一種納米材料復合阻燃電纜及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電纜技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種納米材料復合阻燃電纜及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展，電纜的使用量和鋪設(shè)密集程度越來越高，近年來由電 氣引起的火災(zāi)逐年增多，而其中由于電線電纜原因所引發(fā)的火災(zāi)占相當大的比例。在火災(zāi) 中，由于電纜起火蔓延而釋放出的腐蝕性及有毒氣體、產(chǎn)生的大量煙霧等所造成的"二次災(zāi) 害"，已引起人們的重視，因此有關(guān)部門對電纜防火、阻燃等特性的要求也越來越高，不僅要 求電纜線路具有高的可靠性，而且要求它對周圍環(huán)境的安全性。GB 50217- 94《電力工程 電纜設(shè)計規(guī)范》已把采用阻燃電纜、耐火電纜等作為電纜防火的重要措施，明確規(guī)定在某些 場所應(yīng)選用阻燃電纜或其它類型的防火電纜。
[0003]就目前而言，電纜行業(yè)習慣將阻燃、耐火、低煙低鹵或低煙無鹵型阻燃電纜統(tǒng)稱為 防火電纜。然而，這些產(chǎn)品因其性能指標、制造技術(shù)的不同，其應(yīng)用的范圍也不同。普通的 阻燃電線電纜不易著火或著火后燃燒僅局限在一定范圍之內(nèi)，因此它能抑制火焰蔓延，可 以提高整條電纜線路的防火水平，通常用于電纜敷設(shè)密集程度較高的空曠而通風良好的場 所。耐火電纜的主要特點是在著火燃燒的情況下仍能保持一定時間的安全運行，以保證火 災(zāi)時消防、報警系統(tǒng)、應(yīng)急供電回路等都能繼續(xù)通電，使救災(zāi)工作能夠正常進行。而低煙低 鹵、低煙無鹵型阻燃電纜在燃燒時產(chǎn)生的煙霧和有害氣體較少，可以將"二次災(zāi)害"帶來的 損失減至較低程度，因此適用于要求比較高的地鐵、隧道、船舶和車輛、發(fā)電站以及重要的 高層建筑等。但這幾種電纜在火勢兇猛、風力強勁、高溫、高壓情況下就失去了它的正常特 性而不能滿足使用要求，因為它們多為有機材料，在著火情況下容易燃燒，并發(fā)出很多熱 量，加速電纜的燃燒。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種納米材料復合阻燃電纜及其制作方法，以解決上述背 景技術(shù)中提出的問題。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案： 一種納米材料復合阻燃電纜，包括多股電纜內(nèi)芯以及多股電纜內(nèi)芯外依次包覆的陶瓷 纖維耐火帶、第二有機硅復合材料阻燃層、第二阻燃絕緣層和納米阻燃外護套，每股所述電 纜內(nèi)芯均包括導體芯組，以及導體芯組外依次包覆的第一有機硅復合材料阻燃層、金屬鎧 裝層和第一阻燃絕緣層，所述導體芯組是由多股高強度99. 99%無氧退火鍍錫超細軟鋁絲 向右旋轉(zhuǎn)絞合而成，所述金屬鎧裝層內(nèi)部設(shè)有一根鋁絲加熱線；在多股電纜內(nèi)芯相互之間， 以及電纜內(nèi)芯與陶瓷纖維耐火帶之間均填充有阻燃填充料； 所述阻燃填充料按照重量份的組分為：微米級高嶺土 50-100份、纖維素醚10-30份、硅 酸鈉1-10份、納米氮化硅5-15份、基體樹脂10-20份、硼酸鋅10-20份、熱分解石墨10-30 份、硬硅鈣石10-30份、玻璃纖維15-35份、結(jié)集石墨10-20份； 所述第一有機硅復合材料阻燃層和第二有機硅復合材料阻燃層的材料相同，按照重量 份的組分為：有機硅橡膠50-150份、膨脹蛭石30-50份、硅酸鈉1-5份、熱分解石墨20-30 份、鋼纖維2-8份、硅烷偶聯(lián)劑1-10份、硼酸錳15-35份、焦磷酸鐵5-15、納米氮化硼2-10 份； 所述第一阻燃絕緣層和第二阻燃絕緣層的材料相同，按照重量份的組分為：水性丙烯 酸樹脂60-80份、重質(zhì)碳酸鈣25-45份、水滑石1-10份、三氧化二銻10-25份、聚醚改性硅 油5-25份、增塑劑0. 5-1. 5份、十二碳醇酯5-25份、防老劑1-4份； 所述納米阻燃外護套按照重量份的組分為：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物80份、納米氮化 硼10-20份、納米氧化鎂2-10份、納米介孔分子篩10-20份、納米氮磷類膨脹阻燃劑1-10 份、納米活性劑10-15份、促進劑1-8份、增塑劑0. 5-2. 5份、防老劑2-6份。
[0006] 作為本發(fā)明進一步的方案：所述阻燃填充料按照重量份的組分為：微米級高嶺土 60-80份、纖維素醚15-25份、硅酸鈉2-8份、納米氮化硅6-12份、基體樹脂12-18份、硼酸 鋅12-18份、熱分解石墨15-25份、硬硅鈣石15-25份、玻璃纖維20-30份、結(jié)集石墨12-18 份。
[0007] 作為本發(fā)明進一步的方案：所述第一有機硅復合材料阻燃層和第二有機硅復合材 料阻燃層的材料相同，按照重量份的組分為：有機硅橡膠70-120份、膨脹蛭石35-45份、硅 酸鈉2-4份、熱分解石墨22-28份、鋼纖維3-7份、硅烷偶聯(lián)劑2-8份、硼酸錳20-30份、焦 磷酸鐵6-12、納米氮化硼3-8份。
[0008] 作為本發(fā)明進一步的方案：所述納米阻燃外護套按照重量份的組分為：乙烯-醋 酸乙烯酯共聚物80份、納米氮化硼12-18份、納米氧化鎂2-8份、納米介孔分子篩12-18份、 納米氮磷類膨脹阻燃劑2-8份、納米活性劑11-14份、促進劑2-6份、增塑劑1-2份、防老劑 3-5 份。
[0009] 作為本發(fā)明進一步的方案：所述陶瓷纖維耐火帶由一層玻璃纖維和一層鋼纖維粘 合而成，厚度為0. 2-0. 4_，相鄰層采用雙向繞包的方式，每層重疊處間隔纏繞。
[0010] 作為本發(fā)明進一步的方案：所述阻燃外護套制備原料中包括的納米活性劑為 Mg0〇
[0011] 作為本發(fā)明進一步的方案：所述阻燃填充料按照重量份的組分為：微米級高嶺土 70份、纖維素醚20份、硅酸鈉5份、納米氮化硅10份、基體樹脂15份、硼酸鋅15份、熱分解 石墨20份、硬硅鈣石20份、玻璃纖維25份、結(jié)集石墨15份。
[0012] 作為本發(fā)明進一步的方案：所述第一有機硅復合材料阻燃層和第二有機硅復合材 料阻燃層的材料相同，按照重量份的組分為：有機硅橡膠100份、膨脹蛭石40份、硅酸鈉3 份、熱分解石墨25份、鋼纖維5份、硅烷偶聯(lián)劑5份、硼酸錳25份、焦磷酸鐵10、納米氮化硼 5份。
[0013] 作為本發(fā)明進一步的方案：所述納米阻燃外護套按照重量份的組分為：乙烯-醋 酸乙烯酯共聚物80份、納米氮化硼15份、納米氧化鎂5份、納米介孔分子篩15份、納米氮 磷類膨脹阻燃劑5份、納米活性劑12份、促進劑5份、增塑劑1. 5份、防老劑4份。
[0014] 本發(fā)明還提供一種納米材料復合阻燃電纜的制作方法，具體步驟為： (1)采用數(shù)根導體絞合成一根導體芯組，然后采用雙層共擠工藝在導體芯組外自內(nèi)向 外依次包覆第一有機硅復合材料阻燃層、金屬鎧裝層和第一阻燃絕緣層，同時在金屬鎧裝 層包覆一根鋁絲加熱線；即得到單根電纜內(nèi)芯； (2) 將數(shù)根電纜內(nèi)芯合股成一股總纜，并用擠出工藝在一股總纜外面包覆阻燃填充料， 接著采用繞包工藝在阻燃填充料外繞包陶瓷纖維耐火帶； (3) 采用三層共擠工藝，在陶瓷纖維耐火帶外自內(nèi)向外依次包覆第二有機硅復合材料 阻燃層、第二阻燃絕緣層和納米阻燃外護套；即得到一種納米材料復合阻燃電纜。
[0015] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是： 本發(fā)明設(shè)計的一種納米材料復合阻燃電纜的耐火試驗不僅滿足國標GB/T 19216的要 求，在導體之間施加1000V電壓，在火焰溫度為950-1000°C的火焰中燃燒3h，電纜既不短路 也不開路。還可滿足英國BS6387標準中規(guī)定的A級、B級和C級的要求，同時，在燃燒中還 可耐受水噴淋(W級)與抗機械沖擊（X級、Y級、Z級）；試驗過程中，電纜既不短路也不開路。
[0016] 本電纜符合阻燃A類，是阻燃的最高級別，阻燃性即為了熄滅