一种新型陶瓷化高分子复合耐火硅橡胶耐火电缆的研制.pdf

2 0 0 7年第 4且 J No． 4 2 o o 7 _ u 线 电 缆 』 q h - r r c ＆ Ca ht 2 0 0 7年 8月 Au g． ， 2 0 0 7 一 种新型陶瓷化高分子复合耐火 硅橡胶耐火 电缆 的研制 彭小弟 ， 夏亚芳 ， 刘 军 远 东 控 股 集 团 打 f； } { 公 司 ， 乍 l 兴 2 1 4 2 5 7；2 ． 尤 锡 江 南 电 缆 有 公 ， f 1 1 宦 兴 2 J 4 2 5 1 摘要 概述 了一种新 型的陶瓷化硅橡段耐 火电缆的研制 陶瓷化硅橡胶 耐火材料 由硅橡胶基料 中加入 无机硅 粉末填充物 、 结构控制荆和其他的助 荆材料等组成 ， 可用 于不同 电线 电缆 产品的制造 这 种材料在 常态下仍 然具备硅 橡胶 的特 性 ， 经 5 0 0℃高温和 7 5 0 以上的 火焰烧蚀 ， 耐火硅 橡胶将 形成坚硬的陶瓷化防 火保护层 ， 起 着隔绝火焰的作用， 在 火灾情况下保证 电力和通信的传输功能 关 键 词 耐 火 电缆 ； 陶 瓷化 耐 火硅 橡 胶 ； 材 料 的 制 备 防 火 的机 理 ； 产 品 的 研 制 ； 性 能 中 图分 类 号 T M2 4 6． 9 文 献标 识 码 文 章 编 号 1 6 7 2 6 9 0 1 2 0 0 7 0 4 0 0 2 8 0 2 De v e l o p me nt o f a Ne w t y p e o f Fi r e Re s i s t i n g Ca b l e wi t h Ce r a mi c Po l yme r Co mpo s i t e S i l i c o n e Rub b e r a s I n s u l at i o n PE NG Xi a o d i ．e t a l F a ’ E a s t} l o h l i n g Ⅲp C f _ ，I t d ，Yi x i n g 2 1 4 2 5 7．C h i n a A b s t r a c t Th i s p a p e r p l P s e r l t s t h e d P ～ P l o p n l n t o l a 『 I t y p e o f fir e r e s i s ／ h l g c a b l e wi t h c e r a fl l i c p ol y me t ’ c o mp os i t e s i l i c o n e r u b b e r a s i n s ul a t i o n．Th e c e r a mi c s i l i c o n e l1 I h } ，P r f i r e r e s i s t i n g ma t e r i a l c o n s i s t s o f s i l i c o n e r u b b e r a s t he b a s e p o l y me r ，t o wh i c h i n o r g a n i c s i l i c a p n wd m f i l l e r ，a g e n t t o c o n t r o l s t r l l ’ t me a n d o t l l e t a i d s a r e a d d e d．Th e ma t e r i a l ，wh i c h i s u s e d a s i n s u l a t i o n fi r a U lJ il l b e r o f e a l }P s．h a s e }l a l a e l e l i s t i e s o f s i l i c o n e r u b b e r i n nn l n l a l c o n d i t l o n s．I t wi l l r 0 r Il l ，h u we e r ，a s t r o n g e e r a mi c fi r e r e s i s t i n g fla me h a r r i e r wh e n l a t e d a t 5 0 0 ℃ a l l d l tur n e d b y 7 5 0 ℃ a n d a b o w、fl a me，t h u s e n s u r e t r a n s mi s s i o n o f e n e r g y a n d me s s a g e u n d e r f i r e o n 1 i t i o ns ． K wo r d sfir e r e s i s t i n g c a b l e；f i r e r e s i s t i n g c e r a n l i c s i l i ㈤n d } b e r ；ma t e r i a l p r e p a r a t i o n；me c h a n i s m o f fi r e r e s i s t a n c e； p r o du c t de v e l o p me n t ；p e l f o r t l l a n n e 0 引 言 近些 年来 ， 国 内几 家 大 型公 共 娱 乐场 所 、 化 工 、 煤矿 、 商厦火灾造成的人民生命和财产的惨重损失， 人们 对 消防 、 防火安 全 有 了更 加深 刻的 认识 ； 随着城 市人 口的急 剧 增 长 ， 高 层 建 筑 、 宾 馆 、 大 型 超 市 、 医 院 、 车站 、 机 场 不 断 的增 加 ， 地 铁 、 隧道 交 通 的建 设 ， 以及 大型 公 共 娱 乐 场 所 、 公 共 交 通 设 施 的增 加 ， 煤 矿 、 化 工 、 石 油 、 医 药 、 军 事 、 核 电站 、 钢 铁 、 冶 金 、 矿 山、 造船等等， 消防防火安全的重要性凸现 出来 ， 如 何在火灾的情况下 ， 在一定时间内保障电力和通信 的畅通 ， 最大限度的赢得宝贵的时问， 减少人员的伤 亡和生命财产的损失 ， 这是人们一直在不断探索的 课题 收 稿 日期 2 o 0 7 0 2 2 5 作者简介 彭小弟 1 9 5 3 一 ， 男， 上海人 ， 工 程师． 作者地址 江 苏 宜 兴 市 高 滕 镇 范 道 远 东 路8 号 [ 2 1 4 2 5 7 ] ． 目前 ， 国 内外 多采 用 的是 氧 化 镁矿 物 绝缘 防火 电缆 和云母 带绕 包 的 耐火 电缆 ， 由于 价 格 和使 用 场 合的局限性 ， 使得人们一直在探索与研究一种能改 善性能的电线 电缆用 耐火绝缘材料及其产 品的制 造 。本 文 阐述 了一 种 由硅橡 胶基料 中加入无 机硅 粉 末填 充物 、 结构 控 制剂 和其 他 的 助 剂材 料 组 成 的新 型陶瓷化高分子复合耐火硅橡胶 ， 并制成耐火电缆。 试验证 明 ， 该产 品完 全满 足 耐 火 电缆 使 用 的 性 能要 求 ， 值得推广应用 。 1 陶瓷化 高分 子 复合 耐 火硅 橡胶 的制 备和 特性 陶瓷化高分子复合耐火硅橡胶 ， 是利用硅基材 料特性 ， 以硅橡胶为基料及载体 ， 加入无机硅粉状填 充剂 、 结构控制剂， 以及其它助剂 ， 经过真空捏合机 捏合 、 混炼 ， 制成可供模压或挤 出成型的胶料 ， 制成 电缆制品后， 经过高温炉或火焰的烧结成陶瓷化体。 由于陶瓷化体主要材料成份是无机硅 ， 因此 ， 其具备 一 定 的机械 强度 和 良好 的 电绝缘性 能 。 维普资讯 2 0 0 7 q - 4 No． 4 2 0 0 7 f 哉 } U 缆 ll l f、 1 r _ r I ＆ aI 1 I 普 通 的 分子 卡 才料 ， 九 给过 火焰 烧 弛后 绝 大 分都 变成灰 烬 ， 少 有能 够 成陶 瓷状 物体 ， 所 以起 不纠 防 火的作 兀 { ； 陶 瓷化 t_分 子 复合而 寸 火硅橡 胶 ， n j 以 5 0 0 ℃ 上 『 I 勺 高 泓 千 火焰 烧 ， l虫下 ， 烧结 成 “ 1‘ 硬 的陶 瓷状物 体 ， m H ． 烧 蚀 H 1f r Ⅱ J 越 、 湍 度 越 高 ， 陶 瓷 化 效果 越 明 ， 部 分 巧 号 的 陶 瓷 化 高分 子 复 合 耐 火 硅 橡胶 可 以达 到 1 2 0 0～l 5 0 0℃ 熔 融 陶瓷 化 高 分 子 复合耐 火砘 橡胶 町以使用 规的橡 胶加 工 没 备 进 行生 产 ， 产 的 电线 电缆 制 品具 备 r硅 橡 胶 的 物 理 机械 性能 币 I j 他各 项性 能 ， 并 囱‘ 良好 的加 工忡 陶瓷化 高分 子复 合耐 火碑橡 胶 ， 常 温 下 九毒 、 _尢味 ， 具 有很 好的柔软 忡 阳弹 ， 箭 r讣橡 胶 的特 性 ， 是一 种完 个 备 町啦 用 十 电线 电缆 中作 乃绝 缘 或 护层 ， 其 他 的耐 火电缆 ， 例 氧 化镁 咐 火 缆 干 z 母 带绕 包耐 火 电缆 f i ] 比 ， 由 下川 牛 J 的 火 f U 线 电缆 加上 艺 简单 、 价格较 低 、 小需 要增 加 设 备的 投 入 ， 足 一种心 用 前 景 很广 的新 分 了 复 防 火 材 料 、 2 陶瓷化高分子复合耐火硅橡胶 的防火机理 陶瓷 化高分 子 复 合耐 火硅 橡 胶 ， j | 怵 材料 是 碑 橡胶 H T V ， 在 常温 下它 具 备 r硅橡 胶 的 基本 特 性 ， 尢毒 、 无 味 、 向 寸 商低 温 、 而 寸 臭 氧 老化 、 耐 候老 化 、 优 良 的电绝缘 性 能 ， 也 具 备 了普 通硅 橡 胶 的 良 好 的加 工 性 能 陶 瓷 化 高 分 子 复 合 耐 火砗 像 胶 火 烧 蚀 下 ， 首先 由 配 方 中 的结 构 控 制 剂 作 用 ， 浠 f 1 j ‘ 机 物 质 ， 燃烧 2～4 ra i n后 即开 始 烧 结 催 化 ， 成 陶 瓷 状壳体的绝缘层 ， 这种瓷状壳体 的隔绝层可以非常 有效 的阻 挡 火焰 的继 续 燃 烧 ， 在 接 下 来 的 烧 蚀 过 程 中 瓷状壳体在 7 0 0℃ ～9 0 0℃高温 火焰煅烧 化 下 ， 瓷状壳 体生 成 S i O 陶瓷 ， 即为 经 得起 7 0 0 o C～ 1 3 0 0℃高 温火焰 烧蚀 的绝缘 体 或 隔 绝 火焰 护 套 ； 瓷 状壳 体坚 硬 ， 具 备一 定 的饥 械性能 ， 能 够抵 御 火灾现 场水 浇和 问接 的机 械震 动 。 陶瓷 化高分 子 复合耐 火硅 橡胶 就是 利用 其 有机 硅 链组 合 氧 化硅 家 族 ， 在 火 焰温 度 5 0 0℃ 即开 始 发 生催 化燃 烧结壳 ， “ 瓷 化 ” 成 比热 容 很 小 的 隔 温 挡 火 固体 ， 利用 这一 固体完 成耐 火使 命 。 3 新型 陶瓷化 高 分子 复 合 耐火 硅橡 胶 耐火 电缆 制造工艺和产品性能 3 ． 1 电缆 的制 造工 艺和 应 用 陶瓷化高分子复合耐火硅橡胶应用于防火电线 电缆 的 制造工 艺 和 加 工方 法 ， 和普 通 的 高 温 硅 橡 胶 2 0 0 7年 8』 1 Au g． ， 2 0 0 7 的混炼 的 』J u 方 法 们 ， 它 n 备 _ I ， 很 好的 挤 出 性 和 馍压性 ， 陶 瓷化高 分 子 复合 耐 火 硅橡 胶 叮以 卣接 他川砖 橡 l{ 交 电线 电缆 设 备挤 出 、 硫 化成 电线 电缆 ， 尢 增 加设 箭 ， 小需 要 巨额 的投 入 ， 可 以大 幅度降 低 成夺； 川陶瓷化高分子 复合而 、』 火硅橡胶 产的电线 电缆 ， 可以 千 口 通 的 电线 电缆 一样 捷 的进 行 敷 没 发 装 ， 为防 火 电线 电缆 的J 泛 普 ／ 支 心 用 ， 提供 了前提 条什 和基础 3 。 2电缆 的性 能 陶瓷化 商分 子复 合耐 火硅 橡胶 及 耐 火电线 电 缆 的性 能测 试 1 陶 瓷化 高分子 复 合耐 火硅橡 胶 物理 机 械性 能 典 型 抗托 强 发大 于 7 MP a ； 托断 仲长 率大 于 3 0 0 c ／ c 一 气箱热 艺 化 i 式验 温 嚏 2 0 02 o C， 老 化 时 问 l 02 4 h 后 ， 老化后 抗拉 强 度大 于 5 V I P a ； 老 化 后拉 断 f } l { 长率 大 于 l 5 0 ％ 2 陶瓷化高分子复合耐火硅像胶耐火电缆在 I j ,j 烷 火焰 中 的燃 烧 试验 的结 果 酞样 为 1 ． 5 f l l l l l 耐 火 电线 ， 其 单 层 陶 瓷 化 高 分 了复合耐 火硅 橡胶 绝 缘厚 度 为0 ． 7 l l l ll l ， 4根绞 合 后 ， 经 7 6 0 t ～8 6 0 9 0 r l l i r l ， 试验 电 0 ． 6 k V， 熔 丝 2 A ， 试 验结 果通 过 ； 试 验后 的产 品 的检 验 结 果 火焰 烧 蚀 的样 品结 壳 完整 ， 坚 硬 l尢裂缝 ， 如陶瓷 管 3 由于陶 瓷化 高分 子复合 而 { 火硅橡 胶 配 方采 刚 优先 组 合 ， 町以使 其绝缘 电阻率 大于 1 0 Q- 『 1 1 ； 介 f U强度 大 于 2 8 MV ／ m、 4 结 束 语 陶瓷化高分子复合耐火硅橡胶耐 火电缆 ， 为消 防 、 防火义提供了一个新型的 、 安全的 、 经济的耐火 电缆 ， 特 别是 为防 火 电线 电缆 的制造 ， 又开辟 出一条 新思路 和新 方法 ； 它 的诞 生 使 得 耐 火电线 电缆 的生 产加 工 、 敷 设 安装 和应 用得 到 了更深 一步 的简化 ， 和 以往 的其 他的耐 火 电缆 ， 例 如 矿 物 绝缘 氧化 镁 耐 火 电缆 和 云母 带绕 包 的耐 火电缆 相 比较 ， 成 本 大 幅度 得到降低 ， 为广泛 的普 及、 推广 ， 特别是应用于普通 的民用 ， 提 供 了可 能性 ， 从 而相 当大 的程度 上保 障 了 人 民群 众 的生命 和财 产 的安 全 。 参考 文献 I 张泽鸿硅 橡胶 绝缘 耐 火 电缆 的 7 f发 与研 究 [ J ] ． 电线 电缆 ， 2 0 0 5， 【 3 1 0 1 3． 2 j 徐应鳞． 耐火电缆 的现状 及问题 J j电线电缆 ， 1 9 9 8 ， 4 2 1 1 3 ] D J 0 8 9 3 2 0 0 2 ， 民用建筑 电线 申 ． 缆 防火设计规范『 S ] ． 维普资讯