防火防爆隔离带及其应用的制作方法

1.本发明涉及电力设备技术领域，具体涉及一种防火防爆隔离带及其应用。


背景技术：

2.电线电缆是电力输送的载体。由于电缆铺设在隧道中，电缆中间接头制作受到现场制作条件、材质、工艺等因素影响，成为电缆线路中的薄弱环节。一旦电缆中间接头发生故障，所产生的破坏力不仅会造成本电缆线路的停电停役，还可能对周边运行的电缆线路、电力设施及人员造成大规模伤害，甚至会引发二次事故。随着城市经济的发展，隧道铺设的110kv及以上高压电缆线路不断增加。为了节约通道资源，2.4m小直径隧道、排管及电缆井的电缆敷设应用情况十分普遍，常常会存在小直径隧道内或排管内有正在运行电缆线路的情况下进行电缆线路施工的情况，对施工人员的安全带来极大的挑战。但是，小直径电缆隧道及电缆井由于空间限制，导致传统的防爆壳无法安装在其中。这种电缆隧道环境密封，人员进出入孔井间距离长，当隧道内电缆接头等出现突发故障引起爆炸和火灾烟雾等情况时，一方面对其他就近设备可能造成较大破坏，另一方面可能对作业人员的人身安全构成威胁。


技术实现要素：

3.基于此，有必要提供一种可用于电缆中间接头、使用简便且防火防爆性能较好的防火防爆隔离带及其应用。
4.本发明的一个方面，提供了一种防火防爆隔离带，其本体包括依次层叠的阻燃层、吸热层及防爆层；
5.所述阻燃层为硅橡胶玻璃纤维布；
6.所述吸热层包括两层聚合物基质层及设置于所述两层聚合物基质层之间的可膨胀石墨层，所述聚合物基质层的制备原料包括多孔聚砜材料及吸热颗粒；
7.所述防爆层的材质为聚丙烯纤维、不锈钢纤维及芳纶纤维。
8.在其中一些实施例中，所述多孔聚砜材料的制备方法包括以下步骤：
9.取聚砜与聚乙二醇的质量比为(0.5～1)：1的聚砜接枝聚乙二醇共聚物配制成溶液；
10.在室温下对所述溶液搅拌1h～2h；
11.升温至70℃～80℃，对所述溶液搅拌0.3h～0.5h；
12.降温至40℃～45℃，静置18h～20h；
13.过滤筛出所述溶液中的颗粒物，将所述颗粒物于40℃～60℃干燥2h～3h。
14.在其中一些实施例中，所述吸热颗粒选自草酸铵颗粒、硅酸钠颗粒、月桂酸颗粒及棕榈酸颗粒中的至少一种。
15.在其中一些实施例中，所述聚合物基质层的制备原料还包括溶剂。
16.在其中一些实施例中，所述溶剂选自水、乙醇、甲醇及异丙醇中的至少一种。
17.在其中一些实施例中，所述防爆层由所述聚丙烯纤维、所述不锈钢纤维及所述芳纶纤维编织得到。
18.在其中一些实施例中，所述防火防爆隔离带的所述本体的表面设置有连接部及抽绳。
19.在其中一些实施例中，所述抽绳沿所述本体的长度方向设置，所述抽绳的一端固定于所述本体，另一端伸出所述本体。
20.在其中一些实施例中，所述连接部为魔术扣，所述魔术扣包括勾面及粘面；
21.所述勾面设置在所述阻燃层的表面，并位于所述本体的远离固定所述抽绳的一端；
22.所述粘面设置在所述防爆层表面，并设置在所述本体的远离所述勾面的一端。
23.本发明的另一方面，还提供了上述的防火防爆隔离带在高压电缆防护中的应用。
24.上述的防火防爆隔离带包括阻燃层、吸热层及防爆层，阻燃层为硅橡胶玻璃纤维布，具有较好的耐高温和阻燃特性，能够有效地阻挡电缆中间接头内部产生的火花。吸热层中聚合物基质层包括多孔聚砜材料及吸热颗粒，吸热颗粒嵌入多孔聚砜的微孔中或者附着在多孔聚砜的表面，多孔聚砜具有良好的耐热、耐蚀、绝缘性能，与吸热颗粒组合能够吸收大量热量，避免温度迅速升高；吸热层中的可膨胀石墨层在膨胀过程中可吸收大量热量，同时可物理阻隔氧气，避免燃烧蔓延。防爆层的材质为聚丙烯纤维、不锈钢纤维及芳纶纤维，兼具柔性、较高的机械强度及较好的耐高温性能，能够在发生爆炸时承受冲击力，起到优良的防爆作用。上述防火防爆隔离带通过阻燃层、吸热层及防爆层的合理设置，具有优良的防火防爆性能，能够包裹在高压电缆接头处作为防护，使用操作简便。
附图说明
25.图1为本发明一实施方式的防火防爆隔离带的结构示意图的主视图；
26.图2为图1的结构示意图主视图中a处的局部放大图；
27.图3为本发明一实施方式的防火防爆隔离带的结构示意图的俯视图；
28.图4为本发明一实施方式的防火防爆隔离带的结构示意图的仰视图；
29.图5为本发明一实施方式的防火防爆隔离带的卷裹状态的截面示意图；
30.图6为本发明一实施方式的防火防爆隔离带卷裹后抽拉抽绳后的状态示意图；
31.附图标记：1、阻燃层；2、吸热层；201、聚合物基质层；202、可膨胀石墨层；3、防爆层；4、抽绳；5、魔术扣；501、勾面；502、粘面；6、防火防爆隔离带本体；7、高压电缆。
具体实施方式
32.为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
33.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相
关的所列项目的任意的和所有的组合。
34.参阅图1～6，本发明一实施方式提供了一种防火防爆隔离带，其本体6包括依次层叠的阻燃层1、吸热层2及防爆层3。
35.阻燃层1为硅橡胶玻璃纤维布。阻燃层1为硅橡胶玻璃纤维布，具有较好的耐高温和阻燃特性，能够有效地阻挡电缆中间接头内部产生的火花。在其中一些实施例中，阻燃层1的厚度为2mm～4mm。具体地，阻燃层1的厚度为2mm、2.5mm、3mm、3.5mm或4mm。
36.吸热层2包括两层聚合物基质层201及设置于两层聚合物基质层201之间的可膨胀石墨层202，聚合物基质层201的制备原料包括多孔聚砜材料及吸热颗粒。吸热层2中聚合物基质层201包括多孔聚砜材料及吸热颗粒，吸热颗粒嵌入多孔聚砜的微孔中或者附着在多孔聚砜的表面，多孔聚砜材料具有良好的耐热、耐蚀、绝缘性能，与吸热颗粒组合能够吸收大量热量，避免温度迅速升高；吸热层2中的可膨胀石墨层202在膨胀过程中可吸收大量热量，同时可物理阻隔氧气，避免燃烧蔓延。另外聚合物基质层201具有一定的弹性，能够吸收一定的应力，不易发生损伤。由于吸热颗粒能够嵌入多孔聚醚的微孔中，即使发生损伤，吸热颗粒也不会大量流失而影响吸热效果。在其中一些实施例中，吸热层2的厚度为5mm～8mm。具体地，吸热层2的厚度为5mm、5.5mm、6mm、6.5mm、7mm、7.5mm或8mm。
37.防爆层3的材质为聚丙烯纤维、不锈钢纤维及芳纶纤维。聚丙烯纤维是以丙烯聚合得到的等规聚丙烯为原料纺制而成的合成纤维，具有强度高、韧性好、耐化学性等优点；不锈钢纤维是一种新型的工业材料，不仅具有高导热、高强度、耐高温等性能还具有优良的柔性及弹性；芳纶纤维具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸碱性等性能。上述材质构成的防爆层3兼具良好的柔性、较高的机械强度及较好的耐高温性能，能够在发生爆炸时承受冲击力，起到优良的防爆作用。在其中一些实施例中，防爆层3的厚度为3mm～5mm。具体地，防爆层3的厚度为3mm、3.5mm、4mm、4.5mm或5mm。
38.上述防火防爆隔离带通过阻燃层1、吸热层2及防爆层3的合理设置，具有优良的防火防爆性能，能够包裹在高压电缆7接头处作为防护，使用操作简便且防火防爆效果良好。
39.在其中一些实施例中，多孔聚砜材料的制备方法包括以下步骤(1)～(5)。
40.(1)取聚砜与聚乙二醇的质量比为(0.5～1)：1的聚砜接枝聚乙二醇共聚物配制成溶液。
41.(2)在室温下对溶液搅拌1h～2h。
42.(3)升温至70℃～80℃，对溶液搅拌0.3h～0.5h。
43.(4)降温至40℃～45℃，静置18h～20h。
44.(5)过滤筛出溶液中的颗粒物，将颗粒物于40℃～60℃干燥2h～3h。
45.上述方法制备的多孔聚砜中含有接枝的聚乙二醇，聚乙二醇属于低温相变化合物，在环境温度升高至一定程度后能够发生相变，且聚乙二醇具有较大的相变焓值，进而具有一定的吸热能力，因而吸热层2具有改善的吸热性能。
46.在其中一些实施例中，吸热颗粒选自草酸铵颗粒、硅酸钠颗粒、月桂酸颗粒及棕榈酸颗粒中的至少一种。
47.在其中一些实施例中，聚合物基质层201的制备原料还包括溶剂。
48.在其中一些实施例中，溶剂选自水、乙醇、甲醇及异丙醇中的至少一种。
49.在其中一些实施例中，防爆层3由聚丙烯纤维、不锈钢纤维及芳纶纤维编织得到。
聚丙烯纤维、不锈钢纤维及芳纶纤维编织得到的防爆层3兼具优良的耐热耐酸碱性能、机械性能及柔性，能够有效承受、吸收爆炸产生的冲击力。
50.在其中一些实施例中，防火防爆隔离带的本体6的表面设置有连接部及抽绳4。
51.在其中一些实施例中，抽绳4沿本体6的长度方向设置，抽绳4的一端固定于本体6，另一端伸出本体6。
52.在其中一些实施例中，抽绳4由硅橡胶玻璃纤维布编织而成，具有良好的耐高温和阻燃特性。
53.在其中一些实施例中，防火防爆隔离带设置有至少两个抽绳4。
54.在其中一些实施例中，连接部为魔术扣5，魔术扣5包括勾面501及粘面502。勾面501设置在阻燃层1的表面，并位于本体6的远离固定抽绳4的一端；粘面502设置在防爆层3表面，并设置在本体6的远离勾面501的一端。防火防爆隔离带的两端通过魔术扣5连接，可以包裹在高压电缆中间接头的表面，以保护高压电缆接头。
55.本发明另一实施方式还提供了上述的防火防爆隔离带在高压电缆防护中的应用。
56.在其中一些实施例中，上述的防火防爆隔离带可包裹在高压电缆7中间接头表面。
57.在其中一些实施例中，防火防爆隔离带通过连接部包裹在高压电缆7中间接头表面，高压电缆7中间接头与防火防爆隔离带的阻燃层1接触，包裹状态防火防爆隔离带的防爆层3作为外表面。
58.在其中一些实施例中，拉紧防火防爆隔离带的抽绳4，将防火防爆隔离带的本体6固定于高压电缆7的中间接头表面。
59.以下通过具体实施例对本发明的防火防爆隔离带作进一步说明。
60.实施例1：
61.本实施例的防火防爆隔离带的主体包括依次层叠的阻燃层、吸热层及防爆层。
62.阻燃层为硅橡胶玻璃纤维布，厚度为2mm。
63.吸热层由两层聚合物基质层及设置于两层聚合物基质层之间的可膨胀石墨层组成，聚合物基质层的制备原料包括多孔聚砜材料、吸热颗粒及溶剂，吸热颗粒为草酸铵，溶剂为水。吸热层的厚度为5mm。
64.防爆层由聚丙烯纤维、不锈钢纤维及芳纶纤维编织而成，厚度为3mm。
65.防火防爆隔离带的主体表面还设置有魔术扣及抽绳。
66.抽绳沿本体的长度方向设置，抽绳的一端固定于本体，另一端伸出主体。抽绳的数量为2个，在防火防爆隔离带本体间隔分布。魔术扣包括勾面及粘面。勾面设置在阻燃层表面，并与抽绳的固定端相反。粘面设置在防爆层表面，并设置在本体远离勾面的一端。
67.具体地，聚合物基质层的多孔聚砜按照以下步骤制备：
68.(1)取聚砜及聚乙二醇的质量比为1：1的聚砜接枝聚乙二醇共聚物配制成溶液。
69.(2)在室温下对溶液搅拌1h。
70.(3)升温至80℃，对溶液搅拌0.5h。
71.(4)降温至40℃，静置20h。
72.(5)过滤筛出溶液中的颗粒物，颗粒物于60℃干燥3h。
73.实施例2：
74.本实施例的防火防爆隔离带的主体包括依次层叠的阻燃层、吸热层及防爆层。
75.阻燃层为硅橡胶玻璃纤维布，厚度为2mm。
76.吸热层由两层聚合物基质层及设置于两层聚合物基质层之间的可膨胀石墨层组成，聚合物基质层的制备原料包括多孔聚砜材料、吸热颗粒及溶剂，吸热颗粒为草酸铵，溶剂为水。吸热层的厚度为8mm。
77.防爆层由聚丙烯纤维、不锈钢纤维及芳纶纤维编织而成，厚度为3mm。
78.防火防爆隔离带的主体表面还设置有魔术扣及抽绳。
79.抽绳沿本体的长度方向设置，抽绳的一端固定于本体，另一端伸出主体。抽绳的数量为3个，在防火防爆隔离带本体间隔分布。魔术扣包括勾面及粘面。勾面设置在阻燃层表面，并与抽绳的固定端相反。粘面设置在防爆层表面，并设置在本体远离勾面的一端。
80.具体地，聚合物基质层的多孔聚砜按照以下步骤制备：
81.(1)取聚砜及聚乙二醇的质量比为1：1的聚砜接枝聚乙二醇共聚物配制成溶液。
82.(2)在室温下对溶液搅拌1h。
83.(3)升温至80℃，对溶液搅拌0.5h。
84.(4)降温至40℃，静置20h。
85.(5)过滤筛出溶液中的颗粒物，颗粒物于60℃干燥3h。
86.实施例3：
87.本实施例的防火防爆隔离带的主体包括依次层叠的阻燃层、吸热层及防爆层。
88.阻燃层为硅橡胶玻璃纤维布，厚度为5mm。
89.吸热层由两层聚合物基质层及设置于两层聚合物基质层之间的可膨胀石墨层组成，聚合物基质层的制备原料包括多孔聚砜材料、吸热颗粒及溶剂，吸热颗粒为草酸铵，溶剂为水。吸热层的厚度为8mm。
90.防爆层由聚丙烯纤维、不锈钢纤维及芳纶纤维编织而成，厚度为3mm。
91.防火防爆隔离带的主体表面还设置有魔术扣及抽绳。
92.抽绳沿本体的长度方向设置，抽绳的一端固定于本体，另一端伸出主体。抽绳的数量为3个，在防火防爆隔离带本体间隔分布。魔术扣包括勾面及粘面。勾面设置在阻燃层表面，并与抽绳的固定端相反。粘面设置在防爆层表面，并设置在本体远离勾面的一端。
93.具体地，聚合物基质层的多孔聚砜按照以下步骤制备：
94.(1)取聚砜及聚乙二醇的质量比为1：1的聚砜接枝聚乙二醇共聚物配制成溶液。
95.(2)在室温下对溶液搅拌1h。
96.(3)升温至80℃，对溶液搅拌0.5h。
97.(4)降温至40℃，静置20h。
98.(5)过滤筛出溶液中的颗粒物，颗粒物于60℃干燥3h。
99.实施例4：
100.本实施例的防火防爆隔离带的主体包括依次层叠的阻燃层、吸热层及防爆层。
101.阻燃层为硅橡胶玻璃纤维布，厚度为4mm。
102.吸热层由两层聚合物基质层及设置于两层聚合物基质层之间的可膨胀石墨层组成，聚合物基质层的制备原料包括多孔聚砜材料、吸热颗粒及溶剂，吸热颗粒为硅酸钠，溶剂为水。吸热层的厚度为6mm。
103.防爆层由聚丙烯纤维、不锈钢纤维及芳纶纤维编织而成，厚度为5mm。
104.防火防爆隔离带的主体表面还设置有魔术扣及抽绳。
105.抽绳沿本体的长度方向设置，抽绳的一端固定于本体，另一端伸出主体。抽绳的数量为4个，在防火防爆隔离带本体间隔分布。魔术扣包括勾面及粘面。勾面设置在阻燃层表面，并与抽绳的固定端相反。粘面设置在防爆层表面，并设置在本体远离勾面的一端。
106.具体地，聚合物基质层的多孔聚砜按照以下步骤制备：
107.(1)取聚砜及聚乙二醇的质量比为1：1的聚砜接枝聚乙二醇共聚物配制成溶液。
108.(2)在室温下对溶液搅拌1h。
109.(3)升温至70℃，对溶液搅拌0.5h。
110.(4)降温至45℃，静置20h。
111.(5)过滤筛出溶液中的颗粒物，颗粒物于50℃干燥3h。
112.实施例5：
113.本实施例的防火防爆隔离带的主体包括依次层叠的阻燃层、吸热层及防爆层。
114.阻燃层为硅橡胶玻璃纤维布，厚度为4mm。
115.吸热层由两层聚合物基质层及设置于两层聚合物基质层之间的可膨胀石墨层组成，聚合物基质层的制备原料包括多孔聚砜材料、吸热颗粒及溶剂，吸热颗粒为月桂酸，溶剂为水。吸热层的厚度为8mm。
116.防爆层由聚丙烯纤维、不锈钢纤维及芳纶纤维编织而成，厚度为5mm。
117.防火防爆隔离带的主体表面还设置有魔术扣及抽绳。
118.抽绳沿本体的长度方向设置，抽绳的一端固定于本体，另一端伸出主体。抽绳的数量为5个，在防火防爆隔离带本体间隔分布。魔术扣包括勾面及粘面。勾面设置在阻燃层表面，并与抽绳的固定端相反。粘面设置在防爆层表面，并设置在本体远离勾面的一端。
119.具体地，聚合物基质层的多孔聚砜按照以下步骤制备：
120.(1)取聚砜及聚乙二醇的质量比为1：1的聚砜接枝聚乙二醇共聚物配制成溶液。
121.(2)在室温下对溶液搅拌1h。
122.(3)升温至80℃，对溶液搅拌0.5h。
123.(4)降温至40℃，静置20h。
124.(5)过滤筛出溶液中的颗粒物，颗粒物于60℃干燥3h。
125.实施例6：
126.本实施例的防火防爆隔离带的主体包括依次层叠的阻燃层、吸热层及防爆层。
127.阻燃层为硅橡胶玻璃纤维布，厚度为4mm。
128.吸热层由两层聚合物基质层及设置于两层聚合物基质层之间的可膨胀石墨层组成，聚合物基质层的制备原料包括多孔聚砜材料、吸热颗粒及溶剂，吸热颗粒为棕榈酸，溶剂为异丙醇。吸热层的厚度为8mm。
129.防爆层由聚丙烯纤维、不锈钢纤维及芳纶纤维编织而成，厚度为5mm。
130.防火防爆隔离带的主体表面还设置有魔术扣及抽绳。
131.抽绳沿本体的长度方向设置，抽绳的一端固定于本体，另一端伸出主体。抽绳的数量为5个，在防火防爆隔离带本体间隔分布。魔术扣包括勾面及粘面。勾面设置在阻燃层表面，并与抽绳的固定端相反。粘面设置在防爆层表面，并设置在本体远离勾面的一端。
132.具体地，聚合物基质层的多孔聚砜按照以下步骤制备：
133.(1)取聚砜及聚乙二醇的质量比为1：1的聚砜接枝聚乙二醇共聚物配制成溶液。
134.(2)在室温下对溶液搅拌1h。
135.(3)升温至80℃，对溶液搅拌0.5h。
136.(4)降温至40℃，静置20h。
137.(5)过滤筛出溶液中的颗粒物，颗粒物于60℃干燥3h。
138.实施例7：
139.本实施例的防火防爆隔离带的主体包括依次层叠的阻燃层、吸热层及防爆层。
140.阻燃层为硅橡胶玻璃纤维布，厚度为4mm。
141.吸热层由两层聚合物基质层及设置于两层聚合物基质层之间的可膨胀石墨层组成，聚合物基质层的制备原料包括多孔聚砜材料、吸热颗粒及溶剂，吸热颗粒为硅酸钠，溶剂为乙醇。吸热层的厚度为8mm。
142.防爆层由聚丙烯纤维、不锈钢纤维及芳纶纤维编织而成，厚度为5mm。
143.防火防爆隔离带的主体表面还设置有魔术扣及抽绳。
144.抽绳沿本体的长度方向设置，抽绳的一端固定于本体，另一端伸出主体。抽绳的数量为5个，在防火防爆隔离带本体间隔分布。魔术扣包括勾面及粘面。勾面设置在阻燃层表面，并与抽绳的固定端相反。粘面设置在防爆层表面，并设置在本体远离勾面的一端。
145.具体地，聚合物基质层的多孔聚砜按照以下步骤制备：
146.(1)取聚砜及聚乙二醇的质量比为1：1的聚砜接枝聚乙二醇共聚物配制成溶液。
147.(2)在室温下对溶液搅拌1h。
148.(3)升温至80℃，对溶液搅拌0.5h。
149.(4)降温至40℃，静置20h。
150.(5)过滤筛出溶液中的颗粒物，颗粒物于60℃干燥3h。
151.实施例1～7的防火防爆带通过功能结构的合理设置，具有优异的防火防爆性能，且防火防爆带的柔性、机械性能良好，能够包裹于高压电缆中间接头表面起到良好的防护作用，不仅能够减小高压电缆发生燃烧或爆炸的风险，还能够极大的降低燃烧或爆炸对环境中其他电力设备及操作人员的安全威胁。
152.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
153.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，便于具体和详细地理解本发明的技术方案，但并不能因此而理解为对发明专利保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。应当理解，本领域技术人员在本发明提供的技术方案的基础上，通过合乎逻辑的分析、推理或者有限的试验得到的技术方案，均在本发明所述附权利要求的保护范围内。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求的内容为准，说明书及附图可以用于解释权利要求的内容。