CN109467849A - 一种制造防火电缆pvc护套的材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种制造防火电缆PVC护套的材料及其制备方法，属于电线电缆生产制造领域，所述材料在发生火灾后可以快速形成致密坚硬的具有自支撑性能的保护壳状态，将整个电缆的缆芯紧密包裹，起到良好的隔热、阻燃的作用，所述制备方法使用现有常规设备就能实现，原料也易于获取，价格合理，性价比非常高。本发明材料包括PVC树脂粉90‑100份，增塑剂60‑90份，填充剂30‑180份，助剂5‑20份，着色剂2‑8份，润滑剂8‑20份，稳定剂5‑10份，燃烧成壳添加剂50‑200份，氧化铝20‑30份，助溶剂30‑80份，阻燃剂10‑30份，抑烟剂10‑20份，抗氧剂5‑10份，防紫外线粉末5‑8份。

Description

一种制造防火电缆PVC护套的材料及其制备方法
技术领域
本发明属于电线电缆生产制造领域，尤其涉及一种制造防火电缆PVC护套的材料及其制备方法。
背景技术
随着社会发展的不断进步，我国的各种建筑增速很快，尤其是高层建筑的数量更是飞速增加，这些建筑发生火灾后对于救援和逃生是极其不利的，对消防安全的要求是非常高的，所选用的材料都是优选不燃或阻燃材料，同样在选择电缆时也都会采用防火电缆，因为当火灾发生时，疏散人员和救火时使用各种设备不能断电，包括应急照明和诱导标志，包括疏散人员的广播，包括防火卷帘门的控制和延迟关闭，包括自动喷淋装置的起动，包括消防电梯运输消防人员和消防设备，包括消防水泵的启动和工作，包括红外线探测器和烟感探测器的工作，包括备用电源的自动切换等等，都离不开电源的持续提供，这个时候的电缆要保证在一定的时间里不被烧掉，以保护有足够时间安全撤离，利于灭火和减少损失。
电缆护套是电缆的最外层，是火灾中电缆的第一道保障，而且对于保证电缆的物理机械性能，不受周围环境影响，延缓电缆老化有着关键性的作用，可以保证电缆运行的可靠性和长期使用寿命。而当前的防火电缆大致有两大类，一种是以氧化镁绝缘为代表的铜导体铜护套矿物绝缘类型的，这一类电缆具有不能大长度生产，安装维护的专业性较高，生产周期长等一系列缺点而没有被广泛采用；另一种是柔性防火电缆，例如以陶瓷化硅橡胶作为绝缘护套的电缆，但陶瓷化硅橡胶具有价格昂贵、需要专业挤出硫化的设备生产、机械强度不高、原料获取不便利等缺点，目前也没有被大批量的广泛应用，所以当前的建筑类消防市场急需一种生产工艺简单、原材料便于获取、安装敷设便利、性价比高的防火电缆。
发明内容
本发明提供了一种制造防火电缆PVC护套的材料及其制备方法，所述材料在发生火灾后可以快速形成致密坚硬的具有自支撑性能的保护壳状态，将整个电缆的缆芯紧密包裹，起到良好的隔热、阻燃的作用，所述制备方法使用现有常规设备就能实现，原料也易于获取，价格合理，性价比非常高。
为实现以上目的，本发明采用以下技术方案：
一种制造防火电缆PVC护套的材料，包括以下重量份组分：
PVC树脂粉90-100份，增塑剂60-90份，填充剂30-180份，助剂5-20份，着色剂2-8份，润滑剂8-20份，稳定剂5-10份，燃烧成壳添加剂50-200份，氧化铝20-30份，助溶剂30-80份，阻燃剂10-30份，抑烟剂10-20份，抗氧剂5-10份，防紫外线粉末5-8份。
以上所述组分中所述PVC树脂粉采用悬浮法生产的无毒PVC树脂粉；所述增塑剂为对苯二甲酸二辛酯(DOTP)、偏苯三酸三辛酯(TOTM)、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、剂己二酸二辛酯(DOA)和癸二酸二辛酯(DOS)按平均比例混合的混合物；所述填充剂为高耐磨碳酸钙；所述润滑剂为外润滑剂，所述稳定剂采用硬脂酸钡、硬脂酸铝、高耐磨炭黑、矾土、钙长石架状硅酸盐按平均比例混合的混合物；所述燃烧成壳添加剂为云母、硅酸钙、高岭土以质量比为5：3：3的混合物，其中云母为白云母、金云母或其混合物，所述云母的平均粒径为50-200μm，这样可以保证燃烧前后的机械强度，所述硅酸钙为硅灰石、硬硅钙石、雪硅钙石、针纳钙石或锰硅灰石，优选硅灰石；所述助溶剂采用玻璃粉或玻璃纤维与含硼化合物、氧化锌的混合物，比例为2：1：2，其中玻璃粉的软化点范围为300℃-600℃，所述含硼化合物为硼砂或硼酸锌，优选硼酸锌；所述的阻燃剂采用三氧化二锑、硼酸锌、氢氧化铝、氢氧化镁的质量比按照5：3：2：2的比例进行混合的混合物，当燃烧时Cl、Sb生成的SbCl3可以起到捕捉自由基，隔绝空气的作用，同时硼酸锌熔融后覆盖在表面，使氧气无法与燃烧表面接触，对炭层的进一步氧化有防护作用，氢氧化铝和氢氧化镁在分解时又吸收了大量热量；所述抑烟剂为三氧化二锑和硼酸锌的混合物；本发明中阻燃剂和抑烟剂共混后在燃烧时可以很好的起到高阻燃、防止发烟，不产生有毒气体、不产生滴落物的效果；所述的加工助剂采用氧化聚乙烯蜡；所述的抗氧剂采用双酚A类和二酮类的辅助热稳定剂，所述防紫外线粉末为稀土复合物。
一种制造防火电缆PVC护套的材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)物料的准备
(ⅰ)将稳定剂、助剂、着色剂、填充剂、助熔剂、抗氧剂、燃烧成壳添加剂、阻燃剂、抑烟剂、氧化铝分别过筛，并分别加入增塑剂浸泡，待浸透研磨后按比例称重后备用，将增塑剂预热到100℃后备用；
(ⅱ)将PVC树脂投入到高混机，然后加入增塑剂和润滑剂，待树脂已将增塑剂基本吸收后，加入步骤(ⅰ)得到的稳定剂，依靠摩擦生热使料温升到90-100℃，再加入步骤(ⅰ)得到的助剂、着色剂、填充剂、助熔剂、燃烧成壳添加剂、阻燃剂、抑烟剂、氧化铝继续加温到110℃，待物料冷却至40-50℃出料；
(2)材料的生产：
(ⅰ)将造粒机上阶双螺杆温度设定为140-160℃，下阶单螺杆设定为120-145℃，保温60分钟，开机生产；
(ⅱ)将步骤(1)得到的物料投入上阶平行双螺杆挤出机将物料混合均匀，温度为140-160℃的状态下塑化混炼、分散均匀，挤出的熔融混合物料直接落入大口径下阶单螺杆挤出机，下阶单螺杆挤出机将熔融混合物料，在低转速、高压和冷却状态下完成挤出造粒，挤出时温度已降至120-140℃；
(ⅲ)完成风冷模面热切粒，经过二级风冷旋风分离器冷却，粒子温度降至30-40℃，再经过风冷加长振动筛，将粒子温度降至室温得到制造防火电缆PVC护套的材料。
本发明的有益效果：本发明提供了一种制造防火电缆用的环保型PVC护套材料及其制备方法，该材料在正常温度下的电气绝缘性能、机械物理性能优于传统的PVC护套材料，发生火灾后可以使防火电缆在燃烧温度达到600摄氏度时就可以快速形成致密坚硬的具有自支撑性能的保护壳状态，将电缆的整个缆芯紧密坚硬包裹，可以抵御一定外力的冲击，能够阻止火焰向材料内部蔓延，从而起到良好的隔热、阻燃的作用，保护电缆的整个缆芯不会燃烧，能够稳定持续供电180分钟以上，可以为消防、救援、逃生照明和应急等提供可靠保障，争取宝贵时间，同时使用现有常规设备就能实现，原料也易于获取，价格合理，性价比非常高；氧指数可达38以上，本发明中阻燃剂和抑烟剂共混后在燃烧时可以很好的起到高阻燃、防止发烟，不产生有毒气体、不产生滴落物的效果，具有很好的阻燃性能和自熄性能，而且添加的防紫外线粉末能够增加材料的耐候性，能够延长材料的使用寿命。
具体实施方式
实施例1
一种制造防火电缆PVC护套的材料，包括以下重量份组分：
PVC树脂粉90份，增塑剂60份，高耐磨碳酸钙30份，氧化聚乙烯蜡5份，着色剂2份，外润滑剂8份，稳定剂5份，燃烧成壳添加剂50份，氧化铝20份，助溶剂30份，阻燃剂10份，抑烟剂10份，双酚A类辅助热稳定剂5份，稀土复合物5份。
以上所述组分中所述增塑剂为对苯二甲酸二辛酯(DOTP)、偏苯三酸三辛酯(TOTM)、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、剂己二酸二辛酯(DOA)和癸二酸二辛酯(DOS)按平均比例混合的混合物；所述稳定剂采用硬脂酸钡、硬脂酸铝、高耐磨炭黑、矾土、钙长石架状硅酸盐按平均比例混合的混合物；所述燃烧成壳添加剂为白云母、硅灰石、高岭土以质量比为5：3：3的混合物，所述云母的平均粒径为50-200μm，这样可以保证燃烧前后的机械强度；所述助溶剂采用玻璃粉与硼酸锌、氧化锌的混合物，比例为2：1：2，其中玻璃粉的软化点范围为300℃-600℃；所述的阻燃剂采用三氧化二锑、硼酸锌、氢氧化铝、氢氧化镁的质量比按照5：3：2：2的比例进行混合的混合物，当燃烧时Cl、Sb生成的SbCl3可以起到捕捉自由基，隔绝空气的作用，同时硼酸锌熔融后覆盖在表面，使氧气无法与燃烧表面接触，对炭层的进一步氧化有防护作用，氢氧化铝和氢氧化镁在分解时又吸收了大量热量；所述抑烟剂为三氧化二锑和硼酸锌的混合物；本发明中阻燃剂和抑烟剂共混后在燃烧时可以很好的起到高阻燃、防止发烟，不产生有毒气体、不产生滴落物的效果。
以上所述制造防火电缆PVC护套的材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)物料的准备
(ⅰ)将稳定剂、助剂、着色剂、填充剂、助熔剂、抗氧剂、燃烧成壳添加剂、阻燃剂、抑烟剂、氧化铝分别过筛，并分别加入增塑剂浸泡，待浸透研磨后按比例称重后备用，将增塑剂预热到100℃后备用；
(ⅱ)将PVC树脂投入到高混机，然后加入增塑剂和润滑剂，待树脂已将增塑剂基本吸收后，加入步骤(ⅰ)得到的稳定剂，依靠摩擦生热使料温升到90℃，再加入步骤(ⅰ)得到的助剂、着色剂、填充剂、助熔剂、燃烧成壳添加剂、阻燃剂、抑烟剂、氧化铝继续加温到110℃，待物料冷却至40℃出料；
(2)材料的生产：
(ⅰ)将造粒机上阶双螺杆温度设定为140℃，下阶单螺杆设定为120℃，保温60分钟，开机生产；
(ⅱ)将步骤(1)得到的物料投入上阶平行双螺杆挤出机将物料混合均匀，温度为140℃的状态下塑化混炼、分散均匀，挤出的熔融混合物料直接落入大口径下阶单螺杆挤出机，下阶单螺杆挤出机将熔融混合物料，在低转速、高压和冷却状态下完成挤出造粒，挤出时温度已降至120℃；
(ⅲ)完成风冷模面热切粒，经过二级风冷旋风分离器冷却，粒子温度降至30℃，再经过风冷加长振动筛，将粒子温度降至室温得到制造防火电缆PVC护套的材料。
实施例2
一种制造防火电缆PVC护套的材料，包括以下重量份组分：
PVC树脂粉100份，增塑剂90份，高耐磨碳酸钙180份，氧化聚乙烯蜡20份，着色剂8份，外润滑剂20份，稳定剂10份，燃烧成壳添加剂200份，氧化铝30份，助溶剂80份，阻燃剂30份，抑烟剂20份，二酮类辅助热稳定剂10份，稀土复合物8份。
以上所述组分中所述增塑剂为对苯二甲酸二辛酯(DOTP)、偏苯三酸三辛酯(TOTM)、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、剂己二酸二辛酯(DOA)和癸二酸二辛酯(DOS)按平均比例混合的混合物；所述稳定剂采用硬脂酸钡、硬脂酸铝、高耐磨炭黑、矾土、钙长石架状硅酸盐按平均比例混合的混合物；所述燃烧成壳添加剂为金云母、硬硅钙石、高岭土以质量比为5：3：3的混合物，所述云母的平均粒径为50-200μm，这样可以保证燃烧前后的机械强度；所述助溶剂采用玻璃纤维与硼砂、氧化锌的混合物，质量比为2：1：2；所述的阻燃剂采用三氧化二锑、硼酸锌、氢氧化铝、氢氧化镁的质量比按照5：3：2：2的比例进行混合的混合物，当燃烧时Cl、Sb生成的SbCl3可以起到捕捉自由基，隔绝空气的作用，同时硼酸锌熔融后覆盖在表面，使氧气无法与燃烧表面接触，对炭层的进一步氧化有防护作用，氢氧化铝和氢氧化镁在分解时又吸收了大量热量；所述抑烟剂为三氧化二锑和硼酸锌的混合物；本发明中阻燃剂和抑烟剂共混后在燃烧时可以很好的起到高阻燃、防止发烟，不产生有毒气体、不产生滴落物的效果。
以上所述制造防火电缆PVC护套的材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)物料的准备
(ⅰ)将稳定剂、助剂、着色剂、填充剂、助熔剂、抗氧剂、燃烧成壳添加剂、阻燃剂、抑烟剂、氧化铝分别过筛，并分别加入增塑剂浸泡，待浸透研磨后按比例称重后备用，将增塑剂预热到100℃后备用；
(ⅱ)将PVC树脂投入到高混机，然后加入增塑剂和润滑剂，待树脂已将增塑剂基本吸收后，加入步骤(ⅰ)得到的稳定剂，依靠摩擦生热使料温升到100℃，再加入步骤(ⅰ)得到的助剂、着色剂、填充剂、助熔剂、燃烧成壳添加剂、阻燃剂、抑烟剂、氧化铝继续加温到110℃，待物料冷却至50℃出料；
(2)材料的生产：
(ⅰ)将造粒机上阶双螺杆温度设定为160℃，下阶单螺杆设定为145℃，保温60分钟，开机生产；
(ⅱ)将步骤(1)得到的物料投入上阶平行双螺杆挤出机将物料混合均匀，温度为160℃的状态下塑化混炼、分散均匀，挤出的熔融混合物料直接落入大口径下阶单螺杆挤出机，下阶单螺杆挤出机将熔融混合物料，在低转速、高压和冷却状态下完成挤出造粒，挤出时温度已降至140℃；
(ⅲ)完成风冷模面热切粒，经过二级风冷旋风分离器冷却，粒子温度降至40℃，再经过风冷加长振动筛，将粒子温度降至室温得到制造防火电缆PVC护套的材料。
实施例3
一种制造防火电缆PVC护套的材料，包括以下重量份组分：
PVC树脂粉90-100份，增塑剂60-90份，高耐磨碳酸钙30-180份，氧化聚乙烯蜡5-20份，着色剂2-8份，外润滑剂8-20份，稳定剂5-10份，燃烧成壳添加剂50-200份，氧化铝20-30份，助溶剂30-80份，阻燃剂10-30份，抑烟剂10-20份，二酮类的辅助热稳定剂5-10份，防紫外线粉末5-8份。
以上所述组分中所述增塑剂为对苯二甲酸二辛酯(DOTP)、偏苯三酸三辛酯(TOTM)、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、剂己二酸二辛酯(DOA)和癸二酸二辛酯(DOS)按平均比例混合的混合物；所述稳定剂采用硬脂酸钡、硬脂酸铝、高耐磨炭黑、矾土、钙长石架状硅酸盐按平均比例混合的混合物；所述燃烧成壳添加剂为云母、雪硅钙石、高岭土以质量比为5：3：3的混合物，其中云母为白云母、金云母的混合物，所述云母的平均粒径为50-200μm，这样可以保证燃烧前后的机械强度，所述助溶剂采用玻璃粉与硼酸锌、氧化锌的混合物，比例为2：1：2，其中玻璃粉的软化点范围为300℃-600℃；所述的阻燃剂采用三氧化二锑、硼酸锌、氢氧化铝、氢氧化镁的质量比按照5：3：2：2的比例进行混合的混合物，当燃烧时Cl、Sb生成的SbCl3可以起到捕捉自由基，隔绝空气的作用，同时硼酸锌熔融后覆盖在表面，使氧气无法与燃烧表面接触，对炭层的进一步氧化有防护作用，氢氧化铝和氢氧化镁在分解时又吸收了大量热量；所述抑烟剂为三氧化二锑和硼酸锌的混合物；本发明中阻燃剂和抑烟剂共混后在燃烧时可以很好的起到高阻燃、防止发烟，不产生有毒气体、不产生滴落物的效果。
以上所述制造防火电缆PVC护套的材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)物料的准备
(ⅰ)将稳定剂、助剂、着色剂、填充剂、助熔剂、抗氧剂、燃烧成壳添加剂、阻燃剂、抑烟剂、氧化铝分别过筛，并分别加入增塑剂浸泡，待浸透研磨后按比例称重后备用，将增塑剂预热到100℃后备用；
(ⅱ)将PVC树脂投入到高混机，然后加入增塑剂和润滑剂，待树脂已将增塑剂基本吸收后，加入步骤(ⅰ)得到的稳定剂，依靠摩擦生热使料温升到95℃，再加入步骤(ⅰ)得到的助剂、着色剂、填充剂、助熔剂、燃烧成壳添加剂、阻燃剂、抑烟剂、氧化铝继续加温到110℃，待物料冷却至45℃出料；
(2)材料的生产：
(ⅰ)将造粒机上阶双螺杆温度设定为150℃，下阶单螺杆设定为135℃，保温60分钟，开机生产；
(ⅱ)将步骤(1)得到的物料投入上阶平行双螺杆挤出机将物料混合均匀，温度为150℃的状态下塑化混炼、分散均匀，挤出的熔融混合物料直接落入大口径下阶单螺杆挤出机，下阶单螺杆挤出机将熔融混合物料，在低转速、高压和冷却状态下完成挤出造粒，挤出时温度已降至130℃；
(ⅲ)完成风冷模面热切粒，经过二级风冷旋风分离器冷却，粒子温度降至35℃，再经过风冷加长振动筛，将粒子温度降至室温得到制造防火电缆PVC护套的材料。
以上所述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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种制造防火电缆PVC护套的材料，其特征在于，包括以下重量份组分：
PVC树脂粉90-100份，增塑剂60-90份，填充剂30-180份，助剂5-20份，着色剂2-8份，润滑剂8-20份，稳定剂5-10份，燃烧成壳添加剂50-200份，氧化铝20-30份，助溶剂30-80份，阻燃剂10-30份，抑烟剂10-20份，抗氧剂5-10份，防紫外线粉末5-8份。
2.根据权利要求1所述的制造防火电缆PVC护套的材料，其特征在于，所述PVC树脂粉为采用悬浮法生产的无毒PVC树脂粉；所述增塑剂为对苯二甲酸二辛酯(DOTP)、偏苯三酸三辛酯（TOTM）、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、剂己二酸二辛酯（DOA）和癸二酸二辛酯（DOS）按平均比例混合的混合物；所述填充剂为高耐磨碳酸钙；所述润滑剂为外润滑剂；所述稳定剂为硬脂酸钡、硬脂酸铝、高耐磨炭黑、矾土、钙长石架状硅酸盐按平均比例混合的混合物；所述助溶剂采用玻璃粉或玻璃纤维与含硼化合物、氧化锌的混合物；所述含硼化合物为硼砂或硼酸锌；所述燃烧成壳添加剂为云母、硅酸钙、高岭土以质量比为5：3：3的混合物；所述的阻燃剂采用三氧化二锑、硼酸锌、氢氧化铝、氢氧化镁的质量比按照5：3：2：2的比例进行混合的混合物；所述抑烟剂为三氧化二锑和硼酸锌的混合物；所述的加工助剂采用氧化聚乙烯蜡；所述的抗氧剂采用双酚A类和二酮类的辅助热稳定剂，所述防紫外线粉末为稀土复合物。
3.根据权利要求2所述的制造防火电缆PVC护套的材料，其特征在于，所述云母的平均粒径为50-200μm。
4.根据权利要求2或3所述的制造防火电缆PVC护套的材料，其特征在于，所述云母为白云母、金云母或其混合物。
5.根据权利要求2所述的制造防火电缆PVC护套的材料，其特征在于，所述玻璃粉或玻璃纤维与含硼化合物、氧化锌的质量比为2：1：2。
6.根据权利要求2或5所述的制造防火电缆PVC护套的材料，其特征在于，玻璃粉的软化点范围为300℃-600℃；所述含硼化合物为硼砂或硼酸锌。
7.根据权利要求6所述的制造防火电缆PVC护套的材料，其特征在于，所述含硼化合物为硼酸锌。
8.根据权利要求2所述的制造防火电缆PVC护套的材料，其特征在于，所述硅酸钙为硅灰石、硬硅钙石、雪硅钙石、针纳钙石或锰硅灰石。
9.根据权利要求8所述的制造防火电缆PVC护套的材料，其特征在于，所述硅酸钙为硅灰石。
10.一种制造防火电缆PVC护套的材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)物料的准备
(ⅰ)将稳定剂、助剂、着色剂、填充剂、助熔剂、抗氧剂、燃烧成壳添加剂、阻燃剂、抑烟剂、氧化铝、防紫外线粉末分别过筛，并分别加入增塑剂浸泡，待浸透研磨后按比例称重后备用，将增塑剂预热到100℃后备用；
(ⅱ)将PVC树脂投入到高混机，然后加入增塑剂和润滑剂，待树脂已将增塑剂基本吸收后，加入步骤(ⅰ)得到的稳定剂，依靠摩擦生热使料温升到90-100℃，再加入步骤(ⅰ)得到的助剂、着色剂、填充剂、助熔剂、燃烧成壳添加剂、阻燃剂、抑烟剂、氧化铝、防紫外线粉末继续加温到110℃，待物料冷却至40-50℃出料；
(2)材料的生产
(ⅰ)将造粒机上阶双螺杆温度设定为140-160℃，下阶单螺杆设定为120-145℃，保温60分钟，开机生产；
(ⅱ)将步骤(1)得到的物料投入上阶平行双螺杆挤出机将物料混合均匀，温度为140-160℃的状态下塑化混炼、分散均匀，挤出的熔融混合物料直接落入大口径下阶单螺杆挤出机，下阶单螺杆挤出机将熔融混合物料，在低转速、高压和冷却状态下完成挤出造粒，挤出时温度已降至120-140℃；
(ⅲ)完成风冷模面热切粒，经过二级风冷旋风分离器冷却，粒子温度降至30-40℃，再经过风冷加长振动筛，将粒子温度降至室温得到制造防火电缆PVC护套的材料。
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