CN108986981B - 一种阻燃型电力电缆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种阻燃型电力电缆，包括电缆内芯结构和电缆外套结构，所述的电缆内芯结构包括线芯、内绝缘层、内屏蔽层、编织层和隔离层；电缆外套结构由内到外依次为包带层、外屏蔽层、中绝缘层、皱纹铝护套、铠装层、外绝缘层、阻水层、阻燃保护皮和保护涂层；电缆内芯结构和电缆外套结构之间为填充。本发明具有多层绝缘层，整体具有很好的绝缘效果，表皮采用阻燃保护皮，整体阻燃效果非常明显，阻燃保护皮表层具有保护涂层，能否很好的保护阻燃保护皮不受酸碱腐蚀，增强环境使用强度，纹铝护套能提高抗压性能，保证电缆在受外力作用时，使电缆绝缘免于损害。

Description

一种阻燃型电力电缆
技术领域
本发明涉及一种阻燃型电力电缆，属于电缆技术领域。
背景技术
电力电缆是用于传输和分配电能的电缆，电力电缆常用于城市地下电网、发电站引出线路、工矿企业内部供电及过江海水下输电线。在电力线路中，电缆所占比重正逐渐增加。电力电缆是在电力系统的主干线路中用以传输和分配。随着社会的发展，用电量也随之增加，要求电缆的载流能力越来越大，高压电力电缆的导电芯截面的不断增大。
目前，随着电气火灾事故的频繁发生，电线电 缆的阻燃问题逐渐引起大家的重视。电缆燃烧时释放出大量烟雾和有毒的、腐 蚀性的气体是火灾中危险因素，火灾中妨碍了人们的安全撤离和灭火工作，使 生命财产遭到严重损失，因此，越来越需要使用环保型的低烟无卤或低卤阻燃 电缆料。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明的目的是提供一种阻燃型电力电缆，具有很好的阻燃效果 。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种阻燃型电力电缆，包括电缆内芯结构和电缆外套结构，所述的电缆内芯结构包括线芯、内绝缘层、内屏蔽层、编织层和隔离层；
电缆外套结构由内到外依次为包带层、外屏蔽层、中绝缘层、皱纹铝护套、铠装层、外绝缘层、阻水层、阻燃保护皮和保护涂层；
电缆内芯结构和电缆外套结构之间为填充。
所述的保护涂层为耐腐蚀涂层厚度为0.2-4mm。
所述的屏蔽层为镀锡铜丝编织屏蔽层，。
所述的包带层为高阻燃玻璃布带。
所述的填充为阻燃填充绳。本发明具有多层绝缘层，整体具有很好的绝缘效果，其次。表皮采用阻燃保护皮，整体阻燃效果非常明显，阻燃保护皮表层具有保护涂层，能否很好的保护阻燃保护皮不受酸碱腐蚀，增强环境使用强度，纹铝护套能提高抗压性能，保证电缆在受外力作用时，使电缆绝缘免于损害。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种阻燃型电力电缆结构示意图；
图中，1、线芯，2、内绝缘层，3、内屏蔽层，4、编织层，5、隔离层，6、填充，7、包带层，8、外屏蔽层，9、中绝缘层，10、皱纹铝护套，铠装层，11、外绝缘层，12、阻水层，13、阻燃保护皮，14、保护涂层。
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，是本发明实施例提供的一种阻燃型电力电缆，，包括电缆内芯结构和电缆外套结构，所述的电缆内芯结构包括线芯1、内绝缘层2、内屏蔽层3、编织层4和隔离层5；
电缆外套结构由内到外依次为包带层7、外屏蔽层8、中绝缘层9、皱纹铝护套10、铠装层、外绝缘层11、阻水层12、阻燃保护皮13和保护涂层14；
电缆内芯结构和电缆外套结构之间为填充6。
所述的保护涂层为耐腐蚀涂层厚度为0.2-4mm。
所述的屏蔽层为镀锡铜丝编织屏蔽层，。
所述的包带层为高阻燃玻璃布带。
所述的填充为阻燃填充绳。
本发明具有多层绝缘层，整体具有很好的绝缘效果，其次。表皮采用阻燃保护皮，整体阻燃效果非常明显，阻燃保护皮表层具有保护涂层，能否很好的保护阻燃保护皮不受酸碱腐蚀，增强环境使用强度，皱纹铝护套能提高抗压性能，保证电缆在受外力作用时，使电缆绝缘免于损害。
本发明阻燃保护皮采用高分子耐高温阻燃电缆皮，主要原料磷酸二氢铝/纤维素复合填料，磷酸二氢铝溶液和九水偏硅酸钠混合后，硅酸钠就会游离出硅酸单体并聚合成聚硅酸。铝盐中铝离子逐级水解，水解产物中的羟基之间发生吸附架桥缩合反应，生成聚合度不同的高电荷铝的多羟基络离子，该高电荷络离子可以与游离出的聚硅酸分子中的羟基发生缩合、聚合，
使聚硅酸、磷酸二氢铝、微晶纤维素和发泡剂得以充分混合。以磷酸二氢铝/纤维素复合填料为发泡阻燃体系，聚磷酸铵和双季戊四醇为碳化剂，在火灾发生时，防火绝缘层迅速隔离，在电缆桥架壳体周围形成阻燃层，保护电缆桥架内部的线缆不被破坏，另外加入微晶纤维素同时可以提高阻燃层的耐高温程度以及阻燃层的隔热程度，使电缆桥架本体内部温度不会过高，从而减缓高温对电缆的破坏。具体制备方法如下：
实施例1
一种高分子耐高温阻燃电缆皮的制备方法其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤1、在双辊开炼机内加入80份氯磺化聚乙烯橡胶CSM, 16份磷酸二氢铝/纤维素复合填料、30份天然橡胶NR，辊温控制在50℃，塑炼5min；
步骤2、在塑炼好的橡胶中依次加入5份氧化镁、2份硬脂酸、1.5份防老剂MB、30份炭黑N220、10份太阳油、5份马来酸酐化聚丁二烯、3份N，N'-间苯撑双马来酰亚胺，混炼15min,混炼温度保持在55℃；
步骤3、待混炼结束后，进行出片，并用冷却风机对其进行冷却停放，得到阻燃电缆皮一段混炼胶；
步骤4、将开炼机辊距调至3mm，将一段混炼胶在开炼机上回炼4min，然后加入1份硫化剂硫磺、1.5份促进剂CBS，混炼8min,混炼温度为70℃；
步骤5、将辊距调至2.0mm,混炼均匀后，进行出片，并用冷却风机对其进行冷却停放，得到阻燃电缆皮二段混炼胶；
步骤6、将上述得到的二段混炼胶在平板硫化机上进行硫化，硫化温度为150℃，硫化压力为12MPa，硫化时间为42min，得到所述的高分子耐高温阻燃电缆皮。
所述磷酸二氢铝/纤维素复合填料的制备方法为：
步骤1、称取3份氢氧化钠、18份尿素溶于80份去离子水中，将该溶液置于-12℃的冷冻机中预冷20min，称取8份微晶纤维素缓慢加入到上述溶液，搅拌0.5h至完全溶解；
步骤2、将溶解后的溶液转移至装有机械搅拌装置的三颈瓶中并放置于0℃的低温水槽中，缓慢滴加4份环氧氯丙烷，机械搅拌1h，制得微晶纤维素溶液；
步骤3、称取5份浓度为85%的磷酸，40℃下加入15份A1(OH)3，加热至117℃，保温浓缩1h，得一定粘度的磷酸二氢铝溶液；
步骤4、将上述磷酸二氢铝溶液与步骤2所得微晶纤维素溶液混合，加入16份九水偏硅酸钠、2份聚磷酸铵、3份双季戊四醇和10份CaCO3发泡剂，快速搅拌2min后，将其倒入模具中，在室温下静置10min；
步骤5、静置完毕放入烘箱中，80℃固化4h后处于半固化状态，再140℃继续固化2h，脱模粉碎，制得磷酸二氢铝/纤维素复合填料。
实施例2
步骤1、在双辊开炼机内加入80份氯磺化聚乙烯橡胶CSM, 14份磷酸二氢铝/纤维素复合填料、30份天然橡胶NR，辊温控制在50℃，塑炼5min；其余制备和实施例1相同。
实施例3
步骤1、在双辊开炼机内加入80份氯磺化聚乙烯橡胶CSM, 12份磷酸二氢铝/纤维素复合填料、30份天然橡胶NR，辊温控制在50℃，塑炼5min；其余制备和实施例1相同。
实施例4
步骤1、在双辊开炼机内加入80份氯磺化聚乙烯橡胶CSM, 10份磷酸二氢铝/纤维素复合填料、30份天然橡胶NR，辊温控制在50℃，塑炼5min；其余制备和实施例1相同。
实施例5
步骤1、在双辊开炼机内加入80份氯磺化聚乙烯橡胶CSM, 8份磷酸二氢铝/纤维素复合填料、30份天然橡胶NR，辊温控制在50℃，塑炼5min；其余制备和实施例1相同。
实施例6
步骤1、在双辊开炼机内加入80份氯磺化聚乙烯橡胶CSM, 6份磷酸二氢铝/纤维素复合填料、30份天然橡胶NR，辊温控制在50℃，塑炼5min；其余制备和实施例1相同。
实施例7
步骤1、在双辊开炼机内加入80份氯磺化聚乙烯橡胶CSM, 4份磷酸二氢铝/纤维素复合填料、30份天然橡胶NR，辊温控制在50℃，塑炼5min；其余制备和实施例1相同。
实施例8
步骤1、在双辊开炼机内加入80份氯磺化聚乙烯橡胶CSM, 2份磷酸二氢铝/纤维素复合填料、30份天然橡胶NR，辊温控制在50℃，塑炼5min；其余制备和实施例1相同。
实施例9
步骤1、在双辊开炼机内加入80份氯磺化聚乙烯橡胶CSM, 18份磷酸二氢铝/纤维素复合填料、30份天然橡胶NR，辊温控制在50℃，塑炼5min；其余制备和实施例1相同。
实施例10
步骤1、在双辊开炼机内加入80份氯磺化聚乙烯橡胶CSM, 20份磷酸二氢铝/纤维素复合填料、30份天然橡胶NR，辊温控制在50℃，塑炼5min；其余制备和实施例1相同。
对照例1
与实施例1不同点在于：电缆外皮制备的步骤1中，不再加入天然橡胶，其余步骤与实施例1完全相同。
对照例2
与实施例1不同点在于：电缆外皮制备的步骤1中，使用等量的氯丁胶取代天然橡胶，其余步骤与实施例1完全相同。
对照例3
与实施例1不同点在于：电缆外皮制备的步骤2中，不再加入炭黑N220，其余步骤与实施例1完全相同。
对照例4
与实施例1不同点在于：电缆外皮制备的步骤2中，用二氧化硅取代炭黑N220用量不变，其余步骤与实施例1完全相同。
对照例5
与实施例1不同点在于：复合填料制备的步骤1中，氢氧化钠、尿素质量比为1:1，其余步骤与实施例1完全相同。
对照例6
与实施例1不同点在于：复合填料制备的步骤1中，氢氧化钠、尿素质量比为6:1，其余步骤与实施例1完全相同。
对照例7
与实施例1不同点在于：复合填料制备的步骤4中，微晶纤维素和九水偏硅酸钠质量比1:1，其余步骤与实施例1完全相同。
对照例8
与实施例1不同点在于：复合填料制备的步骤4中，微晶纤维素和九水偏硅酸钠质量比2:1，其余步骤与实施例1完全相同。
对照例9
与实施例1不同点在于：复合填料制备的步骤4中，不再加入聚磷酸铵，其余步骤与实施例1完全相同。
对照例10
与实施例1不同点在于：复合填料制备的步骤4中，不再加入双季戊四醇，其余步骤与实施例1完全相同。
选取制备得到的电缆外皮分别进行性能检测，采用份B/T 10707-2008标准测定材料燃烧性能，JF-3型氧指数测定仪。氧指数<22%属于易燃材料，氧指数在22%---27%之间属可燃材料，氧指数>27%属难燃材料。
结果如下：
Figure 858090DEST_PATH_IMAGE002
实验结果表明本发明采用的高分子耐高温阻燃电缆皮具有优异的阻燃效果，材料在特定测试条件下，极限氧指数越高，说明阻燃效果越好，反之，效果越差； 与实施例1不同点在于，实施例2到实施例10，分别改变电缆外皮材料中各个原料组成的配比，尽管有一定效果，但只有实施例一效果最好；电缆皮在氯磺化聚乙烯橡胶CSM, 16份磷酸二氢铝/纤维素复合填料质量配比为5：1，其他配料用量固定时，阻燃效果最好；对照例1至对照例2不再用天然橡胶并用等量的氯丁胶取代天然橡胶，极限氧指数明显下降，说明天然橡胶的复合的对电缆外皮阻燃性能产生较大影响；对照例3至对照例4不再加入白炭黑并用二氧化硅进行取代，效果依然不好，说明白炭黑的掺杂也很重要；对照例5到对照例6改变氢氧化钠、尿素质量比质量比，效果也不好，说明氢氧化钠和尿素质量比对材料的极限氧指数有重要影响；对照例7和例8改变微晶纤维素和九水偏硅酸钠质量比，极限氧指数明显降低，说明微晶纤维素和九水偏硅酸钠质量比对填料的阻燃结构影响很大；对照例9和例10不再加入聚磷酸铵和双季戊四醇，效果依然不好，说明复合碳化剂的加入影响着材料的阻燃效果；因此使用本发明采用的高分子耐高温阻燃电缆皮具有优异的阻燃效果。

Claims (5)

1.一种阻燃型电力电缆，其特征在于，包括电缆内芯结构和电缆外套结构，所述的电缆内芯结构包括线芯、内绝缘层、内屏蔽层、编织层和隔离层；
电缆外套结构由内到外依次为包带层、外屏蔽层、中绝缘层、铝保护套、铠装层、外绝缘层、阻水层、阻燃保护皮和保护涂层；
电缆内芯结构和电缆外套结构之间为填充；
阻燃保护皮具体制备方法如下：
步骤1、在双辊开炼机内加入80份氯磺化聚乙烯橡胶CSM,16份磷酸二氢铝/纤维素复合填料、30份天然橡胶NR，辊温控制在50℃，塑炼5min；
步骤2、在塑炼好的橡胶中依次加入5份氧化镁、2份硬脂酸、1.5份防老剂MB、30份炭黑N220、10份太阳油、5份马来酸酐化聚丁二烯、3份N，N'-间苯撑双马来酰亚胺，混炼15min,混炼温度保持在55℃；
步骤3、待混炼结束后，进行出片，并用冷却风机对其进行冷却停放，得到阻燃电缆皮一段混炼胶；
步骤4、将开炼机辊距调至3mm，将一段混炼胶在开炼机上回炼4min，然后加入1份硫化剂硫磺、1.5份促进剂CBS，混炼8min,混炼温度为70℃；
步骤5、将辊距调至2.0mm,混炼均匀后，进行出片，并用冷却风机对其进行冷却停放，得到阻燃电缆皮二段混炼胶；
步骤6、将上述得到的二段混炼胶在平板硫化机上进行硫化，硫化温度为150℃，硫化压力为12MPa，硫化时间为42min，得到阻燃保护皮；
所述磷酸二氢铝/纤维素复合填料的制备方法为：
步骤1、称取3份氢氧化钠、18份尿素溶于80份去离子水中，将该溶液置于-12℃的冷冻机中预冷20min，称取8份微晶纤维素缓慢加入到上述溶液，搅拌0.5h至完全溶解；
步骤2、将溶解后的溶液转移至装有机械搅拌装置的三颈瓶中并放置于0℃的低温水槽中，缓慢滴加4份环氧氯丙烷，机械搅拌1h，制得微晶纤维素溶液；
步骤3、称取5份浓度为85%的磷酸，40℃下加入15份A1(OH)，加热至117℃，保温浓缩1h，得一定粘度的磷酸二氢铝溶液；
步骤4、将上述磷酸二氢铝溶液与步骤2所得微晶纤维素溶液混合，加入16份九水偏硅酸钠、2份聚磷酸铵、3份双季戊四醇和10份CaCO发泡剂，快速搅拌2min后，将其倒入模具中，在室温下静置10min；
步骤5、静置完毕放入烘箱中，80℃固化4h后处于半固化状态，再140℃继续固化2h，脱模粉碎，制得磷酸二氢铝/纤维素复合填料。
2.根据权利要求1所述的一种阻燃型电力电缆，其特征在于，所述的保护涂层为耐腐蚀涂层厚度为0.2-4mm。
3.根据权利要求1所述的一种阻燃型电力电缆，其特征在于，所述的屏蔽层为镀锡铜丝编织屏蔽层。
4.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀电缆，其特征在于，所述的包带层为高阻燃玻璃布带。
5.根据权利要求1所述的一种阻燃型电力电缆，其特征在于，所述的填充为阻燃填充绳。
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