一种用于防火电缆的矿物绝缘材料及制备方法与流程

本发明涉及电缆，尤其涉及一种用于防火电缆的矿物绝缘材料及制备方法。

背景技术：

1、防火电缆的发展过程中，先后出现了耐火电缆与矿物绝缘电缆，前者包括聚氯乙烯绝缘电缆、交联聚乙烯绝缘电缆和硅橡胶绝缘电缆，而后者又分为刚性矿物绝缘电缆与柔性防火电缆；耐火电缆虽然阻燃性较好，但聚氯乙烯绝缘电缆燃烧时会释放出对人体有害的气体，并伴随大量浓烟，火灾时对人的生命造成严重威胁；交联聚乙烯绝缘电缆多应用于线路末端，但其耐热粘连性较差；硅橡胶绝缘电缆则是抗撕裂能力欠佳。

2、现有的矿物绝缘电缆使用实例基本成熟，但产品结构、工艺和组成材料仍存在诸多不足和缺陷，影响着矿物绝缘电缆的大范围使用(《新型复合绝缘柔性电缆的研究与应用》刘云)。防火电缆的绝缘材料的选用，关乎到防火电缆的耐火、电学等方面的性能；目前矿物绝缘防火电缆的绝缘层材料大多数为氧化镁粉，然而单一氧化镁粉也存在吸水性强导致绝缘性能下降的问题，并且均匀性与成型性较差；尽管已有对氧化镁进行改性的绝缘材料，但仍存在易变形、成本高的问题。

3、公开号为cn108329565a的专利公开了电缆用绝缘材料、柔性矿物绝缘防火电缆，但其采用氯铂酸成本较高；目前的防火电缆使用乙烯-三氟氯乙烯共聚物做绝缘材料，虽具有较好地防火耐热性，但在120-150℃容易发生应力开裂，较大地限制了其使用效果。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提出了一种用于防火电缆的矿物绝缘材料，解决了现有材料三氟氯乙烯共聚物高温下发生应力开裂和使用性能不高的技术问题。

2、本发明的技术方案是这样实现的：

3、一方面，本发明提供了一种用于防火电缆的矿物绝缘材料，按重量份计，包括以下组分：35-45份基体材料、17-24份矿物硅酸盐、12-30份填料、6-18份阻燃剂、10-22份增塑剂和8-10份助剂。

4、为了改善三氟氯乙烯共聚物高温下发生应力开裂的问题，进一步优选地，所述基体材料包括改性三氟氯乙烯共聚物和丁苯橡胶。

5、进一步优选地，所述改性三氟氯乙烯共聚物和丁苯橡胶的摩尔比为1：(1.1-1.4)。

6、进一步优选地，所述改性三氟氯乙烯共聚物的制备过程，包括以下步骤：

7、s1，分别取不同质量分数的聚三氟氯乙烯a和b，复配成混合物，于65-70℃烘干6-8h，再于250-270℃熔融混合9-12min；

8、s2，将步骤s1熔融混合后的混合物于250-270℃和10-20mpa条件下压制8-10min，即得改性三氟氯乙烯共聚物。

9、为了研究不同分子量中三氟氯乙烯共聚物共混体系的分子链运动能力和弹性行为，进一步优选地，步骤s1中聚三氟氯乙烯a的质量分数为5-10％，b的质量分数为20-30％。

10、通过引入增塑剂，提升绝缘材料的挤出性能和阻燃性能，为此，进一步优选地，增塑剂包括石墨、三乙胺或乙二醇其中的一种。

11、进一步优选地，所述矿物硅酸盐包括铝硅酸盐、镁硅酸盐或钙硅酸盐。

12、进一步优选地，所述填料包括氟金云母粉或玻璃粉。

13、进一步优选地，氟金云母粉的粒径为0.002-0.04mm。

14、进一步优选地，所述阻燃剂包括氢氧化镁、氢氧化铝或碳酸镁。

15、进一步优选地，所述助剂包括硅油或pe蜡。

16、另一方面，本发明还提供了第一方面所述用于防火电缆的矿物绝缘材料的制备方法，包括以下步骤：

17、将基体材料、矿物硅酸盐、填料、阻燃剂、增塑剂和助剂加入密炼机于110-120℃和16-20mpa条件下混炼0.5-1h。

18、本发明的用于防火电缆的矿物绝缘材料及其制备方法，相对于现有技术具有以下有益效果：

19、(1)相比现有乙烯-三氟氯乙烯共聚物等绝缘材料，其阻燃性能较好，但易发生高温应力开裂，力学性能较差；本发明采用改性三氟氯乙烯共聚物作为基体材料，其中不同分子量的三氟氯乙烯共聚物高温下进行混合复配，共混物分子链的运动能力下降，阻碍分子链挤入晶格，导致结晶度与尺寸降低，进而提升共混体系的抗冲击强度，与丁苯橡胶配合，并不需要加入其他改性剂，即可有效地提升基体的高温应力开裂性；

20、(2)本发明还在绝缘材料中引入增塑剂，石墨、三乙胺能改善绝缘材料的挤出性能，产生膨胀层覆盖在聚合物表面，提升其阻燃性能；

21、(3)本发明的矿物绝缘材料用于制备防火电缆，在保证良好的防火、绝缘性能的前提下，明显改善了高温应力开裂性，安全可靠，提高了建筑物的消防安全保障。

技术特征：

1.一种用于防火电缆的矿物绝缘材料，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：35-45份基体材料、17-24份矿物硅酸盐、12-30份填料、6-18份阻燃剂、10-22份增塑剂和8-10份助剂。

2.如权利要求1所述的用于防火电缆的矿物绝缘材料，其特征在于，所述基体材料包括改性三氟氯乙烯共聚物和丁苯橡胶。

3.如权利要求2所述的用于防火电缆的矿物绝缘材料，其特征在于，所述改性三氟氯乙烯共聚物和丁苯橡胶的摩尔比为1：(1.1-1.4)。

4.如权利要求2所述的用于防火电缆的矿物绝缘材料，其特征在于，所述改性三氟氯乙烯共聚物的制备过程，包括以下步骤：

5.如权利要求4所述的用于防火电缆的矿物绝缘材料，其特征在于，步骤s1中聚三氟氯乙烯a的质量分数为5-10％，b的质量分数为20-30％。

6.如权利要求1所述的用于防火电缆的矿物绝缘材料，其特征在于，增塑剂包括石墨、三乙胺或乙二醇。

7.如权利要求1所述的用于防火电缆的矿物绝缘材料，其特征在于，所述矿物硅酸盐包括铝硅酸盐、镁硅酸盐或钙硅酸盐。

8.如权利要求1所述的用于防火电缆的矿物绝缘材料，其特征在于，填料包括氟金云母粉或玻璃粉。

9.如权利要求8所述的用于防火电缆的矿物绝缘材料，其特征在于，氟金云母粉的粒径为0.002-0.04mm。

10.如权利要求1-9任一项所述用于防火电缆的矿物绝缘材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明提出了一种用于防火电缆的矿物绝缘材料，按重量份计，包括以下组分：35‑45份基体材料、17‑24份矿物硅酸盐、12‑30份填料、6‑18份阻燃剂、10‑22份增塑剂和8‑10份助剂；采用改性三氟氯乙烯共聚物作为基体材料，通过不同分子量的三氟氯乙烯共聚物高温下进行混合复配，提升共混体系的抗冲击强度，进而有效地提升基体的高温应力开裂性；增塑剂石墨能改善绝缘材料的挤出性能，产生膨胀层覆盖在聚合物表面，提升其阻燃性能；与现有乙烯‑三氟氯乙烯共聚物绝缘防火电缆比较，明显改善了高温应力开裂性，安全可靠，保障了建筑物的消防安全。

技术研发人员：杨炳谦,刘子微,刘金燕,吴志明,杨相启
受保护的技术使用者：武汉捷路普电缆有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13