CN109989267B - 一种电缆接头保护盒用防爆防火材料及制作工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电缆接头保护盒用防爆防火材料及制作工艺，所述防爆防火材料由耐高温纤维浸泡于超高温陶瓷粉涂层溶液制作而成；其中，所述超高温陶瓷粉包括以下重量组成的组分：硼化锆60%～70%，碳化硅10%～15%，锆酸锶5%～10%，三氧化二钇5%～10%和三氧化二镝5%～10%。本发明通过将耐高温纤维浸泡在超高温陶瓷粉涂层溶液中制备得到防爆防火材料，由上述陶瓷粉末制备的材料长期耐超高温可以达到3000℃；具有超高强度，将其用在电缆接头保护盒内时，可承受电缆接头短路故障时的爆炸能量的冲击；导热性能好，不影响电缆接头运行时的散热。
Description
技术领域
本发明涉及化工材料技术领域，具体而言，涉及一种电缆接头保护盒用防爆防火材料及制作工艺。
背景技术
高压电缆线路由电缆本体、中间接头和终端等电缆附件组成。电缆接头是电缆线路中最薄弱的环节，在电缆线路中除去外力破坏这一因素外，由电缆接头导致的故障率最高。电缆接头在击穿故障时，一般会发生爆炸现象，故障时产生的瞬间高温和释放的压力在有些场合下足以炸坏或烧毁电缆沟内与其并行的其他电缆，甚至可以掀翻电缆通道的井盖、摧毁沟道，并对周围的行人和其他附属设施造成伤害。电缆线路运行过程中接头发生故障是不可避免的，然而现有技术中上没有相应的措施对电缆接头进行防护。
发明内容
鉴于此，本发明提出了一种电缆接头保护盒用防爆防火材料及制作工艺，旨在解决现有电缆接头在发生故障时容易导致火灾事故的问题。
本发明第一方面提出了一种电缆接头保护盒用防爆防火材料，所述防爆防火材料由耐高温纤维浸泡于超高温陶瓷粉涂层溶液制作而成；其中，所述超高温陶瓷粉包括以下重量组成的组分：硼化锆60%～70%，碳化硅10%～15%，锆酸锶5%～10%，三氧化二钇5%～10%和三氧化二镝5%～10%。
进一步地，上电缆接头保护盒用防爆防火材料中，聚四氟乙烯纤维、芳香族聚酰胺纤维和聚酰亚胺纤维中的至少一种。
进一步地，上电缆接头保护盒用防爆防火材料中，所述芳香族聚酰胺纤维为凯夫拉纤维。
进一步地，上电缆接头保护盒用防爆防火材料中，所述耐高温纤维为带状，其宽度为200mm～300mm，厚度为1mm～3mm。
本发明第二方面提供了一种电缆接头保护盒用防爆防火材料的制备工艺，包括以下步骤：
步骤1，将硼化锆、碳化硅、锆酸锶、三氧化二钇和三氧化二镝粉末按照配方中的质量配比称量后进行混合，得到混合粉料；
步骤2，将所述步骤1中的混合粉料与溶剂以预设体积比混合后添加适量固化剂，搅拌至无分层现象，得到超高温陶瓷粉涂层溶液；
步骤3，将具有预设形状的耐高温纤维浸入超高温陶瓷粉涂层溶液中，浸泡预设时间后取出，待所述超高温陶瓷粉涂层凝固，即形成防爆防火材料。
进一步地，上电缆接头保护盒用防爆防火材料的制备工艺中，所述步骤1中，通过将硼化锆、碳化硅、锆酸锶、三氧化二钇和三氧化二镝粉末放入球磨机中搅拌一段时间，以使各粉末混合均匀。
进一步地，上电缆接头保护盒用防爆防火材料的制备工艺中，所述步骤1中的搅拌时间为1-3h；优选为2h。
进一步地，上电缆接头保护盒用防爆防火材料的制备工艺中，所述溶剂为去离子水、乙醇和甲醇中的至少一种；所述固化剂为脂肪族胺类、芳族胺类和酰胺基胺类中的任意一种或多种。
进一步地，上电缆接头保护盒用防爆防火材料的制备工艺中，所述步骤2中，所述混合粉料与溶剂的体积比为（1～3）：（2～6）；优选为1：（2～3）。
进一步地，上电缆接头保护盒用防爆防火材料的制备工艺中，所述步骤3中的浸泡时间为5-15min，优选为10min。
本发明第三方面提供了一种电缆接头保护盒用防爆防火材料的用途，将所述防爆防火材料用于电缆接头保护盒内。
本发明通过将耐高温纤维浸泡在超高温陶瓷粉涂层溶液中制备得到防爆防火材料，由于上述几种陶瓷粉末的熔点均较高且在高温下强度很高，耐火耐热的同时具有较强的抗冲击力，因此，由上述陶瓷粉末制备的材料长期耐超高温可以达到3000℃；具有超高强度，将其用在电缆接头保护盒内时，可承受电缆接头短路故障时的爆炸能量的冲击；导热性能好，不影响电缆接头运行时的散热。
附图说明
图1为本发明实施例中防爆防火材料的制备工艺流程图；
图2为本发明实施例中凯夫拉纤维的结构示意图；
图3为本发明实施例中超高温陶瓷粉涂层在凯夫拉纤维表面凝结后的示意图。
具体实施方式
以下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修饰，这些改进和修饰也视为本发明的保护范围。
本发明提供的电缆接头保护盒用防爆防火材料由耐高温纤维浸泡于超高温陶瓷粉涂层溶液制作而成；其中，所述超高温陶瓷粉包括以下重量组成的组分：硼化锆60%～70%，碳化硅10%～15%，锆酸锶5%～10%，三氧化二钇5%～10%和三氧化二镝5%～10%。
具体而言，所述耐高温纤维为聚四氟乙烯纤维、芳香族聚酰胺纤维和聚酰亚胺纤维中的至少一种；优选的，所述芳香族聚酰胺纤维为凯夫拉纤维。进一步的，所述耐高温纤维为带状，其宽度为200mm～300mm，厚度为1mm～3mm，以便于与电缆接头保护盒内部结构相匹配，使得安装过程更便捷。
参阅图1至图3，本发明第二方面提供了一种电缆接头保护盒用防爆防火材料的制备工艺，包括以下步骤：
步骤S1，将硼化锆、碳化硅、锆酸锶、三氧化二钇和三氧化二镝粉末按照配方中的质量配比称量后进行混合，得到混合粉料。
具体实施时，通过将硼化锆、碳化硅、锆酸锶、三氧化二钇和三氧化二镝粉末放入球磨机中搅拌一段时间，以使各粉末混合均匀。其中，球磨机的搅拌时间可以为1-3h；优选为2h。球磨机的转速可以为1000-3000r/min，优选为1500-2000 r/min；球磨过程中所用的磨球的直径分布在以下三个区间：（15-20）mm、（5-15）mm和（1-5）mm，以将上述几种陶瓷粉末研磨均匀。由于上述几种陶瓷粉末的熔点均较高且在高温下强度很高，耐火耐热的同时具有较强的抗冲击力，因此，有利于保证防爆防火材料的性能。
步骤S2，将所述步骤1中的混合粉料与溶剂以预设体积比混合后添加适量固化剂，搅拌至无分层现象，得到超高温陶瓷粉涂层溶液。
具体而言，所述溶剂可以为去离子水、乙醇和甲醇中的至少一种；所述固化剂为脂肪族胺类、芳族胺类和酰胺基胺类中的任意一种或多种。例如脂肪族胺类可以为乙烯基三胺、二氨基环己烷、乙二胺或四乙烯五胺等；芳族胺类可以为间苯二胺、间苯二甲胺、间苯二甲胺或间氨基甲胺等。
具体实施时，所述混合粉料与溶剂的体积比为（1～3）：（2～6）；优选为1：（2～3）。固化剂的添加量可以根据实际需要进行确定，优选的，固化剂的添加量为混合粉料重量的1%-3%。
步骤S3，将具有预设形状的耐高温纤维浸入超高温陶瓷粉涂层溶液中，浸泡预设时间后取出，待所述超高温陶瓷粉涂层凝固，即形成防爆防火材料。
具体而言，耐高温纤维可以编织成任意形状，考虑到其实际应用场合，可以将其编织成带状结构，然后缠绕成卷，以待用。
具体实施时，耐高温纤维在超高温陶瓷粉涂层溶液的浸泡时间可以根据实际情况确定，能将超高温陶瓷粉涂层充分涂覆于耐高温纤维表面即可，本实施例中，耐高温纤维在超高温陶瓷粉涂层溶液的浸泡时间可以为5-15min，优选为10min。
本发明第三方面提供了一种防爆防火材料的用途，将所述防爆防火材料用于电缆接头保护盒内。
具体而言，可以将防爆防火材料制作成包带结构，操作人员可以带上手套把防爆防火包带缠绕于电缆接头处，然后在防爆防火包带外面安装接头保护盒，即可实现电缆接头的防爆防火。
下面通过几个具体的实施例对本发明的防爆防火材料及其制备工艺进行说明。
实施例1
取3kg ZrB2、0.5kg SiC、0.25kg SrZrO3、0.25kg Y2O3和0.25kg Dy2O3粉末放入球磨机中，设置转速为1000r/min，进行搅拌混合，搅拌约2h，得到混合均匀的混合粉料；
取1L混合粉料和2L去离子水和0.01kg固化剂倒入容器内搅拌均匀，搅拌至无分层现象即可；
将凯夫拉纤维带完全浸入超高温陶瓷粉涂层液体中，浸入时间约为10min，然后将凯夫拉纤维带取出，待超高温陶瓷粉涂层凝固，即形成电缆接头保护盒用防爆防火包带材料。
实施例2
取3.5kg ZrB2、0.5kg SiC、0.5kg SrZrO3、0.25kg Y2O3和0.25kg Dy2O3粉末放入球磨机中，设置转速为1500r/min，进行搅拌混合，搅拌约2h，得到混合均匀的混合粉料；
取1L混合粉料、2L去离子水和0.02kg固化剂倒入容器内搅拌均匀，搅拌至无分层现象即可；
将凯夫拉纤维带完全浸入超高温陶瓷粉涂层液体中，浸入时间约为10min，然后将凯夫拉纤维带取出，待超高温陶瓷粉涂层凝固，即形成电缆接头保护盒用防爆防火包带材料。
实施例3
取3.25kg ZrB2、0.75kg SiC、0.25kg SrZrO3、0.5kg Y2O3和0.25kg Dy2O3粉末放入球磨机中，设置转速为1500r/min，进行搅拌混合，搅拌约2h，得到混合均匀的混合粉料；
取1L混合粉料、3L去离子水和0.03kg固化剂倒入容器内搅拌均匀，搅拌至无分层现象即可；
将凯夫拉纤维带完全浸入超高温陶瓷粉涂层液体中，浸入时间约为5min，然后将凯夫拉纤维带取出，待超高温陶瓷粉涂层凝固，即形成电缆接头保护盒用防爆防火包带材料。
实施例4
取3kg ZrB2、0.75kg SiC、0.25kg SrZrO3、0.5kg Y2O3和0.5kg Dy2O3粉末放入球磨机中，设置转速为2000r/min，进行搅拌混合，搅拌约2h，得到混合均匀的混合粉料；
取1L混合粉料、2.5L去离子水和0.015kg固化剂倒入容器内搅拌均匀，搅拌至无分层现象即可；
将凯夫拉纤维带完全浸入超高温陶瓷粉涂层液体中，浸入时间约为8min，然后将凯夫拉纤维带取出，待超高温陶瓷粉涂层凝固，即形成电缆接头保护盒用防爆防火包带材料。
实施例5
取3.5kg ZrB2、0.75kg SiC、0.25kg SrZrO3、0.25kg g Y2O3和0.25kg Dy2O3粉末放入球磨机中，设置转速为3000 r/min，进行搅拌混合，搅拌约2h，得到混合均匀的混合粉料；
取1L混合粉料、2L去离子水和0.03kg固化剂倒入容器内搅拌均匀，搅拌至无分层现象即可；
将凯夫拉纤维带完全浸入超高温陶瓷粉涂层液体中，浸入时间约为15min，然后将凯夫拉纤维带取出，待超高温陶瓷粉涂层凝固，即形成电缆接头保护盒用防爆防火包带材料。
对本发明实施例1-5制备的防爆防火包带材料进行爆炸试验，经过爆炸试验后，该包带材料仍保持完好，有效防止了火焰蔓延，并有效阻止爆炸对周围设备造成的损害。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (7)
1.一种电缆接头保护盒用防爆防火材料，其特征在于，所述防爆防火材料由耐高温纤维浸泡于超高温陶瓷粉涂层溶液制作而成；其中，
所述超高温陶瓷粉包括以下重量组成的组分：硼化锆60%～70%，碳化硅10%～15%，锆酸锶5%～10%，三氧化二钇5%～10%和三氧化二镝5%～10%；所述耐高温纤维为聚四氟乙烯纤维、凯夫拉纤维和聚酰亚胺纤维中的至少一种；所述耐高温纤维为带状，其宽度为200mm～300mm，厚度为1mm～3mm。
2.一种电缆接头保护盒用防爆防火材料的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，将硼化锆、碳化硅、锆酸锶、三氧化二钇和三氧化二镝粉末按照配方中的质量配比称量后进行混合，得到混合粉料；所述超高温陶瓷粉包括以下重量组成的组分：硼化锆60%～70%，碳化硅10%～15%，锆酸锶5%～10%，三氧化二钇5%～10%和三氧化二镝5%～10%；所述耐高温纤维为聚四氟乙烯纤维、凯夫拉纤维和聚酰亚胺纤维中的至少一种；
步骤2，将所述步骤1中的混合粉料与溶剂以预设体积比混合后添加适量固化剂，搅拌至无分层现象，得到超高温陶瓷粉涂层溶液；
步骤3，将具有预设形状的耐高温纤维浸入超高温陶瓷粉涂层溶液中，浸泡预设时间后取出，待所述超高温陶瓷粉涂层凝固，即形成防爆防火材料；所述耐高温纤维为带状，其宽度为200mm～300mm，厚度为1mm～3mm。
3.根据权利要求2所述的电缆接头保护盒用防爆防火材料的制备工艺，其特征在于，所述步骤1中，通过将硼化锆、碳化硅、锆酸锶、三氧化二钇和三氧化二镝粉末放入球磨机中搅拌一段时间，以使各粉末混合均匀。
4.根据权利要求3所述的电缆接头保护盒用防爆防火材料的制备工艺，其特征在于，所述步骤1中的搅拌时间为1-3h。
5.根据权利要求2所述的电缆接头保护盒用防爆防火材料的制备工艺，其特征在于，所述溶剂为去离子水、乙醇和甲醇中的至少一种；所述固化剂为脂肪族胺类、芳族胺类和酰胺基胺类中的任意一种或多种。
6.根据权利要求2所述的电缆接头保护盒用防爆防火材料的制备工艺，其特征在于，所述步骤2中，所述混合粉料与溶剂的体积比为（1～3）：（2～6）。
7.根据权利要求2所述的电缆接头保护盒用防爆防火材料的制备工艺，其特征在于，所述步骤3中的浸泡时间为5-15min。
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