一种纳米材料复合阻燃电缆及其制作方法_2

文档序号:9434171阅读:来源:国知局
、减少或抑制材料的 燃烧,通常在材料中添加阻燃剂,使得材料在燃烧时具有阻止或延缓火焰蔓延的性能。在外 火源消失的情况下,经过一段时间能够自熄。为达到阻燃A类要求,在结构设计上,采用陶 瓷纤维耐火带、阻燃外护套以及有机硅复合材料阻燃层、阻燃绝缘层和阻燃填充料等材料 来进行多重保护,使得产品的综合机械形成大幅提高。
【附图说明】
[0017] 图1为本发明的剖面图。
[0018] 其中:1、电缆内芯;11、导体芯组;12、第一有机娃复合材料阻燃层;13、金属销装 层;14、第一阻燃绝缘层;15、铝丝加热线;2、阻燃填充料;3、陶瓷纤维耐火带;4、第二有机 硅复合材料阻燃层;5、第二阻燃绝缘层;6、纳米阻燃外护套。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合【具体实施方式】对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
[0020] 请参阅图1,一种纳米材料复合阻燃电缆,包括多股电缆内芯1以及多股电缆内芯 1外依次包覆的陶瓷纤维耐火带3、第二有机硅复合材料阻燃层4、第二阻燃绝缘层5和纳米 阻燃外护套6,每股所述电缆内芯均包括导体芯组11,以及导体芯组11外依次包覆的第一 有机硅复合材料阻燃层12、金属铠装层13和第一阻燃绝缘层14,所述导体芯组1是由多股 高强度99. 99%无氧退火镀锡超细软铝丝向右旋转绞合而成,所述金属铠装层13内部设有 一根铝丝加热线15 ;在多股电缆内芯1相互之间,以及电缆内芯1与陶瓷纤维耐火带3之 间均填充有阻燃填充料2 ; 本发明中,所述阻燃填充料2按照重量份的组分为:微米级高岭土50-100份、纤维素醚 10-30份、硅酸钠1-10份、纳米氮化硅5-15份、基体树脂10-20份、硼酸锌10-20份、热分解 石墨10-30份、硬硅钙石10-30份、玻璃纤维15-35份、结集石墨10-20份; 其中,该阻燃填充料2,在常温下保持软性散粉状,保证了成品电缆在使用时的可弯 曲,第二纳米阻燃绝缘层4绕包在阻燃填充料3的外部,第二纳米阻燃绝缘层4具有隔火 和阻燃的性能,它能将在常温下呈粉团状的阻燃填充料3裹紧;而在遇到火灾时,阻燃填充 料3能形成具有隔热、防火的陶瓷管,使电缆内芯2可以安然工作,从而使电缆满足在负载 1000V工作条件下承受950°C、3小时的燃烧,同时具有抗喷淋、抗机械撞击的功能。
[0021 ] 本发明中,所述第一有机硅复合材料阻燃层12和第二有机硅复合材料阻燃4层的 材料相同,按照重量份的组分为:有机硅橡胶50-150份、膨胀蛭石30-50份、硅酸钠1-5份、 热分解石墨20-30份、钢纤维2-8份、硅烷偶联剂1-10份、硼酸锰15-35份、焦磷酸铁5-15、 纳米氮化硼2-10份; 本发明中,所述第一阻燃绝缘层14和第二阻燃绝缘层5的材料相同,按照重量份的组 分为:水性丙烯酸树脂60-80份、重质碳酸钙25-45份、水滑石1-10份、三氧化二锑10-25 份、聚醚改性硅油5-25份、增塑剂0. 5-1. 5份、十二碳醇酯5-25份、防老剂1-4份; 本发明中,所述纳米阻燃外护套6按照重量份的组分为:乙烯-醋酸乙烯酯共聚物80 份、纳米氮化硼10-20份、纳米氧化镁2-10份、纳米介孔分子筛10-20份、纳米氮磷类膨胀 阻燃剂1-10份、纳米活性剂10-15份、促进剂1-8份、增塑剂0. 5-2. 5份、防老剂2-6份。 [0022] 本发明中,所述陶瓷纤维耐火带3由一层玻璃纤维和一层钢纤维粘合而成,厚度 为0. 2-0. 4_,相邻层采用双向绕包的方式,每层重叠处间隔缠绕。此材料在-70°C- 210°C时柔软、有弹性、强度高、机械性绝缘性优异。使得电缆具有柔软、隔音、抗冲击等特点,施工 铺设便利。
[0023] 实施例1 一种纳米材料复合阻燃电缆的制作方法,具体步骤为: (1) 采用数根导体绞合成一根导体芯组11,然后采用双层共挤工艺在导体芯组11外自 内向外依次包覆第一有机硅复合材料阻燃层12、金属铠装层13和第一阻燃绝缘层14,同时 在金属铠装层13包覆一根铝丝加热线15;即得到单根电缆内芯1; (2) 将数根电缆内芯1合股成一股总缆,并用挤出工艺在一股总缆外面包覆阻燃填充 料2,接着采用绕包工艺在阻燃填充料2外绕包陶瓷纤维耐火带3 ; (3) 采用三层共挤工艺,在陶瓷纤维耐火带3外自内向外依次包覆第二有机硅复合材 料阻燃层4、第二阻燃绝缘层5和纳米阻燃外护套6 ;即得到一种纳米材料复合阻燃电缆。
[0024] 其中,所述阻燃填充料按照重量份的组分为:微米级高岭土 70份、纤维素醚20份、 硅酸钠5份、纳米氮化硅10份、基体树脂15份、硼酸锌15份、热分解石墨20份、硬硅钙石 20份、玻璃纤维25份、结集石墨15份。所述第一有机硅复合材料阻燃层和第二有机硅复合 材料阻燃层的材料相同,按照重量份的组分为:有机硅橡胶100份、膨胀蛭石40份、硅酸钠 3份、热分解石墨25份、钢纤维5份、硅烷偶联剂5份、硼酸锰25份、焦磷酸铁10、纳米氮化 硼5份。所述纳米阻燃外护套按照重量份的组分为:乙烯-醋酸乙烯酯共聚物80份、纳米 氮化硼15份、纳米氧化镁5份、纳米介孔分子筛15份、纳米氮磷类膨胀阻燃剂5份、纳米活 性剂12份、促进剂5份、增塑剂1. 5份、防老剂4份。所述陶瓷纤维耐火带由一层玻璃纤维 和一层钢纤维粘合而成,厚度为0. 2-0. 4_,相邻层采用双向绕包的方式,每层重叠处间隔 缠绕。所述阻燃外护套制备原料中包括的纳米活性剂为MgO。
[0025] 防火实验: 1.对上述实施例制备的一种纳米材料复合阻燃电缆进行专项实验的检测报告摘录如 下:
2.对本产品进行型式试验的检测报告摘录如下:
可见,本发明设计的一种纳米材料复合阻燃电缆的耐火试验不仅满足国标GB/T 19216 的要求,在导体之间施加1000V电压,在火焰温度为950-1000°C的火焰中燃烧3h,电缆既不 短路也不开路。还可满足英国BS6387标准中规定的A级、B级和C级的要求,同时,在燃烧 中还可耐受水喷淋(W级)与抗机械冲击(X级、Y级、Z级);试验过程中,电缆既不短路也不 开路。
[0026] 本电缆符合阻燃A类,是阻燃的最高级别,阻燃性即为了熄灭、减少或抑制材料的 燃烧,通常在材料中添加阻燃剂,使得材料在燃烧时具有阻止或延缓火焰蔓延的性能。在外 火源消失的情况下,经过一段时间能够自熄。为达到阻燃A类要求,在结构设计上,采用陶 瓷纤维耐火带、阻燃外护套以及自制的有机硅复合材料阻燃层、纳米阻燃绝缘层和阻燃填 充料等材料来进行多重保护,使得产品的综合机械形成大幅提高。
[0027] 对比例1 一种纳米材料复合阻燃电缆的制作方法,具体步骤为: (1) 采用数根导体绞合成一根导体芯组11,然后采用双层共挤工艺在导体芯组11外自 内向外依次包覆第一有机硅复合材料阻燃层12、金属铠装层13和第一阻燃绝缘层14,同时 在金属铠装层13包覆一根铝丝加热线15 ;即得到单根电缆内芯1 ; (2) 将数根电缆内芯1合股成一股总缆,并用挤出工艺在一股总缆外面包覆阻燃填充 料2,接着采用绕包工艺在阻燃填充料2外绕包陶瓷纤维耐火带3 ; (3) 采用二层共挤工艺,在陶瓷纤维耐火带3外自内向外依次包覆第二有机硅复合材 料阻燃层4、第二阻燃绝缘层5 ;即得到一种纳米材料复合阻燃电缆。
[0028] 其中,所述阻燃填充料按照重量份的组分为:微米级高岭土 70份、纤维素醚20份、 硅酸钠5份、纳米氮化硅10份、基体树脂15份、硼酸锌15份、热分解石墨20份、硬硅钙石 20份
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