CN114974682A - 一种b1级阻燃环保可移动电源线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种B1级阻燃环保可移动电源线，包括由外向内依次设置的外护套、隔氧层、成缆包带和多个线芯，外护套中包含无卤膨胀型阻燃剂，无卤膨胀型阻燃剂包括下述重量份数的组分：60~80份聚磷酸铵、10~15份三聚氰胺、10~15份聚氨酯交联剂、1~5份相容剂。采用多层结构将线芯包裹在保护层内，通过外护套中的膨胀型阻燃剂和隔氧层的阻氧阻燃效果，使得电源线通过B1级阻燃测试，达到标准要求；在膨胀型阻燃剂中加入聚氨酯交联剂作为碳源，增强电源线安全性和稳定性；在高温或燃烧时无卤无毒，燃烧的烟气无毒、无腐蚀，不会对精密设备造成腐蚀、也不会对大气环境造成污染，满足人员集中、安全要求高的的重要场所使用。

Description

一种B1级阻燃环保可移动电源线

技术领域

本发明涉及电缆生产工艺领域，尤其是涉及一种B1级阻燃环保可移动电源线。

背景技术

随着社会经济迅猛发展，电力设备在生产生活中的使用不断增加，几乎所有设备都离不开电源线。电线电缆是传送电能、传输信息和制造各种电器、仪表不可缺少的基本元件，是电气化、信息化的基本产品。

根据最新版DGJ 08-2048-2016《民用建筑电气防火设计规程》和GB 50016-2018《建筑设计防火规范》要求：民用建筑中的超高层建筑及一类高层建筑中规定必须使用B1电缆。同时高层建筑、商场、学校、地铁站、机场、体育场、展览馆、医院等人口密集型公众场所即将广泛使用B1电缆。B1级阻燃电缆相比于其他等级或类别的阻燃电缆，具有更高的阻燃要求。

在目前常用的B1级阻燃电缆或电源线中，为了使线缆达到相应的阻燃要求，通常在电缆料中添加无机阻燃剂(包括氢氧化镁、氢氧化铝等)。但是这些阻燃剂的添加会使得电缆料中的矿物材料含量上升，使得材料的吸水性升高，绝缘电阻降低，使得线缆的漏电风险大大增加。中国专利公开号“CN106024168A”公开了一种高绝缘电阻的阻燃四芯电缆线，包括电缆芯、绝缘层和护套，所述的电缆芯的数量为四组，通过束绞方式绞合，四组电缆芯均由若干根导体线绞合而成的导体束和包覆于导体束外周的高绝缘电阻层组成，每组电缆芯上导体线的根数为18～20根，所述的绝缘层包覆于四组电缆芯的外周，所述的护套包覆于绝缘层的外层，具有较高的绝缘电阻和机械强度，耐腐蚀性强，同时还具有较高的耐温等级及耐油、耐开裂性能，延长了四芯电缆线的使用寿命。但是对于电源线，由于其在使用过程中移动频率高于其他种类线缆，因此其表面容易出现细小裂缝，进一步增加了无机阻燃剂吸水的可能，影响电缆安全性和阻燃效果，同时也会导致线缆内部结构暴露，降低使用寿命。

发明内容

本发明是为了克服现有电源线阻燃性能不足、移动多容易出现裂缝的问题，提供一种B1级阻燃环保可移动电源线，采用多层设计，在外护套中加入无卤膨胀型阻燃剂，采用聚氨酯作为膨胀型阻燃剂的碳源和气源之一，在满足阻燃效果的同时可以对电源线的细小裂缝进行修复，增强电源的使用寿命，防止内部结构暴露造成阻燃性能下降。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种B1级阻燃环保可移动电源线，包括由外向内依次设置的外护套、隔氧层、成缆包带和多个线芯，所述外护套中包含无卤膨胀型阻燃剂，所述无卤膨胀型阻燃剂包括下述重量份数的组分：60～80份聚磷酸铵、10～15份三聚氰胺、10～15份聚氨酯交联剂、1～5份相容剂。

采用多层结构将线芯包裹在保护层内，为线芯提供机械和阻燃保护。将无卤的膨胀型阻燃剂添加到电源线外护套中，利用其特殊的膨胀阻燃机理实现阻燃效果，并且在外护套内层设置隔氧层，在燃烧过程中进一步将氧气隔绝在线芯外部，减少对内部线芯的破坏，达到更好的阻燃效果。常规膨胀型阻燃剂在电缆基材树脂中的分散性较差，通过在膨胀型阻燃剂中加入聚氨酯交联剂作为碳源，同时添加部分相容剂，增强膨胀型阻燃剂在电缆基材树脂中的分散性。在电源线使用过程中，由于移动或搬运等造成电源线表面出现细小缝隙时，其中的聚氨酯交联剂成分被暴露后在空气中的水的作用下发生湿固化，起到对细小缝隙的修复作用，防止由于细小缝隙的增加导致的材料阻燃性能下降。同时，由于聚氨酯交联剂具有的吸湿作用，可以减少膨胀型阻燃剂其他成分由于潮湿环境导致的析出，防止电源线在潮湿环境中阻燃性能降低，同时可以有效改善电源线的绝缘性能。

作为优选，所述隔氧层为聚烯烃隔氧层，所述隔氧层中还包括无机填充物，所述无机填充物为纳米蒙脱土、聚倍半硅氧烷、偶氮化合物、高岭土和海泡石中的一种或其组合。

聚烯烃隔氧层氧指数高、而且具有极好的隔热及隔氧性。将无机填充物添加在隔氧层中，一方面可以进一步提升隔氧层的阻燃效果，另一方面也可以防止无机填充物直接暴露在电源线表面造成的电源线表面吸湿性增加，从而使得膨胀型阻燃剂析出，影响外护套的阻燃效果。

作为优选，所述线芯包括导体和包覆导体的绝缘层，所述导体的材质为无氧铜，所述绝缘层的材质为硅烷交联聚乙烯。

作为优选，所述线芯的数量为2～5。

作为优选，外护套、隔离层之间的厚度比为(1～1.2):1。外护套的厚度过厚，可能导致电源线的柔韧性下降，影响其使用；外护套的厚度过薄，则无法达到良好的阻燃效果。

作为优选，所述相容剂为乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、马来酸酐接枝聚乙烯中的一种。

作为优选，所述聚氨酯交联剂包括下述重量份数的组分：50～100份多苯基多亚甲基多异氰酸酯、80～120份聚醚多元醇、1～3份扩链剂、1～5份偶联剂。多苯基多亚甲基多异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯和其他官能度大于2以上的多异氰酸酯组成的混合物，其中二苯基甲烷二异氰酸酯的质量分数在50％左右。由于其中含有大量的苯基，可以作为一种碳源应用在膨胀型阻燃剂中，在燃烧过程中作为成炭剂发挥效果。同时其具有良好的粘合性能，在水的催化下可以发生固化，对电源线的细小缝隙进行修复。

作为优选，所述聚醚多元醇为三羟基聚氧化丙烯醚、聚氧化丙烯三醇、聚氧化丙烯二醇中的一种，所述聚醚多元醇的数均分子量为2000～5000。

作为优选，所述扩链剂为1,4-丁二醇、乙二醇、己二醇、乙二胺、三乙醇胺中的一种或其组合，所述偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(b-甲氧基乙氧基)硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种或其组合。

作为优选，所述聚氨酯交联剂的制备方法为：

(1)按所述重量份数称取各组分；

(2)在反应釜中依次加入多苯基多亚甲基多异氰酸酯和聚醚多元醇，升温至70～80℃后反应2～4h；

(3)降温至50～60℃后加入扩链剂，继续搅拌反应1～2h，冷却至20～30℃后加入偶联剂，搅拌均匀后得到聚氨酯交联剂。

制备过程中，首先在反应釜中加入多苯基多亚甲基多异氰酸酯和聚醚多元醇，使其发生一定程度的预聚反应，再加入扩链剂使得聚氨酯分子链扩展，使其分子量增大，提高聚氨酯的在胶黏过程中的力学性能，最后加入偶联剂，提升聚氨酯与其他组分之间的相容性。

因此，本发明具有如下有益效果：(1)采用多层结构将线芯包裹在保护层内，通过外护套中的膨胀型阻燃剂和隔氧层的阻氧阻燃效果，使得电源线通过B1级阻燃测试，达到标准要求；(2)在膨胀型阻燃剂中加入聚氨酯交联剂作为碳源，一方面提升膨胀型阻燃剂的阻燃效果，另一方面作为交联剂对电源线表面的细小缝隙进行修复，增强电源线安全性和稳定性；(3)通过聚氨酯交联剂的吸水作用防止膨胀型阻燃剂其他组分在潮湿环境中析出，增强电源线在潮湿环境中的阻燃性能；(4)在高温或燃烧时无卤无毒，燃烧的烟气无毒、无腐蚀，不会对精密设备造成腐蚀、也不会对大气环境造成污染，满足人员集中、安全要求高的的重要场所使用。

附图说明

图1为本发明B1级阻燃环保可移动电源线的截面图。

图中：1外护套、2隔氧层、3成缆包带、4线芯、41绝缘层、42导体。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明做进一步的描述。应理解，这些实施例适用于说明本发明的基本远离、主要特征和优点，而本发明不受以下实施例的范围限制；实施例中采用的实施条件可以根据具体要求做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中采用的条件。

下述实施例中未作特殊说明，所有原料均来自于商购或通过本领域的常规方法制备而得。

实施例1

本实施例提供一种B1级阻燃环保可移动电源线，如图1所示，包括由外向内依次设置的外护套1、隔氧层2、成缆包带3和四个线芯4，外护套、隔离层之间的厚度比为1.7:1.5，所述线芯包括导体42和包覆导体的绝缘层41。所述导体的材质为无氧铜，所述绝缘层的材质为硅烷交联聚乙烯，所述隔氧层为聚烯烃隔氧层，所述隔氧层中还包括质量分数为5％的无机填充物纳米蒙脱土；

所述外护套的材质中包含无卤膨胀型阻燃剂，所述无卤膨胀型阻燃剂包括下述重量份数的组分：70份聚磷酸铵、12份三聚氰胺、12份聚氨酯交联剂、3份相容剂乙烯-丙烯酸乙酯共聚物；所述聚氨酯交联剂包括下述重量份数的组分：75份多苯基多亚甲基多异氰酸酯、100份聚醚多元醇、2份扩链剂、3份偶联剂，所述聚醚多元醇为三羟基聚氧化丙烯醚，数均分子量为3000，所述扩链剂为1,4-丁二醇，所述偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷；

所述聚氨酯交联剂的制备方法为：

(1)按所述述重量份数称取各组分；

(2)在反应釜中依次加入多苯基多亚甲基多异氰酸酯和聚醚多元醇，升温至75℃后反应3h；

(3)降温至55℃后加入扩链剂，继续搅拌反应1.5h，冷却至25℃后加入偶联剂，搅拌均匀后得到聚氨酯交联剂。

实施例2

本实施例提供一种B1级阻燃环保可移动电源线，如图1所示，包括由外向内依次设置的外护套1、隔氧层2、成缆包带3和四个线芯4，外护套、隔离层之间的厚度比为1.2:1，所述线芯包括导体42和包覆导体的绝缘层41。所述导体的材质为无氧铜，所述绝缘层的材质为硅烷交联聚乙烯，所述隔氧层为聚烯烃隔氧层，所述隔氧层中还包括质量分数为10％的无机填充物聚倍半硅氧烷；

所述外护套的材质中包含无卤膨胀型阻燃剂，所述无卤膨胀型阻燃剂包括下述重量份数的组分：60份聚磷酸铵、10份三聚氰胺、10份聚氨酯交联剂、1份相容剂乙烯-丙烯酸共聚物；所述聚氨酯交联剂包括下述重量份数的组分：100份多苯基多亚甲基多异氰酸酯、120份聚醚多元醇、3份扩链剂、5份偶联剂，所述聚醚多元醇为聚氧化丙烯三醇，数均分子量为5000，所述扩链剂为质量比为1:1的乙二醇、己二醇，所述偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷；

所述聚氨酯交联剂的制备方法为：

(1)按所述述重量份数称取各组分；

(2)在反应釜中依次加入多苯基多亚甲基多异氰酸酯和聚醚多元醇，升温至70℃后反应4h；

(3)降温至50℃后加入扩链剂，继续搅拌反应2h，冷却至20℃后加入偶联剂，搅拌均匀后得到聚氨酯交联剂。

实施例3

本实施例提供一种B1级阻燃环保可移动电源线，包括由外向内依次设置的外护套1、隔氧层2、成缆包带3和五个线芯4，外护套、隔离层之间的厚度比为1:1，所述线芯包括导体42和包覆导体的绝缘层41。所述导体的材质为无氧铜，所述绝缘层的材质为硅烷交联聚乙烯，所述隔氧层为聚烯烃隔氧层，所述隔氧层中还包括质量分数为5％的无机填充物，所述无机填充物为质量比为1:1的高岭土和海泡石；

所述外护套的材质中包含无卤膨胀型阻燃剂，所述无卤膨胀型阻燃剂包括下述重量份数的组分：80份聚磷酸铵、15份三聚氰胺、15份聚氨酯交联剂、5份相容剂马来酸酐接枝聚乙烯；所述聚氨酯交联剂包括下述重量份数的组分：50份多苯基多亚甲基多异氰酸酯、80份聚醚多元醇、1份扩链剂、1份偶联剂，所述聚醚多元醇为聚氧化丙烯二醇，数均分子量为2000，所述扩链剂为质量比为1:1的乙二胺、三乙醇胺，所述偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷；

所述聚氨酯交联剂的制备方法为：

(1)按所述述重量份数称取各组分；

(2)在反应釜中依次加入多苯基多亚甲基多异氰酸酯和聚醚多元醇，升温至80℃后反应2h；

(3)降温至60℃后加入扩链剂，继续搅拌反应1h，冷却至30℃后加入偶联剂，搅拌均匀后得到聚氨酯交联剂。

实施例4

本实施例提供一种B1级阻燃环保可移动电源线，包括由外向内依次设置的外护套1、隔氧层2、成缆包带3和二个线芯4，外护套、隔离层之间的厚度比为1.1:1，所述线芯包括导体42和包覆导体的绝缘层41。所述导体的材质为无氧铜，所述绝缘层的材质为硅烷交联聚乙烯，所述隔氧层为聚烯烃隔氧层，所述隔氧层中还包括质量分数为5％的无机填充物纳米蒙脱土；所述外护套的材质中包含无卤膨胀型阻燃剂，所述无卤膨胀型阻燃剂包括下述重量份数的组分：75份聚磷酸铵、10份三聚氰胺、15份聚氨酯交联剂、4份相容剂马来酸酐接枝聚乙烯；所述聚氨酯交联剂包括下述重量份数的组分：80份多苯基多亚甲基多异氰酸酯、90份聚醚多元醇、2份扩链剂、2份偶联剂，所述聚醚多元醇为三羟基聚氧化丙烯醚，数均分子量为3000，所述扩链剂为三乙醇胺，所述偶联剂为N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷；

所述聚氨酯交联剂的制备方法与实施例1相同。

实施例5

本实施例提供一种B1级阻燃环保可移动电源线，包括由外向内依次设置的外护套1、隔氧层2、成缆包带3和三个线芯4，外护套、隔离层之间的厚度比为1.7:1.5，所述线芯包括导体42和包覆导体的绝缘层41。所述导体的材质为无氧铜，所述绝缘层的材质为硅烷交联聚乙烯，所述隔氧层为聚烯烃隔氧层，所述隔氧层中还包括质量分数为5％的无机填充物纳米蒙脱土；所述外护套的材质中包含无卤膨胀型阻燃剂，所述无卤膨胀型阻燃剂包括下述重量份数的组分：65份聚磷酸铵、10份三聚氰胺、13份聚氨酯交联剂、2份相容剂马来酸酐接枝聚乙烯；所述聚氨酯交联剂包括下述重量份数的组分：90份多苯基多亚甲基多异氰酸酯、100份聚醚多元醇、3份扩链剂、4份偶联剂，所述聚醚多元醇为三羟基聚氧化丙烯醚，数均分子量为2000，所述扩链剂为己二醇，所述偶联剂为3-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷；

所述聚氨酯交联剂的制备方法与实施例1相同。

对比例1

本对比例与实施例1的区别仅在于：在电源线中不设置隔氧层。

对比例2

本对比例与实施例1的区别仅在于：在电源线外护套中不加入无卤膨胀型阻燃剂。

对比例3

本对比例与实施例1的区别仅在于：电源线外护套的无卤膨胀型阻燃剂中使用相同质量的三聚氰胺代替聚氨酯交联剂。

对上述各实施例和对比例得到的电源线进行了性能测试，包括燃烧性能级别和燃烧性能指标：火焰蔓延FS、热释放速率峰值HRR峰值、燃烧增长速率指数FIGRA、烟密度：最小透光率、垂直火焰蔓延H，还包括20℃导体直流电阻、耐压性能。燃烧性能级别和燃烧性能指标的测试方法参考GB8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》，20℃导体直流电阻的测试方法参考GB/T 3048.4-2007《导体直流电阻试验》，耐压性能测试方法参考GB/T3048.8-2007《交流电压试验》，测试参数为3.5KV、5min。测试结果如表1所示。

表1电缆线性能测试结果

从表1可以看出，实施例1-5制备得到的电源线具备良好的阻燃性能，符合B1级阻燃标准，火焰蔓延FS≤1.5m；热释放速率峰值HRR峰值≤30kW；燃烧增长速率指数FIGRA≤150W/s；最小透光率≥70％；垂直火焰蔓延H≤425mm。同时其20℃导体直流电阻也符合GB/T3956-2008《电缆的导体》的要求，并且在耐压实验中不会被击穿。说明实施例1-5制备的电源线由于外护套、隔氧层的双层阻燃结构设置以及其中采用的阻燃成分，可以达到十分良好的阻燃效果，满足人口密集型公众场所的使用需求。对比例1在电源线中未使用隔氧层，使得其在燃烧过程中的阻燃性能下降，无法在外护套中的膨胀型阻燃剂等组分燃烧后提供后续的阻燃效果，导致电源线的阻燃性能无法满足B1级要求；对比例2在电源线外护套中未加入膨胀型阻燃剂组分，使得其阻燃效果显著降低，同样导致电源线的阻燃性能无法满足B1级要求。对比例3使用三聚氰胺代替聚氨酯交联剂作为阻燃剂中的气源，虽然不影响电源线的阻燃性能，但是在使用时发现其在长期使用后老化明显，后续安全性难以保证。

Claims (10)

1.一种B1级阻燃环保可移动电源线，其特征在于，包括由外向内依次设置的外护套（1）、隔氧层（2）、成缆包带（3）和多个线芯（4），所述外护套中包含无卤膨胀型阻燃剂，所述无卤膨胀型阻燃剂包括下述重量份数的组分：60~80份聚磷酸铵、10~15份三聚氰胺、10~15份聚氨酯交联剂、1~5份相容剂。

2.根据权利要求1所述的B1级阻燃环保可移动电源线，其特征在于，所述隔氧层为聚烯烃隔氧层，所述隔氧层中还包括无机填充物，所述无机填充物为纳米蒙脱土、聚倍半硅氧烷、偶氮化合物、高岭土和海泡石中的一种或其组合。

3.根据权利要求1所述的B1级阻燃环保可移动电源线，其特征在于，所述线芯包括导体（42）和包覆导体的绝缘层（41），所述导体的材质为无氧铜，所述绝缘层的材质为硅烷交联聚乙烯。

4.根据权利要求1所述的B1级阻燃环保可移动电源线，其特征在于，所述线芯的数量为2~5。

5.根据权利要求1所述的B1级阻燃环保可移动电源线，其特征在于，外护套、隔离层之间的厚度比为(1~1.2):1。

6.根据权利要求1所述的B1级阻燃环保可移动电源线，其特征在于，所述相容剂为乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、马来酸酐接枝聚乙烯中的一种。

7.根据权利要求1所述的B1级阻燃环保可移动电源线，其特征在于，所述聚氨酯交联剂包括下述重量份数的组分：50~100份多苯基多亚甲基多异氰酸酯、80~120份聚醚多元醇、1~3份扩链剂、1~5份偶联剂。

8.根据权利要求7所述的B1级阻燃环保可移动电源线，其特征在于，所述聚醚多元醇为三羟基聚氧化丙烯醚、聚氧化丙烯三醇、聚氧化丙烯二醇中的一种，所述聚醚多元醇的数均分子量为2000~5000。

9.根据权利要求7所述的B1级阻燃环保可移动电源线，其特征在于，所述扩链剂为1,4-丁二醇、乙二醇、己二醇、乙二胺、三乙醇胺中的一种或其组合，所述偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-（2，3-环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷、γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(b-甲氧基乙氧基) 硅烷、N-β-(氨乙基）-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种或其组合。

10.根据权利要求1所述的B1级阻燃环保可移动电源线，其特征在于，所述聚氨酯交联剂的制备方法为：

（1）按所述重量份数称取各组分；

（2）在反应釜中依次加入多苯基多亚甲基多异氰酸酯和聚醚多元醇，升温至70~80℃后反应2~4h；

（3）降温至50~60℃后加入扩链剂，继续搅拌反应1~2h，冷却至20~30℃后加入偶联剂，搅拌均匀后得到聚氨酯交联剂。

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