一種高性能復(fù)合防火電纜及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種計算機信號數(shù)據(jù)電纜，具體是一種高性能復(fù)合防火電纜及其制作 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展，電纜的使用量和鋪設(shè)密集程度越來越高，近年來由電 氣引起的火災(zāi)逐年增多，而其中由于電線電纜原因所引發(fā)的火災(zāi)占相當(dāng)大的比例。在火災(zāi) 中，由于電纜起火蔓延而釋放出的腐蝕性及有毒氣體、產(chǎn)生的大量煙霧等所造成的"二次災(zāi) 害"，已引起人們的重視，因此有關(guān)部門對電纜防火、阻燃等特性的要求也越來越高，不僅要 求電纜線路具有高的可靠性，而且要求它對周圍環(huán)境的安全性。GB50217- 94《電力工程 電纜設(shè)計規(guī)范》已把采用阻燃電纜、耐火電纜等作為電纜防火的重要措施，明確規(guī)定在某些 場所應(yīng)選用阻燃電纜或其它類型的防火電纜。
[0003] 就目前而言，電纜行業(yè)習(xí)慣將阻燃、耐火、低煙低鹵或低煙無鹵型阻燃電纜統(tǒng)稱為 防火電纜。然而，這些產(chǎn)品因其性能指標(biāo)、制造技術(shù)的不同，其應(yīng)用的范圍也不同。普通的 阻燃電線電纜不易著火或著火后燃燒僅局限在一定范圍之內(nèi)，因此它能抑制火焰蔓延，可 以提高整條電纜線路的防火水平，通常用于電纜敷設(shè)密集程度較高的空曠而通風(fēng)良好的場 所。耐火電纜的主要特點是在著火燃燒的情況下仍能保持一定時間的安全運行，以保證火 災(zāi)時消防、報警系統(tǒng)、應(yīng)急供電回路等都能繼續(xù)通電，使救災(zāi)工作能夠正常進行。而低煙低 鹵、低煙無鹵型阻燃電纜在燃燒時產(chǎn)生的煙霧和有害氣體較少，可以將"二次災(zāi)害"帶來的 損失減至較低程度，因此適用于要求比較高的地鐵、隧道、船舶和車輛、發(fā)電站以及重要的 高層建筑等。但這幾種電纜在火勢兇猛、風(fēng)力強勁、高溫、高壓情況下就失去了它的正常特 性而不能滿足使用要求，因為它們多為有機材料，在著火情況下容易燃燒，并發(fā)出很多熱 量，加速電纜的燃燒。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種高性能復(fù)合防火電纜及其制作方法，以解決上述背景 技術(shù)中提出的問題。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案： 一種高性能復(fù)合防火電纜，包括多個電纜內(nèi)芯，以及多股電纜內(nèi)芯外依次包覆的陶瓷 纖維耐火帶、第二硅橡膠復(fù)合材料阻燃層、第二納米阻燃絕緣層和阻燃外護套；多股電纜內(nèi) 芯相互對稱設(shè)置，每股電纜內(nèi)芯均包括導(dǎo)體芯組，以及導(dǎo)體芯組外依次包覆的第一硅橡膠 復(fù)合材料阻燃層和第一納米阻燃絕緣層；在多股電纜內(nèi)芯相互之間，以及電纜內(nèi)芯與陶瓷 纖維耐火帶之間均填充有阻燃填充料； 所述阻燃填充料按照重量份的組分為：微米級高嶺土 150-250份、乙烯-醋酸乙烯共 聚物100-200份、聚醚改性硅油50-100份、炭黑30-50份、納米氮化硅15-25份、玻璃纖維 15-25份、醋酸錫2-6份； 所述第一硅橡膠復(fù)合材料阻燃層和第二硅橡膠復(fù)合材料阻燃層的材料相同，按照重量 份的組分為：有機硅橡膠廢料30-60份、多聚磷酸銨20-30份、三聚氰胺10-20份、季戊四醇 20-30份、納米氧化硅10-20份、納米氮化硅5-10份、碳納米管5-10份、焦磷酸鐵2-8、硅烷 偶聯(lián)劑2-8份； 所述第一納米阻燃絕緣層和第二納米阻燃絕緣層的材料相同，按照重量份的組分為： 水性丙烯酸樹脂50-150份、納米氮磷類膨脹阻燃劑2-10份、納米氮化硼2-10份、納米氧化 鎂2-10份、納米介孔分子篩2-10份、促進劑3-8份、增塑劑0. 5-1. 5份、防老劑1-4份。
[0006] 作為本發(fā)明進一步的方案：所述阻燃填充料按照重量份的組分為：微米級高嶺土 180-220份、乙烯-醋酸乙烯共聚物140-160份、聚醚改性硅油70-80份、炭黑35-45份、納 米氮化硅18-22份、玻璃纖維18-22份、醋酸錫3-5份。
[0007] 作為本發(fā)明進一步的方案：所述陶瓷纖維耐火帶由一層陶瓷硅膠和一層玻璃纖維 粘合而成，厚度為〇. 2-0. 5_，相鄰層采用雙向繞包的方式，每層重疊處間隔纏繞。
[0008] 作為本發(fā)明進一步的方案：所述第一硅橡膠復(fù)合材料阻燃層和/或第二硅橡膠復(fù) 合材料阻燃層，按照重量份的組分為：有機硅橡膠廢料40-50份、多聚磷酸銨24-26份、三聚 氰胺14-16份、季戊四醇24-26份、納米氧化硅14-16份、納米氮化硅7-8份、碳納米管7-8 份、焦磷酸鐵4-6份、硅烷偶聯(lián)劑4-6份。
[0009] 作為本發(fā)明進一步的方案：所述第一納米阻燃絕緣層和/或第二納米阻燃絕緣 層，按照重量份的組分為：水性丙烯酸樹脂80-120份、納米氮磷類膨脹阻燃劑5-7份、納米 氮化硼5-7份、納米氧化鎂5-7份、納米介孔分子篩5-7份、促進劑4-6份、增塑劑0. 8-1. 2 份、防老劑2-3份。
[0010] 作為本發(fā)明進一步的方案：所述阻燃外護套采用低煙無鹵阻燃高強度耐磨彈性體 制成。
[0011] 作為本發(fā)明進一步的方案：所述阻燃填充料按照重量份的組分為：微米級高嶺土 200份、乙烯-醋酸乙烯共聚物150份、聚醚改性硅油75份、炭黑40份、納米氮化硅20份、 玻璃纖維20份、醋酸錫4份。
[0012] 作為本發(fā)明進一步的方案：所述第一硅橡膠復(fù)合材料阻燃層和/或第二硅橡膠復(fù) 合材料阻燃層，按照重量份的組分為：有機硅橡膠廢料45份、多聚磷酸銨25份、三聚氰胺 15份、季戊四醇25份、納米氧化硅15份、納米氮化硅7. 5份、碳納米管7. 5份、焦磷酸鐵5 份、硅烷偶聯(lián)劑5份。
[0013] 作為本發(fā)明進一步的方案：所述第一納米阻燃絕緣層和/或第二納米阻燃絕緣 層，按照重量份的組分為：水性丙烯酸樹脂100份、納米氮磷類膨脹阻燃劑6份、納米氮化硼 6份、納米氧化鎂6份、納米介孔分子篩6份、促進劑5份、增塑劑1份、防老劑2. 5份。
[0014] -種高性能復(fù)合防火電纜的制作方法，具體步驟為： (1) 采用數(shù)根導(dǎo)體絞合成一根導(dǎo)體芯組，然后采用雙層共擠工藝在導(dǎo)體芯組外自內(nèi)向 外依次包覆第一硅橡膠復(fù)合材料阻燃層和第一納米阻燃絕緣層；即得到單根電纜內(nèi)芯； (2) 將數(shù)根電纜內(nèi)芯合股成一股總纜，并用擠出工藝在一股總纜外面包覆阻燃填充料， 接著采用繞包工藝在阻燃填充料外繞包陶瓷纖維耐火帶； (3) 采用三層共擠工藝，在陶瓷纖維耐火帶外自內(nèi)向外依次包覆第二硅橡膠復(fù)合材料 阻燃層、第二納米阻燃絕緣層和阻燃外護套；即得到高性能復(fù)合防火電纜。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是： 本發(fā)明設(shè)計的高性能復(fù)合防火電纜的耐火試驗不僅滿足國標(biāo)GB/T19216的要求，在 導(dǎo)體之間施加1000V電壓，在火焰溫度為950-1000°C的火焰中燃燒3h，電纜既不短路也不 開路。還可滿足英國BS6387標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的A級、B級和C級的要求，同時，在燃燒中還可耐 受水噴淋(W級）與抗機械沖擊（X級、Y級、Z級）；試驗過程中，電纜既不短路也不開路。
[0016]本電纜符合阻燃A類，是阻燃的最高級別，阻燃性即為了熄滅、減少或抑制材料的 燃燒，通常在材料中添加阻燃劑，使得材料在燃燒時具有阻止或延緩火焰蔓延的性能。在外 火源消失的情況下，經(jīng)過一段時間能夠自熄。為達到阻燃A類要求，在結(jié)構(gòu)設(shè)計上，采用陶 瓷纖維耐火帶、阻燃外護套以及自制的硅橡膠復(fù)合材料阻燃層、納米阻燃絕緣層和阻燃填 充料等材料來進行多重保護，使得產(chǎn)品的綜合機械形成大幅提高。
【附圖說明】
[0017]圖1為高性能復(fù)合防火電纜的剖面圖。
[0018]圖中：1-電纜內(nèi)芯、11-導(dǎo)體芯組、12-第一硅橡膠復(fù)合材料阻燃層、13-第一納米 阻燃絕緣層、2-阻燃填充料、3-陶瓷纖維耐火帶、4-第二硅橡膠復(fù)合材料阻燃層、5-第二納 米阻燃絕緣層、6-阻燃外護套。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合【具體實施方式】對本專利的技術(shù)方案作進一步詳細(xì)地說明。
[0020] 請參閱圖1，一種高性能復(fù)合防火電纜，包括多個電纜內(nèi)芯1，以及多股電纜內(nèi)芯1 外依次包覆的陶瓷纖維耐火帶3、第二硅橡膠復(fù)合材料阻燃層4、第二納米阻燃絕緣層5和 阻燃外護套6 ;多股電纜內(nèi)芯1相互對稱設(shè)置，每股電纜內(nèi)芯1均包括導(dǎo)體芯組11，以及導(dǎo) 體芯組11外依次包覆的第一硅橡膠復(fù)合材料阻燃層12和第一納米阻燃絕緣層13 ;在多股 電纜內(nèi)芯1相互之間，以及電纜內(nèi)芯1與陶瓷纖維耐火帶3之間均填充有阻燃填充料2。
[0021] 本發(fā)明中，所述阻燃填充料2為自制材料，其按照重量份的組分為：微米級高嶺土 150-250份、乙烯-醋酸乙烯共聚物100-200份、聚醚改性硅油50-100份、炭黑30-50份、納 米氮化硅15-25份、玻璃纖維15-25份、醋酸錫2-6份。作為優(yōu)選，所述阻燃填充料2按照 重量份的組分為：微米級高嶺土 180-220份、乙烯-醋酸乙烯共聚物140-160份、聚醚改性 硅油70-80份、炭黑35-45份、納米氮化硅18-22份、玻璃纖維18-22份、醋酸錫3-5份。
[0022] 本發(fā)明中，所述阻燃填充料2在常溫下保持軟性散粉狀，保證了成品電纜在使用 時的可彎曲，陶瓷纖維耐火帶3繞包在阻燃填充料2的外部，陶瓷纖維耐火帶3具有隔火和 阻燃的性能，它能將在常溫下呈粉團狀的阻燃填充料2裹緊；而在遇到火災(zāi)時，阻燃填充料 2能形成具有隔熱、防火的陶瓷管，使電纜內(nèi)芯1可以在瓷管中安然工作，從而使電纜滿足 在負(fù)載1000V工作條件下承受950°C、3小時的燃燒，同時具有抗噴淋、抗機械撞擊的功能。
[0023]本發(fā)明中，所述陶瓷纖維耐火帶3為現(xiàn)有材料，其由一層陶瓷硅膠和一層玻璃纖 維粘合而成，厚度為〇. 2-0. 5_，相鄰層采用雙向繞包的方式，每層重疊處間隔纏繞。此材料 在-70°C- 210°C時柔軟、有彈性、強度高、機械性絕緣性優(yōu)異。使得電纜具有柔軟、隔音、抗 沖擊等特點，施工鋪設(shè)便利。
[0024]本發(fā)明中，所述第一硅橡膠復(fù)合材料阻燃層12和第二硅橡膠復(fù)合材料阻燃層4的 材料相同，且為自制材料，其按照重量份的組分為：有機硅橡膠廢料30-60份、多聚磷酸銨 20-30份、三聚氰胺10-20份、季戊四醇20-30份、納米氧化硅10-20份、納米氮化硅5-10 份、碳納米管5-10份、焦磷酸鐵2-8、硅烷偶聯(lián)劑2-8份。作為優(yōu)選，所述第一硅橡膠復(fù)合材 料阻燃層12和/或第二硅橡膠復(fù)合材料阻燃層4,按照重量份的組分為：有機硅橡膠廢料 40-50份、多聚磷酸銨24-26份、三聚氰胺14-16份、季戊四醇24-26份、納米氧化硅14-16 份、納米氮化硅7-8份、碳納米管7-8份、焦磷酸鐵4-6份、硅烷偶聯(lián)劑4-6份。
[0025] 本發(fā)明中，所述第一納米阻燃絕緣層13和第二納米阻燃絕緣層5的材料相同，且 為自制材料，其按照重量份的組分為：水性丙烯酸樹脂50-150份、納米氮磷類膨脹阻燃劑 2-10份、納米氮化硼2-1