一种防火防爆电力电缆及其制备方法与流程

本发明涉及电力电缆
技术领域：
，尤其涉及一种防火防爆电力电缆及其制备方法。
背景技术：
：目前国内市场上面只有单纯的防火或防爆电缆，并且防爆电缆也只具有静电防爆功能。然而，发电厂、变电站及工矿企业等一些高危特殊场所大量使用电力电缆，一旦电缆起火爆炸，将会引起严重火灾造成二次灾害。因此，为满足一些爆炸危险使用场所的防火防爆的要求，亟需研制新型的防火防爆电缆，通过改变电缆的内部结构及电缆材料的性能，突破各个难题。开发研制新型防火防爆电缆为我们工业和军工发展奠定了强有力的后勤保障。技术实现要素：基于
背景技术：
存在的技术问题，本发明提出了一种防火防爆电力电缆及其制备方法，以实现电缆在防火、静电、机械冲击等不安全因素的环境下使用时，由于静电导致各种因素出现时杜绝局部产生爆炸、以及机械冲击损伤电缆绝缘产生火灾等灾害性事件发生。本发明提出的一种防火防爆电力电缆，包括：缆芯，以及绕包在缆芯外部的外绝缘层、纵包在外绝缘层外部的内护套、绕包在内护套外部的高温包带层、挤包在高温包带层外部的外护套；所述缆芯包括多根导体和绕包在导体外部的内绝缘层；所述导体由多根铜丝绞合紧压而成；所述内绝缘层采用无机耐火合成云母带绕包并烘干而成；所述缆芯内的间隙处填充有无机耐火填充材料；所述外绝缘层采用无机耐火合成云母带绕包并烘干而成；所述内护套采用不锈钢带焊接并轧纹制成，焊接的焊缝长度与缆芯长度相等；所述高温包带层采用抗静电纤维带编织绕包而成；所述外护套采用氯化聚乙烯橡胶护套料挤包护套而成。在本发明中，所述导体为两芯、三芯、四芯、或五芯圆柱型导体，每根导体外绕包有5～7层内绝缘层，多根绕包有内绝缘层的导体绞合后构成缆芯，并在缆芯间隙处采用无机耐火填充材料氢氧化镁挤包而成，缆芯外部重叠绕包4～6层外绝缘层。在本发明中，所述内护套是采用不锈钢带焊接并轧纹制成，不锈钢带的厚度为0.30～1.5mm，轧纹为等间距轧纹，轧纹深度在0.8～3.5mm，轧纹间距在3～8mm，焊接轧纹后的不锈钢管外径在之间，轧纹后的不锈钢带与缆芯的距离为0.4mm；优选地，所述氯化聚乙烯橡胶护套料的原料按重量份计，包括：氯化聚乙烯树脂90份、三元乙丙橡胶10份、乙炔碳黑20-30份、石墨粉20-40份、纳米氢氧化铝20-30份、防老剂1-2份、有机过氧化物2.8-4.2份、促进剂3-4份、偶联剂1-2份、氧化镁5-15份、加工油20-30份、其他助剂4-6份；所述氯化聚乙烯橡胶护套料的制备采用二次混炼工艺。优选地，所述纳米氢氧化铝为铝酸酯偶联剂改性纳米氢氧化铝，其制备如下：将铝酸酯偶联剂的无水乙醇溶液加入到纳米氢氧化铝中，搅拌反应，离心，洗涤，干燥，研磨，即得。优选地，将铝酸酯偶联剂的无水乙醇溶液加入到纳米氢氧化铝中，在40-50℃下搅拌反应4-6h；其中，铝酸酯偶联剂和纳米氢氧化铝的重量比为3-5：100，铝酸酯偶联剂的无水乙醇溶液的重量百分浓度为2-5％。优选地，所述氯化聚乙烯橡胶护套料的制备包括以下步骤：s51、一次混炼：将氯化聚乙烯树脂和三元乙丙橡胶加入开炼机中素炼，滚筒温度控制在70℃以下，素炼一次，素炼时拉薄通8-10次，素炼结束后测量橡胶的可塑度为0.4-0.45，得素炼胶；将素炼胶停放至少8h，再加入密炼机混炼1-2min或在开炼机上混炼包辊，加入乙炔碳黑、石墨粉，混炼2.5-3min，然后加入防老剂、偶联剂、氧化镁、加工油、纳米氢氧化钠、其他助剂混炼1.5分钟，密炼室或滚筒温度控制在95℃以内，出胶，得一次混炼胶；s52、出胶静置：出胶后在20-30℃密闭环境放置24h；s53、二次混炼：将放置24h后的一次混炼胶加入密炼机，在混炼温度达到80-90℃之间加入有机过氧化物、促进剂，混炼1min卸料，得二次混炼胶；s54、硫化：卸料后，待二次混炼胶完全冷却，先通过炼胶机打三角包充分混炼均匀，再通过辗页机出橡胶页，最后通过连续硫化挤橡机挤出硫化。优选地，所述高温包带层采用600d-1200d抗静电纤维带编织绕包而成，编织密度大于98％，所采用的抗静电纤维带的断裂模量大于1200mpa，分子量大于200万克每摩尔，抗静电纤维带组成的绞合体中还含有的高导电镀银铜丝。优选地，所述偶联剂为含环氧基的硅烷偶联剂。本发明还提出了上述防火防爆电力电缆的制备方法，包括以下步骤：s81、将多根铜丝绞合紧压构成单根导体；s82、将无机耐火合成云母带绕包在导体外部形成内绝缘层；s83、将绕包有内绝缘层的多根导体进行右向绞合成组构成缆芯；s84、缆芯间隙采用无机耐火填充材料填充，缆芯外部再绕包无机耐火合成云母带形成外绝缘层；s85、采用不锈钢带纵包在外绝缘层的外部，焊接密封，然后对焊接后得到的不锈钢管进行轧纹处理构成内护套，检查焊接气密性；s86、采用抗静电纤维带编织绕包在内外套外部，得到高温包带层；s87、采用氯化聚乙烯橡胶护套料挤包护套形成外护套包覆在高温包带层外部。在本发明中，步骤s85中，可采用气压充气试验来检验不锈钢内护套焊接的密封性能，在本发明中，上述防火防爆电力电缆的制备方法中，还包括将挤包外护套包覆的电力电缆计米成盘、喷码标识、包装标识、产品入库。其中，计米成盘可利用由储线式自动涨力控制放线架、计米装置和高速电线成圈主机组成的成圈机组来计米成盘。与现有技术相比，本申请的有益效果主要体现在以下几个方面：1、本发明电缆的技术指标防火等级不仅满足国标gb/t19216.21a类950℃、180min,还可满足英国bs6387-1994中a级650℃3h；b级750℃3h；c级950℃3h；要求；同时在燃烧中还能耐受水喷与机械撞击。2、静电防爆可完全满足目前各类危险易爆环境范围内电力及信号的输送。现有的电缆护套材料的体积电阻率一般大于1*109ω，表面电阻大于1*107ω，电缆在使用过程中移动时产生静电火花，发生爆炸；本发明外护套采用的氯化聚乙烯橡胶护套料，其体积电阻率小于1*106ω，表面电阻小于1*103ω，有效阻止静电火花产生，杜绝因静电火花产生的爆炸。此外，本发明护套料中先采用铝酸酯偶联剂对氢氧化铝进行预处理，再与硅烷偶联剂等其它原料加入到素炼胶中混炼，相较于直接将纳米氢氧化铝与硅烷偶联剂等其它原料加入到素炼胶中混炼，本发明护套料的拉伸强度、断裂伸长率等物理机械性能及阻燃性能均有所提高，拉伸强度由以前的12.8mpa提高到现在的14.1mpa，断裂伸长率由以前的280％提高到现在的310％，氧指数由以前的33％提高到现在的35％，这可能是因为铝酸酯偶联剂相较于硅烷偶联剂，其更有利于提高纳米氢氧化铝在cpe/epdm体系中分散性更好。3、机械防爆电缆结构中，通过高温包带层和轧纹不锈钢内护套的双重保护，使得电缆耐机械冲击强度大于4.5mpa，保护绝缘层在机械冲击时不受损，有效阻止机械冲击产生的爆炸。4、电缆导体为2类导体结构——绞合导体，具有柔性，可绕在电缆盘上，其弯曲半径≤20d；且电缆过载能力大，耐腐蚀性好，使用寿命更长；在金属内护套的屏蔽下，无电磁干扰。本发明产品具有防火、防弹、抗高强度冲击、抗切割性能、耐腐蚀、防辐射等特性，大大降低了电缆在各类军用和重大民用工程中的安全隐患，产品适用于产品广泛用于军工(弹药库、机库、洞库、军演基地等)、化工、电力、隧道、铁路、煤矿、危化码头等高危特殊环境的防爆装置及单元和系统。附图说明图1为本发明实施例中防火防爆电力电缆的结构示意图；图中标号：1导体，2内绝缘层，3无机耐火填充材料，4外绝缘层，5内护套，6高温包带层，7外护套。具体实施方式下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。实施例1参照图1，本发明提出的一种防火防爆电力电缆，包括：缆芯，以及绕包在缆芯外部的外绝缘层4、纵包在外绝缘层4外部的内护套5、绕包在内护套5外部的高温包带层6、挤包在高温包带层6外部的外护套7；所述缆芯包括多根导体1和绕包在导体1外部的内绝缘层2；所述导体1由多根铜丝绞合紧压而成；所述内绝缘层2采用无机耐火合成云母带绕包并烘干而成；所述缆芯内的间隙处填充有无机耐火填充材料3氢氧化镁；所述外绝缘层4采用无机耐火合成云母带绕包并烘干而成；所述内护套5采用不锈钢带焊接并轧纹制成，焊接的焊缝长度与缆芯长度相等；所述高温包带层6采用抗静电纤维带编织绕包而成；所述外护套7采用氯化聚乙烯橡胶护套料挤包护套而成。上述高温包带层6采用600d-1200d抗静电纤维带编织绕包而成，编织密度大于98％，所采用的抗静电纤维带的断裂模量大于1200mpa，分子量大于200万克每摩尔，抗静电纤维带组成的绞合体中还含有的高导电镀银铜丝。上述氯化聚乙烯橡胶护套料的原料按重量份计，包括：氯化聚乙烯树脂90份、三元乙丙橡胶10份、乙炔碳黑25份、石墨粉30份、纳米氢氧化铝25份、防老剂1.5份、有机过氧化物3.5份、促进剂3.5份、偶联剂kh5601.5份、氧化镁10份、加工油25份、其他助剂5份；其中，纳米氢氧化铝为铝酸酯偶联剂改性纳米氢氧化铝，其制备如下：将铝酸酯偶联剂的无水乙醇溶液加入到纳米氢氧化铝中，在45℃下搅拌反应5h，离心，洗涤，干燥，研磨，即得；其中，铝酸酯偶联剂和纳米氢氧化铝的重量比为4.2：100，铝酸酯偶联剂的无水乙醇溶液的重量百分浓度为3.5％；上述氯化聚乙烯橡胶护套料的制备包括以下步骤：s51、一次混炼：将氯化聚乙烯树脂和三元乙丙橡胶加入开炼机中素炼，滚筒温度控制在70℃以下，素炼一次，素炼时拉薄通8-10次，素炼结束后测量橡胶的可塑度为0.4-0.45，得素炼胶；将素炼胶停放至少8h，再加入密炼机混炼1-2min或在开炼机上混炼包辊，加入乙炔碳黑、石墨粉，混炼2.5-3min，然后加入防老剂、偶联剂kh560、氧化镁、加工油、纳米氢氧化钠、其他助剂混炼1.5分钟，密炼室或滚筒温度控制在95℃以内，出胶，得一次混炼胶；s52、出胶静置：出胶后在20-30℃密闭环境放置24h；s53、二次混炼：将放置24h后的一次混炼胶加入密炼机，在混炼温度达到80-90℃之间加入有机过氧化物、促进剂，混炼1min卸料，得二次混炼胶；s54、硫化：卸料后，待二次混炼胶完全冷却，先通过炼胶机打三角包充分混炼均匀，再通过辗页机出橡胶页，最后通过连续硫化挤橡机挤出硫化。本发明还提出了上述防火防爆电力电缆的制备方法，包括以下步骤：s1、将多根铜丝绞合紧压构成单根导体；s2、将无机耐火合成云母带绕包在导体外部形成内绝缘层；s3、将绕包有内绝缘层的多根导体进行右向绞合成组构成缆芯；s4、缆芯间隙采用无机耐火填充材料填充，缆芯外部再绕包无机耐火合成云母带形成外绝缘层；s5、采用不锈钢带纵包在外绝缘层的外部，焊接密封，然后对焊接后得到的不锈钢管进行轧纹处理构成内护套，检查焊接气密性；s6、采用抗静电纤维带编织绕包在内护套外部，得到高温包带层；s7、采用氯化聚乙烯橡胶护套料挤包护套形成外护套包覆在高温包带层外部。实施例2与实施例1相比，氯化聚乙烯橡胶护套料的原料配比存在不同，具体如下：氯化聚乙烯橡胶护套料的原料按重量份计，包括：氯化聚乙烯树脂90份、三元乙丙橡胶10份、乙炔碳黑20份、石墨粉40份、纳米氢氧化铝20份、防老剂1份、有机过氧化物2.8份、促进剂3份、偶联剂kh5601份、氧化镁5份、加工油20份、其他助剂4份；其中，纳米氢氧化铝为铝酸酯偶联剂改性纳米氢氧化铝，其制备如下：将铝酸酯偶联剂的无水乙醇溶液加入到纳米氢氧化铝中，在40℃下搅拌反应6h，离心，洗涤，干燥，研磨，即得；其中，铝酸酯偶联剂和纳米氢氧化铝的重量比为3：100，铝酸酯偶联剂的无水乙醇溶液的重量百分浓度为5％。实施例3与实施例1相比，氯化聚乙烯橡胶护套料的原料配比存在不同，具体如下：氯化聚乙烯橡胶护套料的原料按重量份计，包括：氯化聚乙烯树脂90份、三元乙丙橡胶10份、乙炔碳黑30份、石墨粉20份、纳米氢氧化铝30份、防老剂2份、有机过氧化物4.2份、促进剂4份、偶联剂kh5602份、氧化镁15份、加工油30份、其他助剂6份；其中，纳米氢氧化铝为铝酸酯偶联剂改性纳米氢氧化铝，其制备如下：将铝酸酯偶联剂的无水乙醇溶液加入到纳米氢氧化铝中，在50℃下搅拌反应4h，离心，洗涤，干燥，研磨，即得；其中，铝酸酯偶联剂和纳米氢氧化铝的重量比为5：100，铝酸酯偶联剂的无水乙醇溶液的重量百分浓度为2％。对比例与实施例1相比，区别仅在于：1)氯化聚乙烯橡胶护套料的原料中，偶联剂的用量为：偶联剂2.55份；2)纳米氢氧化铝未采用铝酸酯偶联剂改性处理。将实施例1-3和对比例制备的橡胶护套料的性能进行检测，拉伸强度和断裂伸长率按照gb2951.12-2008标准检测，氧指数按照gb2406-2008标准，采用氧指数测定仪检测，具体检测结果见表1。表1实施例1和对比例制备的橡胶护套料的性能数据拉伸强度/mpa断裂伸长率/％氧指数/％对比例12.828033实施例114.131035以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
技术领域：
的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。当前第1页12