CN111484308A - 一种防爆电缆槽盒的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种防爆电缆槽盒的制备方法，其特征在于：所述防爆电缆槽盒按重量计算，是以100份氧化镁、60‑65份硫酸镁和55‑60份水作为反应原料，以0.8‑1.6份一水柠檬酸、0.5‑1份柠檬酸钠、0.2‑1份有机硅和硬脂酸钙为改性助剂，5‑10份膨润土、12‑28份粉煤灰、18‑28份滑石粉为填充材料制备成浆料，再与低碱玻纤坯布和无纺布一起进行辊压、剪裁成无机非金属外壳，并在成型的外壳内壁复合一层金属层。本发明制备的防爆电缆槽盒：（1）安全环保，甲醛释放量低至0.1ml/L；（2）机械强度高，抗折强度达到88.4MPa以上，承载力可达13000KN以上；（3）优异的理化性能；（4）具有优异的防火防爆性能，防火性能达到A1级，耐火极限可达到4h，遇1500℃火焰温度不发生变形分解。

Description

一种防爆电缆槽盒的制备方法
技术领域
本发明涉及电力电缆及通道材料技术领域，具体涉及一种防爆电缆槽盒的制备方法。
背景技术
随着中国国家经济的高速发展，中国电缆化普及工程遍及每个城市，越来越多的电缆化工程将电缆集中到电缆沟或电缆井里，然而随着电力电缆化工程的普及，电缆事故率也随之增多，大量事实证明，大部分的电缆事故和电缆附件有关。由于质量和安装工艺的原因，电缆一旦发生爆炸，轻则把同沟并排的其它电缆也破坏，严重的将会酿成电缆火灾，给整个电力系统造成不可挽回的损失。
电力电网系统、隧道、沟道等高压电缆通目前常用的防爆槽盒多用于电缆中间接头，多为玻璃纤维、玻璃钢或不锈钢材质，玻璃纤维、玻璃钢材质的防爆槽盒刚性不足、易变形，在潮湿环境中长期使用时，强度衰减严重，电缆受潮发生爆炸，槽盒受热易膨胀。不锈钢等金属材质的防爆槽盒在潮湿环境中易氧化生锈，遇高温易软化变形，性能被破坏，且隔热性能差，导致检修时间延长，损耗增加。
发明内容
本发明的目的在于提供一种防爆电缆槽盒的制备方法。该方法有效提高了产品的防火、防爆性能，降低损耗。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种防爆电缆槽盒的制备方法，其特征在于：所述防爆电缆槽盒按重量计算，是以100份氧化镁、60-65份硫酸镁和55-60份水作为反应原料，以0.8-1.6份一水柠檬酸、0.5-1份柠檬酸钠、0.2-1份有机硅和0.5-2.8份硬脂酸钙为改性助剂，5-10份膨润土、12-28份粉煤灰、18-28份滑石粉为填充材料制备成浆料，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35℃-45℃、80-90％湿度条件下养护7-12小时，脱模后复合一层金属层，在30℃-40℃、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，进行裁剪切割成系列组件；上述金属层与槽盒内表面的复合是通过弹性胶进行粘结，金属层为不锈钢材质；上述浆料的配制具体是将上述水加入硫酸镁中配置成溶液，然后依次加入氧化镁、有机硅进行搅拌15-20min，搅拌速率为80-100r/min，再加入膨润土、粉煤灰、滑石粉、一水柠檬酸、柠檬酸钠和硬脂酸钙进行搅拌制成浆料，搅拌速率为100-120r/min，搅拌时间为10-15min制得浆料。
进一步，上述弹性胶具体是聚氨酯PU弹性胶。
进一步，上述防爆电缆槽盒的不锈钢金属层两侧可设有泄压孔。
本发明采用不锈钢金属层与非金属无机外壳复合为一个整体的形式，增强了槽盒整体结构的密封性、抗渗性和抗腐蚀能力，并防止不锈钢金属层高温变形，从而提高其抗暴强度；在槽盒内部电缆产生高压高热到达防爆槽盒的临界值时，防爆槽盒的不锈钢金属层上的泄压孔被冲破，从而释放内部压力，达到卸荷防爆的目的。
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、柠檬酸钠以及滑石粉协同延长氧化镁、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，然后再分别叠加8-14层中碱或低碱玻纤坯布。
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，增加槽盒表面的绝缘性和隔热性，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，在遇到电缆爆炸或者起火时，防爆槽盒表面由于其优异的绝热性，使得检修时间大大缩短，减少不必要的损失。
进一步，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。
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，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，保证了尺寸稳定性。
进一步，上述浆料采用Cs-137辐照处理6-8h，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。
最具体的，一种防爆电缆槽盒的制备方法，其特征在于，按如下方案进行：
步骤(1)：按比重取60-65份硫酸镁和55-60份水混合搅拌，制成硫酸镁溶液，送入搅拌机中待用；
步骤(2)：称取100份氧化镁、0.2-1份有机硅依次加入配料仓，输送到搅拌机中与硫酸镁溶液一起搅拌15-20min，搅拌速率为80-100r/min；
步骤(3)：依次加入5-10份膨润土、12-28份粉煤灰、18-28份滑石粉、0.8-1.6份一水柠檬酸、0.5-1份柠檬酸钠、0.5-2.8份硬脂酸钙在100-120r/min下搅拌10-15min，形成浆料，其中滑石粉是为粒径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；
步骤(4)：将步骤(3)的浆料采用Cs-137辐照处理6-8h；
步骤(5)：将搅拌好的浆料送入铺装机，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℃-45℃、80％-90％湿度的条件下养护7-12小时，再进入脱模系统脱模，其中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，然后再分别叠加8-14层中碱或低碱玻纤坯布；
步骤(6)：用聚氨酯PU弹性胶在脱模后的产品内表面粘结一层不锈钢金属层，在30℃-40℃、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，不锈钢金属层上设有泄压孔；
步骤(7)：将步骤(6)裁切完成的板体进一步按照电缆槽盒规格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，形成标准规格防爆电缆槽盒，达到国家标准要求。
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，当外界温度压力逐渐增加，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；本发明中采用膨润土、粉煤灰和滑石粉作为填充材料，其中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，促进不锈钢金属层与无机非金属外壳的有效粘结，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，协同降低水化热，从而降低温度应力，抑制材料在高温高压下产生裂纹或爆裂，同时延长晶相凝结时间，增加材料稳定性，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，改善材料的抗渗性和耐久性，同时抑制了膨润土的吸水膨胀性，本发明制备的防爆电缆槽盒不锈钢金属层和无机非金属外壳在高温环境下粘结牢固，不发生分层。
本发明具有如下技术效果：
本发明制备的防爆电缆槽盒：(1)安全环保，甲醛释放量低至0.1ml/L，达到了E0级，大大低于欧盟标准，无其他放射性物质产生；(2)机械强度高，抗折强度达到88.4MPa以上，承载力可达13000KN以上；(3)优异的理化性能，具有优异的抗渗防水能力和耐腐蚀能力，防止电缆受潮、受腐蚀，从而降低爆炸可能性，延长电缆和槽盒本身的使用寿命；(4)具有优异的防火防爆性能，防火性能达到A1级，耐火极限可达到4h，遇1500℃火焰温度不发生变形分解，具有优异的隔热性，电缆发生起火或者爆炸时，为检修人员创造良好的隔热环境，缩短检修时间，减少事故损失。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述本发明内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。
实施例1
一种防爆电缆槽盒的制备方法，按如下方案进行：
步骤(1)：按比重取62份硫酸镁和58份水混合搅拌，制成硫酸镁溶液，送入搅拌机中待用；
步骤(2)：称取100份氧化镁、0.6份有机硅依次加入配料仓，输送到搅拌机中与硫酸镁溶液一起搅拌18min，搅拌速率为90r/min；
步骤(3)：依次加入8份膨润土、20份粉煤灰、25份滑石粉、1份一水柠檬酸、0.8份柠檬酸钠、1.5份硬脂酸钙在110r/min下搅拌12min，形成浆料，其中滑石粉是粒径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；
步骤(4)：将步骤(3)的浆料采用Cs-137辐照处理7h；
步骤(5)：将搅拌好的浆料送入铺装机，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℃、85％湿度的条件下养护10小时，再进入脱模系统脱模，其中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，然后再分别叠加10层中碱玻纤坯布；
步骤(6)：用聚氨酯PU弹性胶在脱模后的产品内表面粘结一层不锈钢金属层，在35℃、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(7)：将步骤(6)裁切完成的板体进一步按照电缆槽盒规格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，形成标准规格防爆电缆槽盒，达到国家标准要求。
将本发明制备电缆防爆槽盒密封后进行性能测试，其化学性能如表1所示，燃烧性能性能如表2所示。
表1：
Figure BDA0002446916140000061
由上表可知，本发明制备的防爆电缆槽盒具有优异的耐水性和耐酸碱腐蚀性，能有效防止槽盒内部的电缆受潮和受酸碱盐等腐蚀。
表2：
Figure BDA0002446916140000062
本发明制备的电缆槽盒防火等级达到A1级，耐火极限可达4h，遇1400℃火焰温度不发生变形分解，遇到爆炸时，槽盒本身承受爆炸不易被破坏，槽盒无损伤，也无着火现象，避免爆炸范围扩大。
实施例2
一种防爆电缆槽盒的制备方法，按如下方案进行：
步骤(1)：按比重取60份硫酸镁和55份水混合搅拌，制成硫酸镁溶液，送入搅拌机中待用；
步骤(2)：称取100份氧化镁、1份有机硅依次加入配料仓，输送到搅拌机中与硫酸镁溶液一起搅拌20min，搅拌速率为80r/min；
步骤(3)：依次加入5份膨润土、28份粉煤灰、18份滑石粉、0.8份一水柠檬酸、1份柠檬酸钠、0.5份硬脂酸钙在120r/min下搅拌15min，形成浆料，其中滑石粉是粒径D＝5.5μm的滑石粉A和粒径为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＝2:1.5；
步骤(4)：将步骤(3)的浆料采用Cs-137辐照处理6h；
步骤(5)：将搅拌好的浆料送入铺装机，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45℃、90％湿度的条件下养护12小时，再进入脱模系统脱模，其中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，然后再分别叠加8层低碱玻纤坯布；
步骤(6)：用聚氨酯PU弹性胶在脱模后的产品内表面粘结一层不锈钢金属层，在40℃、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(7)：将步骤(6)裁切完成的板体进一步按照电缆槽盒规格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，形成标准规格防爆电缆槽盒，达到国家标准要求。
实施例3
一种防爆电缆槽盒的制备方法，按如下方案进行：
步骤(1)：按比重取65份硫酸镁和60份水混合搅拌，制成硫酸镁溶液，送入搅拌机中待用；
步骤(2)：称取100份氧化镁0.2份有机硅依次加入配料仓，输送到搅拌机中与硫酸镁溶液一起搅拌15min，搅拌速率为100r/min；
步骤(3)：依次加入10份膨润土、12份粉煤灰、28份滑石粉、1.6份一水柠檬酸、0.5份柠檬酸钠、2.8份硬脂酸钙在100r/min下搅拌10min，形成浆料，其中滑石粉是粒径D＝5.8μm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＝2:1.2；
步骤(4)：将步骤(3)的浆料采用Cs-137辐照处理8h；
步骤(5)：将搅拌好的浆料送入铺装机，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℃、80％湿度的条件下养护7小时，再进入脱模系统脱模，其中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，然后再分别叠加14层中碱玻纤坯布；
步骤(6)：用聚氨酯PU弹性胶在脱模后的产品内表面粘结一层不锈钢金属层，在30℃、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(7)：将步骤(6)裁切完成的板体进一步按照电缆槽盒规格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，形成标准规格防爆电缆槽盒，达到国家标准要求。
本发明制备的防爆电缆槽盒的物理性能和机械性能检测如表3所示。
表3：
Figure BDA0002446916140000091
本发明制备的防爆电缆槽盒槽盒干缩率为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88.4MPa以上，承载力可达13000KN以上，槽盒外壳抗冲击强度可达到12KJ/m2，增大了槽盒的抗暴能力。

Claims (4)

1.一种防爆电缆槽盒的制备方法，其特征在于：所述防爆电缆槽盒按重量计算，是以100份氧化镁、60-65份硫酸镁和55-60份水作为反应原料，以0.8-1.6份一水柠檬酸、0.5-1份柠檬酸钠、0.2-1份有机硅和0.5-2.8份硬脂酸钙为改性助剂，5-10份膨润土、12-28份粉煤灰 、18-28份滑石粉为填充材料制备成浆料，将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，然后再分别叠加8-14层中碱或低碱玻纤坯布，中间加入浆料，辊压成型后在35℃-45℃、80-90%湿度条件下养护7-12小时，脱模后复合金属层，在30℃-40℃、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，进行裁剪切割成系列组件；上述金属层与槽盒内表面的复合是通过弹性胶进行粘结，金属层为不锈钢材质；上述浆料的配制具体是将上述水加入硫酸镁中配置成溶液，然后依次加入氧化镁、有机硅进行搅拌15-20min，搅拌速率为80-100r/min，再加入膨润土、粉煤灰、滑石粉、一水柠檬酸、柠檬酸钠和硬脂酸钙进行搅拌制成浆料，搅拌速率为100-120r/min，搅拌时间为10-15min制得浆料。
2.如权利要求1所述的一种防爆电缆槽盒的制备方法，其特征在于：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。
3.如权利要求2所述的一种防爆电缆槽盒的制备方法，其特征在于：上述浆料采用Cs-137辐照处理6-8h。
4.一种防爆电缆槽盒的制备方法，其特征在于，按如下方案进行：
步骤（1）：按比重取60-65份硫酸镁和55-60份水混合搅拌，制成硫酸镁溶液，送入搅拌机中待用；
步骤（2）：称取100份氧化镁、0.2-1份有机硅依次加入配料仓，输送到搅拌机中与硫酸镁溶液一起搅拌15-20min，搅拌速率为80-100r/min；
步骤（3）：依次加入5-10份膨润土、12-28份粉煤灰、18-28份滑石粉、0.8-1.6份一水柠檬酸、0.5-1份柠檬酸钠、0.5-2.8份硬脂酸钙在100-120r/min下搅拌10-15min，形成浆料，其中滑石粉是为粒径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；
步骤（4）：将步骤（3）的浆料采用Cs-137辐照处理6-8h；
步骤（5）：将搅拌好的浆料送入铺装机，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℃-45℃、80%-90%湿度的条件下养护7-12小时，再进入脱模系统脱模，其中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，然后再分别叠加8-14层中碱或低碱玻纤坯布；
步骤（6）：用聚氨酯PU弹性胶在脱模后的产品内表面粘结一层不锈钢金属层，在30℃-40℃、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（7）：将步骤（6）裁切完成的板体进一步按照电缆槽盒规格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，形成标准规格防爆电缆槽盒，达到国家标准要求。
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