CN112992411B - 一种柔性矿物绝缘防火电缆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及防火电缆制造技术领域，具体公开了一种柔性矿物绝缘防火电缆及其制备方法及其制备方法。一种柔性矿物绝缘防火电缆，其特征在于，包括铝合金线芯，包覆所述铝合金线芯的绝缘层，包裹在所述绝缘层外的填充层，绕包在所述填充层外的防护层；所述绝缘层包括包覆在铝合金线芯上的内绝缘层、涂覆在所述内绝缘层上的粘结层、绕包在所述粘结层上的中绝缘层、涂覆在所述中绝缘层上的屏蔽涂层、包裹在所述屏蔽涂层外的护套层；所述内绝缘层为聚乙烯绝缘层；所述中绝缘层为苯基硅橡胶制成；所述填充层包括支撑网和填充在所述支撑网内的耐火填料，所述耐火填料包括无机耐火填料。本申请具有隔热、防火性能好的优点。
Description
技术领域
本申请涉及防火电缆制造技术领域，更具体地说，它涉及一种柔性矿物绝缘防火电缆及其制备方法。
背景技术
矿物绝缘防火电缆按结构特性可以分为刚性和柔性两种，刚性矿物绝缘电缆具有优越的耐火性能，在火焰燃烧条件下不燃烧、不发烟、不释放气体，但是难以应用到多芯电缆或长米数电缆的生产，并且刚性矿物电缆的重量约是普通电缆的两倍，铺设和使用时较为不便，施工和维护的难度较大。柔性绝缘电缆由铜绞线、绝缘矿物化合物、矿物质隔氧填充泥和低烟无卤护套构成，具有不燃、无烟、无毒和耐火特性，主要用于高温、潮湿、腐蚀性强等工作环境较为恶劣的场地，尤其是在煤矿、电厂、金属冶炼等行业，此外柔性绝缘电缆可以进行多芯、大截面、长米数的生产加工，可以满足较多需求。
申请公告号为CN102651252A的中国专利公布了一种柔性矿物绝缘防火电缆，若干束导电线芯及包裹在若干束导电线芯外部的外护套，每束导电线芯包括导体及包裹在导体外部的绝缘层，导体由多股铝合金线绞合而成；绝缘层由缠绕在导体外部的云母带及包裹在云母带外的由改性聚烯烃制作的分色套构成；若干束导电线芯与外护套之间设有防火墙，防火墙为填充在若干束导电线芯的缝隙中及与外护套的内壁之间的矿物粉，通过防火墙对铝合金导体进行保护。
针对上述的柔性矿物绝缘防火电缆，发明人认为铝合金的熔点较低，只依靠复合陶土以及玻璃布带对铝合金进行保护，隔热、防火效果较差，铝合金导体容易因高温被融化损坏。
发明内容
为了提高对铝合金导体内芯隔热、防火的保护能力，本申请提供一种柔性矿物绝缘防火电缆及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种柔性矿物绝缘防火电缆，采用如下的技术方案：
一种柔性矿物绝缘防火电缆，包括铝合金线芯，包覆所述铝合金线芯的绝缘层，包裹在所述绝缘层外的填充层，绕包在所述填充层外的防护层；所述绝缘层包括包覆在铝合金线芯上的内绝缘层、涂覆在所述内绝缘层上的粘结层、绕包在所述粘结层上的中绝缘层、涂覆在所述中绝缘层上的屏蔽涂层、包裹在所述屏蔽涂层外的护套层；所述内绝缘层为聚乙烯绝缘层；所述粘结层为硅酸钠、三聚磷酸钠、磷酸二氢铝、氧化锆、氧化铟锡、六钛酸钾晶须按质量比为(1-3):(1-2):(0.5-1):(0.5-1):(0.3-0.8):(0.2-0.5)组成；所述中绝缘层为苯基硅橡胶制成；所述填充层包括支撑网和填充在所述支撑网内的耐火填料，所述耐火填料包括无机耐火填料。
通过采用上述技术方案，由于采用内绝缘层和中绝缘层大大提高电缆的绝缘性能，内绝缘层与中绝缘层之间粘结层中的硅酸钠、三聚磷酸钠、磷酸二氢铝可以在隔绝热量，提高电缆的防火性能，此外三聚磷酸钠和磷酸二氢铝可以在高温下与氧化锆、氧化铟锡、六钛酸钾晶须粘结在一起，形成致密的隔热防火层，减少热量传递，此外氧化铟锡和六钛酸钾晶须可以提高粘结层的消光性能，可以反射热辐射，减少粘结层对热辐射的吸收量，进一步提高电缆的防火性能，中绝缘层采用苯基硅橡胶制成，具有较好的阻燃效果，提高电缆的防火性能，无机耐火填料不具有燃烧性，同时可以减少热量传递，通过填充层、绝缘层、粘结层逐层设置，对外界热量进行层层阻挡，使电缆获得较好的隔热、防火性能效果。
优选的，所述无机耐火填料为氢氧化铝、甲酸钙、硅酸铝、氧化镁按质量比为(2-5):(1-2):(1-3):(1-2)组成。
通过采用上述技术方案，氢氧化铝、甲酸钙、硅酸铝、氧化镁的导热系数低，能阻滞热量传递，减少传递至绝缘层上的热量，并且可以隔绝氧气，降低燃烧程度；此外在高温条件下氢氧化铝可以释放水分，同时吸收热量并降低填充层的温度，氢氧化铝分解后的氧化物同样具有阻燃效果，可以对铝合金内芯进行保护。
优选的，所述无机耐火填料还包括无机复合材料，所述无机复合材料为C/C复合材料、镁铝尖晶石复合材料、氧化锆-氧化镁复合材料按质量比为(2-4):(1-2):(1-3)组成。
通过采用上述技术方案，C/C复合材料的密度较低，热膨胀系数低，能够经受较大的热冲击，镁铝尖晶石复合材料和氧化锆-氧化镁复合材料可以提高无机耐火填料的热震稳定性，减少高温产生的热应力对无机耐火填料的破坏，并降低高温对无机填料层结构的损害程度，进一步提高无机耐火填料的耐火性能。
优选的，所述耐火填料还包括有机耐火填料，所述有机耐火填料为糊精、木质磺酸盐、烷基苯磺化物按质量比为(2-3):(1-3):(1-2)组成。
通过上述技术方案，糊精、木质磺酸盐、烷基苯磺化物可以在高温条件下将氢氧化铝、甲酸钙、硅酸铝、氧化镁等结合在一起，进一步提高填充层的致密程度，降低填充层内的裂隙数量，减少高温气体对填充层的入侵深度，提高填充层的隔热防火性能。
优选的，所述耐火填料还包括气凝胶，所述气凝胶包括二氧化硅气凝胶、氧化锆气凝胶、Si-C-O气凝胶、氧化铝气凝胶中的至少一种。
通过上述技术方案，二氧化硅气凝胶、氧化锆气凝胶、Si-C-O气凝胶、氧化铝气凝胶具有较低的导热率，在高温下较为稳定，此外气凝胶的密度较小，可以降低填充层的平均密度，从整体上减少电缆的重量。
优选的，所述耐火填料与所述支撑网之间还设有成碳层，所述成碳层由成炭剂和辅助剂组成，所述成炭剂为三嗪系、木质素、聚丁二酸丁二醇酯、二乙基次膦酸铝按质量比为(1-3):(1-2):(1-2):(0.5-1)组成；所述辅助剂为磷酸酯、聚磷酸铵、三聚氰胺、有机蒙脱土按质量比为(2-3):(1-2):(1-2):(0.5-1)组成。
通过上述技术方案，三嗪系、二乙基次膦酸铝在较高的温度下形成碳化层，而木质素、聚丁二酸丁二醇酯的成炭温度比三嗪系、二乙基次膦酸铝低，在燃烧初期，木质素、聚丁二酸丁二醇酯在辅助剂的协同作用下形成碳化层，对火焰、热量进行阻隔，随着时间的推移，三嗪系、二乙基次膦酸铝逐渐形成碳化层，通过在不同温度范围形成的碳化层相互之间的协同作用，可以逐层对热量的传递进行阻延，此外磷酸酯、聚磷酸铵、三聚氰胺、有机蒙脱土起到催化成炭的协效阻燃作用，进一步提高成炭层的阻燃效果。
优选的，所述支撑网与所述防护层之间还设有阻燃层，所述阻燃层由两层玻璃纤维网和填充在所述玻璃纤维网之间的阻燃填料组成，所述阻燃填料为酚醛树脂、双酚A苯并噁嗪树脂、环氧硅树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯按质量比为(2-3):(1-3):(1-2):(0.5-1)组成。
通过上述技术方案，酚醛树脂、双酚A苯并噁嗪树脂、环氧硅树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯具有较好的热稳定性、阻燃性，并在高温环境下会形成多孔含碳隔热层，可以对热量进行阻隔，玻璃纤维可以增强阻燃层的结构强度，提高阻燃层的稳定性。
优选的，所述阻燃填料还包括填充剂，所述填充剂为碳酸钙、二氧化硅、硅酸盐按质量比为(1-3):(0.5-1.5):(1-2)组成。
通过上述技术方案，碳酸钙、二氧化硅、硅酸盐可以与阻燃树脂在高温环境下的热分解过程中形成含碳、钙、硅的化合物隔热层，进而提高阻燃树脂的阻燃性能。
优选的，所述支撑网为镀锌镍合金铜网。
通过上述技术方案，镀锌镍合金铜网具有较好的延展性、柔性，在对填充层进行支撑防护的同时可以随电缆变形而变形，具有较好的匹配性和防护能力。
第二方面，本申请提供一种柔性矿物绝缘防火电缆的制备方法，采用如下的技术方案：
一种柔性矿物绝缘防火电缆的制备方法，包括如下步骤：
1)在铝合金线芯挤包绝缘层；
2)在绝缘层外包裹填充层；
3)在填充层外包覆防护层即得。
通过采用上述技术方案，在铝合金线芯外挤包绝缘层，对铝合金线芯进行绝缘防护，绝缘层外包裹填充层，对绝缘层进行隔热防火，对绝缘层进行保护，填充层外的防护层对填充层中的填料进行支撑防护，使电缆的整体结构较为紧凑，稳定性较好。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请采用内绝缘层、粘结层、中绝缘层多层设置的方式，对电缆内芯进行防护，对外界热量进行层层阻挡，绝缘层外侧的填充层将大部分的热量进行阻挡，使电缆具有较好的隔热、防火性能。
2、本申请在耐火填料和支撑网之间设置成炭层，对热量进行阻隔，减少热量往电缆内部的传递量。
3、本申请采用在填充层与防护层之间设置阻燃层，通过碳酸钙、二氧化硅、硅酸盐可以与阻燃树脂在高温环境下的热分解过程中形成含碳、钙、硅的化合物隔热层，进一步提高了电缆的防火、隔热性能。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
本申请的柔性矿物绝缘防火电缆中的内绝缘层为聚乙烯绝缘层。进一步优选的，聚乙烯绝缘层为中密度聚乙烯绝缘层。
优选的，中绝缘层为苯基硅橡胶制成。进一步优选的，中绝缘层为中苯基硅橡胶。进一步优选的，中苯基硅橡胶为硼酸锌纤维增强中苯基硅橡胶。
优选的，屏蔽涂层为镍粉、硅烷偶联剂、聚氨酯按质量比为(0.7-0.85):(0.1-0.15):(0.1-0.2)组成。进一步优选的，所述屏蔽涂层为镍粉、硅烷偶联剂、聚氨酯按质量比为0.8:0.12:0.15组成。进一步优选的，镍粉为超细镍粉，超细镍粉的粒径为200-500nm。进一步优选的，超细镍粉的粒径为350nm。进一步优选，硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷。
优选的，护套层为低密度聚乙烯-乙烯醋酸乙烯共聚物制成。
优选的，防护层包括铠装层和外皮层。优选的，铠装层为铜带铠装。进一步优选的，外皮层为聚全氟乙丙烯材质制成。
优选的，无机耐火填料为氢氧化铝、甲酸钙、硅酸铝、氧化镁按质量比为(2-5):(1-2):(1-3):(1-2)组成。进一步优选的，无机耐火填料为氢氧化铝、甲酸钙、硅酸铝、氧化镁按质量比为3.5:1.5:2.5:1.5组成。
优选的，无机耐火填料还包括无机复合材料。进一步优选的，无机复合材料与氢氧化铝的质量比为(0.5-2):(2-6)。进一步优选的，无机复合材料与氢氧化铝的质量比为1:5。
优选的，无机复合材料为C/C复合材料、镁铝尖晶石复合材料、氧化锆-氧化镁复合材料按质量比为(2-4):(1-2):(1-3)组成。
优选的，C/C复合材料为SiC/SiC、SiC/C、ZrB-C/C、ZrC/C、TaC/C、Al-Si-C/C、C-PI/C按质量比为(3-6):(2-3):(1-3):(1-2):(1-2):(0.5-1):(0.5-1)组成。进一步优选的，C/C复合材料为SiC/SiC、SiC/C、ZrB-C/C、ZrC/C、TaC/C、Al-Si-C/C、C-PI/C按质量比为5:2.5:2:1.5:1.5:0.8:0.8组成。进一步优选的，SiC/SiC、SiC/C、ZrB-C/C、ZrC/C、TaC/C、Al-Si-C/C、C-PI/C的粒径中值为10-20μm。进一步优选的，SiC/SiC、SiC/C、ZrB-C/C、ZrC/C、TaC/C、Al-Si-C/C、C-PI/C的粒径中值为15μm。
优选的，镁铝尖晶石复合材料、氧化锆-氧化镁复合材料的粒径为5-15μm。进一步优选的，镁铝尖晶石复合材料、氧化锆-氧化镁复合材料的粒径为10μm。
优选的，有机耐火填料为糊精、木质磺酸盐、烷基苯磺化物按质量比为(2-3):(1-3):(1-2)组成。进一步优选的，有机耐火填料为糊精、木质素磺酸盐、烷基苯磺化物按质量比为2.5:2:1.5组成。进一步优选的，烷基苯磺化物为十二烷基磺化钠，木质素磺酸盐为木质素磺酸钠。
优选的，有机耐火填料与氢氧化铝的质量比为(1-2):(2-6)。进一步优选的，有机耐火填料与氢氧化铝的质量比为1:3。
优选的，耐火填料还包括气凝胶。进一步优选的，气凝胶包括二氧化硅气凝胶、氧化锆气凝胶、Si-C-O气凝胶、氧化铝气凝胶中的至少一种。进一步优选的，气凝胶为二氧化硅气凝胶、氧化锆气凝胶、Si-C-O气凝胶、氧化铝气凝胶按质量比为(1-3):(1-2):(0.5-1):(0.5-1)组成。进一步优选的，气凝胶为二氧化硅气凝胶、氧化锆气凝胶、Si-C-O气凝胶、氧化铝气凝胶按质量比为2:1.5:0.5:0.5组成。进一步优选的，气凝胶的平均粒径为500-1000μm。进一步优选的，气凝胶的平均粒径为600-900μm。进一步优选的，气凝胶的平均粒径为800μm。
优选的，气凝胶颗粒与氢氧化铝的质量比为(1-2):(4-6)。进一步优选的，气凝胶颗粒与氢氧化铝的质量比为1:5。
优选的，成炭剂为三嗪系、木质素、聚丁二酸丁二醇酯、二乙基次膦酸铝按质量比为(1-3):(1-2):(1-2):(0.5-1)组成。进一步优选的，成炭剂为三嗪系、木质素、聚丁二酸丁二醇酯、二乙基次膦酸铝按质量比为1.5:1:1.5:0.5组成。进一步优选的，三嗪系为2,4,6-三(N,N-二羟甲基氨基)-1,3,5-三嗪。
优选的，辅助剂为磷酸酯、聚磷酸铵、三聚氰胺、有机蒙脱土按质量比为(2-3):(1-2):(1-2):(0.5-1)组成。进一步优选的，辅助剂为磷酸酯、聚磷酸铵、三聚氰胺、有机蒙脱土按质量比为2.5:1.5:1:0.5组成。进一步优选的，磷酸酯为磷酸二酯。进一步优选的，有机蒙脱土的平均粒径为20μm。
优选的，成碳层为成炭剂、辅助剂按质量比为(7-9):(1-3)组成。进一步优选的，成碳层为成炭剂、辅助剂按质量比为7.5:2.5组成。
优选的，阻燃填料为酚醛树脂、双酚A苯并噁嗪树脂、环氧硅树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯按质量比为(2-3):(1-3):(1-2):(0.5-1)组成。进一步优选的，阻燃填料为酚醛树脂、双酚A苯并噁嗪树脂、环氧硅树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯按质量比为2.5:1.5:2:0.5组成。
进一步优选的，玻璃纤维网由无碱玻璃纤维编织而成。进一步优选的，玻璃纤维的平均直径为15μm。
优选的，填充剂为碳酸钙、二氧化硅、硅酸盐按质量比为(1-3):(0.5-1.5):(1-2)组成。进一步优选的，填充剂为碳酸钙、二氧化硅、硅酸盐按质量比为2:1:1.5组成。进一步优选的，二氧化硅为纳米二氧化硅。进一步优选的，纳米二氧化硅的平均粒径为20μm。进一步优选的，硅酸盐为硅酸铝镁。进一步优选的，碳酸钙和硅酸铝镁的平均粒径为30μm。
本申请的柔性矿物绝缘防火电缆的制备方法包括以下步骤：
1)在铝合金线芯挤包绝缘层；
2)在绝缘层外包裹填充层；
3)在填充层外包覆防护层即得。
本申请实施例及对比例主要原料信息如表1所示。
表1本申请实施例及对比例主要原料信息
实施例
实施例1-3
实施例1-3的柔性矿物绝缘防火电缆，包括铝合金线芯，包覆铝合金线芯的绝缘层，包裹在绝缘层外的填充层，绕包在填充层外的防护层；绝缘层包括包覆在铝合金线芯上的内绝缘层、涂覆在内绝缘层上的粘结层、绕包在粘结层上的中绝缘层、涂覆在中绝缘层上的屏蔽涂层、包裹在屏蔽涂层外的护套层；内绝缘层为聚乙烯绝缘层；粘结层包括硅酸钠、三聚磷酸钠、磷酸二氢铝、氧化锆、氧化铟锡、六钛酸钾晶须；中绝缘层为苯基硅橡胶制成；填充层包括支撑网和填充在支撑网内的耐火填料，耐火填料包括无机耐火填料。
其中，内绝缘层为中密度聚乙烯绝缘层。中绝缘层为硼酸锌纤维增强中苯基硅橡胶。屏蔽涂层为镍粉、乙烯基三乙氧基硅烷、聚氨酯按质量比为0.8:0.12:0.15组成。无机耐火填料为氢氧化铝、甲酸钙、硅酸铝、氧化镁按质量比为3.5:1.5:2.5:1.5组成。支撑网为镀锌镍合金铜网。防护层包括铠装层和外皮层。铠装层为铜带铠装。外皮层为聚全氟乙丙烯材质制成。
实施例1-3中粘结层中硅酸钠、三聚磷酸钠、磷酸二氢铝、氧化锆、氧化铟锡、六钛酸钾晶须的质量比如表2所示：
表2实施例1-3中粘结层中硅酸钠、三聚磷酸钠、磷酸二氢铝、氧化锆、氧化铟锡、六钛酸钾晶须的质量比。
实施例1-3的柔性矿物绝缘防火电缆的制备方法，包括如下步骤：
1)在铝合金线芯外挤包中密度聚乙烯形成内绝缘层，铝合金线芯的直径为8.9mm，内绝缘层厚度为1.5mm；
2)将硅酸钠、三聚磷酸钠、磷酸二氢铝、氧化锆、氧化铟锡、六钛酸钾晶须按表2中的质量比混合均匀得到粘结层材料，将粘结层材料包覆在内绝缘层外形成粘结层，粘结层厚度为3mm；
3)在粘结层外包覆硼酸锌纤维增强中苯基硅橡胶形成中绝缘层，中绝缘层厚度为1.5mm；
4)将镍粉、乙烯基三乙氧基硅烷、聚氨酯混合均匀制得屏蔽材料，将屏蔽材料涂覆在中绝缘层外形成屏蔽涂层，屏蔽涂层厚度为1.5mm；
5)在屏蔽涂层外包覆护套层，护套层厚度为1.5mm；
6)将耐火填料密实填充在支撑网与护套层外形成填充层，填充层厚度为2mm；
7)将铠装层和外皮层依次包覆在填充层外即得，铠装层厚度为1.5mm，外皮层厚度为2.5mm。
实施例4-6
实施例4-6的柔性矿物绝缘防火电缆，包括铝合金线芯，包覆铝合金线芯的绝缘层，包裹在绝缘层外的填充层，绕包在填充层外的防护层；绝缘层包括包覆在铝合金线芯上的内绝缘层、涂覆在内绝缘层上的粘结层、绕包在粘结层上的中绝缘层、涂覆在中绝缘层上的屏蔽涂层、包裹在屏蔽涂层外的护套层；内绝缘层为聚乙烯绝缘层；粘结层包括硅酸钠、三聚磷酸钠、磷酸二氢铝、氧化锆、氧化铟锡、六钛酸钾晶须；中绝缘层为苯基硅橡胶制成；填充层包括支撑网和填充在支撑网内的耐火填料，耐火填料包括无机耐火填料。
其中，内绝缘层为中密度聚乙烯绝缘层。中绝缘层为硼酸锌纤维增强中苯基硅橡胶。粘结层为硅酸钠、三聚磷酸钠、磷酸二氢铝、氧化锆、氧化铟锡、六钛酸钾晶须按质量比为2:1.5:0.8:0.65:0.5:0.35组成。屏蔽涂层为镍粉、乙烯基三乙氧基硅烷、聚氨酯按质量比为0.8:0.12:0.15组成。无机耐火填料为氢氧化铝、甲酸钙、硅酸铝、氧化镁、无机复合材料按质量比为3.5:1.5:2.5:1.5:0.7组成。无机复合材料包括C/C复合材料、镁铝尖晶石复合材料、氧化锆-氧化镁复合材料。C/C复合材料为SiC/SiC、SiC/C、ZrB-C/C、ZrC/C、TaC/C、Al-Si-C/C、C-PI/C按质量比为5:2.5:2:1.5:1.5:0.8:0.8组成。支撑网为镀锌镍合金铜网。防护层包括铠装层和外皮层。铠装层为铜带铠装。外皮层为聚全氟乙丙烯材质制成。
实施例4-6中无机复合材料为C/C复合材料、镁铝尖晶石复合材料、氧化锆-氧化镁复合材料按质量比如表3所示：
表3实施例4-6中无机复合材料为C/C复合材料、镁铝尖晶石复合材料、氧化锆-氧化镁复合材料按质量比
实施例4-6的柔性矿物绝缘防火电缆的制备方法与实施例1相同。
实施例7
本实施例的柔性矿物绝缘防火电缆与实施例5的不同之处在于：耐火填料包括无机耐火填料和有机耐火填料。其余的与实施例5相同。
其中，有机耐火填料与氢氧化铝的质量比为1:3，有机耐火填料为糊精、木质素磺酸钠、十二烷基磺化钠按质量比为2.5:2:1.5组成。
本实施例的柔性矿物绝缘防火电缆的制备方法与实施例1相同。
实施例8
本实施例的柔性矿物绝缘防火电缆与实施例7的不同之处在于：耐火填料包括无机耐火填料、有机耐火填料和气凝胶。其余的与实施例7相同。
其中，气凝胶与氢氧化铝的质量比为1:5。气凝胶为二氧化硅气凝胶、氧化锆气凝胶、Si-C-O气凝胶、氧化铝气凝胶按质量比为2:1.5:0.5:0.5组成。
本实施例的柔性矿物绝缘防火电缆的制备方法与实施例1相同。
实施例9
本实施例与实施例8的不同之处在于：耐火填料与支撑网之间设有成碳层。其余的与实施例8相同。
其中，成碳层为成炭剂、辅助剂按质量比为7.5:2.5组成。成炭剂为2,4,6-三(N,N-二羟甲基氨基)-1,3,5-三嗪、木质素、聚丁二酸丁二醇酯、二乙基次膦酸铝按质量比为1.5:1:1.5:0.5组成。辅助剂为磷酸酯、聚磷酸铵、三聚氰胺、有机蒙脱土按质量比为2.5:1.5:1:0.5组成。
本实施例的柔性矿物绝缘防火电缆的制备方法，包括如下步骤：
1)在铝合金线芯外挤包中密度聚乙烯形成内绝缘层，铝合金线芯的直径为8.9mm，内绝缘层厚度为1.5mm；
2)将硅酸钠、三聚磷酸钠、磷酸二氢铝、氧化锆、氧化铟锡、六钛酸钾晶须按质量比为2:1.5:0.8:0.65:0.5:0.35混合均匀得到粘结层材料，将粘结层材料包覆在内绝缘层外形成粘结层，粘结层厚度为3mm；
3)在粘结层外包覆硼酸锌纤维增强中苯基硅橡胶形成中绝缘层，中绝缘层厚度为1.5mm；
4)将镍粉、乙烯基三乙氧基硅烷、聚氨酯按质量比为0.8:0.12:0.15混合均匀制得屏蔽材料，将屏蔽材料涂覆在中绝缘层外形成屏蔽涂层，屏蔽涂层厚度为1.5mm；
5)在屏蔽涂层外包覆护套层，护套层厚度为1.5mm；
6)将耐火填料密实填充在支撑网与护套层外形成填充层，填充层厚度为2mm；
7)将成炭剂和辅助剂混合均匀制得成炭材料，在填充层与支撑网之间填充成炭材料形成炭层，成炭层厚度为1.5mm；
8)将铠装层和外皮层依次包覆在成炭层外即得，铠装层厚度为1.5mm，外皮层厚度为2.5mm。
实施例10
本实施例的柔性矿物绝缘防火电缆与实施例9的不同之处在于：支撑网与防护层之间设有阻燃层，阻燃层包括两层玻璃纤维网和填充在玻璃纤维网之间的阻燃填料。其余的与实施例9相同。
其中，阻燃填料为酚醛树脂、双酚A苯并噁嗪树脂、环氧硅树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯按质量比为2.5:1.5:2:0.5组成。
本实施例的柔性矿物绝缘防火电缆的制备方法，包括如下步骤：
1)在铝合金线芯外挤包中密度聚乙烯形成内绝缘层，铝合金线芯的直径为8.9mm，内绝缘层厚度为1.5mm；
2)将硅酸钠、三聚磷酸钠、磷酸二氢铝、氧化锆、氧化铟锡、六钛酸钾晶须按质量比为2:1.5:0.8:0.65:0.5:0.35混合均匀得到粘结层材料，将粘结层材料包覆在内绝缘层外形成粘结层，粘结层厚度为3mm；
3)在粘结层外包覆硼酸锌纤维增强中苯基硅橡胶形成中绝缘层，中绝缘层厚度为1.5mm；
4)将镍粉、乙烯基三乙氧基硅烷、聚氨酯按质量比为0.8:0.12:0.15混合均匀制得屏蔽材料，将屏蔽材料涂覆在中绝缘层外形成屏蔽涂层，屏蔽涂层厚度为1.5mm；
5)在屏蔽涂层外包覆护套层，护套层厚度为1.5mm；
6)将耐火填料密实填充在支撑网与护套层外形成填充层，填充层厚度为2mm；
7)将成炭剂和辅助剂混合均匀制得成炭材料，在填充层与支撑网之间密实填充成炭材料形成炭层，成炭层厚度为1.5mm；
8)将阻燃填料和填充剂混合均匀制得阻燃材料，将阻燃材料密实包覆在支撑网外形成阻燃层，阻燃层厚度为3mm；
9)将铠装层和外皮层依次包覆在阻燃外即得，铠装层厚度为1.5mm，外皮层厚度为2.5mm。内绝缘层为中密度聚乙烯绝缘层。
实施例11
本实施例的柔性矿物绝缘防火电缆与实施例10的不同之处在于：阻燃填料还包括填充剂。其余的与实施例10相同。
其中，填充剂为碳酸钙、二氧化硅、硅酸盐按质量比为2:1:1.5组成。
本实施例的柔性矿物绝缘防火电缆的制备方法与实施例10相同。
对比例1
本对比例的柔性矿物绝缘防火电缆，包括铝合金线芯，包覆铝合金线芯的绝缘层，包裹在绝缘层外的填充层，绕包在填充层外的防护层；绝缘层包括包覆在铝合金线芯上的内绝缘层、绕包在内绝缘层上的中绝缘层、涂覆在中绝缘层上的屏蔽涂层、包裹在屏蔽涂层外的护套层；内绝缘层为聚乙烯绝缘层；中绝缘层为苯基硅橡胶制成；填充层包括支撑网和填充在支撑网内的耐火填料，耐火填料包括无机耐火填料。
其中，内绝缘层为中密度聚乙烯绝缘层。中绝缘层为硼酸锌纤维增强中苯基硅橡胶。无机耐火填料为氢氧化铝、甲酸钙、硅酸铝、氧化镁按质量比为3.5:1.5:2.5:1.5组成。支撑网为镀锌镍合金铜网。防护层包括铠装层和外皮层。铠装层为铜带铠装。外皮层为聚全氟乙丙烯材质制成。
本对比例的柔性矿物绝缘防火电缆的制备方法，包括如下步骤：
1)在铝合金线芯外挤包中密度聚乙烯形成内绝缘层；
2)在内绝缘层外包覆硼酸锌纤维增强中苯基硅橡胶形成中绝缘层；
3)将镍粉、乙烯基三乙氧基硅烷、聚氨酯混合均匀制得屏蔽材料，将屏蔽材料涂覆在中绝缘层外形成屏蔽涂层；
4)在屏蔽涂层外包覆护套层；
5)将无机耐火填料密实填充在支撑网与护套层外形成填充层；
6)将铠装层和外皮层依次包覆在填充层外即得。
性能检测试验
将实施例1-11以及对比例1的柔性矿物绝缘防火电缆按测试标准BS6387中B级的标准进行检测，测试数据如表4所示：
表4实施例1-11以及对比例1的柔性矿物绝缘防火电缆性能测试结果
| 结果 | |
| 实施例1 | 未击穿(粘结层外层碳化，内绝缘层完好) |
| 实施例2 | 未击穿(粘结层外层部分碳化，内绝缘层完好) |
| 实施例3 | 未击穿(粘结层外层碳化，内绝缘层完好) |
| 实施例4 | 未击穿(粘结层外层部分碳化，内绝缘层完好) |
| 实施例5 | 未击穿(粘结层外层少部分碳化，内绝缘层完好) |
| 实施例6 | 未击穿(粘结层外层部分碳化，内绝缘层完好) |
| 实施例7 | 未击穿(中绝缘层外层部分烧蚀) |
| 实施例8 | 未击穿(中绝缘层外层少部分烧蚀) |
| 实施例9 | 未击穿(护套层外层部分烧蚀) |
| 实施例10 | 未击穿(护套层外层少部分烧蚀) |
| 实施例11 | 未击穿(护套层外层较少部分烧蚀) |
| 对比例1 | 击穿 |
对比实施例1-3以及对比例1并结合表4可以看出，填料层和粘结层起到良好的防火隔热功能，铝合金内芯得到较好的保护。
对比实施例4-6以及对比例1并结合表4可以看出，无机复合材料进一步提升了填料层的耐火隔热性能。
对比实施例5、实施例7以及对比例1并结合表4可以看出，有机耐火材料提高可填充层的密实程度，提高填充层的隔热性能。
对比实施例7、实施例8以及对比例1并结合表4可以看出，气凝胶颗粒进一步提升了填充层的隔热性能。
对比实施例8、实施例9以及对比例1并结合表4可以看出，成碳层具有良好的隔热效果，阻延热量向填充层内部的传递。
对比实施例9、实施例10、实施例11以及对比例1并结合表4可以看出，阻燃层在接触燃烧初期对电缆起到良好的保护作用，减少高温对电缆的侵蚀，填充层进一步提升了阻燃层层的阻燃效果，提升了电缆的防火性能。
综上所述，本申请的柔性矿物绝缘防火电缆具有优良的隔热、防火性能，安全性较高。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (7)
1.一种柔性矿物绝缘防火电缆，其特征在于，包括铝合金线芯，包覆所述铝合金线芯的绝缘层，包裹在所述绝缘层外的填充层，绕包在所述填充层外的防护层；所述绝缘层包括包覆在铝合金线芯上的内绝缘层、涂覆在所述内绝缘层上的粘结层、绕包在所述粘结层上的中绝缘层、涂覆在所述中绝缘层上的屏蔽涂层、包裹在所述屏蔽涂层外的护套层；所述内绝缘层为聚乙烯绝缘层；所述粘结层为硅酸钠、三聚磷酸钠、磷酸二氢铝、氧化锆、氧化铟锡、六钛酸钾晶须按质量比(1-3):(1-2):(0.5-1):(0.5-1):(0.3-0.8):(0.2-0.5)组成；所述中绝缘层为苯基硅橡胶制成；所述填充层包括支撑网和填充在所述支撑网内的耐火填料；
所述耐火填料包括无机耐火填料、无机复合材料和有机耐火填料；所述无机耐火填料为氢氧化铝、甲酸钙、硅酸铝、氧化镁按质量比为(2-5):(1-2):(1-3):(1-2)组成；
所述无机复合材料与氢氧化铝的质量比为(0.5-2):(2-6)，所述无机复合材料为C/C复合材料、镁铝尖晶石复合材料、氧化锆-氧化镁复合材料按质量比为(2-4):(1-2):(1-3)组成；所述C/C复合材料为SiC/SiC、SiC/C、ZrB-C/C、ZrC/C、TaC/C、Al-Si-C/C、C-PI/C按质量比(3-6):(2-3):(1-3):(1-2):(1-2):(0.5-1):(0.5-1)组成；SiC/SiC、SiC/C、ZrB-C/C、ZrC/C、TaC/C、Al-Si-C/C、C-PI/C的粒径中值为10-20μm；所述镁铝尖晶石、氧化锆-氧化镁复合材料的粒径为5-15μm；
所述有机耐火填料与氢氧化铝的质量比为(1-2):(2-6)，有机耐火填料为糊精、木质磺酸盐、烷基苯磺化物按质量比为(2-3):(1-3):(1-2)组成。
2.根据权利要求1所述的一种柔性矿物绝缘防火电缆，其特征在于：所述耐火填料还包括气凝胶，所述气凝胶包括二氧化硅气凝胶、氧化锆气凝胶、Si-C-O气凝胶、氧化铝气凝胶中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种柔性矿物绝缘防火电缆，其特征在于：所述耐火填料与所述支撑网之间还设有成碳层，所述成碳层由成炭剂和辅助剂组成，所述成炭剂为三嗪系、木质素、聚丁二酸丁二醇酯、二乙基次膦酸铝按质量比为(1-3):(1-2):(1-2):(0.5-1)组成；所述辅助剂为磷酸酯、聚磷酸铵、三聚氰胺、有机蒙脱土按质量比为(2-3):(1-2):(1-2):(0.5-1)组成。
4.根据权利要求1所述的一种柔性矿物绝缘防火电缆，其特征在于：所述支撑网与所述防护层之间还设有阻燃层，所述阻燃层由两层玻璃纤维网和填充在所述玻璃纤维网之间的阻燃填料组成，所述阻燃填料为酚醛树脂、双酚A苯并噁嗪树脂、环氧硅树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯按质量比为(2-3):(1-3):(1-2):(0.5-1)组成。
5.根据权利要求4所述的一种柔性矿物绝缘防火电缆，其特征在于：所述阻燃填料还包括填充剂，所述填充剂为碳酸钙、二氧化硅、硅酸盐按质量比为(1-3):(0.5-1.5):(1-2)组成。
6.根据权利要求1所述的一种柔性矿物绝缘防火电缆，其特征在于：所述支撑网为镀锌镍合金铜网。
7.根据权利要求1所述的一种柔性矿物绝缘防火电缆的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
1）在铝合金线芯挤包绝缘层；
2）在绝缘层外包裹填充层；
3）在填充层外包覆防护层即得。
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