一种低烟无卤耐火电缆的制作方法

本实用新型属于电缆技术领域，具体涉及一种低烟无卤耐火电缆。

背景技术：

随着现代科学技术的发展，能源和信息是不可缺少的资源，而无论是电能还是信息的传输，都离不开电缆，但不安全的电缆也是传播火灾的重要途径之一。据不完全统计，火灾中因电缆引起的事故占35％左右，死亡的人员约有三分之一是因为吸入电缆燃烧时释放的有毒气体而窒息死亡。因而阻止电缆燃烧，防止释放出有毒有害的腐蚀性气体和浓烟已是电缆行业必须面对的问题。

传统的耐火电缆的保护层材料的选择主要是使用耐火聚氯乙烯、氯磺化聚乙烯等含卤素材料来防止火灾的蔓延。然而这些耐火电缆属于易燃材料，同时材料在燃烧中会释放出大量的有毒有害烟物和腐蚀性的气体，气体的透光差始火灾现场逃生和救援工作制造了很多困难，而且毒性气体容易使人窒息，严重危及人的生命财产安全。

以往为了达到防火耐火的目的，需要向聚乙烯中加入高量的氢氧化钠或氢氧化镁，或者添加传统的高效耐火剂。添加高含量的碱会对聚烯烃的机械、物理和流变性能以及加工能力产生负面影响，在制作过程中采用的耐火层是采用氢氧化镁和胶水混合形成矿物泥，属于半导电结构，在绝缘稍微有点损伤或偏薄的地方就会出现绝缘单相对矿物泥发生击穿，目前也仅靠增加绝缘厚度也不是解决问题的根本方法；在制备过程中矿物泥挤出过程中由于矿物泥较软，并且有时挤出过程中也不是很稳定造成缆芯外径不均匀，导致成品外径也不均匀，并且对配模的选择也会造成影响，不仅影响开车的材料用量，还影响电缆的外观质量；采用矿物泥作为耐火层，在长时间后内部会有水析出，对电缆的质量及使用寿命会造成一定程度的影响。

传统的高效耐火剂中，一般含有卤素，尤其是溴，具有较高的耐火效率，当此类耐火剂与三氧化二锑复配后对高分子材料具有良好的耐火效果。但是此类耐火剂在燃烧或加工时会释放出大量卤化氢和烟雾，造成环境的二次污染，逐渐遭到禁用。

中国专利201610171783.9公开了一种氢氧化镁耐火剂及电缆用耐火聚合物，一种高耐火eva树脂电缆材料，其原料包括eva树脂、abs树脂、pvc、氯化聚乙烯、过氧化二异丙苯、马来酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸、改性氢氧化镁、硬脂酸钠、多磷酸酯、低密度聚乙烯、液体石蜡、苯乙烯、木粉、红磷、有机硅、耐火剂、相溶剂和抗氧剂。该实用新型的电缆材料通过添加改性氢氧化镁对eva树脂进行混合改性，进而提高了电缆的耐火性能。

技术实现要素：

本实用新型针对上述缺陷，提供一种有效减少电缆在火灾过程中释放的有毒有害气体、耐火性能好、耐腐蚀性能优良且机械性能优良的低烟无卤耐火电缆。

本实用新型提供如下技术方案：

一种低烟无卤耐火电缆，由外至内依次包括低烟无卤阻燃聚烯烃层、无纺布带、玻纤带、绝缘填充层、多个缆芯单元；所述缆芯单元包括由外至内依次包括陶瓷聚烯烃绝缘层、云母带绝缘层、半导层和导体。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述云母带绝缘层由2层0.10mm～0.20mm厚云母带重叠绕包形成。

所述云母带搭盖率为15％～25％。

所述玻纤带对绝缘填充层的搭盖率为10％～15％。

所述导体为多根金属导线绞合而成。

所述导线为镀银铜导线，且镀银层厚度不低于2μm。

所述多个缆芯单元朝同一方向绕绞而成，且节径比为30-40。

所述半导层为改性氧化石墨烯层。

所述绝缘填充层为无机绳或玻纤绳。

本实用新型的有益效果为：

1)结构上通过无纺布带和玻纤带增加了绝缘填充层和低烟无卤阻燃聚烯烃层的距离，进一步保证了火焰燃烧时温度蔓延到核心缆芯单元的速度，提高了耐火效率；采用绝缘填充层能够保证在发生火灾、火焰燃烧时不助燃，适应耐火电缆的结构要求。每个缆芯单元所采用的陶瓷聚烯烃绝缘层在受到火焰高温时会结壳，不会像交联聚乙烯一样燃烧，结壳后依然还可以起到绝缘效果，在导体和陶瓷聚烯烃绝缘层之间通过添加云母带绝缘层、改性氧化石墨烯层进一步提高了每个缆芯单元的耐火性能和耐腐蚀性能，保证了电缆内电流的正常传输，不会内部由于腐蚀后，缆芯单元之间的导体接触，导致短路造成的火灾或电路故障。

2)所采用的氧化石墨烯的π轨道形成一个稠密的非定域电子云，并随后阻断其芳香环中的间隙，从而产生对反应原子或分子的排斥场，从而形成了对大多数分子的内在不渗透性。石墨烯晶格的几何孔为0.064nm，理论上阻止了氦(0.208nm)和氢(0.314nm)等小分子的形成，这种性质使氧化石墨烯具有钝化性质，以保护内部金属免受氧化和腐蚀，即使在恶劣的电化学环境中也是如此。此外，通过苯二胺改性后的石墨烯对金属和无机物能够有效的保证亲和性，因此解决了在应用中经常导致分层的粘附力差的技术问题，堆叠的苯二胺改性石墨烯层可以作为内部导体和反应性化学物质之间的扩散屏障。

3)本实用新型采用绝缘材料作为绝缘填充层的填充材料，即使在绝缘存在细微损伤或偏薄的地方也不会直接发生单相击穿的问题，还存在其他相的绝缘与之隔离；由于是无机绳或玻纤绳填充，成缆外径会对比矿物泥更加圆整，成品外径也会更加圆整，外径也会更加稳定；缆芯单元所采用的陶瓷聚烯烃绝缘层对比现有技术中的矿物泥材料更加安全稳定，燃烧时直接陶瓷化，耐火性能及绝缘性能更加有优势；在制作电缆中陶瓷聚烯烃的挤出对比矿物泥的挤出更加方便，直接可以在pvc挤出机上进行，产能和人工成本对比矿物泥都会小很多。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本实用新型进行更详细的描述。其中：

图1为本实用新型实施例1提供的低烟无卤耐火电缆剖面示意图；

图2为本实用新型实施例2提供的低烟无卤耐火电缆剖面示意图；

图3为本实用新型实施例3提供的低烟无卤耐火电缆剖面示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

如图1所示，为本实施例提供的一种低烟无卤耐火电缆，由外至内依次包括低烟无卤阻燃聚烯烃层1、无纺布带2、玻纤带3、绝缘填充层4、5个缆芯单元5；5个缆芯单元5朝同一方向绕绞而成，且节径比为30。每个缆芯单元5由外至内依次包括陶瓷聚烯烃绝缘层5-1、云母带绝缘层5-2、改性氧化石墨烯层5-3和导体5-4。其中，云母带绝缘层5-2由2层0.10mm的云母带5-2构成，且云母带厚度为搭盖率为15％，玻纤带3对绝缘填充层4的搭盖率为10％，绝缘填充层4为无机绳。导体5-4为多根镀银铜导线绞合而成，且镀银层厚度为2μm。低烟无卤阻燃聚烯烃层1厚度为挤出前外径*0.035+1mm。

实施例2

如图2所示，为本实施例提供的一种低烟无卤耐火电缆，由外至内依次包括低烟无卤阻燃聚烯烃层1、无纺布带2、玻纤带3、绝缘填充层4、4个缆芯单元5；4个缆芯单元5朝同一方向绕绞而成，且节径比为40。每个缆芯单元5由外至内依次包括陶瓷聚烯烃绝缘层5-1、云母带绝缘层5-2、改性氧化石墨烯层5-3和导体5-4。其中，云母带绝缘层5-2由两层云母带—云母带5-21和云母带5-22构成，两层云母带的厚度分别为0.12mm和0.15mm，且云母带搭盖率为25％。玻纤带对绝缘填充层的搭盖率为12％，绝缘填充层为玻纤绳。导体5-4为多根镀银铜导线绞合而成，且镀银层厚度为2.5μm。低烟无卤阻燃聚烯烃层1厚度为挤出前外径*0.035+1mm。

实施例3

如图3所示，为本实施例提供的一种低烟无卤耐火电缆，由外至内依次包括低烟无卤阻燃聚烯烃层1、无纺布带2、玻纤带3、绝缘填充层4、5个缆芯单元5；5个缆芯单元5朝同一方向绕绞而成，且节径比为35。每个缆芯单元5由外至内依次包括陶瓷聚烯烃绝缘层5-1、云母带绝缘层5-2、苯二胺改性氧化石墨烯层5-3和导体5-4。其中，云母带绝缘层5-2由两层云母带—云母带5-21和云母带5-22构成，两层云母带的厚度分别均为0.20mm，且云母带搭盖率为20％。玻纤带3对绝缘填充层4的搭盖率为15％，绝缘填充层4为无机绳。导体5-4为多根镀银铜导线绞合而成，且镀银层厚度为2.2μm。低烟无卤阻燃聚烯烃层1厚度为挤出前外径*0.035+1mm。

虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。