[发明专利]无卤耐燃电线电缆护套高分子材料及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种电线电缆保护材料，具体是一种无卤耐燃电线电缆护套高分子材料及其应用。

背景技术

耐燃电线电缆目前主要用于信号传输线缆、电力和数据传输线缆和控制线缆等方面。保证一旦起火，关键设施在高温条件下，规定时间内能正常工作，为人员的逃生提供机会，同时也有利于消防人员对控制火灾范围的控制和对火灾的扑灭。

特别是高层建筑、公用场馆和地铁隧道等空间相对封闭，人员密集的场所和建筑物中，必须保证一些关键电路在火灾中根据不同的要求，在不等时间内正常工作，一般从30分钟到3小时不等，才能保证上述建筑中的人员安全。同时原来的聚氯乙烯等有卤材料会产生大量的刺激性气体和黑烟，在上述建筑中趋向禁止。

众所周知，由于原来的PVC和镁铝无卤阻燃高分子材料没有隔热效果，必须采用耐高温的耐火材料，因此绝缘结构普遍采用云母绕包和矿物绝缘的方法制造耐火电线电缆。上述方法均存在一些问题和缺陷。

矿物绝缘耐燃电缆又称为Mineral Cable(MI电缆)，这类电缆采用矿物填充做绝缘，用焊接金属管做护套，具有高的使用温度，在着火后仍能保持相当长的时间继续通电，但这类电缆存在着耐压等级低，制造复杂，成本昂贵、制造长度短、弯曲性能差，施工要求高等问题，使其在推广应用中受到很大的限制。

云母绕包耐燃绝缘电缆，改善了MI电缆的不足，但该类电缆由于采用云母作为耐火绝缘材料，在加工时候由于云母绝缘层很脆，绕包速度必须很慢，极大的限制了成缆加工速度，而且不能排除云母绝缘层中孔隙的存在和加工过程中云母的脱落，稳定性不高。而且在遇火燃烧后，电缆护套和塑料绝缘被烧失，会造成电缆内部松动而不稳定，甚至云母绝缘层破碎，从而丧失正常供电功能，使这类电缆在应用上仍旧受到一定的限制。

近些年来，人们为开发出稳定的耐燃电缆不断努力，各家电线电缆厂以及一些研究单位提出了很多耐燃电缆的改进方法，但始终没有脱离使用云母或使用矿物做耐燃绝缘层。如在中国专利200620071144.7公开的防火电缆中，在铜芯导体外用氩弧焊接不锈钢钢管做导体的护套管，再在填充陶瓷氧化镁绝缘层，在绝缘层外用不锈钢波纹管做护套管，此电缆采用矿物填充，矿物电缆的缺点仍存在；在中国专利200420023470.1中公开的一种用矿物为基料作绝缘和护套的柔性防火电缆中，在导体外绕包云母带，再挤包矿物绝缘层，灭焰材料填充，绕包或挤包矿物综合护套，此电缆虽改善了弯曲(柔性)性能，但还是没有脱离使用云母，所以仍存在云母绝缘电缆的普遍性问题。

中国专利03132139.9公开的膨胀型耐燃电缆和中国专利200520073925.5公开的耐燃电缆中，都采用云母绕包铜导体，在线芯与护套间有无机耐火膨胀层，着火后耐火膨胀层膨胀，起到隔热降温作用，更重要的是可以对云母绝缘层造成一定的紧压，可以有效改善云母绝缘层脆化破碎的缺陷，但结构中使用了云母带绕包，极大的限制了成缆速度，加工效率仍旧较低，而且此类电缆中采用的耐火膨胀材料价格很贵，使此类电缆应用受到一定的限制。

上述专利公开耐燃电缆技术的技术，普遍采用云母绕包和矿物填充作为耐燃的重要手段，不同程度地存在不足。主要是耐燃性能不稳定和制备高等级耐火电线电缆困难，成缆速度效率低，成本高，影响了其在各个领域的使用。

发明内容

本发明引用了无卤膨胀钢构耐火涂料的阻燃机理(即在火灾和高温下形成膨胀碳层结构，产生隔热阻燃效果，使所保护钢构在规定时间内温度不超过500℃和发生垮塌)，解决了现有耐燃电线电缆存在的耐燃性能不够理想问题。

本发明根据耐燃电线电缆的要求，采用一种磷氮型的无卤膨胀型阻燃剂作为唯一的阻燃添加剂，并添加具有耐燃协同作用的无机矿物填料，制备得到的无卤耐燃电线电缆护套高分子材料，在高温和/或直接经受火焰下，低烟无卤，并迅速形成坚韧的烧结膨胀碳层，有效地阻隔了热量的传递，使所保护的电线电缆在规定条件(火焰温度、机械敲击和水淋下)和时间内保持正常的通路工作。

本发明的无卤耐燃电线电缆护套高分子材料，包括如下重量的组分：

a)与无卤膨胀型阻燃剂重量0.1～3％的偶联剂先行处理的无卤膨胀型阻燃剂                                                        8～50％，

b)极性化合物接枝聚合物                                0.5～10％，

c)与无机填料重量0.1～3％的偶联剂先行混匀的无机填料    5～30％，