CN117577384A - 一种防火电缆 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及防火电缆技术领域，提出了一种防火电缆，包括缆芯、挤包在缆芯外的阻燃层、挤包在阻燃层外的护套层；所述缆芯由绝缘线芯绞合得到；所述绝缘线芯由线芯和挤包在导体外的绝缘层组成；所述线芯为导体绞合得到；所述缆芯和阻燃层间填充有填充料；所述阻燃层包括以下重量份组分：100‑120份基体树脂、20‑30份乙烯‑醋酸乙烯酯共聚物、5‑10份增塑剂、4‑8份协同阻燃剂、10‑15份阻燃剂、0.5‑2份抗氧剂、1‑2份硬脂酸钙、1‑2份1,4‑二(4‑氨苯氧基)苯；所述协同阻燃剂为石墨烯。通过上述技术方案，解决了现有技术中防火电缆阻燃性能和力学性能低的问题。
Description
技术领域
本发明涉及防火电缆技术领域，具体的，涉及一种防火电缆。
背景技术
随着我国经济的快速发展，电力电讯业已成为国民经济的重要支柱，而电线电缆则是电力电讯中不可或缺的重要材料。近年来由电器引起的火灾逐年增加，其中由于电线电缆的防火性能差所引发的火灾占相当大的比例，火灾事故发生后，不仅严重影响工农业用电和生活用电，还会造成经济损失。
因此，对电缆的性能提出了更高的要求，不仅要求电缆具有优良的物理性能，如拉伸强度、断裂伸长率，同时还要求电缆具有较高的防火性能，延长电缆的使用寿命，减少安全隐患和频繁更换电缆带来的经济压力。
发明内容
本发明提出一种防火电缆，解决了相关技术中防火电缆阻燃性能和力学性能低的问题。
本发明的技术方案如下：
一种防火电缆，包括缆芯、挤包在缆芯外的阻燃层、挤包在阻燃层外的护套层；所述缆芯由绝缘线芯绞合得到；所述绝缘线芯由线芯和挤包在导体外的绝缘层组成；所述线芯为导体绞合得到；所述缆芯和阻燃层间填充有填充料；
所述阻燃层的原料包括以下重量份组分：100-120份基体树脂、20-30份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、5-10份增塑剂、4-8份协同阻燃剂、10-15份阻燃剂、0.5-2份抗氧剂、1-2份硬脂酸钙、1-2份1,4-二(4-氨苯氧基)苯；所述协同阻燃剂为石墨烯。
作为进一步技术方案，所述基体树脂为聚氯乙烯树脂。
作为进一步技术方案，所述增塑剂包括邻苯二甲酸二丙基庚酯、偏苯三酸三辛酯和磷酸三甲苯酯中的一种或多种。
作为进一步技术方案，所述阻燃剂由氢氧化镁和磷酸酯类阻燃剂组成。
作为进一步技术方案，所述氢氧化镁和磷酸酯类阻燃剂的质量比为1:1。
作为进一步技术方案，所述磷酸酯类阻燃剂由固体磷酸酯类阻燃剂和液体磷酸酯类阻燃剂组成。
作为进一步技术方案，所述固体磷酸酯类阻燃剂为MPC302磷酸酯类阻燃剂、PX-200磷酸酯类阻燃剂中的一种。
作为进一步技术方案，所述液体磷酸酯类阻燃剂为磷酸三异丙基苯酯、亚磷酸二乙酯中的一种。
作为进一步技术方案，所述固体磷酸酯类阻燃剂和液体磷酸酯类阻燃剂的质量比为1:1。
本发明中阻燃剂由氢氧化镁和磷酸酯类阻燃剂组成，其中磷酸酯类阻燃剂由固体磷酸酯类阻燃剂和液体磷酸酯类阻燃剂组成时，能更好的提高防火阻燃性能和力学性能，并且当固体磷酸酯类阻燃剂为MPC302磷酸酯类阻燃剂，液体磷酸酯类阻燃剂为磷酸三异丙基苯酯时，制备得到的阻燃层抗张强度、断裂伸长率和氧指数较高。
作为进一步技术方案，所述硬脂酸钙和1,4-二(4-氨苯氧基)苯的质量比为0.5-2:1。
作为进一步技术方案，所述硬脂酸钙和1,4-二(4-氨苯氧基)苯的质量比为1:1。
作为进一步技术方案，所述线芯由6-24股导体绞合得到。
作为进一步技术方案，所述导体为铝合金。
作为进一步技术方案，所述填充料为聚氯乙烯树脂。
作为进一步技术方案，所述绝缘层的厚度为1.5-5mm。
作为进一步技术方案，所述护套层材料为线性低密度聚乙烯材料。
作为进一步技术方案，所述护套层的厚度为1-3mm。
作为进一步技术方案，所述阻燃层的厚度为2mm。
本发明还包括一种防火电缆的制备方法，包括以下步骤：
S1、在导体绞合后，得到线芯，挤包绝缘材料，在线芯外形成绝缘层，制得绝缘线芯；
S2、将若干绝缘线芯绞合，制得缆芯；
S3、在缆芯外挤包阻燃层材料，形成阻燃层，同时将填充料填满绝缘线芯间的空隙；
S4、在阻燃层外挤包护套层材料，形成护套层，制得防火电缆。
本发明的工作原理及有益效果为：
本发明中在阻燃层中添加了石墨烯，石墨烯具有很好的阻燃效果、高的热稳定性，比表面积大，可以有效吸收易燃的有机挥发物，从而阻碍易燃有机挥发物在燃烧过程中的释放和扩散，提高电缆的防火性能。但由于石墨烯的物理性能，在基体树脂中无法均匀的分散，因而会影响到电缆的防火性能，不能很好的发挥石墨烯的防火效果，1,4-二(4-氨苯氧基)苯的引入，不仅可以提高阻燃层的抗张强度、断裂伸长率，还能进一步提高阻燃层的氧指数。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本发明保护的范围。
下述实施例及对比例中：
绝缘层材料为辐照交联阻燃绝缘料，型号FEJZ105，购自江苏德威新材料股份有限公司；挤包时通过单螺杆挤出机挤出，挤出时机筒温度为160℃，机头温度为180℃；
护套层材料为线性低密度阻燃聚乙烯护套料，型号EHLZ，购自江苏德威新材料股份有限公司；挤包时通过单螺杆挤出机挤出，挤出时机筒温度为135℃，机头温度为150℃；
聚氯乙烯树脂，货号S-50，购自东莞市美华塑胶原料有限公司；
线芯为铝合金绞合线，货号15，购自郑州市乐美电线电缆有限公司；
乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，货号EVA 260，厂家美国杜邦；
石墨烯，货号11，购自湖南丰恩新材料科技有限公司；
磷酸三异丙基苯酯，货号89，购自济南九尚新材料科技有限公司；
亚磷酸二乙酯，货号762-04-9，购自溧阳市凯信新材料科技有限公司；
MPC302磷酸酯类阻燃剂，购自广州市欧颖新材料有限公司；
PX-200磷酸酯类阻燃剂，厂家日本大八化学工业株式会社。
实施例1
一种防火电缆的制备方法，包括以下步骤:
S1、在导体绞合后，得到线芯，在线芯外挤包绝缘层材料，形成绝缘层，制得绝缘线芯；
S2、将5根绝缘线芯绞合，制得缆芯；
S3、将100份聚氯乙烯树脂、30烯-醋酸乙烯酯共聚物、5份邻苯二甲酸二丙基庚酯、4份石墨烯、5份氢氧化镁（800目）、2.5份磷酸三异丙基苯酯、2.5份MPC302磷酸酯类阻燃剂、0.5份抗氧剂1010、1份硬脂酸钙、2份1,4-二(4-氨苯氧基)苯混合均匀后，通过双螺杆挤出机挤包在缆芯外，形成阻燃层，同时将聚氯乙烯树脂填满绝缘线芯间的空隙；其中双螺杆挤出机的工艺参数为:一区175℃、二区180℃、三区190℃、四区180℃；
S4、在阻燃层外挤包护套层材料，形成护套层，制得防火电缆；
其中绝缘层的厚度为1.5mm，护套层的厚度为1mm，阻燃层的厚度为2mm。
实施例2
一种防火电缆的制备方法，包括以下步骤:
S1、在导体绞合后，得到线芯，在线芯外挤包绝缘层材料，形成绝缘层，制得绝缘线芯；
S2、将5根绝缘线芯绞合，制得缆芯；
S3、将110份聚氯乙烯树脂、25份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、8份磷酸三甲苯酯、6份石墨烯、6.5份氢氧化镁（800目）、3.25份磷酸三异丙基苯酯、3.25份MPC302磷酸酯类阻燃剂、1份抗氧剂1010、2份硬脂酸钙、1份1,4-二(4-氨苯氧基)苯混合均匀后，通过双螺杆挤出机挤包在缆芯外，形成阻燃层，同时将聚氯乙烯树脂填满绝缘线芯间的空隙；其中双螺杆挤出机的工艺参数为:一区175℃、二区180℃、三区190℃、四区180℃；
S4、在阻燃层外挤包护套层材料，形成护套层，制得防火电缆；
其中绝缘层的厚度为3mm，护套层的厚度为2mm，阻燃层的厚度为2mm。
实施例3
一种防火电缆的制备方法，包括以下步骤:
S1、在导体绞合后，得到线芯，在线芯外挤包绝缘层材料，形成绝缘层，制得绝缘线芯；
S2、将5根绝缘线芯绞合，制得缆芯；
S3、将120份聚氯乙烯树脂、20烯-醋酸乙烯酯共聚物、10份偏苯三酸三辛酯、8份石墨烯、7.5份氢氧化镁（800目）、3.75份磷酸三异丙基苯酯、3.75份MPC302磷酸酯类阻燃剂、2份抗氧剂1010、2份硬脂酸钙、1份1,4-二(4-氨苯氧基)苯混合均匀后，通过双螺杆挤出机挤包在缆芯外，形成阻燃层，同时将聚氯乙烯树脂填满绝缘线芯间的空隙；其中双螺杆挤出机的工艺参数为:一区175℃、二区180℃、三区190℃、四区180℃；
S4、在阻燃层外挤包护套层材料，形成护套层，制得防火电缆；
其中绝缘层的厚度为5mm，护套层的厚度为3mm，阻燃层的厚度为2mm。
实施例4
与实施例1相比，实施例4的不同之处在于，1.5份硬脂酸钙、1.5份1,4-二(4-氨苯氧基)苯。
实施例5
与实施例1相比，实施例5的不同之处在于，2份硬脂酸钙、1份1,4-二(4-氨苯氧基)苯。
实施例6
与实施例1相比，实施例6将磷酸三异丙基苯酯替换成等量的MPC302磷酸酯类阻燃剂，其他与实施例1相同。
实施例7
与实施例1相比，实施例7将MPC302磷酸酯类阻燃剂替换成等量的磷酸三异丙基苯酯，其他与实施例1相同。
实施例8
与实施例1相比，实施例8将磷酸三异丙基苯酯替换成等量的亚磷酸二乙酯，其他与实施例1相同。
实施例9
与实施例1相比，实施例9将MPC302磷酸酯类阻燃剂替换成等量的PX-200磷酸酯类阻燃剂，其他与实施例1相同。
对比例1
与实施例1相比，对比例1不添加硬脂酸钙，其他与实施例1相同。
对比例2
与实施例1相比，对比例2不添加1,4-二(4-氨苯氧基)苯，其他与实施例1相同。
对比例3
与实施例1相比，对比例3不添加硬脂酸钙和1,4-二(4-氨苯氧基)苯，其他与实施例1相同。
试验例
测定实施例1-9及对比例1-3制备得到的阻燃层的性能，测定方法如下：
依据GB/T 2951.11-2008《电缆和光缆绝缘和护套材料通用实验方法》中的方法测定阻燃层的抗张强度、断裂伸长率；依据GB/T 2406.2-2009《塑料用氧指数法测定燃烧行为》中的测定方法测定阻燃层的氧指数，测定结果如下表。
表1实施例1-9及对比例1-3中阻燃层测定结果
与实施例1相比，对比例1不添加硬脂酸钙，对比例2不添加1,4-二(4-氨苯氧基)苯，对比例3不添加硬脂酸钙和1,4-二(4-氨苯氧基)苯，结果对比例1-3中阻燃层的抗张强度、断裂伸长率和氧指数均低于实施例1，说明同时添加硬脂酸钙和1,4-二(4-氨苯氧基)苯，可以提高阻燃层的抗张强度、断裂伸长率和氧指数。
与实施例1相比，实施例4-5改变硬脂酸钙和1,4-二(4-氨苯氧基)苯的质量比，结果实施例4中阻燃层的抗张强度、断裂伸长率和氧指数均高于实施例1、实施例5，说明当硬脂酸钙和1,4-二(4-氨苯氧基)苯的质量比为1:1时能进一步提高阻燃层的抗张强度、断裂伸长率和氧指数。
与实施例1相比，实施例6将磷酸三异丙基苯酯替换成等量的MPC302磷酸酯类阻燃剂，实施例7将MPC302磷酸酯类阻燃剂替换成等量的磷酸三异丙基苯酯，实施例8将磷酸三异丙基苯酯替换成等量的亚磷酸二乙酯，实施例9将MPC302磷酸酯类阻燃剂替换成等量的PX-200磷酸酯类阻燃剂。结果实施例6中阻燃层的抗拉强度和断裂伸长率低于实施例1，实施例7中阻燃层的氧指数均低于实施例1，实施例8-9中阻燃层的抗张强度、断裂伸长率和氧指数均低于实施例1，说明当磷酸酯类阻燃剂由磷酸三异丙基苯酯和MPC302磷酸酯类阻燃剂组成时，制备得到的阻燃层的抗张强度、断裂伸长率和氧指数较高。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种防火电缆，其特征在于，包括缆芯、挤包在缆芯外的阻燃层、挤包在阻燃层外的护套层；所述缆芯由绝缘线芯绞合得到；所述绝缘线芯由线芯和挤包在导体外的绝缘层组成；所述线芯为导体绞合得到；所述缆芯和阻燃层间填充有填充料；
所述阻燃层材料包括以下重量份组分：100-120份基体树脂、20-30份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、5-10份增塑剂、4-8份协同阻燃剂、10-15份阻燃剂、0.5-2份抗氧剂、1-2份硬脂酸钙、1-2份1,4-二(4-氨苯氧基)苯；所述协同阻燃剂为石墨烯。
2.根据权利要求1所述的一种防火电缆，其特征在于，所述阻燃剂由氢氧化镁和磷酸酯类阻燃剂组成。
3.根据权利要求1所述的一种防火电缆，其特征在于，所述硬脂酸钙和1,4-二(4-氨苯氧基)苯的质量比为0.5-2:1。
4.根据权利要求1所述的一种防火电缆，其特征在于，所述线芯由6-24股导体绞合得到。
5.根据权利要求1所述的一种防火电缆，其特征在于，所述导体为铝合金。
6.根据权利要求1所述的一种防火电缆，其特征在于，所述填充料为聚氯乙烯树脂。
7.根据权利要求1所述的一种防火电缆，其特征在于，所述绝缘层的厚度为1.5-5mm。
8.根据权利要求1所述的一种防火电缆，其特征在于，所述护套层材料为线性低密度聚乙烯材料。
9.根据权利要求1所述的一种防火电缆，其特征在于，所述护套层的厚度为1-3mm。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种防火电缆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在导体绞合后，得到线芯，挤包绝缘材料，在线芯外形成绝缘层，制得绝缘线芯；
S2、将若干绝缘线芯绞合，制得缆芯；
S3、在缆芯外挤包阻燃层材料，形成阻燃层，同时将填充料填满绝缘线芯间的空隙；
S4、在阻燃层外挤包护套层材料，形成护套层，制得防火电缆。
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