CN109949985A

CN109949985A - 一种高效节能阻燃电缆

Info

Publication number: CN109949985A
Application number: CN201910272505.6A
Authority: CN
Inventors: 陈德华; 章祖新
Original assignee: Guizhou Yudi Electrical Co Ltd
Current assignee: Guizhou Yudi Electrical Co Ltd
Priority date: 2019-05-20
Filing date: 2019-05-20
Publication date: 2019-06-28

Abstract

本发明公开了一种高效节能阻燃电缆，包括导电金属，所述导电金属的外表面包裹有绝缘包裹层，所述绝缘包裹层的外部包裹有内防护层，所述绝缘包裹层与内防护层之间的位置设置有复合填充层，所述内防护层的外部表面包裹有内阻燃层，所述内阻燃层的外部表面包裹有外阻燃层，所述外阻燃层的外部表面包裹有散热层，所述散热层的外部表面包裹有金属编织屏蔽层，所述金属编织屏蔽层的外表面包裹有外包裹层，本发明涉及电缆技术领域。该一种高效节能阻燃电缆，达到了即可实现电缆阻燃，也减轻电缆自身重量，节约能源，减少多余成本消耗，提高电缆的散热能力的目的。

Description

一种高效节能阻燃电缆

技术领域

本发明涉及电缆技术领域，具体为一种高效节能阻燃电缆。

背景技术

电缆通常是由几根或几组导线(每组至少两根)绞合而成的类似绳索的电缆，每组导线之间相互绝缘，并常围绕着一根中心扭成，整个外面包有高度绝缘的覆盖层。电缆具有内通电，外绝缘的特征。

电缆有电力电缆、控制电缆、补偿电缆、屏蔽电缆、高温电缆、计算机电缆、信号电缆、同轴电缆、耐火电缆、船用电缆、矿用电缆、铝合金电缆等等。它们都是由单股或多股导线和绝缘层组成，用来连接电路、电器等。

电线电缆的制造与大多数机电产品的生产方式是完全不同的。机电产品通常采用将另件装配成部件、多个部件再装配成单台产品，产品以台数或件数计量。电线电缆是以长度为基本计量单位。所有电线电缆都是从导体加工开始，在导体的外围一层一层地加上绝缘、屏蔽、成缆、护层等而制成电线电缆产品。产品结构越复杂，叠加的层次就越多。

目前电缆的外包裹层均为实心材料，这样不但增加了材料的消耗，也增加了电缆自身的重量，同时不利于电缆自身的散热，从而电缆的传导效率低，阻燃能力差。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种高效节能阻燃电缆，解决了目前电缆的外包裹层均为实心材料，这样不但增加了材料的消耗，也增加了电缆自身的重量，同时不利于电缆自身的散热，从而电缆的传导效率低，阻燃能力差的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种高效节能阻燃电缆，包括导电金属，所述导电金属的外表面包裹有绝缘包裹层，所述绝缘包裹层的外部包裹有内防护层，所述绝缘包裹层与内防护层之间的位置设置有复合填充层，所述内防护层的外部表面包裹有内阻燃层，所述内阻燃层的外部表面包裹有外阻燃层，所述外阻燃层的外部表面包裹有散热层，所述散热层的外部表面包裹有金属编织屏蔽层，所述金属编织屏蔽层的外表面包裹有外包裹层。

优选的，所述内阻燃层和外阻燃层的外侧表面均匀固定连接有阻燃内槽。

优选的，所述阻燃内槽的内部均填充阻燃颗粒。

优选的，所述阻燃内槽内部的底端均匀设置有散热通孔。

优选的，所述散热层的外表面均匀设置有螺纹散热槽。

优选的，所述内防护层的材料采用玻璃纤维丝，所述金属编织屏蔽层的材料采用镀锡铜。

优选的，所述的内阻燃层和/或外阻燃层采用阻燃树脂材料,阻燃树脂配方包括：1000份EVA树脂、60～80份勃姆石、5～10份纳米MnCO₃、3～5份2，2，4-三甲基1，2-二氢化喹聚合体、0.3～0.8份己二酸二辛酯、1～3份碳纳米管。

优选的，所述配方包括：1000份EVA树脂、60～80份勃姆石、5～10份纳米MnCO₃、3～5份2，2，4-三甲基1，2-二氢化喹聚合体、0.3～0.8份己二酸二辛酯、5～10份纳米镁铝水滑石、1～3份碳纳米管。

优选的，所述勃姆石为空心球状勃姆石。

优选的，所述勃姆石球体内填有氧化镁。

本发明提供了一种高效节能阻燃电缆。具备以下有益效果：

(1)、该高效节能阻燃电缆，通过导电金属的外表面包裹有绝缘包裹层，绝缘包裹层的外部包裹有内防护层，绝缘包裹层与内防护层之间的位置设置有复合填充层，内防护层的外部表面包裹有内阻燃层，内阻燃层的外部表面包裹有外阻燃层，外阻燃层的外部表面包裹有散热层，散热层的外部表面包裹有金属编织屏蔽层，金属编织屏蔽层的外表面包裹有外包裹层，内阻燃层和外阻燃层的外侧表面均匀固定连接有阻燃内槽，同时在阻燃内槽的内部均填充阻燃颗粒，填充的填充阻燃颗粒的质量轻，达到了即可实现电缆阻燃，也减轻电缆自身重量，节约能源，减少多余成本消耗的目的。

(2)、该高效节能阻燃电缆，通过阻燃内槽内部的底端均匀设置有散热通孔，散热层的外表面均匀设置有螺纹散热槽，散热通孔的孔径小于阻燃颗粒，热量可经过散热通孔，再经过螺纹散热槽从电缆两端散热排出，同时将局部热量分散均匀，避免局部过热产生着火现象，达到了提高电缆的散热能力的目的。

附图说明

图1为本发明整体的剖视图；

图2为本发明整体的剥离结构示意图；

图3为本发明阻燃内槽的俯视图。

图中：1导电金属、2绝缘包裹层、3内防护层、4复合填充层、5内阻燃层、6外阻燃层、7散热层、8金属编织屏蔽层、9外包裹层、10阻燃内槽、11散热通孔、12螺纹散热槽。

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1-3，本发明提供一种技术方案：一种高效节能阻燃电缆，包括导电金属1，导电金属1的外表面包裹有绝缘包裹层2，绝缘包裹层2的外部包裹有内防护层3，绝缘包裹层2与内防护层3之间的位置设置有复合填充层4，内防护层3的外部表面包裹有内阻燃层5，内阻燃层5的外部表面包裹有外阻燃层6，外阻燃层6的外部表面包裹有散热层7，散热层7的外部表面包裹有金属编织屏蔽层8，金属编织屏蔽层8的外表面包裹有外包裹层9。内阻燃层5和外阻燃层6的外侧表面均匀固定连接有阻燃内槽10。阻燃内槽10的内部均填充阻燃颗粒。阻燃内槽10内部的底端均匀设置有散热通孔11。散热层7的外表面均匀设置有螺纹散热槽12。内防护层3的材料采用玻璃纤维丝，金属编织屏蔽层8的材料采用镀锡铜。

使用时，导电金属1的外表面包裹有绝缘包裹层2，绝缘包裹层2的外部包裹有内防护层3，绝缘包裹层2与内防护层3之间的位置设置有复合填充层4，内防护层3的外部表面包裹有内阻燃层5，内阻燃层5的外部表面包裹有外阻燃层6，外阻燃层6的外部表面包裹有散热层7，散热层7的外部表面包裹有金属编织屏蔽层8，金属编织屏蔽层8的外表面包裹有外包裹层9，内阻燃层5和外阻燃层6的外侧表面均匀固定连接有阻燃内槽10，阻燃内槽10的内部均填充阻燃颗粒，同时在阻燃内槽的内部均填充阻燃颗粒，填充的填充阻燃颗粒的质量轻，达到了即可实现电缆阻燃，也减轻电缆自身重量，节约能源，减少多余成本消耗的目的；阻燃内槽10内部的底端均匀设置有散热通孔11，散热层7的外表面均匀设置有螺纹散热槽12，散热通孔的孔径小于阻燃颗粒，热量可经过散热通孔，再经过螺纹散热槽从电缆两端散热排出，同时将局部热量分散均匀，避免局部过热产生着火现象，达到了提高电缆的散热能力的目的。

优选的，所述的内阻燃层和/或外阻燃层采用阻燃树脂材料,所述阻燃树脂配方如下：

按质量份数：1000份EVA树脂、60～80份内含氧化镁的勃姆石、5～10份纳米MnCO₃、3～5份2，2，4-三甲基1，2-二氢化喹聚合体、0.3～0.8份己二酸二辛酯、5～10份纳米镁铝水滑石(Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃·4H₂O)、1～3份碳纳米管。

制备方法包括如下步骤：

(1)制备内含氧化镁的球状勃姆石。将100ml 0.1mol/l的硫酸铝水溶液、2.73g尿素、2g纳米镁铝水滑石(Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃·4H₂O)、500ml水放入容器中，密封后，3.05GHz微波辐射，非脉冲加热，反应45～60min。反应结束后，冷却至室温，离心收集反应生成的固体粉末材料，用去离子水洗至无硫酸根离子，再用无水乙醇洗涤1～3次，干燥后即得所需的内含氧化镁的球状勃姆石。

(2)在EVA树脂中加入配方中各组分，需要注意的是，除在制备勃姆石时添加了镁铝水滑石外，在整体配方中还额外添加了纳米镁铝水滑石。将各组分充分混匀后，在190～200℃下压制/挤出，制成所需形状，即为所需的阻燃电缆材料。制备完成后，在常温下保持3天，即可达到最佳力学性能。

下面结合具体的实施例，对本发明进行进一步解释说明。

实施例

1、按上述方法制备19组阻燃电缆材料，制备的各组电缆材料压制成5×5cm的片状材料，厚度2mm，便于进行后续测定。具体制备方法如表1所示，表中各组分的份数为质量份数。

其中，表中的空心勃姆石指未引入水滑石和氧化镁的勃姆石，其制备方法为：将100ml 0.1mol/l的硫酸铝水溶液、3.64g尿素、300ml水放入容器中，密封后，3.05GHz微波辐射，非脉冲加热，反应45～60min。反应结束后，冷却至室温，离心收集反应生成的固体粉末材料，用去离子水洗至无硫酸根离子，再用无水乙醇洗涤1～3次，干燥后即得所需的球状空心勃姆石。

表1各组阻燃电缆材料的具体制备方法

2、制备后，对各组电缆材料分别进行性能测试。包括：(1)极限氧指数测试。将各材料切为5×1cm的条状材料，按GB/T 2406-2008的方法进行。(2)烟密度。委托四川鑫电电缆有限公司进行，使用最小透光率(％)展示(71％)。(3)抗拉伸性能。材料制备完成后，室温放置3天后进行；使用抗拉伸强度(MPa)和断裂伸长率(％)两个指标展示。

各组结果如表2所示。

表2各组阻燃电缆的性能展示

本发明提供了一种全新的阻燃勃姆石结构。在不使用外加催化剂等昂贵、有毒害、控制不方便的化学试剂的情况下，完成了空心球状勃姆石的制备，并在勃姆石的球心内部引入了氧化镁和水滑石。因为空心球状勃姆石在制备过程中需要缓慢沉淀，所以选择了缓慢释放OH^-的尿素，以帮助勃姆石形成球状结晶。另外，为了在球心引入所需组分，在制备时加入了纳米镁铝水滑石，镁铝水滑石受热后也会缓慢分解释放部分OH^-，节约了尿素的用量；镁铝水滑石受热分解后产生的氧化镁在勃姆石逐渐结晶的过程中被包裹进球心内部，最终生成所需的全新的勃姆石结构。

勃姆石又称软水铝石，受热分解时会吸收大量热量，同时会释放水蒸气，实现阻燃的效果。本发明提供的勃姆石结构为空心球状结构，粒径小，为1～2μm，与基体结合性能好，是优质的无机填料；除具有一般勃姆石的耐酸、阻燃性能外，还因其具有大量相互连通的孔隙，在电缆起火时，可以迅速吸收大量有毒有害的烟雾，避免灾难进一步扩大。勃姆石内部的氧化镁和水滑石自身是优异的阻燃材料，受热分解时也会吸收大量热量，同时析出水分辅助阻燃。另外，加入水滑石后联合制备的全新的阻燃勃姆石结构对勃姆石的晶体成型产生了影响，比单独使用等量勃姆石和水滑石的阻燃、吸烟效果更佳。

本发明还使用了纳米MnCO₃作为辅助阻燃材料和无机填料，不仅与基体结合紧密，其受热分解时还会产生CO₂，抑制燃烧的进程。同时，生成的MnO还可以和电缆燃烧时可能产生的卤化氢气体反应，减小酸性有毒气体对周边设备的腐蚀和对人员的伤害。

本发明还辅助添加了碳纳米管，一方面可以提高EVA树脂受热膨胀后的成炭质量，帮助提高阻燃性能，另一方面还帮助提高了电缆材料的综合力学性能。本发明制备的电缆不仅具有极优的阻燃、吸烟性能，还具有优异的抗拉伸强度。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种高效节能阻燃电缆，包括导电金属(1)，其特征在于：所述导电金属(1)的外表面包裹有绝缘包裹层(2)，所述绝缘包裹层(2)的外部包裹有内防护层(3)，所述绝缘包裹层(2)与内防护层(3)之间的位置设置有复合填充层(4)，所述内防护层(3)的外部表面包裹有内阻燃层(5)，所述内阻燃层(5)的外部表面包裹有外阻燃层(6)，所述外阻燃层(6)的外部表面包裹有散热层(7)，所述散热层(7)的外部表面包裹有金属编织屏蔽层(8)，所述金属编织屏蔽层(8)的外表面包裹有外包裹层(9)。

2.根据权利要求1所述的一种高效节能阻燃电缆，其特征在于：所述内阻燃层(5)和外阻燃层(6)的外侧表面均匀固定连接有阻燃内槽(10)。

3.根据权利要求2所述的一种高效节能阻燃电缆，其特征在于：所述阻燃内槽(10)的内部均填充阻燃颗粒。

4.根据权利要求3所述的一种高效节能阻燃电缆，其特征在于：所述阻燃内槽(10)内部的底端均匀设置有散热通孔(11)。

5.根据权利要求1所述的一种高效节能阻燃电缆，其特征在于：所述散热层(7)的外表面均匀设置有螺纹散热槽(12)。

6.根据权利要求1所述的一种高效节能阻燃电缆，其特征在于：所述内防护层(3)的材料采用玻璃纤维丝，所述金属编织屏蔽层(8)的材料采用镀锡铜。

7.根据权利要求1所述的一种高效节能阻燃电缆，其特征在于：所述的内阻燃层(5)和/或外阻燃层(6)采用阻燃树脂材料,阻燃树脂配方包括：1000份EVA树脂、60～80份勃姆石、5～10份纳米MnCO₃、3～5份2，2，4-三甲基1，2-二氢化喹聚合体、0.3～0.8份己二酸二辛酯、1～3份碳纳米管。

8.根据权利要求7所述的一种高效节能阻燃电缆，其特征在于：所述配方包括：1000份EVA树脂、60～80份勃姆石、5～10份纳米MnCO₃、3～5份2，2，4-三甲基1，2-二氢化喹聚合体、0.3～0.8份己二酸二辛酯、5～10份纳米镁铝水滑石、1～3份碳纳米管。

9.根据权利要求8所述的一种高效节能阻燃电缆，其特征在于：所述勃姆石为空心球状勃姆石。

10.根据权利要求9所述的一种高效节能阻燃电缆，其特征在于：所述勃姆石球体内填有氧化镁。