CN114743733A - 一种无机矿物绝缘电缆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及电缆技术领域，具体公开了一种无机矿物绝缘电缆及其制备方法。无机矿物绝缘电缆的制备方法，包括如下步骤：S1、将铜杆拉丝退火并绞制成线芯；S2、将云母带紧密挤包在线芯上，形成耐火层；S3、将非吸湿材料紧密挤包在耐火层外，形成隔潮层，得到单股绝缘线芯；S4、将多个单股绝缘线芯成缆，并填充填充物，整圆，并在外表缠绕绕包带，得到圆形的预成型电缆；S5、对预成型电缆进行铠装；S6、设置外保护套，得到成品。本申请无机矿物绝缘电缆的制造工艺比较简单，制得的电缆长度长，接头少，后期安全隐患较小，且具有高绝缘性、高抗击穿强度和高力学性能，还不易吸潮、耐火性好、耐高温性和机械强度好。
Description
技术领域
本申请涉及电缆技术领域，更具体地说，它涉及一种无机矿物绝缘电缆及其制备方法。
背景技术
电缆是一种电能或信号传输装置，一般由单股或多股导线和绝缘层组成，用来连接电路、电器等。电缆可分为电力电缆、控制电缆、高温电缆、计算机电缆、信号电缆、耐火电缆和铝合金电缆等。随着人们消防意识的提高及对安全、环保理念的重视，电缆在运行时的安全性能也备受关注，尤其是电缆敷设密集的场所，极易发生火灾，这些场所对电缆的耐火性能提出了较高要求。
具有耐火性能的电缆包括普通耐火电缆和矿物绝缘电缆，普通耐火电缆有聚氯乙烯绝缘电缆、交联聚乙烯绝缘电缆和硅橡胶绝缘电缆等，这些普通耐火电缆虽然具有阻燃性能，但是也有着致命的缺点，例如：燃烧时产生浓烟和释放有害气体，这些浓烟和有害气体严重威胁着人们的生命安全。而目前市面上的矿物绝缘电缆主要包括采用铜芯氧化镁绝缘铜护套的结构，是一种非燃电缆，但是其容易吸潮，制造工艺复杂，且电缆长度短，接头多，后期安全隐患大。
发明内容
为了提高电缆的综合质量，本申请提供一种无机矿物绝缘电缆及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种无机矿物绝缘电缆的制备方法，采用如下的技术方案：一种无机矿物绝缘电缆的制备方法，包括如下步骤：
S1、导体：将铜杆拉丝退火得到铜导线，并将多个铜导线绞制成线芯；
S2、矿物绝缘：将云母带紧密挤包在线芯上，形成耐火层；
S3、隔潮层：将非吸湿材料紧密挤包在耐火层外，形成隔潮层，得到单股绝缘线芯；
S4、成缆：将多个单股绝缘线芯成缆，并填充填充物，整圆，并在外表缠绕绕包带，得到圆形的预成型电缆；
S5、铠装：对预成型电缆进行铠装；
S6、保护套：将防腐阻燃材料挤包在铠装后的预成型电缆上，形成外保护套，得到成品；
所述云母带由包含以下原料制成：
改性云母粉50-80份、壳聚糖溶液20-50份和纳米纤维素2.5-12份；
所述改性云母粉由硅烷偶联剂对云母粉改性制得。
通过采用上述技术方案，本申请的无机矿物绝缘电缆使用铜线作为中间导体，性能十分优越；使用包含改性云母粉、壳聚糖溶液和纳米纤维素的原料制成的云母带作为耐火层，耐火层高温下不易燃烧，无毒害气体，也没有浓烟，绝缘性能优异；非吸湿材料紧密挤包在耐火层外形成的隔潮层可防止云母带吸潮，有利于电缆的使用安全，延长电缆的使用寿命；铠装后在预成型电缆外形成的钢带(钢圈)极大的提高了电缆的机械强度，减少电缆的形变；成缆的绕包带一方面有利于将成缆后的线芯与填充物整圆，另一方面可以将绝缘线芯与铠装的钢带分开，减少甚至避免绝缘线芯被钢带损坏；防腐阻燃材料挤形成外保护套，可改善耐火性、耐腐蚀性，延长使用寿命。
本申请无机矿物绝缘电缆的制造工艺比较简单，且制得的电缆长度长，接头少，后期安全隐患较小，且本申请制得的无机矿物绝缘电缆不易吸潮、耐火性好、耐高温性好和机械强度好，在电缆应用市场有广泛的发展前景。
优选的，所述改性云母粉的制备包括如下步骤：
将云母粉在搅拌下加热到60-90℃，然后加入硅烷偶联剂，在60-90℃下搅拌0.8-2.0h，随后在150-160℃下干燥10-14h，制得改性云母粉；
所述硅烷偶联剂的质量为云母粉质量的0.8％-1.7％。
本申请中，硅烷偶联剂可以是硅烷偶联剂JFCG5或硅烷偶联剂JFCG56。以硅烷偶联剂JFCG5为改性剂时，最佳改性条件：硅烷偶联剂JFCG5的用量为云母粉的1.0％，改性温度为90℃，改性处理时间1h。
硅烷偶联剂在降低云母粉的吸油性的同时提高了云母粉的分散度，且不影响云母粉的高绝缘性能。
优选的，所述壳聚糖溶液的制备包括如下步骤：
将壳聚糖、乙酸和蒸馏水按质量比(0.8-1.2):(0.8-1.5):100混合，随后加入占壳聚糖质量的27％-35％的甘油，混合均匀，得到壳聚糖溶液。
最优选的，将壳聚糖、乙酸和蒸馏水按质量比0.8:1:100混合，随后加入占壳聚糖质量的35％的甘油，混合均匀，得到壳聚糖溶液。
优选的，所述改性云母粉和壳聚糖溶液的质量比为(1.7-2.5)：1。
通过采用上述技术方案，有利于改善耐火层的体积电阻率，提高耐层的绝缘性能。且发明人发现，随着改性云母粉含量的增多，耐火层的抗击穿强度先增大后减小，当改性云母粉与壳聚糖溶液的质量比为2.3:1时，抗击穿强度达到最大，为19.53kV/mm。
优选的，所述纳米纤维素的质量占改性云母粉质量的5％-15％。
通过采用上述技术方案，纳米纤维素在提高耐火层的力学性能的同时，不会影响抗击穿强度。
本申请中，改性云母粉、壳聚糖溶液和纳米纤维素按特定的比例配合，耐火层的体积电阻率的数量级达到1012Ω·m，具有高绝缘性，此外，还具有高抗击穿强度和高力学性能。
优选的，所述云母带的制备包括如下步骤：
在搅拌下，将改性云母粉分多次加入壳聚糖溶液中，加完后继续搅拌，搅拌均匀，随后抽真空、脱泡，得到改性云母壳聚糖复合材料；
将纳米纤维素与改性云母壳聚糖复合材料混合，制带，得到云母带。
优选的，所述步骤S5铠装前，采用非吸湿材料对预成型电缆进行绕包，形成保护层。
通过采用上述技术方案，保护层进一步将绝缘线芯和铠装的钢带隔离开，避免绝缘线芯受到钢带的损伤。
本申请中，在成缆时，绝缘线芯成缆的绞合方向为右向，填充物和绕包带优选为非吸湿材料，例如线性低密度聚乙烯等。这样操作，一方面有利于成缆整圆，另一方面有利于防止云母带吸潮，并与电缆绝缘材料相兼容，填充物也不粘连绝缘线芯。
优选的，所述非吸湿材料包括线性低密度聚乙烯。
优选的，所述防腐阻燃材料包括聚氯乙烯。
保护套采用黑色90℃阻燃聚氯乙烯护套料，也可以使用其它颜色，外护套紧密挤包在钢带上，表面光洁，色泽均匀，横断面上无目力可见的气泡、砂眼等缺陷，容易剥离而不损伤护套。
在成品电缆表面有制造厂名、产品型号、额定电压、规格及电缆长度的连续标志，不得连续500mm内无标志，不得连续500mm内无标志，标志字迹清楚、容易辨认、耐擦。电缆端头采用热缩套可靠密封，严禁受潮，电缆盘结实牢固，在运输及储运过程中不得出现明显变形。
第二方面，本申请提供一种无机矿物绝缘电缆，采用如下的技术方案：
一种无机矿物绝缘电缆，由上述制备方法制得。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请无机矿物绝缘电缆的制造工艺比较简单，且制得的电缆长度长，接头少，后期安全隐患较小；
2、本申请，由改性云母粉、壳聚糖溶液和纳米纤维素按比例配合制得的耐火层的体积电阻率的数量级达到1012Ω·m，具有高绝缘性，还具有高抗击穿强度和高力学性能；
3、本申请制得的无机矿物绝缘电缆不易吸潮、耐火性好、耐高温性好和机械强度好。
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。予以特别说明的是：以下实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行；以下实施例中所用原料除特殊说明外均可来源于普通市售。
改性云母粉的制备例
改性云母粉制备例1
将云母粉在搅拌下加热到60℃，然后加入占云母粉质量0.8％的硅烷偶联剂JFCG5，在90℃搅拌1h，随后在150℃下干燥12h，制得改性云母粉1。
改性云母粉制备例2
将云母粉在搅拌下加热到90℃，然后加入占云母粉质量1.7％的硅烷偶联剂JFCG6，在90℃搅拌1h，随后在150℃下干燥12h，制得改性云母粉2。
改性云母粉制备例3
将云母粉在搅拌下加热到90℃，然后加入占云母粉质量1％的硅烷偶联剂JFCG6，在90℃搅拌1h，随后在150℃下干燥12h，制得改性云母粉3。
壳聚糖溶液的制备例
壳聚糖溶液制备例1
壳聚糖溶液的制备如下：
将壳聚糖、乙酸和蒸馏水按质量比0.8:0.8:100混合，随后加入占壳聚糖质量的35％的甘油，混合均匀，得到壳聚糖溶液1。
壳聚糖溶液制备例2
将壳聚糖、乙酸和蒸馏水按质量比1.5:1.2:100混合，随后加入占壳聚糖质量的27％的甘油，混合均匀，得到壳聚糖溶液2。
壳聚糖溶液制备例3
将壳聚糖、乙酸和蒸馏水按质量比0.8:1:100混合，随后加入占壳聚糖质量的35％的甘油，混合均匀，得到壳聚糖溶液3。
云母带的制备例
云母带制备例1
云母带的制备如下：
在搅拌下，将5kg改性云母粉1分5次加入5kg壳聚糖溶液1中，加完后搅拌均匀，随后抽真空、脱泡，得到改姓云母壳聚糖复合材料；
将0.25kg纳米纤维素与改姓云母壳聚糖复合材料混合，制带，得到云母带1。
云母带制备例2
云母带的制备如下：
在搅拌下，将8kg改性云母粉2分5次加入2kg壳聚糖溶液2中，加完后搅拌均匀，随后抽真空、脱泡，得到改姓云母壳聚糖复合材料；
将1.2kg纳米纤维素与改姓云母壳聚糖复合材料混合，制带，得到云母带2。
云母带制备例3
云母带的制备如下：
在搅拌下，将6.9kg改性云母粉3分5次加入3kg壳聚糖溶液3中，加完后搅拌均匀，随后抽真空、脱泡，得到改姓云母壳聚糖复合材料，将1.04kg纳米纤维素与改姓云母壳聚糖复合材料混合，制带，得到云母带3。
云母带对比例
云母带对比例1
云母带的制备如下：
在搅拌下，将6.9kg云母粉分5次加入3kg壳聚糖溶液3中，加完后搅拌均匀，随后抽真空、脱泡，得到改姓云母壳聚糖复合材料；
将1.04kg纳米纤维素与改姓云母壳聚糖复合材料混合，制带，得到对比云母带1。
云母带对比例2
云母带的制备如下：
在搅拌下，将6.9kg云母粉3与1.04kg纳米纤维素混合，制带，得到对比云母带2。
云母带对比例3
云母带的制备如下：
在搅拌下，将6.9kg改性云母粉3分5次加入3kg壳聚糖溶液3中，加完后搅拌均匀，随后抽真空、脱泡，得到改姓云母壳聚糖复合材料，将改姓云母壳聚糖复合材料制带，得到对比云母带3。
根据GB/T 1408.1-2006，用自动高压击穿装置检测云母带1-3和对比云母带1-3的击穿场强，具体检测结果如小表1所示。
根据GB/T 1410-2006，用高阻计检测云母带1-3和对比云母带1-3的体积电阻率，具体检测结果如小表1所示。
表1
| 样品 | 击穿场强/kV/mm | 体积电阻率/Ω·M |
| 云母带1 | 16.7 | 2.1*10<sup>12</sup> |
| 云母带2 | 18.53 | 3.4*10<sup>12</sup> |
| 云母带3 | 19.53 | 4.1*10<sup>14</sup> |
| 对比云母带1 | 8.71 | 1.8*10<sup>10</sup> |
| 对比云母带2 | 10.2 | 1.4*10<sup>10</sup> |
| 对比云母带3 | 12.5 | 2.2*10<sup>10</sup> |
实施例
实施例1
一种无机矿物绝缘电缆的制备方法，包括如下步骤：
S1、导体：将铜杆拉丝退火得到铜导线，并将多个铜导线绞制成线芯；
S2、矿物绝缘：将云母带1紧密挤包在线芯上，形成耐火层；
S3、隔潮层：将线性低密度聚乙烯紧密挤包在耐火层外，形成隔潮层，得到单股绝缘线芯；
S4、成缆：将4个单股绝缘线芯成缆，并填充填充物(线性低密度聚乙烯)，整圆，并在外表缠绕绕包带(线性低密度聚乙烯制成)，得到圆形的预成型电缆；
S5、铠装：对预成型电缆进行铠装，在预成型电缆外包裹钢带(钢圈)；
S6、保护套：将聚氯乙烯挤包在铠装后的预成型电缆上，形成外保护套，得到成品。
实施例2
一种无机矿物绝缘电缆的制备方法，包括如下步骤：
S1、导体：将铜杆拉丝退火得到铜导线，并将多个铜导线绞制成线芯；
S2、矿物绝缘：将云母带2紧密挤包在线芯上，形成耐火层；
S3、隔潮层：将线性低密度聚乙烯紧密挤包在耐火层外，形成隔潮层，得到单股绝缘线芯；
S4、成缆：将4个单股绝缘线芯成缆，并填充填充物(线性低密度聚乙烯)，整圆，并在外表缠绕绕包带(线性低密度聚乙烯制成)，得到圆形的预成型电缆；
S5、铠装：对预成型电缆进行铠装，在预成型电缆外包裹钢带(钢圈)；
S6、保护套：将聚氯乙烯挤包在铠装后的预成型电缆上，形成外保护套，得到成品。
实施例3
一种无机矿物绝缘电缆的制备方法，包括如下步骤：
S1、导体：将铜杆拉丝退火得到铜导线，并将多个铜导线绞制成线芯；
S2、矿物绝缘：将云母带3紧密挤包在线芯上，形成耐火层；
S3、隔潮层：将线性低密度聚乙烯紧密挤包在耐火层外，形成隔潮层，得到单股绝缘线芯；
S4、成缆：将4个单股绝缘线芯成缆，并填充填充物(线性低密度聚乙烯)，整圆，并在外表缠绕绕包带(线性低密度聚乙烯制成)，得到圆形的预成型电缆；
S5、铠装：对预成型电缆进行铠装，在预成型电缆外包裹钢带(钢圈)；
S6、保护套：将聚氯乙烯挤包在铠装后的预成型电缆上，形成外保护套，得到成品。
对比例
对比例1
对比例1与实施例3的区别仅在于：对比例1中用对比云母带1代替云母带3，其余均与实施例3保持一致。
对比例2
对比例2与实施例3的区别仅在于：对比例2中用对比云母带2代替云母带3，其余均与实施例3保持一致。
对比例3
对比例3与实施例3的区别仅在于：对比例3中用对比云母带3代替云母带3，其余均与实施例3保持一致。
对比例4
对比例3与实施例3的区别仅在于：对比例3中用对比云母带3代替云母带3，其余均与实施例3保持一致。
对比例4
对比例4与实施例3的区别仅在于：对比例4中没有防潮层，其余均与实施例3保持一致。
性能检测试验
根据国家标准GB/T 19666-2019检测实施例1-3和对比例1-4的电缆的耐火性能，具体检测数据如下表2所示.
本申请制得的电缆的适用范围：0.6/1KV及以下；
耐火检测条件：火焰温度：950-1000℃、试验电压：1000V、供火时间：90min、冷却时间：15min；
标准要求：指示灯不熄灭、2A熔断器不断，线路保持完整性，通过试验。
表2
根据国家标准GB31247-2014检测实施例1-3和对比例1-4的电缆的燃烧性能，具体检测数据如下表3所示。
表3
结合实施例1-3并结合表2和表3可以看出，按本申请的配方和制备方法，制得的无机矿物绝缘电缆具有良好的耐火性和燃烧特性；
结合实施例3和对比例1-4并结合表2和表3可以看出，云母带的性能对电缆性能的影响较大，电缆的耐火层由改性云母粉、壳聚糖溶液和纳米纤维素按比例配合制得，可极大的改善电缆的耐火性和燃烧特性。
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 (10)
1.一种无机矿物绝缘电缆的制备方法，包括如下步骤：
S1、导体：将铜杆拉丝退火得到铜导线，并将多个铜导线绞制成线芯；
S2、矿物绝缘：将云母带紧密挤包在线芯上，形成耐火层；
S3、隔潮层：将非吸湿材料紧密挤包在耐火层外，形成隔潮层，得到单股绝缘线芯；
S4、成缆：将多个单股绝缘线芯成缆，并填充填充物，整圆，并在外表缠绕绕包带，得到圆形的预成型电缆；
S5、铠装：对预成型电缆进行铠装；
S6、保护套：将防腐阻燃材料挤包在铠装后的预成型电缆上，形成外保护套，得到成品；
所述云母带由包含以下原料制成：
改性云母粉50-80份、壳聚糖溶液20-50份和纳米纤维素2.5-12份；
所述改性云母粉由硅烷偶联剂对云母粉改性制得。
2.根据权利要求1所述的无机矿物绝缘电缆的制备方法，其特征在于：所述改性云母粉的制备包括如下步骤：
将云母粉在搅拌下加热到60-90℃，然后加入硅烷偶联剂，在60-90℃下搅拌0.8-2.0h，随后在150-160℃下干燥10-14h，制得改性云母粉；
所述硅烷偶联剂的质量为云母粉质量的0.8%-1.7%。
3.根据权利要求2所述的无机矿物绝缘电缆的制备方法，其特征在于：所述壳聚糖溶液的制备包括如下步骤：
将壳聚糖、乙酸和蒸馏水按质量比（0.8-1.2）:（0.8-1.5）:100混合，随后加入占壳聚糖质量的27%-35%的甘油，混合均匀，得到壳聚糖溶液。
4.根据权利要求3所述的无机矿物绝缘电缆的制备方法，其特征在于：所述改性云母粉和壳聚糖溶液的质量比为（1.7-2.5）：1。
5.根据权利要求4所述的无机矿物绝缘电缆的制备方法，其特征在于：所述纳米纤维素的质量占改性云母粉质量的5%-15%。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的无机矿物绝缘电缆的制备方法，其特征在于：所述云母带的制备包括如下步骤：
在搅拌下，将改性云母粉分多次加入壳聚糖溶液中，加完后搅拌均匀，随后抽真空、脱泡，得到改性云母壳聚糖复合材料；
将纳米纤维素与改性云母壳聚糖复合材料混合，制带，得到云母带。
7.根据权利要求1所述的无机矿物绝缘电缆的制备方法，其特征在于：所述步骤S5铠装前，对预成型电缆进行绕包，形成保护层。
8.根据权利要求1所述的无机矿物绝缘电缆的制备方法，其特征在于：所述非吸湿材料包括线性低密度聚乙烯。
9.根据权利要求1所述的无机矿物绝缘电缆的制备方法，其特征在于：所述防腐阻燃材料包括聚氯乙烯。
10.一种无机矿物绝缘电缆，其特征在于：由权利要求1-9中任一项所述的制备方法制得。
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|---|---|---|---|
| CN202210298021.0A CN114743733A (zh) | 2022-03-25 | 2022-03-25 | 一种无机矿物绝缘电缆及其制备方法 |
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Citations (4)
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| CN104992786A (zh) * | 2015-07-24 | 2015-10-21 | 河北华伦线缆有限公司 | 耐高温柔性环保防火阻燃软电缆的生产工艺 |
| CN109285618A (zh) * | 2018-09-25 | 2019-01-29 | 青岛长城巨龙电缆有限公司 | 高阻燃耐火低烟无卤电缆及其制备方法 |
| CN111681832A (zh) * | 2020-06-15 | 2020-09-18 | 湖北三佳电线电缆有限公司 | 一种防火电缆的加工方法 |
| WO2021189764A1 (zh) * | 2020-03-26 | 2021-09-30 | 苏州巨峰电气绝缘系统股份有限公司 | 一种电工云母复合绝缘薄膜及其制备方法 |
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2022
- 2022-03-25 CN CN202210298021.0A patent/CN114743733A/zh active Pending
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