CN111484307A - 一种环保无机非金属耐火电缆槽盒的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种无机非金属耐火电缆槽盒的制备方法，是以氧化镁、硫酸镁和水作为反应原料，将水加入硫酸镁配置成硫酸镁溶液，再依次加入氧化镁、有机硅、进行搅拌，再加入膨润土、粉煤灰、滑石粉、一水柠檬酸、柠檬酸钠、硬脂酸钙进行搅拌制成浆料，再加中碱或低碱玻纤坯布和无纺布，形成标准规格的耐火槽盒。本发明使用的原材料安全环保，制备的环保无机非金属耐火槽盒甲醛释放量低至0.1ml/L，具备防火等级A1级，耐火极限可达到4h，火焰温度达到1300℃不会发生变形分解，机械强度高，抗折强度可达到45Mpa以上，承载力大，可达到4600‑13000KN。防潮性能好，耐腐蚀性能好，不易发生浸蚀现象，可连接性好，易于连续安装。

Description

一种环保无机非金属耐火电缆槽盒的制备方法
技术领域
本发明属于电力电缆及通道防火材料制备领域，具体涉及一种环 保无机非金属耐火电缆槽盒的制备方法。
背景技术
耐火电缆槽盒用于电力电缆隧道内同通道敷设的低压电源线、通 讯光缆，关键部件由托盘和盖板组成，能满足规定的耐火维持工作时 间要求，用于铺装并支撑电缆及相关连接器件的连续刚性结构体。电 力电网系统、隧道、沟道等高压电缆通目前常用的防火槽盒有有机难 燃型耐火电缆槽盒、金属耐火电缆槽盒(采用304不锈钢材质)、无 机耐火电缆槽盒。
有机难燃型耐火电缆槽盒防火效果有限，燃烧性能等级只能达到 B1级和B2级，金属耐火电缆槽盒在潮湿环境中容易氧化生锈，遇火 易软化变形。无机耐火槽盒只适用于干燥环境的电缆防火，而不适用 于潮湿环境的电缆防火。正是这种背景下，我们研制出一种环保无机 非金属耐火电缆槽盒的制作方法，以达到更安全可靠防火阻燃效果， 具有良好的耐水性能及抗腐蚀性能，的适用于各种环境中。
发明内容
本发明目的在于提供一种环保无机非金属耐火电缆槽盒的制备方 法。
本发明按如下技术方案实现：
一种无机非金属耐火电缆槽盒的制备方法，其特征在于：所述无 机非金属耐火电缆槽盒是以氧化镁、硫酸镁和水作为反应原料，将水 加入硫酸镁配置成硫酸镁溶液，再依次加入氧化镁、硬脂酸钙进行 搅拌，再加入膨润土、粉煤灰、滑石粉、一水柠檬酸、柠檬酸钠、 和有机硅进行搅拌制成浆料，上述浆料采用Cs-137辐照处理6-8h， 再将中碱或低碱玻纤坯布和无纺布，分布在里、外两个表面，中 间加入浆料，辊压成型后在30℃-40℃、80％-90％湿度的条件下进 行养护7-12小时、脱模后在35℃-45℃、65％-70％湿度的条件下养护72小时，然后再常温环境中养护7天后，进行裁剪，然后切割成 系列组件，形成标准规格的耐火槽盒，上述滑石粉为粒径D＝5.5-6 μm的滑石粉A和粒径为9-10μm的滑石粉B两种粗细不同的滑 石粉组成的混合物，其组成质量比例为滑石粉A：滑石粉 B＝2:1-1.5。
进一步，上述滑石粉为粒径D＝6μm的滑石粉A和粒径为9μm的 滑石粉B两种粗细不同的滑石粉组成的混合物，其组成质量比例为滑 石粉A：滑石粉B＝2:1。
滑石粉作为填充剂加入体系中，起到骨架作用，并且可以提高材 料的阻燃性。但滑石粉具有特殊的菱形薄片状结构，会直接影响材料 的疏密程度，粒子间会堆积出现较大的缝隙，导致材料密度降低，影 响其抗腐蚀能力以及抗变形能力。本发明采用粗细程度不同的滑石粉 作为填充材料，实现二次填充，从而增加材料密度，从而降低制备的 材料的干缩率，同时降低水化热，防止高温变形，从而保证了尺寸稳 定性。
进一步，按照重量份计算，上述原料中氧化镁100份、硫酸镁 60-65份、水55-60份，改性助剂中一水柠檬酸0.8-1.6份、柠檬酸 钠0.5-1份、硬脂酸钙0.5-2.8份、有机硅0.2-1份，填充材料中膨 润土为5-10份、粉煤灰为12-28份、滑石粉为18-28份。
上述氧化镁、硫酸镁和水反应成型具体是通过反应生成结晶 相，反应过程如下：
5MgO+MgSO4+12H2O＝5Mg(OH)2MgSO4·7H2O；
一水柠檬酸、柠檬酸钠协同延长氧化镁、硫酸镁反应结晶凝结时 间，避免水分蒸发过快，提高了结晶相的稳定性和均匀性，从而提高 制备的槽盒的强度和耐酸碱腐蚀能力；加入硬脂酸钙的作用是提高了 材料的抗水防水性，提高了材料的软化系数，降低了材料与外界水接 触后出现的整体形变。
进一步，上述中碱或低碱玻纤坯布和无纺布以层状结构分布 在内外两个表面，具体是在两个表面最外层各置1层无纺布，然 后再叠加8-14层碱或低碱玻纤坯布。
在制备过程中，质量轻，同时承载力大是本领域追求的，但 是保证轻质量时，承载力会相对下降，保证较高承载力时，其质 量会相对增加。使用中碱或低碱玻纤坯布和无纺布，增加无机非 金属耐火电缆槽盒表面的绝缘性和绝热性，作为防止过热燃烧的 第一道防线，保证了材料的稳定性。通过多层中碱或低碱玻纤坯 布的叠加使用，增强了材料的强度，提升了其承载力，同时保证 了较轻质量。
浆料中添加多种填充料时，制得的材料内部的热量无法释放，温 度压力逐渐增加，当热量到达一定程度后，材料发生膨胀，容易发生 裂纹甚至爆裂，另外膨润土容易吸水膨胀，从而影响填充效果和材料 强度；膨润土可以增强材料的防火极限，同时增加了浆料的可塑性和 粘结性，滑石粉促进粉煤灰自身水化反应生成硅酸钙，增加了材料的 防水性，三者协同降低水化热，从而降低温度应力，抑制材料产生裂 纹，同时与反应助剂一水柠檬酸和柠檬酸钠协同延长晶相凝结时间， 增加材料稳定性，其中粉煤灰均匀分散在浆料中，与晶相结合，从而 使浆料中毛细孔隙细化，增强了材料的强度，改善了材料的抗渗性和 耐久性，抑制了膨润土的吸水膨胀性，结合Cs-137辐照处理，使得 浆料分子结构发生变化，增强了材料的韧性和拉伸强度，抑制了材料 表面开裂和粉化。
一种无机非金属耐火电缆槽盒的制备方法，其特征在于，按如下 步骤进行：
步骤(1)：按比重取60-65份硫酸镁和水55-60份混合搅拌，制 成硫酸镁溶液，送入搅拌机中待用，称取100份氧化镁、0.5-2.8份 硬脂酸钙依次加入配料仓，输送到搅拌机中与硫酸镁溶液一起搅 拌15-20min；
步骤(2)：依次加入膨润土、粉煤灰、滑石粉、一水柠檬酸、柠 檬酸钠、有机硅继续搅拌10-15min，形成浆料，改性助剂中一水柠檬 酸0.8-1.6份、柠檬酸钠0.5-1份、有机硅0.2-1份，填充材料中膨 润土为5-10份、粉煤灰为12-28份、滑石粉为18-28份；
步骤(3)：将上述浆料采用Cs-137辐照处理6-8h；
步骤(4)：将浆料送入铺装机，以中碱或低碱玻纤坯布，加上 无纺布，分布在上、下两个表面，中间加入浆料，辊压成型，然 后进入烘干房，在30℃-40℃、80％-90％湿度的条件下养护7-12小时， 再进入脱模系统脱模；
步骤(5)：将脱模后的产品在35℃-45℃、65％-70％湿度的条件下 养护72小时，然后再常温养护7天后，进入裁剪生产线；
步骤(6)：将裁切完成的板体进一步按照耐火电缆槽盒规格(耐 火电缆槽盒规格按照《GB 29415耐火电缆槽盒》设计)进行板材切 割形成系列组件，进一步组合拼装，板材纵横连接采用不锈钢螺钉连 接，采用角钢进行边角加强，形成标准规格耐火电缆槽盒，达到国家 标准要求。
在制备过程中，滑石粉容易悬浮在浆体表面，膨润土在浆体中发 生结块的现象，分散性差，表面结构差，制作的耐火电缆槽盒组件材 料机械强度受到影响，容易发生翘曲、变形、尺寸偏差等。本发明通 过在加入填充物之后再添加反应助剂一水柠檬酸、柠檬酸钠及有机硅， 使得滑石粉和膨润土均匀分散在浆料中，有效发挥其作用，使得环保 耐火电缆槽盒组件材料光泽度好，均匀性好，具有很好的防火性、防 潮性，同时其具有很好的机械性能。
本发明具有如下有益效果：
本发明使用的原材料安全环保，无发射性物质产生，制备的环保 无机非金属耐火槽盒甲醛释放量低至0.1ml/L，达到了E0级，大大低 于欧盟标准，具备防火等级A1级，耐火极限可达到4h，火焰温度达 到1300℃不会发生变形分解，干缩率为0.1％，湿胀率为0.1％，板材 的尺寸稳定性好，机械强度高，抗折强度可达到45Mpa以上， 承载力大，可达到4600-13000KN。防潮性能好，耐腐蚀性能好， 不易发生浸蚀现象，可连接性好，易于连续安装。
附图说明
图1：本发明无机非金属耐火电缆槽盒结构图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步详细描述，有必要在此指出的 是，以下具体实施方式只用于对本发明进行进一步的说明，不能理解 为对本发明保护范围的限制，该领域的普通技术人员可以根据上述发 明内容对本发明做出一些非本质的改进和调整。
实施例1
一种无机非金属耐火电缆槽盒的制备方法，按如下步骤进行：
步骤(1)：按比重取62份硫酸镁和水57份混合搅拌，制成硫酸 镁溶液，送入搅拌机中待用，称取100份氧化镁、1.5份硬脂酸钙依 次加入配料仓，输送到搅拌机中与硫酸镁溶液一起搅拌18min；
步骤(2)：依次加入膨润土、粉煤灰、滑石粉、一水柠檬酸、柠 檬酸钠、有机硅继续搅拌12min，形成浆料，改性助剂中一水柠檬酸 1.2份、柠檬酸钠0.7份、有机硅0.5份，填充材料中膨润土为6份、 粉煤灰为20份、滑石粉为22份；
步骤(3)：将上述浆料采用Cs-137辐照处理8h；
步骤(4)：将浆料送入铺装机，以中碱或低碱玻纤坯布，加上 无纺布，分布在上、下两个表面，中间加入浆料，辊压成型，然 后进入烘干房，在40℃、80％湿度的条件下养护7小时，再进入脱模 系统脱模；
步骤(5)：将脱模后的产品在45℃、70％湿度的条件下养护72小 时，然后再常温养护7天后，进入裁剪生产线；
步骤(6)：将裁切完成的板体进一步按照耐火电缆槽盒规格(耐 火电缆槽盒规格按照《GB 29415耐火电缆槽盒》设计)进行板材切 割形成系列组件，进一步组合拼装，板材纵横连接采用不锈钢螺钉连 接，采用角钢进行边角加强，形成标准规格耐火电缆槽盒，达到国家 标准要求。
本发明各组件拼装的无机非金属耐火电缆槽盒如图1所示。
槽盒盖板01两边分别与盖板侧边板02对其形成直角，边缘处用 角钢05包覆，内角处放置一条不锈钢方管06，并通过两颗不锈钢螺 钉07从角钢05的两个面穿入不锈钢方管06进行连接，槽盒底板04 和两边的底板侧边板03也采用相同方式进行连接固定。
实施例2
一种无机非金属耐火电缆槽盒的制备方法，按如下步骤进行：
步骤(1)：按比重取60份硫酸镁和水60份混合搅拌，制成硫酸 镁溶液，送入搅拌机中待用，称取100份氧化镁、2.8份硬脂酸钙依 次加入配料仓，输送到搅拌机中与硫酸镁溶液一起搅拌15min；
步骤(2)：依次加入膨润土、粉煤灰、滑石粉、一水柠檬酸、柠 檬酸钠、有机硅继续搅拌10min，形成浆料，改性助剂中一水柠檬酸 0.8份、柠檬酸钠1份、有机硅0.2份，填充材料中膨润土为10份、 粉煤灰为12份、滑石粉为28份；
步骤(3)：将上述浆料采用Cs-137辐照处理7h；
步骤(4)：将浆料送入铺装机，以中碱或低碱玻纤坯布，加上 无纺布，分布在上、下两个表面，中间加入浆料，辊压成型，然 后进入烘干房，在35℃、85％湿度的条件下养护8小时，再进入脱模 系统脱模；
步骤(5)：将脱模后的产品在40℃、68％湿度的条件下养护72小 时，然后再常温养护7天后，进入裁剪生产线；
步骤(6)：将裁切完成的板体进一步按照耐火电缆槽盒规格(耐 火电缆槽盒规格按照《GB 29415耐火电缆槽盒》设计)进行板材切 割形成系列组件，进一步组合拼装，板材纵横连接采用不锈钢螺钉连 接，采用角钢进行边角加强，形成标准规格耐火电缆槽盒，达到国家 标准要求。
实施例3
一种无机非金属耐火电缆槽盒的制备方法，按如下步骤进行：
步骤(1)：按比重取65份硫酸镁和水55份混合搅拌，制成硫酸 镁溶液，送入搅拌机中待用，称取100份氧化镁、0.5份硬脂酸钙依 次加入配料仓，输送到搅拌机中与硫酸镁溶液一起搅拌20min；
步骤(2)：依次加入膨润土、粉煤灰、滑石粉、一水柠檬酸、柠 檬酸钠、有机硅继续搅拌15min，形成浆料，改性助剂中一水柠檬酸1.6份、柠檬酸钠0.5份、有机硅1份，填充材料中膨润土为5份、 粉煤灰为28份、滑石粉为18份；
步骤(3)：将上述浆料采用Cs-137辐照处理6h；
步骤(4)：将浆料送入铺装机，以中碱或低碱玻纤坯布，加上 无纺布，分布在上、下两个表面，中间加入浆料，辊压成型，然 后进入烘干房，在40℃、90％湿度的条件下养护12小时，再进入脱 模系统脱模；
步骤(5)：将脱模后的产品在35℃、65％湿度的条件下养护72小 时，然后再常温养护7天后，进入裁剪生产线；
步骤(6)：将裁切完成的板体进一步按照耐火电缆槽盒规格(耐 火电缆槽盒规格按照《GB 29415耐火电缆槽盒》设计)进行板材切 割形成系列组件，进一步组合拼装，板材纵横连接采用不锈钢螺钉连 接，采用角钢进行边角加强，形成标准规格耐火电缆槽盒，达到国家 标准要求。
本发明制备的环保无机非金属耐火槽盒的各项指标检验结构如 下表1和表2所示。
表1：
Figure BDA0002446915180000101
表2：
Figure RE-GDA0002501706270000102

Claims (4)

1.一种无机非金属耐火电缆槽盒的制备方法，其特征在于：所述无机非金属耐火电缆槽盒是以氧化镁、硫酸镁和水作为反应原料，将水加入硫酸镁配置成硫酸镁溶液，再依次加入氧化镁、硬脂酸钙进行搅拌，再加入膨润土、粉煤灰 、滑石粉、一水柠檬酸、柠檬酸钠、和有机硅进行搅拌制成浆料，上述浆料采用Cs-137辐照处理6-8h，再将中碱或低碱玻纤坯布和无纺布，分布在里、外两个表面，中间加入浆料，辊压成型后进行养护7-12小时、脱模后在35℃-45℃、65%-70%湿度的条件下继续养护72小时，然后再常温环境中养护7天后，进行裁剪，然后切割成系列组件，形成标准规格的耐火槽盒，上述滑石粉为粒径D=5.5-6μm的滑石粉A和粒径为9-10μm的滑石粉B两种粗细不同的滑石粉组成的混合物，其组成质量比例为滑石粉A：滑石粉B=2:1-1.5。
2.如权利要求1所述的一种无机非金属耐火电缆槽盒的制备方法，其特征在于：上述原料按照重量份计算，氧化镁100份、硫酸镁60-65份、水55-60份，改性助剂中一水柠檬酸0.8-1.6份、柠檬酸钠0.5-1份、硬脂酸钙0.5-2.8份、有机硅0.2-1份，填充材料为中膨润土为5-10份、粉煤灰为12-28份、滑石粉为18-28份。
3.如权利要求1或2所述的一种无机非金属耐火电缆槽盒的制备方法，其特征在于：上述中碱或低碱玻纤坯布和无纺布以层状结构分布在内外两个表面，具体是在两个表面最外层各置1层无纺布，然后再叠加8-14层碱或低碱玻纤坯布。
4.一种无机非金属耐火电缆槽盒的制备方法，其特征在于，按如下步骤进行：
步骤（1）：按比重取硫酸镁和水混合搅拌，制成硫酸镁溶液，送入搅拌机中待用，称取氧化镁、硬脂酸钙依次加入配料仓，输送到搅拌机中与硫酸镁溶液一起搅拌15-20min；
步骤（2）：依次加入膨润土、粉煤灰、滑石粉、一水柠檬酸、柠檬酸钠、有机硅继续搅拌10-15min，形成浆料；
步骤（3）：将上述浆料采用Cs-137辐照处理6-8h；
步骤（4）：将浆料送入铺装机，以中碱或低碱玻纤坯布，加上无纺布，分布在上、下两个表面，中间加入浆料，辊压成型，然后进入烘干房，养护7-12小时，再进入脱模系统脱模；
步骤（5）：将脱模后的产品在35℃-45℃、65%-70%湿度的条件下养护72小时，然后再常温养护7天后，进入裁剪生产线；
步骤（6）：将裁切完成的板体进一步按照耐火电缆槽盒规格（耐火电缆槽盒规格按照《GB 29415耐火电缆槽盒》设计）进行板材切割形成系列组件，进一步组合拼装，板材纵横连接采用不锈钢螺钉连接，采用角钢进行边角加强，形成标准规格耐火电缆槽盒，达到国家标准要求。
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