[发明专利]陶瓷化耐火硅橡胶、其制备方法及在电线电缆中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种橡胶材料，具体为一种陶瓷化耐火硅橡胶、其制备方法及在电线电缆中的应用。

背景技术

随着火灾事故的频发，人们对电线电缆火灾危险性认识不断加深，有关部门对电线电缆防火阻燃等性能的要求也越来越高。由于电缆火灾具有蔓延快、扑救难、产生二次危害、恢复时间长等特点会给国民经济及人民群众的生命财产带来巨大的损失。因此人们对电线电缆的防火特性、安全可靠性提出了更加苛刻的运行条件。如防火、防爆、过载能力强,使用寿命长，在火灾条件下,消防电梯、消防泵需保持一定时间内的正常运行，电缆在燃烧后低烟低卤低毒,甚至无烟无卤无毒等特殊要求。电缆防火措施是减少电缆着火延燃的重要手段，关键在以防为主，各类耐火电缆、防火电缆得到广泛应用。

    目前，国内外多采用的是云母带绕包的耐火电缆和氧化镁矿物绝缘防火电缆。云母带绕包的耐火电缆，电缆燃烧时云母烧结变硬可以继续起到绝缘的作用，从而达到耐火的效果，但是，不管是合成云母带、金云母带、白云母带或其他云母带都具有以下主要缺点：（1）云母吸水性强，吸水后容易失效；（2）云母带的加工方法是将云母粉利用粘合剂进行粘贴，因此较硬，在绕包以及随后的加工和使用过程中，云母粉极易剥落，只要存在剥落即丧失了绝缘的功能，达不到使用要求；同时也不易绕包平整、匀贴、紧密，容易起皱，特别是小截面软导体加工难度较大；（3）在遇火燃烧后，有机高分子材料被烧失后，会造成电缆内部结构松动，导致云母绝缘层的破碎脱落，尤其各类震动的作用，因而丧失绝缘性能，无法继续保持在火焰中的供电功能，因此其应用受到一定限制。

    氧化镁矿物绝缘防火电缆是采用高导电率的铜作导体，无机物氧化镁作绝缘，无缝铜管作护套，经特殊工艺制作而成的现代建筑布线电缆和特殊行业（冶金、化工、石油等）用电缆。矿物绝缘电缆虽然具有高的使用温度，着火后保持长时间的供电能力也很好，但是这种电缆其制造工艺落后复杂，导体采用实芯铜杆，护套为铜管拉拔，因此，电缆呈刚性，柔软性差，难以弯曲，加工、敷设难度较大。由于外护套采用铜管拉拔而成，受厂房面积限制，电缆制造长度有限，使用时需增加中间接头，接触电阻增大，降低了输电的效率，增加了输电故障隐患点，难以符合《电力工程电缆设计规范》等相关规范要求。氧化镁矿物绝缘电缆受加工外径限制，很难采用多芯电缆。

硅橡胶具有良好的电绝缘性，在电缆中广泛用作绝缘、护套等，其分子主链由硅和氧原子交替构成，燃烧后变成SiO₂，具有一定的耐火作用。中国专利申请（CN02287645.6）公开的一种硅橡胶耐火电缆采用常规的硅橡胶材料作为耐火层和绝缘层。虽然燃烧后变成SiO₂具有耐火性能，但燃烧后的SiO₂呈现粉状，没有附着力，容易脱落，因此耐火效果还是有较大距离。

中国专利（CN 101503573 B）公开了一种可供挤出的电缆用耐火绝缘料，原料包括以下组分及含量重量份：甲基乙烯基硅橡胶100份，偶联剂0.15～2份，气相法白炭黑30～40份，超微细云母粉40～50份，结构控制剂2～4份，硫化剂0.5～2份。虽然克服了云母带绕包的缺点，但云母呈叠板状或书册状晶型，即使是超微细的云母粉，仍然是一种片状可剥离结构，这种结构与橡胶之间相容性差，难以分散，会降低绝缘材料的性能，同时云母粉是一种天然矿物原料，形态复杂，性能不稳定，也会造成绝缘材料性能的不稳定。

中国专利（CN 101781463 B）公开了一种耐火硅橡胶及其制备方法和电缆，耐火硅橡胶主要由如下重量份原料制备获得：硅橡胶100、含氢硅油0.1-3、羟基硅油2-15、气相白炭黑10-30、硅微粉10-30、纳米蒙脱土20-50、碳化硅10-30、硫化剂1，与硅橡胶相比的按铂量计的铂化合物＜50ppm。这种材料是一种阻燃胶和难燃胶，纳米蒙脱土是一种无机阻燃剂，气相白炭黑、硅微粉、碳化硅等也具有阻燃效果，通过阻燃剂的加入在燃烧的过程中，生成的物质可以使火焰逐渐熄灭，从而达到阻燃的效果，同时提高了硅橡胶材料热氧化降解中的活化能，使材料的燃烧降解变得困难。但是，这种材料被烧以后仍然会成为粉体，没有附着力，容易脱落，起不到消防、防火的作用。