CN110467767A - 一种0.6/1kV阻燃B1级电缆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种0.6/1kV阻燃B1级电缆,涉及电缆技术领域,所述电缆包括导体芯和包裹在导体芯外侧的外包层;所述导体芯包括导体及其外周包覆的绝缘层;所述外包层从内向外依次为低烟无卤填充包带层、无卤阻燃隔氧防火层、铠装层、阻燃包带层和低烟无卤阻燃聚烯烃外护层;所述低烟无卤阻燃外护层包括以下重量份的原料:乙烯‑醋酸乙烯共聚物20‑30份、低密度聚乙烯70‑80份、环磷腈包覆纳米粒子复合阻燃剂7‑15份、润滑剂1‑3份、抗氧剂0.5‑2份、紫外线吸收剂0.5‑2份、增塑剂1‑3份、乙撑双硬脂酰胺0.2‑0.5份、三烯丙基异氰脲酸酯0.5‑1份;所述乙烯‑醋酸乙烯共聚物和低密度聚乙烯的重量份总和为100份。本发明电缆达到GB 31247‑2014中规定的B1级阻燃要求,外护层材料的氧指数达到48.5%以上。
Description
技术领域
本发明涉及电缆技术领域,尤其涉及一种0.6/1kV阻燃B1级电缆。
背景技术
从2014年开始,欧盟就计划把室内用的电力、通讯、控制电缆纳为建筑法规中,要求电缆的防火性能和有害物质的释放都必须符合欧盟标准。同时,国内公安部四川消防所联合标委会推出了GB31247-2014,针对电缆及光缆进行燃烧性能分级。该标准与EN50575等同,对于国内市场冲击很大。
0.6/1kV阻燃B1级电缆提高了对电缆阻燃性能的要求,安全性能要求更高。遇到火灾时,能够提供更有利的逃生机会。根据最新版DGJ 08-2048-2016《民用建筑电气防火设计规程》和GB 50016-2018《建筑设计防火规范》要求:超高层建筑应选择燃烧性能B1级及以上、产烟毒性为t0级、燃烧滴落物/微粒等级为d0级的电线和电缆;一类高层建筑及人员密集的公共场所,电线电缆燃烧性能应选用燃烧性能B1级、产烟毒性为t1级、燃烧滴落物/微粒等级为d1级;同时高层建筑、商场、学校、地铁站、机场、体育场、展览馆、医院等人口密集型公众场所即将广泛使用B1电缆。因此,0.6/1kV阻燃B1级电缆具有非常广阔的市场前景,但目前国内能够生产该电缆且达标的企业较少,如何开发出一种防火阻燃性能好的0.6/1kV阻燃B1级电缆成为本领域技术人员努力的方向。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题,本发明提出了一种0.6/1kV阻燃B1级电缆,该电缆达到GB 31247-2014中规定的B1级阻燃要求,且外护层材料的氧指数达到48.5%以上。
本发明提出的一种0.6/1kV阻燃B1级电缆,所述电缆包括导体芯和包裹在导体芯外侧的外包层;所述导体芯包括导体及其外周包覆的绝缘层;所述外包层从内向外依次为低烟无卤填充包带层、无卤阻燃隔氧防火层、铠装层、阻燃包带层和低烟无卤阻燃聚烯烃外护层;
所述低烟无卤阻燃外护层包括以下重量份的原料:乙烯-醋酸乙烯共聚物20-30份、低密度聚乙烯70-80份、环磷腈包覆纳米粒子复合阻燃剂7-15份、润滑剂1-3份、抗氧剂0.5-2份、紫外线吸收剂0.5-2份、增塑剂1-3份、乙撑双硬脂酰胺0.2-0.5份、三烯丙基异氰脲酸酯0.5-1份;所述乙烯-醋酸乙烯共聚物和低密度聚乙烯的重量份总和为100份。
优选地,所述环磷腈包覆纳米粒子复合阻燃剂的制备如下:将六氯环三磷腈溶于四氢呋喃,加入对硝基苯酚,滴加氢氧化钠调节pH,通入氮气,搅拌回流反应,然后滴加氯化亚锡的乙醇溶液,用浓盐酸调节pH,搅拌回流反应,趁热过滤,洗涤,得物料a;将甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷溶于乙醇溶液中,然后加入氧化镁纳米粒子,超声分散,再加入物料a,加热,搅拌反应,过滤,洗涤,即得。
优选地,所述环磷腈包覆纳米粒子复合阻燃剂的制备如下:将1份六氯环三磷腈溶于13-17份四氢呋喃,加入2.5-3.0份对硝基苯酚,滴加氢氧化钠调节pH至10-11,通入氮气,搅拌回流反应1.5-2.5h,然后滴加含7-10份氯化亚锡的乙醇溶液,用浓盐酸调节pH至4-4.5,搅拌回流反应2-3h,趁热过滤,洗涤,得物料a;将0.1-0.4份甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷溶于80%乙醇溶液中,然后加入0.7-1.2份氧化镁纳米粒子,超声分散20-30min,再加入物料a,加热至60-70℃,搅拌反应3-5h,过滤,洗涤,即得。
优选地,所述润滑剂为硬脂酸锌、聚乙烯蜡、硅油中的任意一种或一种以上。
优选地,所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂;优选地,为抗氧剂1010、抗氧剂245、抗氧剂1035、抗氧剂1024中的任意一种或一种以上。
优选地,所述紫外线吸收剂为紫外线吸收剂UV-531。
优选地,所述增塑剂为癸二酸二辛酯和偏苯三酸三辛酯按照1-2:1的重量比组成的。
优选地,所述低烟无卤阻燃外护层的胶料的制备方法如下:将乙烯-醋酸乙烯共聚物、低密度聚乙烯加入密炼机,于90-110℃下混合3-6min,然后加入环磷腈包覆纳米粒子复合阻燃剂、润滑剂、抗氧剂、紫外线吸收剂、增塑剂、乙撑双硬脂酰胺、三烯丙基异氰脲酸酯,混炼5-10min,然后转移至挤出机中进行挤出、造粒,即得低烟无卤阻燃外护层料。
优选地,所述挤出造粒温度为120-130℃。
有益效果:本发明提出了一种0.6/1kV阻燃B1级电缆,达到了GB 31247-2014中规定的B1级阻燃、d1等级燃烧滴落物/微粒、t0等级烟气毒性、a1等级腐蚀性等防火特性,具有低烟、无卤、高阻燃、无毒等特点。电缆采用低烟无卤阻燃外护层,该护套层中添加了环磷腈包覆纳米粒子复合阻燃剂,其制备是采用六氯环三磷腈和对硝基苯酚为原料,生成含硝基的三环磷腈衍生物,再经氯化亚锡还原得到氨基,采用甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷对氧化镁纳米粒子进行改性,甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷水解后产生的羟基接枝纳米氧化镁粒子,另一端的功能性官能团甲基丙烯酰氧基则与三环磷腈衍生物上的氨基发生交联,从而使得三环磷腈衍生物包覆在氧化镁纳米粒子的表面,所得复合阻燃剂一方面改善了纳米粒子在高分子化合物的分散度,另一方面三环磷腈衍生物在燃烧过程中催化成炭,降低材料表面温度,而氧化镁则可以阻隔氧气和热量交换从而抑制燃烧,还能够在高温下生成氢氧化物从而成为新的阻燃剂发挥阻燃作用,在燃烧温度下再次分解为水和氧化镁,这样连续循环反应直至反应停止,相当于在一定程度上不断增加更多的阻燃剂,该复合阻燃剂中三环磷腈衍生物和氧化镁纳米粒子配合协效提高了材料的阻燃性能;该电缆外护层多种原料相互配合,制得外护层材料的机械性能和耐环境老化性能均能满足要求,氧指数可达48.5%以上。
具体实施方式
下面,通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种0.6/1kV阻燃B1级电缆,所述电缆包括导体芯和包裹在导体芯外侧的外包层;所述导体芯包括导体及其外周包覆的绝缘层;所述外包层从内向外依次为低烟无卤填充包带层、无卤阻燃隔氧防火层、铠装层、阻燃包带层和低烟无卤阻燃聚烯烃外护层。
其中,低烟无卤阻燃外护层包括以下重量份的原料:乙烯-醋酸乙烯共聚物20份、低密度聚乙烯80份、环磷腈包覆纳米粒子复合阻燃剂7份、润滑剂1份、抗氧剂2份、紫外线吸收剂0.5份、增塑剂1份、乙撑双硬脂酰胺0.2份、三烯丙基异氰脲酸酯0.5份;
其中,润滑剂为硬脂酸锌;抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂245按照1:1的重量比组成的;紫外线吸收剂为紫外线吸收剂UV-531;增塑剂为癸二酸二辛酯和偏苯三酸三辛酯按照1:1的重量比组成的;
环磷腈包覆纳米粒子复合阻燃剂的制备如下:将1份六氯环三磷腈溶于13份四氢呋喃,加入2.5份对硝基苯酚,滴加氢氧化钠调节pH至10,通入氮气,搅拌回流反应1.5h,然后滴加含7份氯化亚锡的乙醇溶液,用浓盐酸调节pH至4,搅拌回流反应2h,趁热过滤,洗涤,得物料a;将0.1份甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷溶于80%乙醇溶液中,然后加入0.7份氧化镁纳米粒子,超声分散20min,再加入物料a,加热至60℃,搅拌反应3h,过滤,洗涤,即得。
低烟无卤阻燃外护层的胶料的制备方法如下:将乙烯-醋酸乙烯共聚物、低密度聚乙烯加入密炼机,于90℃下混合3min,然后加入环磷腈包覆纳米粒子复合阻燃剂、润滑剂、抗氧剂、紫外线吸收剂、增塑剂、乙撑双硬脂酰胺、三烯丙基异氰脲酸酯,混炼5min,然后转移至挤出机中进行挤出、造粒,挤出造粒温度为120℃,即得低烟无卤阻燃外护层料。
实施例2
本发明提出的一种0.6/1kV阻燃B1级电缆,所述电缆包括导体芯和包裹在导体芯外侧的外包层;所述导体芯包括导体及其外周包覆的绝缘层;所述外包层从内向外依次为低烟无卤填充包带层、无卤阻燃隔氧防火层、铠装层、阻燃包带层和低烟无卤阻燃聚烯烃外护层。
其中,低烟无卤阻燃外护层包括以下重量份的原料:乙烯-醋酸乙烯共聚物30份、低密度聚乙烯70份、环磷腈包覆纳米粒子复合阻燃剂15份、润滑剂3份、抗氧剂0.5份、紫外线吸收剂2份、增塑剂3份、乙撑双硬脂酰胺0.5份、三烯丙基异氰脲酸酯1份;
其中,润滑剂为聚乙烯蜡;抗氧剂为抗氧剂1024;紫外线吸收剂为紫外线吸收剂UV-531;增塑剂为癸二酸二辛酯和偏苯三酸三辛酯按照2:1的重量比组成的;
环磷腈包覆纳米粒子复合阻燃剂的制备如下:将1份六氯环三磷腈溶于17份四氢呋喃,加入3.0份对硝基苯酚,滴加氢氧化钠调节pH至11,通入氮气,搅拌回流反应2.5h,然后滴加含10份氯化亚锡的乙醇溶液,用浓盐酸调节pH至4.5,搅拌回流反应3h,趁热过滤,洗涤,得物料a;将0.4份甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷溶于80%乙醇溶液中,然后加入1.2份氧化镁纳米粒子,超声分散30min,再加入物料a,加热至70℃,搅拌反应5h,过滤,洗涤,即得。
低烟无卤阻燃外护层的胶料的制备方法如下:将乙烯-醋酸乙烯共聚物、低密度聚乙烯加入密炼机,于110℃下混合6min,然后加入环磷腈包覆纳米粒子复合阻燃剂、润滑剂、抗氧剂、紫外线吸收剂、增塑剂、乙撑双硬脂酰胺、三烯丙基异氰脲酸酯,混炼10min,然后转移至挤出机中进行挤出、造粒,挤出造粒温度为130℃,即得低烟无卤阻燃外护层料。
实施例3
本发明提出的一种0.6/1kV阻燃B1级电缆,所述电缆包括导体芯和包裹在导体芯外侧的外包层;所述导体芯包括导体及其外周包覆的绝缘层;所述外包层从内向外依次为低烟无卤填充包带层、无卤阻燃隔氧防火层、铠装层、阻燃包带层和低烟无卤阻燃聚烯烃外护层。
其中,低烟无卤阻燃外护层包括以下重量份的原料:乙烯-醋酸乙烯共聚物25份、低密度聚乙烯75份、环磷腈包覆纳米粒子复合阻燃剂10份、润滑剂2份、抗氧剂0.8份、紫外线吸收剂1.2份、增塑剂1.5份、乙撑双硬脂酰胺0.4份、三烯丙基异氰脲酸酯0.7份;
其中,润滑剂为硬脂酸锌和硅油按照2:1的重量比组成的;抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1035、抗氧剂1024按照1:1:1的重量比组成的;紫外线吸收剂为紫外线吸收剂UV-531;增塑剂为癸二酸二辛酯和偏苯三酸三辛酯按照1.5:1的重量比组成的;
环磷腈包覆纳米粒子复合阻燃剂的制备如下:将1份六氯环三磷腈溶于15份四氢呋喃,加入2.6份对硝基苯酚,滴加氢氧化钠调节pH至10.5,通入氮气,搅拌回流反应2h,然后滴加含8.5份氯化亚锡的乙醇溶液,用浓盐酸调节pH至4.5,搅拌回流反应2.5h,趁热过滤,洗涤,得物料a;将0.2份甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷溶于80%乙醇溶液中,然后加入0.9份氧化镁纳米粒子,超声分散25min,再加入物料a,加热至65℃,搅拌反应4h,过滤,洗涤,即得。
低烟无卤阻燃外护层的胶料的制备方法如下:将乙烯-醋酸乙烯共聚物、低密度聚乙烯加入密炼机,于100℃下混合4min,然后加入环磷腈包覆纳米粒子复合阻燃剂、润滑剂、抗氧剂、紫外线吸收剂、增塑剂、乙撑双硬脂酰胺、三烯丙基异氰脲酸酯,混炼7min,然后转移至挤出机中进行挤出、造粒,挤出造粒温度为125℃,即得低烟无卤阻燃外护层料。
实施例4
本发明提出的一种0.6/1kV阻燃B1级电缆,所述电缆包括导体芯和包裹在导体芯外侧的外包层;所述导体芯包括导体及其外周包覆的绝缘层;所述外包层从内向外依次为低烟无卤填充包带层、无卤阻燃隔氧防火层、铠装层、阻燃包带层和低烟无卤阻燃聚烯烃外护层。
其中,低烟无卤阻燃外护层包括以下重量份的原料:乙烯-醋酸乙烯共聚物27份、低密度聚乙烯73份、环磷腈包覆纳米粒子复合阻燃剂12份、润滑剂2.5份、抗氧剂1.3份、紫外线吸收剂1.5份、增塑剂2份、乙撑双硬脂酰胺0.3份、三烯丙基异氰脲酸酯0.8份;
其中,润滑剂为硬脂酸锌;抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂1024按照2:1的重量比组成的;紫外线吸收剂为紫外线吸收剂UV-531;增塑剂为癸二酸二辛酯和偏苯三酸三辛酯按照1.8:1的重量比组成的;
环磷腈包覆纳米粒子复合阻燃剂的制备如下:将1份六氯环三磷腈溶于15份四氢呋喃,加入2.8份对硝基苯酚,滴加氢氧化钠调节pH至11,通入氮气,搅拌回流反应2.5h,然后滴加含9份氯化亚锡的乙醇溶液,用浓盐酸调节pH至4.5,搅拌回流反应3h,趁热过滤,洗涤,得物料a;将0.3份甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷溶于80%乙醇溶液中,然后加入1.1份氧化镁纳米粒子,超声分散30min,再加入物料a,加热至70℃,搅拌反应4.5h,过滤,洗涤,即得。
低烟无卤阻燃外护层的胶料的制备方法如下:将乙烯-醋酸乙烯共聚物、低密度聚乙烯加入密炼机,于105℃下混合5min,然后加入环磷腈包覆纳米粒子复合阻燃剂、润滑剂、抗氧剂、紫外线吸收剂、增塑剂、乙撑双硬脂酰胺、三烯丙基异氰脲酸酯,混炼8min,然后转移至挤出机中进行挤出、造粒,挤出造粒温度为125℃,即得低烟无卤阻燃外护层料。
对比例1
与实施例4相比,其区别仅在于阻燃剂不同,其阻燃剂仅为实施例4中制得物料a,将其添加到低烟无卤阻燃外护层原料中。
对比例2
与实施例4相比,其区别仅在于阻燃剂的不同,其阻燃剂仅为实施例4中制得的甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷接枝氧化镁纳米粒子,将其添加到低烟无卤阻燃外护层原料中。
实施例1-4中的0.6/1kV阻燃B1级电缆的制备如下:将交联聚乙烯料挤包于无氧铜导体外表面形成绝缘层,将导体成缆为导体芯,采用氢氧化镁和氢氧化铝按照1:1重量比组成的阻燃材料密实填充导体芯间隙,然后在成缆导体芯上绕包2层玻璃纤维带形成低烟无卤填充包带层,接着挤包高阻燃隔氧料形成无卤阻燃隔氧防火层,在无卤阻燃隔氧防火层外绕包2层镀锌钢带形成铠装层,在铠装层外重叠绕包3层玻璃纤维带形成阻燃包带层,最后挤包低烟无卤阻燃聚烯烃护套料经辐照交联后形成外护层,即得0.6/1kV阻燃B1级电缆,进行成品试验和检测。经检测,实施例1-4中的电缆的燃烧等级达到GB 31247-2014中规定的B1级阻燃要求,燃烧滴落物/微粒等级达到d1级、烟气毒性达到t0级、腐蚀性达到a1级。
对实施例1-4中制备的低烟无卤阻燃外护层的性能进行测试,拉伸性能按照IEC60811-501进行测试;老化性能按照IEC 60811-401进行测试,测试条件为135℃、168h;热延伸按照IEC 60811-507进行测试,试样负荷为0.2MPa;氧指数按照GB/T 2406.2—2009进行测试。实验结果见表1。
表1实施例1-4性能数据
对对比例1和对比例2中的低烟无卤阻燃外护层的氧指数进行测试,分别为29.5%和17.1%,均显著低于本发明实施例1-4中制备的外护层的氧指数。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种0.6/1kV阻燃B1级电缆,其特征在于,所述电缆包括导体芯和包裹在导体芯外侧的外包层;所述导体芯包括导体及其外周包覆的绝缘层;所述外包层从内向外依次为低烟无卤填充包带层、无卤阻燃隔氧防火层、铠装层、阻燃包带层和低烟无卤阻燃聚烯烃外护层;
所述低烟无卤阻燃外护层包括以下重量份的原料:乙烯-醋酸乙烯共聚物20-30份、低密度聚乙烯70-80份、环磷腈包覆纳米粒子复合阻燃剂7-15份、润滑剂1-3份、抗氧剂0.5-2份、紫外线吸收剂0.5-2份、增塑剂1-3份、乙撑双硬脂酰胺0.2-0.5份、三烯丙基异氰脲酸酯0.5-1份;所述乙烯-醋酸乙烯共聚物和低密度聚乙烯的重量份总和为100份。
2.根据权利要求1所述的0.6/1kV阻燃B1级电缆,其特征在于,所述环磷腈包覆纳米粒子复合阻燃剂的制备如下:将六氯环三磷腈溶于四氢呋喃,加入对硝基苯酚,滴加氢氧化钠调节pH,通入氮气,搅拌回流反应,然后滴加氯化亚锡的乙醇溶液,用浓盐酸调节pH,搅拌回流反应,趁热过滤,洗涤,得物料a;将甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷溶于乙醇溶液中,然后加入氧化镁纳米粒子,超声分散,再加入物料a,加热,搅拌反应,过滤,洗涤,即得。
3.根据权利要求1或2所述的0.6/1kV阻燃B1级电缆,其特征在于,所述环磷腈包覆纳米粒子复合阻燃剂的制备如下:将1份六氯环三磷腈溶于13-17份四氢呋喃,加入2.5-3.0份对硝基苯酚,滴加氢氧化钠调节pH至10-11,通入氮气,搅拌回流反应1.5-2.5h,然后滴加含7-10份氯化亚锡的乙醇溶液,用浓盐酸调节pH至4-4.5,搅拌回流反应2-3h,趁热过滤,洗涤,得物料a;将0.1-0.4份甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷溶于80%乙醇溶液中,然后加入0.7-1.2份氧化镁纳米粒子,超声分散20-30min,再加入物料a,加热至60-70℃,搅拌反应3-5h,过滤,洗涤,即得。
4.根据权利要求1-3任一项所述的0.6/1kV阻燃B1级电缆,其特征在于,所述润滑剂为硬脂酸锌、聚乙烯蜡、硅油中的任意一种或一种以上。
5.根据权利要求1-4任一项所述的0.6/1kV阻燃B1级电缆,其特征在于,所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂;优选地,为抗氧剂1010、抗氧剂245、抗氧剂1035、抗氧剂1024中的任意一种或一种以上。
6.根据权利要求1-5任一项所述的0.6/1kV阻燃B1级电缆,其特征在于,所述紫外线吸收剂为紫外线吸收剂UV-531。
7.根据权利要求1-6任一项所述的0.6/1kV阻燃B1级电缆,其特征在于,所述增塑剂为癸二酸二辛酯和偏苯三酸三辛酯按照1-2:1的重量比组成的。
8.根据权利要求1-7任一项所述的0.6/1kV阻燃B1级电缆,其特征在于,所述低烟无卤阻燃外护层的胶料的制备方法如下:将乙烯-醋酸乙烯共聚物、低密度聚乙烯加入密炼机,于90-110℃下混合3-6min,然后加入环磷腈包覆纳米粒子复合阻燃剂、润滑剂、抗氧剂、紫外线吸收剂、增塑剂、乙撑双硬脂酰胺、三烯丙基异氰脲酸酯,混炼5-10min,然后转移至挤出机中进行挤出、造粒,即得低烟无卤阻燃外护层料。
9.根据权利要求8所述的0.6/1kV阻燃B1级电缆,其特征在于,所述挤出造粒温度为120-130℃。
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