一种耐高温柔性矿物绝缘防火电缆及制备方法与流程

1.本发明涉及电力电缆技术领域，具体为一种耐高温柔性矿物绝缘防火电缆及制备方法。


背景技术：

2.随着电力工业、数据通信业、城市轨道交通业、汽车业以及造船等行业规模的不断扩大，对电线电缆的需求也将迅速增长，同时，随着国民经济的快速、稳步增长，城市建设的飞速发展，各种功能的建筑物被大批建造，人们对数据安全越来越重视，缆线作为信息传输的高速公路，其在传输过程当中对于突发性灾难的抗击能力自然就成为电缆行业研究的热门领域，作为综合布线“三防”之首的防火也就成为重中之重。
3.矿物质绝缘电缆作为现代一种重要的电力输送产品，越来越得到非常普遍的关注，由于电缆的需求量日益增加，因而对电缆的安全性及防火性能也提出了更高的要求。根据有关数据资料表明，煤炭、汽油和柴油等燃料燃烧最高温度可达1700℃，根据ga306.1-2001标准的消防要求，其阻燃级别中最高的耐火一级，受火温度为950～1000℃。因此，目前国内、外现有的矿物绝缘电缆最高耐温等级只要能满足950～1000℃的要求即可，如果在上述特殊环境或场所中发生火灾，则采用现有标准的矿物绝缘电缆远远满足不了防火的要求，存在极大的安全隐患，满足不了人员的及时逃生和争取时间进行救援的需求。
4.目前的通用结构皆是内部中心处为导体，导体外部为绝缘层，绝缘层的外层为编织外导体层，最外层设置塑料外护套层，此种电缆具有生产简单、容易推广的优点，但是其无法实现很好的防火性，并且此类电缆无过载保护功能，容易因过电流或高压过高而导致绝缘发热老化以及被击穿，再者，现有的电缆工作温度低，不耐高温，高温下容易导致线路断裂且现有的电缆的刚性过强，在受到折弯时容易造成机械性损毁。


技术实现要素：

5.(一)解决的技术问题
6.针对现有技术的不足，本发明提供了一种耐高温柔性矿物绝缘防火电缆及制备方法，解决了现有的防火电缆多采用绝缘层、编织外导体层和外护套层结构，电缆正常使用时，防火性较低，且产生的热量处于一个较为密闭的空间，其散热速率大大降低，使得电缆导体温度处于较高状态，易发生击穿和断裂的问题。
7.(二)技术方案
8.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种耐高温柔性矿物绝缘防火电缆，包括电缆本体，所述电缆本体包括外管层，所述外管层内侧固定设置有柔性外套，所述柔性外套内侧固定设置绝缘防穿透层，所述绝缘防穿透层内部固定设置有内撑层，所述内撑层外侧固定设置有多个分隔板且多个分隔板两两之间嵌入设置有外填充物；
9.多个所述外填充物内部均嵌入设置有吸热层，所述柔性外套内部中点处嵌入设置有内芯层，所述内芯层外侧固定设置有多个管芯层。
10.优选的，所述柔性外套由以下质量份数的组分制成：聚氨酯树脂20-30份、三元乙丙橡胶10-15份、矿物纤维5-12份、甲基硅油3-10份、白炭黑3-8份、改性氢氧化镁2-7份、滑石粉2-5份、复合阻燃剂1-3份和防老剂1-2份。
11.优选的，所述吸热层包括第一管套和内填充物，所述第一管套通过以下组分制成：包括塑料弹性体、氯化石蜡和碳酸钙，余量为滑石粉，所述内填充物为氯化铵，所述外填充物为氢氧化钡。
12.优选的，所述内芯层包括防水绝缘层和内铜芯，所述防水绝缘层由氧化铝、氮化硅和高级云母片组分制成，所述内铜芯由四根绝缘线芯相互绞合形成缆芯。
13.优选的，所述管芯层包括第二管套和管芯填充层，所述第二管套通过以下组分制成：包括塑料弹性体、氯化石蜡、碳酸钙和氢氧化钡，余量为滑石粉，所述管芯填充层为氯化铵。
14.优选的，所述绝缘防穿透层包括绝缘外层和陶瓷防穿层，所述陶瓷防穿层嵌入设置于绝缘外层内部，所述陶瓷防穿层由以下组分：瓷化粉、甲基乙烯基硅橡胶、阻燃剂、白炭黑、热稳定剂、硫化剂、偶联剂、铂催化剂和硅油，所述白炭黑选用气相白炭黑，比表面积大于150m/g，所述瓷化粉为成瓷填料和助溶剂。
15.优选的，一种耐高温柔性矿物绝缘防火电缆的制备方法，具体包括以下步骤：
16.s1.内芯制备
17.s1a.将四股无氧绝缘软铜丝经过束绞绞合，形成线芯导体，备用；
18.s1b.由氧化铝、氮化硅和高级云母片置于湿式球磨设备中，研磨筛选后通过挤塑机挤出成型并包覆于线性导体外侧，冷却至室温；
19.s2.管芯制备
20.s2a.将塑料弹性体和氯化石蜡加入密炼机中，混炼后通过挤塑机挤出成型冷却；
21.s2b.将冷却成型后外壁具有多个孔洞的套管置于碳酸钙溶液，使碳酸钙涂覆在孔洞内，冷却后再次在外壁涂覆氢氧化钡外敷层，并由两端向内注入氯化铵后密封；
22.s3.吸热管层制备
23.s3a.将塑料弹性体和氯化石蜡加入密炼机中，混炼后通过挤塑机挤出成型冷却；
24.s2b.将冷却成型后外壁具有多个孔洞的套管置于碳酸钙溶液，使碳酸钙涂覆在孔洞内，并由两端向内注入氯化铵后密封；
25.s4.外套管制备
26.s4a.称取20-30份聚氨酯树脂、10-15份三元乙丙橡胶、5-12份矿物纤维、3-10份甲基硅油、3-8份白炭黑、2-7份改性氢氧化镁、2-5份滑石粉、1-3份复合阻燃剂和1-2份防老剂，备用；
27.s4b.将聚氨酯树脂、三元乙丙橡胶、改性氢氧化镁和复合阻燃剂加入密炼机中，调节温度为120-130℃，混炼30-60min，自然冷却至室温；
28.s4c.将s4b中所得转移至开炼机中，然后依次加入矿物纤维、甲基硅油、白炭黑、滑石粉和防老剂，混炼30-45min，所得挤出包覆在铝带外表面，形成柔性绝缘外套管；
29.s5.缆线成型
30.s5a.将柔性外套穿入外管层内侧；
31.s5b.制作中心为空心圆柱且外围有多个分隔板的内撑层，将多个制备备用的吸热
层嵌入两两分隔板之间并注入外填充物填充；
32.s5c.将多个管芯层和内芯层嵌入内撑层的中心空心圆柱内，且多个管芯层环绕包裹于内芯层外侧；
33.s5d.将完成组装的内撑层嵌入绝缘防穿透层内并最终将绝缘防穿透层置入柔性吸热层后嵌入柔性外套内部。
34.(三)有益效果
35.本发明提供了一种耐高温柔性矿物绝缘防火电缆及制备方法。具备以下
36.有益效果：
37.1、本发明提供了一种耐高温柔性矿物绝缘防火电缆及制备方法，通过在柔性外套内侧采用多种材料制成的陶瓷化耐火硅橡胶材料制备绝缘防穿透层，既能保证电缆拥有绝缘性能，又能使得电缆拥有耐火特性得到大大提升；而将内部分为两层和吸热降温阻燃的防火层，采用氢氧化钡进行填充，并在填充物内嵌入由碳酸钙包裹的氯化铵，碳酸钙受热分解生成阻燃气体，并使得内部氯化铵粉末泄露与氢氧化钡接触反应，从而吸收大量热量，使其具有优异的吸热阻燃性能，能阻止热量进一步传递，延缓温度上升速度。
38.2、本发明提供了一种耐高温柔性矿物绝缘防火电缆及制备方法，通过设计的多次吸热、阻燃层，有效地提高电缆的耐火温度并减少燃烧时间，从而有利于开展消防救援，减轻人员伤亡和经济损失，极大地提升其耐温防火等级，从而提高其安全性能及使用寿命，具有结构简单，安全可靠，性能稳定，其实用性强，能够满足在特殊场合中使用。
附图说明
39.图1为本发明的轴测示意图；
40.图2为本发明的侧剖示意图；
41.图3为本发明的图2的a处放大图；
42.图4为本发明的图2的b处放大图；
43.图5为本发明的图2的c处放大图；
44.图6为本发明的图2的d处放大图。
45.其中，1、电缆本体；101、外管层；102、柔性外套；103、吸热层；10301、第一管套；10302、内填充物；104、内撑层；105、内芯层；10501、防水绝缘层；10502、内铜芯；106、管芯层；10601、第二管套；10602、管芯填充层；107、绝缘防穿透层；10701、绝缘外层；10702、陶瓷防穿层；108、外填充物。
具体实施方式
46.下面将结合本发明实施例中的附图，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，都属于本发明保护的范围。
47.实施例：
48.如图1-6所示，本发明实施例提供一种耐高温柔性矿物绝缘防火电缆，包括电缆本体1，电缆本体1包括外管层101，外管层101内侧固定设置有柔性外套102，柔性外套102采用
耐火硅胶制成，柔性外套102内侧固定设置绝缘防穿透层107，绝缘防穿透层107内部固定设置有内撑层104，内撑层104由一中空圆柱和多个分隔板组成，多个分割板等间距环绕固定在中空圆柱外侧柱身，内撑层104外侧固定设置有多个分隔板且多个分隔板两两之间嵌入设置有外填充物108；
49.多个外填充物108内部均嵌入设置有吸热层103，柔性外套102内部中点处嵌入设置有内芯层105，内芯层105外侧固定设置有多个管芯层106，内芯由多股绝缘线芯组成，并在外侧搭载混合和受热后吸热、阻燃的管芯进行阻燃、降温。
50.柔性外套102由以下质量份数的组分制成：聚氨酯树脂20-30份、三元乙丙橡胶10-15份、矿物纤维5-12份、甲基硅油3-10份、白炭黑3-8份、改性氢氧化镁2-7份、滑石粉2-5份、复合阻燃剂1-3份和防老剂1-2份，采用聚氨酯树脂、三元乙丙橡胶、矿物纤维、甲基硅油、白炭黑、改性氢氧化镁、滑石粉、复合阻燃剂和防老剂作为原料，其中，聚氨酯树脂和三元乙丙橡胶有效改善了护套的柔软性，而矿物纤维、改性氢氧化镁和复合阻燃剂等主要是用于确保护套的阻燃性能，除此之外，改性氢氧化镁还能提高高分子原料，即聚氨酯树脂和三元乙丙橡胶与无机阻燃剂之间的界面结合力，改善护套的力学性能，即柔软性和抗开裂性。
51.吸热层103包括第一管套10301和内填充物10302，第一管套10301通过以下组分制成：包括塑料弹性体、氯化石蜡和碳酸钙，余量为滑石粉，内填充物10302为氯化铵，外填充物108为氢氧化钡。塑料弹性体、氯化石蜡和滑石粉制成中空外壁镂空的圆柱管并在内部填充氯化铵粉末和外侧镂空点填充碳酸钙。
52.内芯层105包括防水绝缘层10501和内铜芯10502，防水绝缘层10501由氧化铝、氮化硅和高级云母片组分制成，内铜芯10502由四根绝缘线芯相互绞合形成缆芯。
53.管芯层106包括第二管套10601和管芯填充层10602，第二管套10601通过以下组分制成：包括塑料弹性体、氯化石蜡、碳酸钙和氢氧化钡，余量为滑石粉，管芯填充层10602为氯化铵。塑料弹性体、氯化石蜡和滑石粉制成中空外壁镂空的圆柱管并在内部填充氯化铵粉末和外侧镂空点填充碳酸钙和氢氧化钡，其中氢氧化钡位于碳酸钙外侧。
54.绝缘防穿透层107包括绝缘外层10701和陶瓷防穿层10702，陶瓷防穿层10702嵌入设置于绝缘外层10701内部，陶瓷防穿层10702由以下组分：瓷化粉、甲基乙烯基硅橡胶、阻燃剂、白炭黑、热稳定剂、硫化剂、偶联剂、铂催化剂和硅油，白炭黑选用气相白炭黑，比表面积大于150m/g，瓷化粉为成瓷填料和助溶剂。
55.一种耐高温柔性矿物绝缘防火电缆的制备方法，具体包括以下步骤：
56.s1.内芯制备
57.s1a.将四股无氧绝缘软铜丝经过束绞绞合，形成线芯导体，备用；
58.s1b.由氧化铝、氮化硅和高级云母片置于湿式球磨设备中，添加少量水，球磨30-60min，结束后过200目筛，得到均匀的混合颗粒原料，通过挤塑机于130-180℃挤出成型并包覆于线性导体外侧，冷却至室温；
59.s2.管芯制备
60.s2a.将塑料弹性体和氯化石蜡加入密炼机中，调节温度为120-130℃，混炼30-60min，自然冷却至室温；
61.s2b.将冷却成型后外壁具有多个孔洞的套管置于碳酸钙溶液，使碳酸钙涂覆在孔洞内，冷却后再次在外壁涂覆氢氧化钡外敷层，并由两端向内注入氯化铵后密封；
62.s3.吸热管层制备
63.s3a.将塑料弹性体和氯化石蜡加入密炼机中，调节温度为90-110℃，混炼20-40min，自然冷却至室温；
64.s2b.将冷却成型后外壁具有多个孔洞的套管置于碳酸钙溶液，使碳酸钙涂覆在孔洞内，并由两端向内注入氯化铵后密封；
65.s4.外套管制备
66.s4a.称取20-30份聚氨酯树脂、10-15份三元乙丙橡胶、5-12份矿物纤维、3-10份甲基硅油、3-8份白炭黑、2-7份改性氢氧化镁、2-5份滑石粉、1-3份复合阻燃剂和1-2份防老剂，备用；
67.s4b.将聚氨酯树脂、三元乙丙橡胶、改性氢氧化镁和复合阻燃剂加入密炼机中，调节温度为120-130℃，混炼30-60min，自然冷却至室温；
68.s4c.将s4b中所得转移至开炼机中，然后依次加入矿物纤维、甲基硅油、白炭黑、滑石粉和防老剂，混炼30-45min，所得挤出包覆在铝带外表面，形成柔性绝缘外套管；
69.s5.缆线成型
70.s5a.将柔性外套102穿入外管层101内侧；
71.s5b.制作中心为空心圆柱且外围有多个分隔板的内撑层104，将多个制备备用的吸热层103嵌入两两分隔板之间并注入外填充物108填充；
72.s5c.将多个管芯层106和内芯层105嵌入内撑层104的中心空心圆柱内，且多个管芯层106环绕包裹于内芯层105外侧；
73.s5d.将完成组装的内撑层104嵌入绝缘防穿透层107内并最终将绝缘防穿透层107置入柔性吸热层103后嵌入柔性外套102内部。
74.将制造完成的各个部件依次嵌入固定成型最终得到该电缆，电缆设计的多次吸热、阻燃层，有效地提高电缆的耐火温度并减少燃烧时间，从而有利于开展消防救援，减轻人员伤亡和经济损失，极大地提升其耐温防火等级，从而提高其安全性能及使用寿命，具有结构简单，安全可靠，性能稳定，其实用性强，能够满足在特殊场合中使用。
75.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种耐高温柔性矿物绝缘防火电缆，包括电缆本体(1)，其特征在于：所述电缆本体(1)包括外管层(101)，所述外管层(101)内侧固定设置有柔性外套(102)，所述柔性外套(102)内侧固定设置绝缘防穿透层(107)，所述绝缘防穿透层(107)内部固定设置有内撑层(104)，所述内撑层(104)外侧固定设置有多个分隔板且多个分隔板两两之间嵌入设置有外填充物(108)；多个所述外填充物(108)内部均嵌入设置有吸热层(103)，所述柔性外套(102)内部中点处嵌入设置有内芯层(105)，所述内芯层(105)外侧固定设置有多个管芯层(106)。2.根据权利要求1所述的一种耐高温柔性矿物绝缘防火电缆，其特征在于：所述柔性外套(102)由以下质量份数的组分制成：聚氨酯树脂20-30份、三元乙丙橡胶10-15份、矿物纤维5-12份、甲基硅油3-10份、白炭黑3-8份、改性氢氧化镁2-7份、滑石粉2-5份、复合阻燃剂1-3份和防老剂1-2份。3.根据权利要求1所述的一种耐高温柔性矿物绝缘防火电缆，其特征在于：所述吸热层(103)包括第一管套(10301)和内填充物(10302)，所述第一管套(10301)通过以下组分制成：包括塑料弹性体、氯化石蜡和碳酸钙，余量为滑石粉，所述内填充物(10302)为氯化铵，所述外填充物(108)为氢氧化钡。4.根据权利要求1所述的一种耐高温柔性矿物绝缘防火电缆，其特征在于：所述内芯层(105)包括防水绝缘层(10501)和内铜芯(10502)，所述防水绝缘层(10501)由氧化铝、氮化硅和高级云母片组分制成，所述内铜芯(10502)由四根绝缘线芯相互绞合形成缆芯。5.根据权利要求1所述的一种耐高温柔性矿物绝缘防火电缆，其特征在于：所述管芯层(106)包括第二管套(10601)和管芯填充层(10602)，所述第二管套(10601)通过以下组分制成：包括塑料弹性体、氯化石蜡、碳酸钙和氢氧化钡，余量为滑石粉，所述管芯填充层(10602)为氯化铵。6.根据权利要求1所述的一种耐高温柔性矿物绝缘防火电缆，其特征在于：所述绝缘防穿透层(107)包括绝缘外层(10701)和陶瓷防穿层(10702)，所述陶瓷防穿层(10702)嵌入设置于绝缘外层(10701)内部，所述陶瓷防穿层(10702)由以下组分：瓷化粉、甲基乙烯基硅橡胶、阻燃剂、白炭黑、热稳定剂、硫化剂、偶联剂、铂催化剂和硅油，所述白炭黑选用气相白炭黑，比表面积大于150m/g，所述瓷化粉为成瓷填料和助溶剂。7.一种耐高温柔性矿物绝缘防火电缆的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：s1.内芯制备s1 a.将四股无氧绝缘软铜丝经过束绞绞合，形成线芯导体，备用；s1 b.由氧化铝、氮化硅和高级云母片置于湿式球磨设备中，研磨筛选后通过挤塑机挤出成型并包覆于线性导体外侧，冷却至室温；s2.管芯制备s2a.将塑料弹性体和氯化石蜡加入密炼机中，混炼后通过挤塑机挤出成型冷却；s2b.将冷却成型后外壁具有多个孔洞的套管置于碳酸钙溶液，使碳酸钙涂覆在孔洞内，冷却后再次在外壁涂覆氢氧化钡外敷层，并由两端向内注入氯化铵后密封；s3.吸热管层制备s3a.将塑料弹性体和氯化石蜡加入密炼机中，混炼后通过挤塑机挤出成型冷却；s2b.将冷却成型后外壁具有多个孔洞的套管置于碳酸钙溶液，使碳酸钙涂覆在孔洞
内，并由两端向内注入氯化铵后密封；s4.外套管制备s4a.称取20-30份聚氨酯树脂、10-15份三元乙丙橡胶、5-12份矿物纤维、3-10份甲基硅油、3-8份白炭黑、2-7份改性氢氧化镁、2-5份滑石粉、1-3份复合阻燃剂和1-2份防老剂，备用；s4b.将聚氨酯树脂、三元乙丙橡胶、改性氢氧化镁和复合阻燃剂加入密炼机中，调节温度为120-130℃，混炼30-60min，自然冷却至室温；s4c.将s4b中所得转移至开炼机中，然后依次加入矿物纤维、甲基硅油、白炭黑、滑石粉和防老剂，混炼30-45min，所得挤出包覆在铝带外表面，形成柔性绝缘外套管；s5.缆线成型s5a.将柔性外套(102)穿入外管层(101)内侧；s5b.制作中心为空心圆柱且外围有多个分隔板的内撑层(104)，将多个制备备用的吸热层(103)嵌入两两分隔板之间并注入外填充物(108)填充；s5c.将多个管芯层(106)和内芯层(105)嵌入内撑层(104)的中心空心圆柱内，且多个管芯层(106)环绕包裹于内芯层(105)外侧；s5d.将完成组装的内撑层(104)嵌入绝缘防穿透层(107)内并最终将绝缘防穿透层(107)置入柔性吸热层(103)后嵌入柔性外套(102)内部。

技术总结
本发明提供一种耐高温柔性矿物绝缘防火电缆及制备方法，涉及电力电缆技术领域。该耐高温柔性矿物绝缘防火电缆，包括电缆本体，所述电缆本体包括外管层，所述外管层内侧固定设置有柔性外套，所述柔性外套内侧固定设置绝缘防穿透层，所述绝缘防穿透层内部固定设置有内撑层，所述内撑层外侧固定设置有多个分隔板且多个分隔板两两之间嵌入设置有外填充物。通过设计的多次吸热、阻燃层，有效地提高电缆的耐火温度并减少燃烧时间，从而有利于开展消防救援，减轻人员伤亡和经济损失，极大地提升其耐温防火等级，从而提高其安全性能及使用寿命，具有结构简单，安全可靠，性能稳定，其实用性强，能够满足在特殊场合中使用。能够满足在特殊场合中使用。能够满足在特殊场合中使用。


技术研发人员：柴洪勇
受保护的技术使用者：交泰电缆(河北雄安)有限公司
技术研发日：2023.05.24
技术公布日：2023/8/2