃剂18份、抗氧化剂2份、润滑剂10份、抗紫外线剂4份；所述环氧改性聚氨酯由聚醚多元醇35份、甲苯二异氰酸酯40份、四氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯21份、1，4-丁二醇9份、三羟甲基丙烷18份、甲基四氢邻苯二甲酸酐21份和2，3，6-三（二甲胺基甲基）苯酚3份组成。
3.根据权利要求1所述的阻燃耐火海工本安仪表电缆，其特征在于:所述绝缘层（10）为低密度交联聚乙烯绝缘层；所述单元屏蔽层（12）和总屏蔽层（4）均为铝箔聚酯复合带，所述内护层（5）为低烟无卤聚乙烯，所述铠装层（6）为镀锡铜丝编织成。
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