CN111346325B - 可在不同温区下控温防火的防火毯及其制备方法、线缆、线缆接头 - Google Patents

可在不同温区下控温防火的防火毯及其制备方法、线缆、线缆接头 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可在不同温区下控温防火的防火毯、线缆、线缆接头和防火毯的制备方法，其中，所述防火毯包括双层绝缘层，述双层绝缘层之间填充有粉体材料，所述粉体材料包括如下组份：氢氧化物、碳酸盐、磷酸盐、陶土、硼酸锌、硼酸、分散助剂、防火控温粉；所述防火控温粉包括瓷化粉和硅酸镁、二水硫酸钙、高岭土、硅酸钙及其衍生物中的至少一种；所述瓷化粉由陶瓷化硅橡胶成瓷材料制备而成，所述陶瓷化硅橡胶成瓷材料按重量份数计包括甲基乙烯基硅橡胶、硅油、白炭黑、硅藻土、云母粉、球形硼酸锌、硼酸。本发明的技术方案可在不同温度下通过渐进式失水吸热，分解吸热，瓷化隔热的协同作用，达到温区控温范围从100℃‑1300℃，都可以实现防火控温作用。

Description

可在不同温区下控温防火的防火毯及其制备方法、线缆、线缆 接头
技术领域
本发明涉及防火材料技术领域，尤其涉及一种可在不同温区下控温防火的防火毯及其制备方法、线缆、线缆接头。
背景技术
随着电力电缆的应用普及，每个电缆隧道内都有很多条回路的电缆，电缆通道内电缆排列密集，当一个接头发生事故时，可能产生明火或者高温灼烧，造成附近电缆引起连锁反应，从而引起多条电缆线路故障，进而引发火灾，造成严重事故后果。即使不产生明火情况下，由于电缆长期运行时线芯温度可达90℃，在多条电缆密集排列的地下通道内，电缆外护套也会一直处于较高的温度环境中，将会降低电缆的使用寿命。
现有的防火毯只具有一级防火降温效果，当温度较低时，或者温度持续升高(温度超过500℃以上时)后，其粉体的吸热降温作用将会消失，未能实现不同温区控温，防火效果有限。
中国专利CN110354414中采用玻璃纤维棉包裹防火沙制作的电缆防火包裹片的形式进行防火，此种方法仅能起到隔热的作用，但温度上升以后，无动态降温和控温。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种可在不同温区下控温防火的防火毯、线缆、线缆接头及防火毯的制备方法，旨在提高线缆的使用寿命。
为了实现上述目的，本发明提供一种防火毯，包括双层绝缘层，所述双层绝缘层之间填充有粉体材料，其中，所述粉体材料按照重量份包括如下组份：
Figure GDA0002464072990000011
Figure GDA0002464072990000021
所述防火控温粉按重量份数计包括；
Figure GDA0002464072990000022
所述瓷化粉由陶瓷化硅橡胶成瓷材料制备而成，所述陶瓷化硅橡胶成瓷材料按重量份数计包括：
Figure GDA0002464072990000023
在一实施例中，所述粉体材料按照重量份包括如下组分：
Figure GDA0002464072990000024
在一实施例中，所述氢氧化物包括氢氧化镁和氢氧化铝。
在一实施例中，碳酸盐包括碳酸钙、碳酸镁、碳酸钠，碳酸氢钠中的至少一种；所述分散助剂为硬脂酸锌和/或硬脂酸。
在一实施例中，所述磷酸盐包括二水磷酸氢钙、七水磷酸氢二钠中的至少一种。
在一实施例中，所述双层绝缘层为硅橡胶耐火柔性层。
为实现上述目的，本发明还提供一种线缆，包括线芯、护套和可在不同温区下控温防火的防火毯防火毯，所述护套包覆所述线芯，所述防火毯包括双层绝缘层，所述双层绝缘层之间填充有粉体材料，其中，所述粉体材料按照重量份包括如下组份：
Figure GDA0002464072990000031
所述防火控温粉按重量份数计包括；
Figure GDA0002464072990000032
所述瓷化粉由陶瓷化硅橡胶成瓷材料制备而成，所述陶瓷化硅橡胶成瓷材料按重量份数计包括：
Figure GDA0002464072990000033
Figure GDA0002464072990000041
所述防火毯环套至少部分所述护套。
为实现上述目的，本发明还提供一种线缆，包括线芯和可在不同温区下控温防火的防火毯防火毯，所述防火毯包括双层绝缘层，所述双层绝缘层之间填充有粉体材料，其中，所述粉体材料按照重量份包括如下组份：
Figure GDA0002464072990000042
所述防火控温粉按重量份数计包括；
Figure GDA0002464072990000043
所述瓷化粉由陶瓷化硅橡胶成瓷材料制备而成，所述陶瓷化硅橡胶成瓷材料按重量份数计包括：
Figure GDA0002464072990000044
Figure GDA0002464072990000051
所述可在不同温区下控温防火的防火毯包覆所述线芯。
为实现上述目的，本发明还提供一种线缆接头，包括接头本体、护套和可在不同温区下控温防火的防火毯，所述防火毯包括双层绝缘层，所述双层绝缘层之间填充有粉体材料，其中，所述粉体材料按照重量份包括如下组份：
Figure GDA0002464072990000052
所述防火控温粉按重量份数计包括；
Figure GDA0002464072990000053
所述瓷化粉由陶瓷化硅橡胶成瓷材料制备而成，所述陶瓷化硅橡胶成瓷材料按重量份数计包括：
Figure GDA0002464072990000054
Figure GDA0002464072990000061
所述防火毯包覆于所述护套的外周。
为实现上述目的，本发明还提供一种线缆接头，包括接头本体和可在不同温区下控温防火的防火毯，所述防火毯包括双层绝缘层，所述双层绝缘层之间填充有粉体材料，其中，所述粉体材料按照重量份包括如下组份：
Figure GDA0002464072990000062
所述防火控温粉按重量份数计包括；
Figure GDA0002464072990000063
所述瓷化粉由陶瓷化硅橡胶成瓷材料制备而成，所述陶瓷化硅橡胶成瓷材料按重量份数计包括：
Figure GDA0002464072990000064
所述防火毯包覆所述接头本体。
为实现上述目的，本发明还提供一种防火毯的制备方法，包括如下步骤：
瓷化粉的制备：按照重量份，将100的份甲基乙烯基硅橡胶、1份～10份的硅油、40份～65份的白炭黑、75份～85份的硅藻土、100份～135份的云母粉、50份～75份的球形硼酸锌、2份～10份的硼酸、0～20份的耐火剂混合后，投入高温转炉中，升温至1100-1300℃瓷化2-3h，保温20～40min，完成后取出，然后将陶瓷化块状物体打碎，经球磨机磨碎后得瓷化粉；
防火控温粉的制备：按照重量份，将20份～40份瓷化粉、10～30份硅酸镁、80～120份二水硫酸钙、0～20份高岭土、0～30份硅酸钙或其衍生物混合得到防火控温粉；
粉体材料的制备：按照重量份，将40份～80份的氢氧化物、40份～80份的碳酸盐、30份～90份的磷酸盐、10份～30份的陶土、5份～15份的硼酸锌、5份～10份的硼酸、1份～5份的分散助剂、120份～160份防火控温粉混合得到粉体材料；
将粉体材料铺设于双层结构的硅橡胶耐火柔性层中间，然后缝制成毯，即得到可在不同温区下控温防火的防火毯。
在一实施例中，所述碳酸盐包括碳酸钙、碳酸镁、碳酸钠，碳酸氢钠中的至少一种；所述分散助剂为硬脂酸锌和/或硬脂酸；氢氧化物包括氢氧化镁和氢氧化铝；所述磷酸盐包括二水磷酸氢钙、七水磷酸氢二钠中的至少一种。
本发明提供了一种可在不同温区下控温防火的防火毯，所述防火毯可在不同温度下通过渐进式失水吸热，分解吸热，瓷化隔热的协同作用，达到温区控温范围从100℃以下，300-500℃，600-800℃，直至1000℃-1300℃，都可以实现防火控温作用。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
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的一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种可在不同温区下控温防火的防火毯及其制备方法，包括该防火毯的线缆、包括该防火毯的线缆接头。
线缆包括线芯和防火毯，所述防火毯包覆所述线芯。
线缆接头接头本体和防火毯，防火毯包覆于所述接头本体的外周。
为了测试本发明防火毯的防火效果，采用如下试验方法：
裁取1.5米长高压110kv电缆，将温度传感器触头紧贴固定在110kv高压电缆外护套处，然后将防火控温毯绕包在电缆护套上，使得温度传感器位于防火控温毯的中间位置，然后将该套实验装置加热到表格不同的温度，测试在1h内的电缆外护套表面的温度上升情况。
实施例1(1#)
按照重量份，将甲基乙烯基硅橡胶100份，硅油8份，白炭黑45份，硅藻土75份，云母粉100份，硼酸锌60份，硼酸7份投入高温转炉中，升温至1250℃瓷化3h，保温30min，完成后取出，然后将陶瓷化块状物体打碎，经球磨机磨碎后得瓷化粉。
按照重量份，将瓷化粉30份、硅酸镁20份、二水硫酸钙100份、高岭土10份、硅酸钙10份混合形成防火控温粉。需要说明的是，此处所取瓷化粉的份额与上述甲基乙烯基硅橡胶的份额并非同一单位计量(可以相同，可以不同)。
将氢氧化镁35份、氢氧化铝40份、碳酸氢钠30份、磷酸氢钙50份、陶土sillitinN85 15份、硼酸锌8份、硼酸5份、硬脂酸锌2份，140份防火控温粉混合得到粉体材料。需要说明的是，此处防火控温粉的份额与瓷化粉的份额并非同一单位计量(可以相同，可以不同)。
将粉体材料铺设于双层结构的硅橡胶耐火柔性层中间，然后缝制成毯，即得到可在不同温区下控温防火的防火毯。
按照上述方法调整各成分参数，得到实施例2～实施例18；并且按照上述方法调整各参数得到空白实施例1和空白实施例2；具体参数如下表所示：
表1.本发明实施例1至实施例10采用的制备材料的组分表
Figure GDA0002464072990000081
Figure GDA0002464072990000091
续表1
Figure GDA0002464072990000092
Figure GDA0002464072990000101
续表1
Figure GDA0002464072990000102
Figure GDA0002464072990000111
表2.防火控温测试实施例
Figure GDA0002464072990000112
Figure GDA0002464072990000121
Figure GDA0002464072990000131
Figure GDA0002464072990000141
对于上表1，需要说明的是，瓷化粉、防火控温粉、粉体材料为依次从属关系，表一第一纵栏中的瓷化粉为防火控温粉所在横栏中的瓷化粉；表一第一纵栏中，防火控温粉为粉体材料所在横栏中的防火控温粉。
从上表1中可以看出，环境温度从100℃升高到1100℃的过程中，电缆护套表面温升在20℃～100℃，大幅降低了线缆护套表面温度，提高了电缆的使用寿命。从实施例2、3、6、12、13和16中可以看出，当环境温度上升至1100℃时，线缆护套表面温升相对较低(90℃左右)，而在实施例2、实施例3、实施例6中、实施例12、实施例13和实施例16中，防火控温粉的比重均较高。所以，防火控温粉的比重偏高较佳，优选比重在140份～160份。
另外，从实施例1至实施例18还可以看出，氢氧化物(60份～80份)、碳酸盐(60份～80份)、磷酸盐(60份～80份)、硼酸锌(10份～15份)的比重偏高时，当环境温度在500℃时，线缆护套表面温升相对较低(35℃)。
对于氢氧化物，其种类繁多，氢氧化钠和氢氧化钙的分解温度较高，不利于吸热分解，在较佳实施例中，所述氢氧化物包括氢氧化镁和氢氧化铝。
进一步而言，碳酸盐包括碳酸钙、碳酸镁、碳酸钠，碳酸氢钠中的至少一种；所述分散助剂为硬脂酸锌和/或硬脂酸。
更进一步地，所述磷酸盐包括二水磷酸氢钙、七水磷酸氢二钠中的至少一种。在此磷酸盐选择上述两种的原因主要是考虑到分解温度，温度在300～500摄氏度时分解吸热。
本发明提供了一种可在不同温区下控温防火的防火毯及其制备方法，所述防火毯可在不同温度下通过渐进式失水吸热，分解吸热，瓷化隔热的协同作用，达到温区控温范围从100℃以下，300-500℃，600-800℃，直至1000℃-1300℃，都可以实现防火控温作用。
与现有技术相比，具有以下有益效果：
1.所述的硅橡胶耐火柔性层在低温如100℃左右，具有一定的隔热导热作用，防止初期温度的快速上升。
2.添加的碳酸氢钠、磷酸氢钙、石膏粉等物质，能在极低温区100℃以下以及低温200℃以下区间内吸热，从而实现防火毯在极低温度下，在即使未产生火灾的情况下起到控温的作用，改善了电缆的环境老化，促进了电缆的良性运行。
3.在中温区间，300-500℃，添加的硼酸锌及硼酸可形成玻璃态无机膨胀层覆盖在粉体上，从而阻断燃烧，促进聚合物成碳，同时添加的氢氧化物及在第一阶段失去结晶水后生成的反应产物，会进行吸热分解，生成气体，从而具有成碳、隔离、发泡及稀释可燃气体的作用。
4.温度升高后，在600-800℃，及以上温度区间，添加的瓷化粉会进一步烧结熔融成为一体，将前两阶段生成的反应产物包裹于其中，同时添加的碳酸钙、陶土N85等也会进行吸热，分解释放出的二氧化碳气体会促进形成发泡陶瓷体，隔绝氧气，起到阻燃、隔热、协同降温防火的作用。
对于线缆和线缆接头，还可以是将防火毯直接包覆线芯，也可以是将防火毯直接包覆接头本体。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种可在不同温区下控温防火的防火毯，包括双层绝缘层，其特征在于，所述双层绝缘层之间填充有粉体材料，其中，所述粉体材料按照重量份包括如下组份：
Figure FDA0003264252030000011
所述碳酸盐包括碳酸钙、碳酸镁、碳酸钠，碳酸氢钠中的至少一种；
所述防火控温粉按重量份数计包括；
Figure FDA0003264252030000012
所述瓷化粉由陶瓷化硅橡胶成瓷材料制备而成，所述陶瓷化硅橡胶成瓷材料按重量份数计组成为：
Figure FDA0003264252030000013
Figure FDA0003264252030000021
所述双层绝缘层为硅橡胶耐火柔性层。
2.如权利要求1所述的可在不同温区下控温防火的防火毯，其特征在于，所述粉体材料按照重量份包括如下组分：
Figure FDA0003264252030000022
3.如权利要求2所述的可在不同温区下控温防火的防火毯，其特征在于，所述氢氧化物包括氢氧化镁和氢氧化铝。
4.如权利要求3所述的可在不同温区下控温防火的防火毯，其特征在于，所述分散助剂为硬脂酸锌和/或硬脂酸。
5.如权利要求4所述的可在不同温区下控温防火的防火毯，其特征在于，所述磷酸盐包括二水磷酸氢钙、七水磷酸氢二钠中的至少一种。
6.一种线缆，包括线芯和护套，所述护套包覆所述线芯，其特征在于，还包括如权利要求1至5任意一项所述的可在不同温区下控温防火的防火毯，所述防火毯环套至少部分所述护套。
7.一种线缆接头，包括接头本体和护套，所述护套包覆所述接头本体，其特征在于，还包括如权利要求1至5任意一项所述的可在不同温区下控温防火的防火毯，所述防火毯包覆于所述护套的外周。
8.一种可在不同温区下控温防火的防火毯的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
瓷化粉的制备：按照重量份，将100的份甲基乙烯基硅橡胶、1份～10份的硅油、40份～65份的白炭黑、75份～85份的硅藻土、100份～135份的云母粉、50份～75份的球形硼酸锌、2份～10份的硼酸、0～20份的耐火剂混合后，投入高温转炉中，升温至1100-1300℃瓷化2-3h，保温20～40min，完成后取出，然后将陶瓷化块状物体打碎，经球磨机磨碎后得瓷化粉；
防火控温粉的制备：按照重量份，将20份～40份瓷化粉、10～30份硅酸镁、80～120份二水硫酸钙、0～20份高岭土、0～30份硅酸钙或其衍生物混合得到防火控温粉；
粉体材料的制备：按照重量份，将40份～80份的氢氧化物、40份～80份的碳酸盐、30份～90份的磷酸盐、10份～30份的陶土、5份～15份的硼酸锌、5份～10份的硼酸、1份～5份的分散助剂、120份～160份防火控温粉混合得到粉体材料；
将粉体材料铺设于双层结构的硅橡胶耐火柔性层中间，然后缝制成毯，即得到可在不同温区下控温防火的防火毯。
9.如权利要求8所述的可在不同温区下控温防火的防火毯的制备方法，其特征在于，所述碳酸盐包括碳酸钙、碳酸镁、碳酸钠，碳酸氢钠中的至少一种；所述分散助剂为硬脂酸锌和/或硬脂酸；氢氧化物包括氢氧化镁和氢氧化铝；所述磷酸盐包括二水磷酸氢钙、七水磷酸氢二钠中的至少一种。
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