CN110993174A - 一种变频器用铝合金芯复合屏蔽阻燃耐火电缆 - Google Patents

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王春生
孙冰
刘占粮
王茂华
朱伟
董亭深
孙涛
杨楠
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Abstract

本发明公开了一种变频器用铝合金芯复合屏蔽阻燃耐火电缆。包括相线铝合金导体和中性线铝合金导体，导体外均包覆陶瓷化耐火带、阻燃绝缘层，形成相线导线芯和中性线导线芯，中性线导线芯设置于相邻两根相线导线芯之间，从而构成电缆线芯，所述电缆线芯外依次包覆陶瓷化耐火带、隔氧层、铜丝编织屏蔽层、铜带总屏蔽层、隔火层、金属铠装层和无卤护套层。本发明制备的羟铝钙镁石和/或膨胀石墨改性的聚烯烃树脂，大幅度提高了隔火层的防火性能，能够满足变频器用铝合金芯复合屏蔽阻燃耐火电缆对于防火性能的要求，采用其材质制备的变频器安全系数高，使用寿命长。

Description

一种变频器用铝合金芯复合屏蔽阻燃耐火电缆
技术领域
本发明属于耐火电缆技术领域，具体涉及一种变频器用铝合金芯复合屏蔽阻燃耐火电缆。
背景技术
变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流、滤波、逆变、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，另外，变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。随着工业自动化程度的不断提高，变频器也得到了非常广泛的应用。
因为变频器改变交流电动机工作电压的频率和幅度，容易产生电击事故，进而引发火灾，因此，需要对变频器中的电缆采取绝缘和防火防护，传统的防护材料采用阻燃剂改性的EVA材料，阻燃剂采用磷系阻燃剂，氮系阻燃剂及金属氢氧化物阻燃剂，这些阻燃剂虽然从一定程度上提高了EVA材料的阻燃性能，能满足一般电缆类材料的阻燃需求，但是，仍然不满足变频器用铝合金芯复合屏蔽阻燃耐火电缆对于防火性能的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种变频器用铝合金芯复合屏蔽阻燃耐火电缆。
一种变频器用铝合金芯复合屏蔽阻燃耐火电缆，包括相线铝合金导体和中性线铝合金导体，导体外均包覆陶瓷化耐火带、阻燃绝缘层，形成相线导线芯和中性线导线芯，中性线导线芯设置于相邻两根相线导线芯之间，从而构成电缆线芯，所述电缆线芯外依次包覆陶瓷化耐火带、隔氧层、铜丝编织屏蔽层、铜带总屏蔽层、隔火层、金属铠装层和无卤护套层。
所述相线导线芯和中性线导线芯的数量均为三根，三根相线导线芯之间设置玻璃纤维绳，且三根相线导线芯围绕玻璃纤维绳旋转成形。
所述隔火层材料为羟铝钙镁石和/或膨胀石墨改性的聚烯烃树脂。
羟铝钙镁石(Wermlandite)是一种硫酸盐矿物，其晶体化学式为(Ca,Mg)Mg7(Al,Fe3+)2(SO4)2(OH)18·12H2O，晶体呈薄片状，大小约1cm，属于复三方偏三角面体晶类，发明人经过研究发现，羟铝钙镁石晶体中水的含量较高，根据所含水性质的不同，可以分为结晶水、羟基结构水、沸石分子水和包结水等，这些水在高温下产生的水蒸气能阻断氧气，并且羟铝钙镁石的多孔和中空结构对气体有着强吸附作用，中空隔热绝热能够阻断热的传递，这些特点使其具有良好的阻燃性能。
可膨胀石墨在瞬间受到200℃以上的高温时，由于滞留在层型点阵中的化合物的分解，石墨会沿着结构的轴呈现出数百倍的膨胀，并在1100℃时，达到最大体积，任意膨胀后的体积可达到初始的300倍，这一特性使得可膨胀石墨能在火灾发生时，通过体积的瞬间增大将火焰熄灭。
所述羟铝钙镁石和/或膨胀石墨的添加量为隔火层材料总质量的10-18％。
本发明的有益效果：本发明制备的羟铝钙镁石和/或膨胀石墨改性的聚烯烃树脂，大幅度提高了隔火层材料的防火性能，能够满足变频器用铝合金芯复合屏蔽阻燃耐火电缆对于防火性能的要求，采用其材质制备的变频器安全系数高，使用寿命长。
附图说明
图1为羟铝钙镁石的添加量与改性聚烯烃树脂的氧指数关系图。
图2为膨胀石墨的添加量与改性聚烯烃树脂的氧指数关系图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。
实验材料和仪器：
聚烯烃树脂，购买自上海北陆化工科技有限公司；
膨胀石墨，购买自上海北陆化工科技有限公司；
双辊筒炼塑机(SK-160)，购买自江苏橡胶设备厂；
氧指数测定仪，购买自上海华龙有限公司；
万能测试机，购买自上海华龙有限公司。
实施例1羟铝钙镁石和/或膨胀石墨改性的聚烯烃树脂制备
将聚烯烃树脂在双辊筒炼塑机上熔化塑炼，将阻燃剂加到己经熔融的聚烯烃树脂中，混炼充分后，将材料从辊上取下。将混炼后的样品在平板硫化机上，于160℃，12MPa下压制成所需厚度的片状材料。
阻燃剂的添加量方案为：
(1)羟铝钙镁石的添加量为5％，10％，15％，20％，25％，30％，混炼时间30min。
(2)膨胀石墨的添加量为5％，10％，15％，20％，25％，30％，混炼时间30min。
实施例2添加量优化
氧指数测量参照GB2406-93,将样品置于燃烧柱内,气体总流量10L/min＝O2L/min+N2 L/min，式中，O2L/min氧气流量/总流量＝氧指数。样品在混合气流中燃烧3min内熄灭和样品燃烧的长度小于5cm所需的最低氧的含量为氧指数，氧指数大于21为自熄材料，大于26为难燃材料。
测量实施例1制备的改性聚烯烃树脂的氧指数，如图1所示，羟铝钙镁石改性的聚烯烃树脂材料在羟铝钙镁石的添加量为15％时氧指数达到最大，羟铝钙镁石中含有水，这些水在高温下产生的水蒸气能阻断氧气，因此，随着羟铝钙镁石的添加量增加氧指数逐渐增大，而添加量过多时由于羟铝钙镁石的特殊结构，会发生一定的团聚现象，从而影响到坡缕石有效的发挥阻燃作用。因此氧指数的测定出现先高后低的现象。
如图2所示，膨胀石墨改性的聚烯烃树脂材料在膨胀石墨的添加量为20％时氧指数达到最大，再增加膨胀石墨的添加量聚烯烃树脂材料的氧指数不再变化，是因为膨胀石墨的膨胀效应是在一定的浓度范围内发生的，膨胀石墨的添加量增加到一定程度，膨胀石墨的膨胀效应不再增加。
实施例3羟铝钙镁石和膨胀石墨复合改性聚烯烃树脂的制备
将聚烯烃树脂在双辊筒炼塑机上熔化塑炼，将混合均匀的羟铝钙镁石和膨胀石墨加到己经熔融的聚烯烃树脂中，混炼充分后，将材料从辊上取下。将混炼后的样品在平板硫化机上，于160℃，12MPa下压制成所需厚度的片状材料。
所述羟铝钙镁石和膨胀石墨的总添加量为17.5％，其中，羟铝钙镁和膨胀石墨的添加量分别为：羟铝钙镁石10％、膨胀石墨7.5％；羟铝钙镁石7.5％、膨胀石墨10％；羟铝钙镁石5％、膨胀石墨12.5％；羟铝钙镁石2.5％、膨胀石墨15.0％；按照实施例2的方法测其氧指数，结果见表1所示：
表1
Figure BDA0002323446600000051
由表1可以看出，不同浓度的羟铝钙镁石和膨胀石墨复配后阻燃聚烯烃树脂，氧指数均有提高，两者协效阻燃效果明显。且当添加量羟铝钙镁石10％+膨胀石墨7.5％时，复合材料的氧指数为最好，达到29.61。
实施例4
变频器用铝合金芯复合屏蔽阻燃耐火电缆，包括相线铝合金导体和中性线铝合金导体，导体外均包覆陶瓷化耐火带、阻燃绝缘层，形成相线导线芯和中性线导线芯，中性线导线芯设置于相邻两根相线导线芯之间，从而构成电缆线芯，所述电缆线芯外依次包覆陶瓷化耐火带、隔氧层、铜丝编织屏蔽层、铜带总屏蔽层、隔火层、金属铠装层和无卤护套层。所述相线导线芯和中性线导线芯的数量均为三根，三根相线导线芯之间设置玻璃纤维绳，且三根相线导线芯围绕玻璃纤维绳旋转成形。
所述隔火层材料为羟铝钙镁石和膨胀石墨改性的聚烯烃树脂。制备方法如下：将聚烯烃树脂在双辊筒炼塑机上熔化塑炼，将混合均匀的羟铝钙镁石和膨胀石墨加到己经熔融的聚烯烃树脂中，羟铝钙镁石添加量10％、膨胀石墨添加量7.5％，混炼充分后，将材料从辊上取下。将混炼后的样品在平板硫化机上，于160℃，12MPa下压制成所需厚度的片状材料。

Claims (4)

1.一种变频器用铝合金芯复合屏蔽阻燃耐火电缆，其特征在于，包括相线铝合金导体和中性线铝合金导体，导体外均包覆陶瓷化耐火带、阻燃绝缘层，形成相线导线芯和中性线导线芯，中性线导线芯设置于相邻两根相线导线芯之间，从而构成电缆线芯，所述电缆线芯外依次包覆陶瓷化耐火带、隔氧层、铜丝编织屏蔽层、铜带总屏蔽层、隔火层、金属铠装层和无卤护套层。
2.根据权利要求1所述变频器用铝合金芯复合屏蔽阻燃耐火电缆，其特征在于，所述相线导线芯和中性线导线芯的数量均为三根，三根相线导线芯之间设置玻璃纤维绳，且三根相线导线芯围绕玻璃纤维绳旋转成形。
3.根据权利要求1所述变频器用铝合金芯复合屏蔽阻燃耐火电缆，其特征在于，所述隔火层材料为羟铝钙镁石和/或膨胀石墨改性的聚烯烃树脂。
4.根据权利要求3所述变频器用铝合金芯复合屏蔽阻燃耐火电缆，其特征在于，所述羟铝钙镁石和/或膨胀石墨的添加量为隔火层材料总质量的10-18％。
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