一种电缆封堵及其制备方法与流程

1.本发明涉及电线电缆技术领域，尤其涉及一种电缆封堵及其制备方法。


背景技术：

2.近年来，随着我国电力行业的迅速发展，对于保证电力系统安全运行和提高系统经济效益都有了越来越高的要求。电缆很多时候都是套设在电缆管道内的，电缆管道端部一般需要一种封堵头来进行封堵。
3.目前市面上也出现了一种新型电缆封堵头，采用柔性密封橡胶件对电缆管道进行封堵。其原理是将橡胶封堵头放进电缆管中，然后拧紧连接件的螺栓，迫使柔性密封件变形，柔性密封件的内圈周面贴紧在电缆表面，而柔性密封件的外圆周面贴紧在电缆管内壁，从而在电缆管内外形成密封。
4.采用上述的橡胶封堵头，可重复使用，并且可以防止虫鼠啃食，但是存在以下问题：1、如果仅靠螺栓的挤压变形，还是会存在柔性密封件和内壁联接不紧密的情况，且随着封堵时间的延长，柔性密封件老化也会导致柔性密封件和内壁分离，导致失去密封效果；2、电缆封堵作为电缆铺设的配套材料，其同样需要有较强的耐火性能，以防止电缆在遇到火灾情况下，封堵被快速燃烧，从而导致电缆裸露，所以目前电缆封堵的防火性能还不能达到相应的要求。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明的目的是提供一种电缆封堵及其制备方法，能够解决现有技术的电缆封堵的抗老化性能和耐火性能较差的问题。
6.本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：
7.一种电缆封堵，其特征在于，包括以下的原材料：甲基苯基乙烯基硅橡胶、 pvc-磷酸酯共聚物、氢氧化镁、硅酸钙、玻璃粉、氧化锌、硼酸、硅烷偶联剂、石墨粉、阻燃剂、抗氧剂和硫化剂。
8.甲基苯基乙烯基硅橡胶的结晶温度和玻璃化温度较低，当电缆封堵在遇到火灾的高温时，可以与玻璃粉、氢氧化镁、硅酸钙等成瓷，形成较为坚硬的陶瓷体，对电缆管道的端部进行有效的封堵。pvc-磷酸酯共聚物具有粘合阻燃和非常好的电气绝缘性能，使得电缆封堵能够经受电压试验检测通过，完全满足防火矿物材料的绝缘要求。玻璃粉一般在400-550℃即可熔化，在原材料中起到坚固和增加强度的作用功效，对成瓷的硬度和陶瓷产生清脆响声具有作用；并且玻璃粉主要元素：硅、铝、锌、钙，是由非金属矿经严格选矿、清洗、磨粉、浮选、提纯、高纯水处理、特殊干燥、熔融结晶及造粉分级等多道工艺加工而成的微粉，其无毒、无味、无污染。氧化锌在该新材料配方中起到与硼酸氧化反应后吸收硼酸根离子的作用，同时生成的硼酸锌还是一种起阻燃作用的材料；硅烷偶联剂的加入可以使得增加整个电缆封堵材料中的各个分子之间的结合力，使得分子之间不容易锻链，强度更高；石墨粉可以作为电缆封堵制备的导体，使得整个熔融液处于可导电状态。
9.进一步，按质量份数，所述电缆封堵的原材料中，甲基苯基乙烯基硅橡胶为 30-50份、pvc-磷酸酯共聚物为10-15份、氢氧化镁为6-8份、硅酸钙为2-4份、玻璃粉为2-4份、氧化锌为1-3份、硼酸为1-3份、硅烷偶联剂为2-5份、石墨粉2-3份、阻燃剂为1-2份、抗氧剂为1-2份和硫化剂为1-2份。
10.进一步，按质量份数，所述电缆封堵的原材料中，甲基苯基乙烯基硅橡胶为 40份、pvc-磷酸酯共聚物为12.5份、氢氧化镁为7份、硅酸钙为3份、玻璃粉为3份、氧化锌为2份、硼酸为2份、硅烷偶联剂为3.5份、石墨粉2.5份、阻燃剂为1.5份、抗氧剂为1.5份和硫化剂为1.5份。
11.进一步，所述甲基苯基乙烯基硅橡胶的苯基含量为12-18％，所述石墨粉的粒径为20-30μm。该含量的苯基，甲基苯基乙烯基硅橡胶的硬化温度较低，可以避免本电缆封堵在低温施工时其不易变形封堵的问题；并且其也具有合适的结晶温度和玻璃化温度，利于在火灾情况下的快速成瓷对电缆形成保护。
12.进一步，所述阻燃剂为三氧化二锑；所述硫化剂为过氧化二(2,4-二氯苯甲酰)，所述抗氧剂为二烷基二硫代磷酸锌和二烷基二硫代氨基甲酸锌，按质量份数1:2的组合。
13.本发明还公开了一种电缆封堵的制备方法，包括以下步骤：
14.a1、在加热容器中加入甲基苯基乙烯基硅橡胶和pvc-磷酸酯共聚物，加热至350-380℃，待完全熔融之后再加入石墨粉、氢氧化镁、硅酸钙和玻璃粉，在 350-360℃下搅拌混合20-30min，形成第一混合液；
15.a2、在第一混合液中插入阴极电极板和阳极电极板，在对第一混合液的搅拌状态下，对阳极电极板和阴极电极板接通交流电，通电过程中，向第一混合液中加入氧化锌、硼酸和硅烷偶联剂，通电搅拌20-30min，得到第二混合液；
16.a3、取出电极板，然后在对第二混合的搅拌状态下，加入阻燃剂、抗氧剂和硫化剂，搅拌均匀后得到第三混合液，将第三混熔液使用捏合机进行捏合 30-40min，冷却，使用挤出机挤出，切粒，得到封堵材料；
17.a4、将封堵材料熔化，使用模具注塑出电缆封堵。
18.本电缆封堵在制备时，先将主要原材料甲基苯基乙烯基硅橡胶和pvc-磷酸酯共聚物进行热熔，加入石墨粉、氢氧化镁、硅酸钙和玻璃粉等无机材料搅拌混合均匀后，在第一混合液中插入阴极电极板和阳极电极板，并通入间歇性的电流，在石墨的游离状态下，电子在第一混合液中流动，电子的流动可以使得甲基苯基乙烯基硅橡胶和pvc-磷酸酯共聚物的分子链之间相互缠绕，并且在电子的作用下，甲基苯基乙烯基硅橡胶和pvc-磷酸酯共聚物的直链会卷曲，最终使得甲基苯基乙烯基硅橡胶和pvc-磷酸酯共聚物的分子链相互缠绕并卷曲在一起；并且在搅拌中，石墨粉、氢氧化镁、硅酸钙和玻璃粉等被大量的缠绕并卷曲的甲基苯基乙烯基硅橡胶、pvc-磷酸酯共聚物高分子均匀的包裹在内，如果遇到火灾高温时，他们一起可以成瓷，形成较为坚硬的陶瓷体，对电缆管道的端部进行有效的封堵，具有良好的耐火耐高温性能；因为本封堵材料的主要高分子甲基苯基乙烯基硅橡胶和pvc-磷酸酯共聚物在制备时，其互相卷曲缠绕，使得其因为老化，分子链断裂所需要的外部影响更大，如果时间久了部分断裂，因为互相卷曲缠绕，也会加大分子间的引力，从而使得本电缆封堵的抗老化性能增强。
19.进一步，在步骤a2中，插入阴极电极板和阳极电极板的电压在3min时间从 0v上升
至220v，又在3min时间从220v下降至0v，以一个电压上升和下降为一个周期，对第一混合液进行连续周期的通入电流。
20.进一步，所述阳极电极板和阴极电极板的距离为1.0-1.4米，所述阳极电极板和阴极电极板接通交流电的频率为30-40hz。
21.本发明的有益效果：
22.1、本发明的电缆封堵制备时，甲基苯基乙烯基硅橡胶和pvc-磷酸酯共聚物的分子链相互缠绕并卷曲在一起，石墨粉、氢氧化镁、硅酸钙和玻璃粉等被大量的缠绕并卷曲的甲基苯基乙烯基硅橡胶、pvc-磷酸酯共聚物高分子均匀的包裹在内，如果遇到火灾高温时，他们一起可以成瓷，形成较为坚硬的陶瓷体，对电缆管道的端部进行有效的封堵，具有良好的耐火耐高温性能。
23.2、本发明的电缆封堵主要高分子甲基苯基乙烯基硅橡胶和pvc-磷酸酯共聚物在制备时，其互相卷曲缠绕，使得其因为老化，分子链断裂所需要的外部影响更大，如果时间久了部分断裂，因为互相卷曲缠绕，也会加大分子间的引力，从而使得本电缆封堵的抗老化性能增强。
具体实施方式
24.以下将结合实施例对本发明进行详细说明：
25.实施例1、
26.本实施例进行电缆封堵的制备，包括以下步骤：
27.a1、在加热容器中加入30kg的甲基苯基乙烯基硅橡胶和10kg的pvc-磷酸酯共聚物，加热至350℃，待完全熔融之后再加入2kg的石墨粉、6kg的氢氧化镁、2kg的硅酸钙和2kg的玻璃粉，在350℃下搅拌混合20min，形成第一混合液。
28.a2、在第一混合液中插入阴极电极板和阳极电极板，阳极电极板和阴极电极板的距离为1.0米，所述阳极电极板和阴极电极板接通交流电的频率为30hz，在对第一混合液的搅拌状态下，对阳极电极板和阴极电极板接通交流电，通电过程中，向第一混合液中加入1kg的氧化锌、1kg的硼酸和2kg的硅烷偶联剂，通电搅拌20min，得到第二混合液；插入阴极电极板和阳极电极板的电压在3min 时间从0v上升至220v，又在3min时间从220v下降至0v，以一个电压上升和下降为一个周期，对第一混合液进行连续周期的通入电流。
29.a3、取出电极板，然后在对第二混合的搅拌状态下，加入1kg的阻燃剂、1kg 的抗氧剂和1kg硫化剂，搅拌均匀后得到第三混合液，将第三混熔液使用捏合机进行捏合30min，冷却，使用挤出机挤出，切粒，得到封堵材料；本实施例的所述阻燃剂为三氧化二锑；所述硫化剂为过氧化二(2,4-二氯苯甲酰)，所述抗氧剂为二烷基二硫代磷酸锌和二烷基二硫代氨基甲酸锌，按质量kg数1:2的组合。
30.a4、将封堵材料熔化，使用模具注塑出电缆封堵。
31.实施例2、
32.a1、在加热容器中加入40kg的甲基苯基乙烯基硅橡胶和12.5kg的pvc-磷酸酯共聚物，加热至365℃，待完全熔融之后再加入2.5kg的石墨粉、7kg的氢氧化镁、3kg的硅酸钙和3kg的玻璃粉，在355℃下搅拌混合25min，形成第一混合液。
33.a2、在第一混合液中插入阴极电极板和阳极电极板，阳极电极板和阴极电极板的
距离为1.2米，所述阳极电极板和阴极电极板接通交流电的频率为35hz，在对第一混合液的搅拌状态下，对阳极电极板和阴极电极板接通交流电，通电过程中，向第一混合液中加入2kg的氧化锌、2kg的硼酸和3.5kg的硅烷偶联剂，通电搅拌25min，得到第二混合液；插入阴极电极板和阳极电极板的电压在3min 时间从0v上升至220v，又在3min时间从220v下降至0v，以一个电压上升和下降为一个周期，对第一混合液进行连续周期的通入电流。
34.a3、取出电极板，然后在对第二混合的搅拌状态下，加入1.5kg的阻燃剂、 1.5kg的抗氧剂和1.5kg硫化剂，搅拌均匀后得到第三混合液，将第三混熔液使用捏合机进行捏合35min，冷却，使用挤出机挤出，切粒，得到封堵材料；本实施例的所述阻燃剂为三氧化二锑；所述硫化剂为过氧化二(2,4-二氯苯甲酰)，所述抗氧剂为二烷基二硫代磷酸锌和二烷基二硫代氨基甲酸锌，按质量kg数1:2 的组合。
35.a4、将封堵材料熔化，使用模具注塑出电缆封堵。
36.实施例3
37.a1、在加热容器中加入50kg的甲基苯基乙烯基硅橡胶和15kg的pvc-磷酸酯共聚物，加热至380℃，待完全熔融之后再加入3kg的石墨粉、8kg的氢氧化镁、4kg的硅酸钙和4kg的玻璃粉，在360℃下搅拌混合30min，形成第一混合液。
38.a2、在第一混合液中插入阴极电极板和阳极电极板，阳极电极板和阴极电极板的距离为1.4米，所述阳极电极板和阴极电极板接通交流电的频率为40hz，在对第一混合液的搅拌状态下，对阳极电极板和阴极电极板接通交流电，通电过程中，向第一混合液中加入3kg的氧化锌、3kg的硼酸和5kg的硅烷偶联剂，通电搅拌30min，得到第二混合液；插入阴极电极板和阳极电极板的电压在3min 时间从0v上升至220v，又在3min时间从220v下降至0v，以一个电压上升和下降为一个周期，对第一混合液进行连续周期的通入电流。
39.a3、取出电极板，然后在对第二混合的搅拌状态下，加入2kg的阻燃剂、2kg 的抗氧剂和2kg硫化剂，搅拌均匀后得到第三混合液，将第三混熔液使用捏合机进行捏合40min，冷却，使用挤出机挤出，切粒，得到封堵材料；本实施例的所述阻燃剂为三氧化二锑；所述硫化剂为过氧化二(2,4-二氯苯甲酰)，所述抗氧剂为二烷基二硫代磷酸锌和二烷基二硫代氨基甲酸锌，按质量kg数1:2的组合。
40.a4、将封堵材料熔化，使用模具注塑出电缆封堵。
41.实施例4、
42.本实施例与实施例2对比，其区别仅仅在于步骤a2，所述步骤s2具体为：在第一混合液中插入阴极电极板和阳极电极板，阳极电极板和阴极电极板的距离为1.4米，所述阳极电极板和阴极电极板接通交流电的频率为40hz，在对第一混合液的搅拌状态下，对阳极电极板和阴极电极板接通交流电，通电过程中，向第一混合液中加入3kg的氧化锌、3kg的硼酸和5kg的硅烷偶联剂，通电搅拌 30min，得到第二混合液；插入阴极电极板和阳极电极板的电压一直为110v。
43.下面对实施例1-实施例4，以及目前市面上的常规橡胶封堵头，进行抗老化和高温成瓷性能测试；其中耐老化为进行0天和150天加速老化后分别进行工频逐级击穿试验，工频逐级击穿试验结果eb/(kv
·
mm-1
)。
44.最终的测试结果如下：
[0045][0046]
从上述的结果对比，可以看出，本发明的电缆封堵制备时，甲基苯基乙烯基硅橡胶和pvc-磷酸酯共聚物的分子链相互缠绕并卷曲在一起，石墨粉、氢氧化镁、硅酸钙和玻璃粉等被大量的缠绕并卷曲的甲基苯基乙烯基硅橡胶、pvc-磷酸酯共聚物高分子均匀的包裹在内，如果遇到火灾高温时，他们一起可以成瓷，形成较为坚硬的陶瓷体，对电缆管道的端部进行有效的封堵，具有良好的耐火耐高温性能。并且，本发明的电缆封堵主要高分子甲基苯基乙烯基硅橡胶和pvc-磷酸酯共聚物在制备时，其互相卷曲缠绕，使得其因为老化，分子链断裂所需要的外部影响更大，如果时间久了部分断裂，因为互相卷曲缠绕，也会加大分子间的引力，从而使得本电缆封堵的抗老化性能增强。
[0047]
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。