CN102074288A - 一种防火电缆 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种防火电缆，具体涉及一种电站、电厂使用的阻燃、防火用电缆。属于电缆技术领域。本发明的电缆，其绝缘胶皮内包含三根导线，其中，导线由导线外包覆绝缘层组成；其中，所述的导线有三根，相互拧缠在一起，所述的三根导线外涂有防火涂料。本发明产品电缆的物理，机械性能和耐温阻燃性能非常好。200℃热稳定时间，断裂伸长率，耐温阻燃料的拉伸强度，冲击脆化温度，体积电阻率，介电强度等性能指标都优于国际标准和国家标准。耐高温阻燃配方根据IEC标准试验，在机械性能，老化性能，耐低温性能，绝缘电阻，烟雾的暗度，烟害指数，毒性指数，烟雾的酸值等性能指标都达到或优于IEC标准。
Description
技术领域
本发明涉及一种电缆，具体涉及一种电站、电厂使用的阻燃、防火用电缆。属于电缆技术领域。
技术背景
目前，人们对快速传送数据、信息的需要，对计算机、文字处理机、电传、传感器和通迅设备的依赖显著快速地增加。新技术的出现使得这方面的设备联机和网络化成为可能，导致了通迅***的综合发展。这些***在特定领域的使用增加，如高层建筑，船舶、飞机、火车、钻井平台和矿山。为了连接这些电子元器件，需要在这些结构和领域中使用大量的电线和电缆。典型地，在空气调节***和电线电缆管道中安装电线电缆是便利的应用。由于空调和电线电缆管道是通过这些装置连续的，绝缘和护套材料的安全性是基本要求，即要求这些材料有低的火焰传播和烟形成速度，以及在各种不利环境条件下执行不同的物理性能。
目前的耐温阻燃电缆的绝缘层和护套层一般是将单一的阻燃剂与电缆料混合制成。大量使用的阻燃剂为卣素类阻燃剂，有不延燃性，但燃烧时生成大量烟雾和毒性气体，其量随燃烧温度增高而增大，故只能用于低温阻燃。新近使用的无卤素阻燃剂烟雾少，毒性小或无毒，但含有大量水合物质，温度高时由于脱水反应降低了电缆的物理、机械性能，所以阻燃温度也不能高。总之，由于使用单一的阻燃材料，电缆不是产生大量烟雾和有毒气体就是因脱水反应而降低电缆性能，从而影响电缆的阻燃温度和阻燃时间。众所周知，在我国南方地区由于雨水多，电缆沟或电缆隧道比较容易受到雨水冲刷潮湿，而传统的电缆沟内所采用的防火封堵材料的无机堵料或阻火包等产品，受到雨水冲刷后，易受潮变形，稳固性能差，阻火有效性能受到严重影响，难以达到阻燃、防火、防潮的效果。
现有的含氟电缆绝缘结构的某些缺点已被聚氯乙烯/聚四氟乙烯/聚偏氟乙烯绝缘电缆结构的出现所克服。在USP4,605,815中，公开了一种电缆结构，由至少一种采用聚氯乙烯涂层绝缘的导体，浸渍四氟乙烯的编织玻璃外皮和聚偏氟乙烯防护外套组成，虽然该电缆结构提供了良好的不导电性，阻燃阻烟性，但还需要对其阻燃阻烟性进一步改进。
由于制定了更为严格的防火安全标准，电线电缆绝缘材料需要改进它的燃烧和发明性能，同时保持优良的物理性能，对低费用电线电缆绝缘材料组合物来讲需要改进其火焰传播和发烟特性，同时要有优良的物理性质。
发明内容
本发明的目的是根据上述的存在的缺陷而研制一种防火性能好的电缆。
一种电缆，其中，所述的导线由导线外包覆绝缘层组成，所述绝缘层上涂覆一层防火涂料；其中，所述的导线有三根，相互拧缠在一起，所述的三根导线在绝缘胶皮内的空间之内还包含有填充料。
上述的外绝缘层的厚度优选为1mm到20mm。
上述的外绝缘层的制备方法如下：
a)、聚苯醚(PPE)50-200份、邻苯二甲酸二异癸脂10-15、聚乙烯50-200份、亚磷酸酯10-20份、磷酸酯，邻苯二甲酸酯、石油酯和苯多羧酸酯中的一种或几种；5-10重量份；铅盐热稳定剂、金属皂热稳定剂、有机锡热稳定剂、稀土热稳定剂和复合钙锌热稳定剂中的一种或几种5-10重量份；
b)、粉碎后物料进行混合配料；
c)、配料进入通用的捏合，挤出设备，挤出合乎要求的绝缘层外皮。
上述的防火涂料的制备方法如下：按照二聚亚油酸与二胺摩尔比为(0.92～1.12)∶1的比例将准确称量，将二聚亚油酸预热到125-130℃，逐渐滴加混合二胺，在20-50min内滴完，按20℃/h升温速度缓慢提升反应温度，直至升高至235℃，加入准确称量好的、经预热的液态丁腈橡胶；保持该温度段至少1小时，并计量馏出的水，达到理论量的80％时，可进行逐步减压；最终在高真空下(低于100Pa)完成整个反应，真空反应时间约2～12小时，然后用氮气充压到常压下，加入偏苯三酸三辛脂(用量为总质量的0.02～0.08wt％)、亚磷酸(用量为总质量的0.01～0.05wt％)和冰醋酸(用量为总质量的0.1～8wt％)，搅拌半小时得到胶。
上述的三根导线与绝缘胶皮之间还包含有填充料。
上述的填充料的组成成份为：滑石粉18-38份，石灰石粉12-30份，钙镁粉10-20份，羟丙基甲基纤维素2-5份，胶粘剂0.2-3.5份，硬脂酸钙1-8份，电气石粉0.2-5份，硅藻土0.2-2份。
上述的填充料的组成成份为：滑石粉28份，石灰石粉18份，钙镁粉15份，羟丙基甲基纤维素3份，胶粘剂1.5份，硬脂酸钙3份，电气石粉2份，硅藻土1份。
发明效果
本发明产品电缆的物理，机械性能和耐温阻燃性能非常好。200℃热稳定时间，断裂伸长率，耐温阻燃料的拉伸强度，冲击脆化温度，体积电阻率，介电强度等性能指标都优于国际标准和国家标准。耐高温阻燃配方根据IEC标准试验，在机械性能，老化性能，耐低温性能，绝缘电阻，烟雾的暗度，烟害指数，毒性指数，烟雾的酸值等性能指标都达到或优于IEC标准。
对成品电缆进行的试验表明：成品电缆100℃×7天老化后，对不同组成部分的粘接程度进行检查，结果优良。3500伏5分钟介质强度检查合格，-15℃低温弯曲和冲击试验优。按照NFC32070(或IEC332-1)进行延燃试验，表明具有高阻燃性。进行不燃性能试验，不燃性840℃以上达4小时，3-5秒火焰熄灭。本发明的生产不需增另新的设备和改变生产操作过程和步骤，只须作适当的工艺改进。容易实现大批量生产。产品成本低。本发明产品的成本是国外同类性能产品价格的四分之一。本发明产品可用于包括各种建筑专用电缆，电力电缆和通信电缆，可广泛用于高层建筑、高炉、地铁，矿山，计算机、配电房、火警、市内通信、卫星通信等专用电缆。
性能指标
具体实施方式
下面利用实施例对本发明作进一步说明：
实施例1
本发明的一种电缆，其中，绝缘胶皮内包含三根导线，其中，所述的导线由导线外包覆绝缘层组成；其中，所述的导线有三根，相互拧缠在一起，所述的三根导线外涂有防火涂料。上述的外绝缘层的厚度为5mm。
上述的外绝缘层的制备方法如下：
a)、聚苯醚(PPE)200份、邻苯二甲酸二异癸脂15、聚乙烯200份、亚磷酸酯20份、磷酸酯10重量份；铅盐热稳定剂10重量份；
b)、粉碎后物料进行混合配料；
c)、配料进入通用的捏合，挤出设备，挤出合乎要求的绝缘层外皮。
防火涂料的制备方法如下：按照二聚亚油酸与二胺摩尔比为1∶1的比例将准确称量，将二聚亚油酸预热到125℃，逐渐滴加混合二胺，在20min内滴完，按20℃/h升温速度缓慢提升反应温度，直至升高至235℃，加入准确称量好的、经预热的液态丁腈橡胶；保持该温度段至少1小时，并计量馏出的水，达到理论量的80％时，可进行逐步减压；最终在高真空下(100Pa)完成整个反应，真空反应时间约2小时，然后用氮气充压到常压下，加入偏苯三酸三辛脂(用量为总质量的0.02wt％)、亚磷酸(用量为总质量的0.01wt％)和冰醋酸(用量为总质量的0.1wt％)，搅拌半小时得到胶。
填充料的组成成份为：滑石粉28份，石灰石粉18份，钙镁粉15份，羟丙基甲基纤维素3份，胶粘剂1.5份，硬脂酸钙3份，电气石粉2份，硅藻土1份
实施例2
本发明的一种电缆，其中，绝缘胶皮内包含三根导线，其中，所述的导线由导线外包覆绝缘层组成；其中，所述的导线有三根，相互拧缠在一起，所述的三根导线外涂有防火涂料。上述的外绝缘层的厚度为1mm。
上述的外绝缘层的制备方法如下：
a)、聚苯醚(PPE)150份、邻苯二甲酸二异癸脂12份、聚乙烯150份、亚磷酸酯15份、邻苯二甲酸酯5重量份；金属皂热稳定剂5重量份；
b)、粉碎后物料进行混合配料；
c)、配料进入通用的捏合，挤出设备，挤出合乎要求的绝缘层外皮。
防火涂料的制备方法如下：按照二聚亚油酸与二胺摩尔比为0.92∶1的比例将准确称量，将二聚亚油酸预热到125-130℃，逐渐滴加混合二胺，在50min内滴完，按20℃/h升温速度缓慢提升反应温度，直至升高至235℃，加入准确称量好的、经预热的液态丁腈橡胶；保持该温度段至少1小时，并计量馏出的水，达到理论量的80％时，可进行逐步减压；最终在高真空下(80Pa)完成整个反应，真空反应时间约12小时，然后用氮气充压到常压下，加入偏苯三酸三辛脂(用量为总质量的0.08wt％)、亚磷酸(用量为总质量的0.05wt％)和冰醋酸(用量为总质量的8wt％)，搅拌半小时得到胶。
三根导线与绝缘胶皮之间还包含有填充料，填充料的组成成份为：滑石粉38份，石灰石粉35份，钙镁粉15份，羟丙基甲基纤维素3份，胶粘剂3.5份，硬脂酸钙8份，电气石粉5份，硅藻土0.2-2份。
实施例3
本发明的一种电缆，其中，绝缘胶皮内包含三根导线，其中，所述的导线由导线外包覆绝缘层组成；其中，所述的导线有三根，相互拧缠在一起，所述的三根导线外涂有防火涂料。上述的外绝缘层的厚度为20mm。
外绝缘层的制备方法如下：
a)、聚苯醚(PPE)100份、邻苯二甲酸二异癸脂10、聚乙烯200份、亚磷酸酯20份、石油酯5重量份；有机锡热稳定剂8重量份；
b)、粉碎后物料进行混合配料；
c)、配料进入通用的捏合，挤出设备，挤出合乎要求的绝缘层外皮。
防火涂料的制备方法如下：按照二聚亚油酸与二胺摩尔比为1.12∶1的比例将准确称量，将二聚亚油酸预热到130℃，逐渐滴加混合二胺，在20-50min内滴完，按20℃/h升温速度缓慢提升反应温度，直至升高至235℃，加入准确称量好的、经预热的液态丁腈橡胶；保持该温度段至少1小时，并计量馏出的水，达到理论量的80％时，可进行逐步减压；最终在高真空下(80Pa)完成整个反应，真空反应时间约6小时，然后用氮气充压到常压下，加入偏苯三酸三辛脂(用量为总质量的0.06wt％)、亚磷酸(用量为总质量的0.03wt％)和冰醋酸(用量为总质量的2wt％)，搅拌半小时得到胶。
三根导线与绝缘胶皮之间还包含有填充料，填充料的组成成份为：滑石粉28份，石灰石粉22份，钙镁粉5份，羟丙基甲基纤维素1份，胶粘剂0.2份，硬脂酸钙1份，电气石粉0.2份，硅藻土0.2份。
实施例4
本发明的一种电缆，其中，绝缘胶皮内包含三根导线，其中，所述的导线由导线外包覆绝缘层组成；其中，所述的导线有三根，相互拧缠在一起，所述的三根导线外涂有防火涂料。上述的外绝缘层的厚度优选为10mm。
上述的外绝缘层的制备方法如下：
a)、聚苯醚(PPE)50份、邻苯二甲酸二异癸脂10份、聚乙烯50份、亚磷酸酯15份、苯多羧酸酯5重量份；复合钙锌热稳定剂10重量份；
b)、粉碎后物料进行混合配料；
c)、配料进入通用的捏合，挤出设备，挤出合乎要求的绝缘层外皮。
防火涂料的制备方法如下：按照二聚亚油酸与二胺摩尔比为1.12∶1的比例将准确称量，将二聚亚油酸预热到128℃，逐渐滴加混合二胺，在40min内滴完，按20℃/h升温速度缓慢提升反应温度，直至升高至235℃，加入准确称量好的、经预热的液态丁腈橡胶；保持该温度段至少1小时，并计量馏出的水，达到理论量的80％时，可进行逐步减压；最终在高真空下(90Pa)完成整个反应，真空反应时间约9小时，然后用氮气充压到常压下，加入偏苯三酸三辛脂(用量为总质量的0.02wt％)、亚磷酸(用量为总质量的0.04wt％)和冰醋酸(用量为总质量的8wt％)，搅拌半小时得到胶。
三根导线与绝缘胶皮之间还包含有填充料，填充料的组成成份为：滑石粉28份，石灰石粉35份，钙镁粉15份，羟丙基甲基纤维素1份，胶粘剂0.2份，硬脂酸钙8份，电气石粉5份，硅藻土0.2份。
实施例5
本发明的一种电缆，其中，绝缘胶皮内包含三根导线，其中，所述的导线由导线外包覆绝缘层组成；其中，所述的导线有三根，相互拧缠在一起，所述的三根导线外涂有防火涂料。上述的外绝缘层的厚度为8mm。
上述的外绝缘层的制备方法如下：
a)、聚苯醚(PPE)180份、邻苯二甲酸二异癸脂14、聚乙烯180份、亚磷酸酯18份、苯多羧酸酯8重量份；复合钙锌热稳定剂8重量份；
b)、粉碎后物料进行混合配料；
c)、配料进入通用的捏合，挤出设备，挤出合乎要求的绝缘层外皮。
防火涂料的制备方法如下：按照二聚亚油酸与二胺摩尔比为1.1∶1的比例将准确称量，将二聚亚油酸预热到125℃，逐渐滴加混合二胺，在20min内滴完，按20℃/h升温速度缓慢提升反应温度，直至升高至235℃，加入准确称量好的、经预热的液态丁腈橡胶；保持该温度段至少1小时，并计量馏出的水，达到理论量的80％时，可进行逐步减压；最终在高真空下(70Pa)完成整个反应，真空反应时间约2～12小时，然后用氮气充压到常压下，加入偏苯三酸三辛脂(用量为总质量的0.02wt％)、亚磷酸(用量为总质量的0.05wt％)和冰醋酸(用量为总质量的0.1wt％)，搅拌半小时得到胶。
上述的填充料的组成成份为：滑石粉32份，石灰石粉30份，钙镁粉12份，羟丙基甲基纤维素3份，胶粘剂1.5份，硬脂酸钙3份，电气石粉2份，硅藻土1份。
实施例6
本发明的一种电缆，其中，绝缘胶皮内包含三根导线，其中，所述的导线由导线外包覆绝缘层组成；其中，所述的导线有三根，相互拧缠在一起，所述的三根导线外涂有防火涂料。上述的外绝缘层的厚度优选为20mm。
上述的外绝缘层的制备方法如下：
a)、聚苯醚(PPE)70份、邻苯二甲酸二异癸脂11、聚乙烯55份、亚磷酸酯11份、磷酸酯8重量份；铅盐热稳定剂8重量份；
b)、粉碎后物料进行混合配料；
c)、配料进入通用的捏合，挤出设备，挤出合乎要求的绝缘层外皮。
防火涂料的制备方法如下：按照二聚亚油酸与二胺摩尔比为1.12∶1的比例将准确称量，将二聚亚油酸预热到125-130℃，逐渐滴加混合二胺，在20min内滴完，按20℃/h升温速度缓慢提升反应温度，直至升高至235℃，加入准确称量好的、经预热的液态丁腈橡胶；保持该温度段至少1小时，并计量馏出的水，达到理论量的80％时，可进行逐步减压；最终在高真空下(60Pa)完成整个反应，真空反应时间约7小时，然后用氮气充压到常压下，加入偏苯三酸三辛脂(用量为总质量的0.02wt％)、亚磷酸(用量为总质量的0.05wt％)和冰醋酸(用量为总质量的8wt％)，搅拌半小时得到胶。
上述的填充料的组成成份为：滑石粉28份，石灰石粉18份，钙镁粉15份，羟丙基甲基纤维素3份，胶粘剂1.5份，硬脂酸钙3份，电气石粉2份，硅藻土1份。
实施例7
本发明的一种电缆，其中，绝缘胶皮内包含三根导线，其中，所述的导线由导线外包覆绝缘层组成；其中，所述的导线有三根，相互拧缠在一起，所述的三根导线外涂有防火涂料。上述的外绝缘层的厚度为9mm。
上述的外绝缘层的制备方法如下：
a)、聚苯醚(PPE)200份、邻苯二甲酸二异癸脂10份、聚乙烯70份、亚磷酸酯15份、邻苯二甲酸酯8重量份；有机锡热稳定剂8重量份；
b)、粉碎后物料进行混合配料；
c)、配料进入通用的捏合，挤出设备，挤出合乎要求的绝缘层外皮。
防火涂料的制备方法如下：按照二聚亚油酸与二胺摩尔比为0.95∶1的比例将准确称量，将二聚亚油酸预热到125-130℃，逐渐滴加混合二胺，在20min内滴完，按20℃/h升温速度缓慢提升反应温度，直至升高至235℃，加入准确称量好的、经预热的液态丁腈橡胶；保持该温度段至少1小时，并计量馏出的水，达到理论量的80％时，可进行逐步减压；最终在高真空下(100Pa)完成整个反应，真空反应时间约12小时，然后用氮气充压到常压下，加入偏苯三酸三辛脂(用量为总质量的0.06wt％)、亚磷酸(用量为总质量的0.04wt％)和冰醋酸(用量为总质量的5wt％)，搅拌半小时得到胶。
上述的填充料的组成成份为：滑石粉28份，石灰石粉18份，钙镁粉15份，羟丙基甲基纤维素3份，胶粘剂1.5份，硬脂酸钙3份，电气石粉2份，硅藻土1份。
对成品电缆进行的试验表明：成品电缆100℃×7天老化后，对不同组成部分的粘接程度进行检查，结果优良。3500伏5分钟介质强度检查合格，-15℃低温弯曲和冲击试验优。按照NFC32070(或IEC332-1)进行延燃试验，表明具有高阻燃性。进行不燃性能试验，不燃性840℃以上达4小时，3-5秒火焰熄灭。本发明的生产不需增另新的设备和改变生产操作过程和步骤，只须作适当的工艺改进。容易实现大批量生产。产品成本低。本发明产品的成本是国外同类性能产品价格的四分之一。本发明产品可用于包括各种建筑专用电缆，电力电缆和通信电缆，可广泛用于高层建筑、高炉、地铁，矿山，计算机、配电房、火警、市内通信、卫星通信等专用电缆。
Claims (7)
1.一种防火电缆，其特征在于：绝缘胶皮内包含三根导线，其中，所述的导线由导线外包覆绝缘层组成，所述绝缘层上涂覆一层防火涂料；其中，所述的导线有三根，相互拧缠在一起，所述的三根导线在绝缘胶皮内的空间之内还包含有填充料。
2.如权利要求1所述的电缆，其特征在于：所述的外绝缘层的厚度优选为1mm到20mm。
3.如权利要求1所述的电缆，其特征在于：所述的填充料的组成成份为：滑石粉18-38份，石灰石粉12-30份，钙镁粉10-20份，羟丙基甲基纤维素2-5份，胶粘剂0.2-3.5份，硬脂酸钙1-8份，电气石粉0.2-5份，硅藻土0.2-2份。
4.如权利要求3所述的电缆，其特征在于：所述的填充料的组成成份为：滑石粉28份，石灰石粉18份，钙镁粉15份，羟丙基甲基纤维素3份，胶粘剂1.5份，硬脂酸钙3份，电气石粉2份，硅藻土1份。
5.如权利要求1所述的电缆，其特征在于：外绝缘层的制备方法如下：
a)、聚苯醚(PPE)50-200份、邻苯二甲酸二异癸脂10-15、聚乙烯50-200份、亚磷酸酯10-20份、磷酸酯，邻苯二甲酸酯、石油酯和苯多羧酸酯中的一种或几种；5-10重量份；铅盐热稳定剂、金属皂热稳定剂、有机锡热稳定剂、稀土热稳定剂和复合钙锌热稳定剂中的一种或几种5-10重量份；
b)、粉碎后物料进行混合配料；
c)、配料进入通用的捏合，挤出设备，挤出合乎要求的绝缘层外皮。
6.如权利要求5所述的电缆，其特征在于：优选的组成成份及比例如下：
聚苯醚(PPE)120份、聚乙烯120份、亚磷酸酯15份、磷酸酯，邻苯二甲酸酯7重量份；复合钙锌热稳定剂7重量份；
7.如权利要求1所述的电缆，其特征在于：所述防火涂料的制备方法如下：按照二聚亚油酸与二胺摩尔比为(0.92～1.12)∶1的比例将准确称量，将二聚亚油酸预热到125-130℃，逐渐滴加混合二胺，在20-50min内滴完，按20℃/h升温速度缓慢提升反应温度，直至升高至235℃，加入准确称量好的、经预热的液态丁腈橡胶；保持该温度段至少1小时，并计量馏出的水，达到理论量的80％时，可进行逐步减压；最终在高真空下(低于100Pa)完成整个反应，真空反应时间约2～12小时，然后用氮气充压到常压下，加入亚磷酸(用量为总质量的0.01～0.05wt％)和冰醋酸(用量为总质量的0.1～8wt％)，搅拌半小时得到涂料。
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