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

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1

, 夏亚芳2

, 刘 军

2

(远东控股集团有限公司,江苏宜兴214257; 2.无锡江南电缆有限公司,江苏宜兴214251)

摘要:概述了一种新型的陶瓷化硅橡胶耐火电缆的研制。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、结构控制剂和其他的助剂材料等组成,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500 高温和750 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:TM246.9

文献标识码:A

文章编号:1672-6901(2007)04-0028-02

Development of a New type of Fire -Resisting Cable w ith Ceramic

Polymer C omposite Silicone Rubber as Insulation

PE NG Xiao -di,et al

(Far East Holding Group Co.,Ltd,Yi x ing 214257,China)

Abstract :This paper presents the development of a new type of fire -resisting cable wi th ceramic polymer composite silicone rubber as insulation.The ceramic silicone rubber fi re -resisting material consists of silicone rubber as the base polymer,to which inorganic silica powder filler ,agent to con trol structure and other aids are added.The material,which is used as insulation for a nu mber of cables,has characteristics of silicone rubber in normal conditions.It will form,however,a strong ceramic fire -resi sting flame barrier when heated at 500 and burned by 750 and above flame,thus ensure transmission of energy and message under fire condi tions.

Key words :fire -resistin g cable;fire -resisting ceramic silicone rubber ;material preparation;mechanism of fire resistance;product develop ment;performance

收稿日期:2007-02-25

作者简介:彭小弟(1953-),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

[214257].

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间,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。

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。

普通的高分子材料,在经过火焰烧蚀后绝大部分都变成灰烬,很少有能够变成陶瓷状物体,所以起不到防火的作用;陶瓷化高分子复合耐火硅橡胶,可以在500 以上的高温和火焰烧蚀下,烧结成坚硬的陶瓷状物体,而且烧蚀时间越长、温度越高,陶瓷化效果越明显,部分型号的陶瓷化高分子复合耐火硅橡胶可以达到1200~1500 不熔融。陶瓷化高分子复合耐火硅橡胶可以使用常规的橡胶加工设备进行生产,生产的电线电缆制品具备了硅橡胶的物理机械性能和其他各项性能,并具有良好的加工性。

陶瓷化高分子复合耐火硅橡胶,在常温下无毒、无味,具有很好的柔软性和弹性,具备了硅橡胶的特性,是一种完全具备可应用于电线电缆中作为绝缘或护层,与其他的耐火电缆,例如氧化镁耐火电缆和云母带绕包耐火电缆相比,由于用它生产的防火电线电缆加工工艺简单、价格较低、不需要增加设备的投入,是一种应用前景很广的新型高分子复合防火材料。

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,主体材料是硅橡胶(HTV),在常温下它具备了硅橡胶的基本特性,无毒、无味、耐高低温、耐臭氧老化、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硅橡胶在火焰的烧蚀下,首先由配方中的结构控制剂作用,溢出有机物质,燃烧2~4min后即开始烧结(催化),生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700 ~900 高温火焰煅烧催化下),瓷状壳体生成SiO2陶瓷,即为经得起700 ~ 1300 高温火焰烧蚀的绝缘体或隔绝火焰护套;瓷状壳体坚硬,具备一定的机械性能,能够抵御火灾现场水浇和间接的机械震动。

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500 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的混炼胶的加工方法相同,它具备了很好的挤出性和模压性,陶瓷化高分子复合耐火硅橡胶可以直接使用硅橡胶电线电缆设备挤出、硫化成电线电缆,无需增加设备,更不需要巨额的投入,可以大幅度降低成本;用陶瓷化高分子复合耐火硅橡胶生产的电线电缆,可以和普通的电线电缆一样便捷的进行敷设安装,为防火电线电缆的广泛普及应用,提供了前提条件和基础。

3.2 电缆的性能

陶瓷化高分子复合耐火硅橡胶及其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(典型值):

抗拉强度大于7MPa;拉断伸长率大于300%。

空气箱热老化试验(温度200 2 ,老化时间10 24h)后,老化后抗拉强度大于5MPa;老化后拉断伸长率大于150%。

(2)陶瓷化高分子复合耐火硅橡胶耐火电缆在丙烷火焰中的燃烧试验的结果:

试样为1.5mm2耐火电线,其单层陶瓷化高分子复合耐火硅橡胶绝缘厚度为0.7mm,4根绞合后,经760 ~860 90min,试验电压0.6kV,熔丝2A,试验结果通过;试验后的产品的检验结果:火焰烧蚀后的样品结壳完整,坚硬无裂缝,如陶瓷管。

(3)由于陶瓷化高分子复合耐火硅橡胶配方采用优先组合,可以使其绝缘电阻率大于1013 m;介电强度大于28MV/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、防火又提供了一个新型的、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:

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