本发明涉及电缆,尤其涉及一种耐高温线缆及其制备方法。
背景技术:
1、电缆是一种用于传输电力、信号或数据的电线或电缆。它们广泛应用于电力系统中,包括发电厂、输电系统、配电系统以及最终的用电终端。电力电缆能够承载不同电压级别的电流,从低压家用电缆到高压长距离输电电缆。随着火灾事故的频发,人们对火灾安全意识日渐增强,电线电缆的耐高温、阻燃问题日渐成为大众关注的焦点,因此,对于电缆的制备提出了更高的要求。
2、中国发明专利cn117894517b公开了一种耐高温耐老化电缆及其制备方法,电缆包括电缆护套以及被电缆护套包裹的导体材料;护套从内到外依次设置有绝缘层,耐高温层以及耐老化层,其中,绝缘层外部包覆有耐高温层,耐高温层外部包覆有耐老化层;耐高温层填充有膨胀石墨材料,耐老化层中填充有疏水性的纤维材料,其结构简单,易加工,并具有优异的力学性能、防水性、耐老化性和耐高温性,使用寿命长。虽然采用了膨胀石墨对线缆的耐高温和阻燃性能进行改进,然而,膨胀石墨单独使用受热可能会过度膨胀,也就是“爆米花效应”,炭层疏松,不够致密,致使阻燃效果达不到预期。
3、中国发明专利cn117603518b公开了一种防火阻燃电缆,包括从内向外依次设置的若干导体,导体表面包覆有绝缘层,绝缘层外部设有包带层,绝缘层与保护层均由阻燃树脂制备,包带层与绝缘层之间填充有填充物,绕包内衬层外部包覆有保护层,阻燃树脂包括如下重量份原料:eva40-50份、pe120-150份、碳酸钙6-8份、改性阻燃剂4-6份和过氧化二异丙苯1-3份,在燃烧时分解成多聚磷酸物质能够脱水成碳,进而形成碳层包覆在电缆表面,达到隔绝氧气和热量的作用下。然而,燃烧分解产生的多聚磷酸物质在线缆表面一旦分布不均匀便失去了阻燃的作用。
技术实现思路
1、有鉴于此,本发明的目的在于提出一种耐高温线缆及其制备方法,以解决目前线缆耐高温性能不佳的问题。
2、基于上述目的,本发明提供了一种耐高温线缆,由内到外包括线缆芯、阻燃层和护套层;所述线缆芯由多股绝缘线芯平行纵置于耐高温填充层中构成,所述绝缘线芯表面与所述耐高温填充层紧密接触,包覆于所述耐高温填充层内;所述绝缘线芯包括若干导线缠绕得到的线缆,以及包覆在线缆外的绝缘层;
3、其中,所述护套层还包括涂覆在其外表面的耐高温保护涂层;并且,所述耐高温保护涂层包括以下重量份的原料:丙烯酸乳液30-50份、聚磷酸铵25-40份、季戊四醇10-15份、纳米硅酸铝纤维1-5份、改性纳米二氧化钛5-10份、纳米二氧化硅1-5份、分散剂0.5-2份、增塑剂0.5-1份、防腐剂0.01-0.1份;
4、其中,所述改性纳米二氧化钛制备方法包括以下步骤:
5、s1、取钛酸四丁酯加入至正己酸溶液中,混合均匀后,置于聚四氟乙烯反应釜中,密封条件下,置于220-250℃烘箱中加热2.5-3h,经过冷却、过滤、离心后得到纳米二氧化钛晶体颗粒;
6、s2、将步骤s1中制得的纳米二氧化钛晶体颗粒用乙醇洗涤,然后加入混有硅烷偶联剂kh-540的乙酸丁酯溶液中,65-80℃条件下加热20-30min,得到改性纳米二氧化钛。
7、进一步的,所述纳米硅酸铝纤维和所述改性纳米二氧化钛质量比为1-2:2-6。
8、进一步的,所述耐高温保护涂层厚度为3-5mm。
9、进一步的,所述耐高温填充层包括玻璃纤维和碳化硅纤维;所述玻璃纤维和所述碳化硅纤维质量比为10-5:5-3。
10、进一步的,所述玻璃纤维长度为1-3mm,所述碳化硅纤维长度为50-100μm。
11、进一步的,所述绝缘层为交联聚乙烯。
12、进一步的,所述阻燃层包括以下重量份的原料:有机硅树脂40-50份、高密度聚乙烯20-30份、乙烯-辛烯共聚物10-15份、氢氧化镁5-10份、玻璃纤维30-40份。
13、进一步的,所述护套层包括以下重量份的原料:聚氯乙烯树脂50-70份,聚氨酯弹性体5-10份,邻苯二甲酸二辛酯20-25份,填充剂25-30份,稳定剂8-10份,抗氧剂1-3份,防老剂1-3份,润滑剂0.5-1份;所述聚氯乙烯树脂的聚合度为1800-2200。
14、进一步的,所述阻燃层厚度为1-1.5mm;护套层厚度为0.5-1mm。
15、本发明还提供了上述耐高温线缆的制备方法,包括如下步骤:
16、s1、将交联聚乙烯挤包于由若干导线缠绕得到的线缆外侧,得到绝缘线芯;
17、s2、将多股绝缘线芯相互间隔并平行纵置,并在其中填充玻璃纤维和碳化硅纤维,制备耐高温填充层;其中,所述玻璃纤维和所述碳化硅纤维质量比为10-5:5-3,填充完成后得到线缆芯;
18、s3、将机硅树脂、高密度聚乙烯、乙烯-辛烯共聚物、氢氧化镁、玻璃纤维混合均匀后在280-310℃下混炼挤出,挤出机转速为40-50转/min,并包覆在线缆芯上,得到阻燃层;
19、s4、将聚氯乙烯树脂,聚氨酯弹性体,邻苯二甲酸二辛酯,填充剂,稳定剂,抗氧剂,防老剂,润滑剂混合均匀后在180-200℃下混炼挤出,挤出机转速为40-50转/min,并包覆在阻燃层上,得到护套层;
20、s5、待护套层表面温度降低至30-40℃时,将耐高温保护涂层液均匀涂覆至护套层表面,然后对护套层进行紫外光辐照,且辐照强度为90-150w/cm2,辐照时间为1-2h,辐照后得到耐高温线缆。
21、本发明的有益效果:
22、本发明提供一种耐高温线缆及其制备方法,由内到外包括线缆芯、阻燃层和护套层,其中,护套层还包括涂覆在其外表面的耐高温保护涂层,耐高温保护涂层改善了现有技术中常见的阻燃涂层原料组成,添加了纳米硅酸铝纤维和改性纳米二氧化钛,高温环境中,硅酸铝纤维和二氧化钛在聚磷酸铵作用下烧结得到钛硅磷酸铝,钛硅磷酸铝形成致密的网状结构,包裹在护套层外,隔绝空气,进一步达到阻燃的目的。并且,本发明中的纳米二氧化钛经过改性,提高了分散性和分布得均匀性,使得硅酸铝纤维和二氧化钛溶合得更加均匀,从而使两者烧结得到的网络状钛硅磷酸铝更加均匀的包裹在护套外,达到更好的阻燃效果。
23、本发明提供一种耐高温线缆及其制备方法,其中线缆芯还包括了耐高温填充层,本发明的耐高温填充层采用了玻璃纤维和碳化硅纤维,长度为1-3mm的玻璃纤维和长度为50-100μm的碳化硅纤维进行混合,长度较长的玻璃纤维形成骨架,长度较短的碳化硅纤维填充到长度较长的玻璃纤维骨架中,使得填充层更加致密;并且,碳化硅纤维耐高温性能和高温抗氧化性能极为优异,与玻璃纤维配合使用,更进步一地提高了填充层的耐高温性能。
24、本发明提供的一种耐高温线缆及其制备方法,提高了线缆的耐高温性能和阻燃性,并且制备方法简单,提高了生产效率,能够实现大规模工业生产。
1.一种耐高温线缆,其特征在于,由内到外包括线缆芯、阻燃层和护套层;所述线缆芯由多股绝缘线芯平行纵置于耐高温填充层中构成,所述绝缘线芯表面与所述耐高温填充层紧密接触,包覆于所述耐高温填充层内;所述绝缘线芯包括若干导线缠绕得到的线缆,以及包覆在线缆外的绝缘层;
2.根据权利要求1所述的耐高温线缆,其特征在于,所述纳米硅酸铝纤维和所述改性纳米二氧化钛质量比为1-2:2-6。
3.根据权利要求1所述的耐高温线缆,其特征在于,所述耐高温保护涂层厚度为3-5mm。
4.根据权利要求1所述的耐高温线缆,其特征在于,所述耐高温填充层包括玻璃纤维和碳化硅纤维;所述玻璃纤维和所述碳化硅纤维质量比为10-5:5-3。
5.根据权利要求4所述的耐高温线缆,其特征在于,所述玻璃纤维长度为1-3mm,所述碳化硅纤维长度为50-100μm。
6.根据权利要求1所述的耐高温线缆,其特征在于,所述绝缘层为交联聚乙烯。
7.根据权利要求1所述的耐高温线缆,其特征在于,所述阻燃层包括以下重量份的原料:有机硅树脂40-50份、高密度聚乙烯20-30份、乙烯-辛烯共聚物10-15份、氢氧化镁5-10份、玻璃纤维30-40份。
8.根据权利要求1所述的耐高温线缆,其特征在于,所述护套层包括以下重量份的原料:聚氯乙烯树脂50-70份,聚氨酯弹性体5-10份,邻苯二甲酸二辛酯20-25份,填充剂25-30份,稳定剂8-10份,抗氧剂1-3份,防老剂1-3份,润滑剂0.5-1份;所述聚氯乙烯树脂的聚合度为1800-2200。
9.根据权利要求1所述的耐高温线缆,其特征在于,所述阻燃层厚度为1-1.5mm;所述护套层厚度为0.5-1mm。
10.根据权利要求1-9任一项所述的耐高温线缆的制备方法,其特征在于,包括如下步骤: