專利名稱：防火阻燃礦物化合填充料和含有該礦物化合填充料的電纜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種礦物化合填充料，特別地，本發(fā)明涉及一種用于電纜的防火阻燃礦物化合填充料。本發(fā)明還涉及一種含有該填充料的電纜。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)化城市化進(jìn)程加快，各類火災(zāi)事故也頻繁發(fā)生，造成生命財(cái)產(chǎn)的巨大損失。并且，隨著消防意識(shí)的提高，發(fā)達(dá)國家在一部分電氣的配電線路必須根據(jù)不同用途選用防火電纜。國內(nèi)電力部門也在城市的高層建筑和娛樂場(chǎng)所推廣使用防火電纜。含有云母帶、陶瓷化復(fù)合帶的絕緣層是電纜的主要防火阻燃結(jié)構(gòu)，通過在高溫下的陶瓷化的化學(xué)反應(yīng)來達(dá)到電纜的防火，防止電纜的短路。耐火電線電纜在遭遇火災(zāi)時(shí)，除了高達(dá)1200攝氏度火焰的燃燒破壞了它的絕緣材料外，還有外來機(jī)械上的撞擊(如掉下來的石塊、模板、鋼板等)以及消防水的噴射，在這種惡劣的火災(zāi)環(huán)境下,耐火電線電纜也必須維持電路的完整性。所以高要求的耐火電線電纜必須能夠承受高溫火焰、撞擊、水淋噴射三種破壞性的考驗(yàn)。在IEC60331-32、英國標(biāo)準(zhǔn)BS3687和美國DC2196標(biāo)準(zhǔn)中均以詳細(xì)的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)體現(xiàn)了上述的三種高要求的、破壞性的環(huán)境。傳統(tǒng)的單獨(dú)使用耐火云母帶無法滿足上述的要求。為了達(dá)到能夠承受高溫火焰、撞擊、水淋噴射三種破壞性考驗(yàn)的要求，目前防火電纜采用填充材料來改善，普通的防火電纜一般采用聚氯乙烯或交聯(lián)聚乙烯。這種電纜由于其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，耐火溫度低，耐火的可靠性不強(qiáng)。也有采用玻璃絲制成填充料，但是該填充料在高溫燃燒時(shí)會(huì)灰化、起煙。在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，普通防火控制電纜無法保證線路繼續(xù)工作，難以為逃生和救援爭(zhēng)取更長(zhǎng)的時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種防火阻燃礦物化合填充料，本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種防火電纜，防火電纜含有上述的防火阻燃礦物化合填充料，該電纜能夠承受高溫火焰、撞擊、水淋噴射三種破壞性的考驗(yàn)。為達(dá)到上述目的:
一種用于電纜的防火阻燃礦物化合填充料，包括以下物質(zhì): a:含硅粘合物 b:無機(jī)阻燃化合物 c:礦物化合物 a:含娃粘合物
所述的含硅粘合物為硅酸鹽粘合物或硅溶膠粘合物，也可以是其他可以形成高分子或中高分子的含硅粘合物(聚硅 酸)。優(yōu)選含水硅酸鈉、含水硅酸鉀、含水硅酸鎂鋁、含水硅酸鋰、含水硅酸鎂鋰，含水硅酸鎂。優(yōu)選硅溶膠或含水硅酸鎂鋰與硅溶膠的混合物。含硅粘合物可以是含有結(jié)晶水，也可以是含有游離水，這并不會(huì)影響含硅粘合物在本發(fā)明中所起的粘合作用。優(yōu)選地，含水硅酸鎂鋰與硅溶膠的質(zhì)量比為10:1-1:10。硅酸鹽粘合物，在粘合時(shí)，并不是完美的，為了得到具有一定強(qiáng)度和粘合持久性的粘合劑，需要對(duì)硅酸鹽粘合物進(jìn)行改性，如通過物理改性:磁場(chǎng)、超聲波、熱壓釜加熱、回流加熱等處理，可以消除硅酸鹽的老化現(xiàn)象，得到具有一定要求的硅酸鹽粘合物。此外，也可以進(jìn)行化學(xué)改性:使用多聚磷酸鹽、聚硅磷酸鹽、硼酸鹽、聚硼酸鹽、鋁酸鹽、聚硅鋁酸鹽、云母粉、硼砂等無機(jī)化學(xué)改性劑改性，聚丙烯酰胺、山梨醇等有機(jī)化學(xué)改性劑改性。通過上述改性可以增強(qiáng)硅酸鹽粘合物的粘結(jié)能力。更進(jìn)一步 地，多聚憐Ife鹽可以是多聚憐Ife納，多聚憐Ife鐘，多聚憐Ife續(xù)，多聚憐Ife鈣，多聚磷酸銨。更進(jìn)一步地，聚硅磷酸鹽可以是聚硅磷酸鈉，聚硅磷酸鉀，聚硅磷酸鎂，聚硅磷酸鈣，聚硅磷酸銨。更進(jìn)一步地，硼酸鹽可以硼酸鈉，硼酸鉀，本領(lǐng)域的技術(shù)人員都知道，也可以是氧化硼和金屬氧化物的混合物，上述二者物質(zhì)在一定溫度下可以形成硼酸鹽。上述的金屬氧化物，可以是氧化鋁，氧化鈉，氧化鉀，氧化鎂，氧化鈣等。更進(jìn)一步地，聚硼酸鹽可以是聚硼酸鈉，聚硼酸鉀，聚硼酸鋁，聚硼酸鎂，聚硼酸鈣，聚硼酸銨。更進(jìn)一步地，鋁酸鹽可以鋁酸鈉，鋁酸鉀，本領(lǐng)域的技術(shù)人員都知道，也可以是鋁酸和金屬氧化物的混合物，上述二者物質(zhì)在一定溫度下可以形成鋁酸。上述的金屬氧化物，可以是氧化鋁，氧化鈉，氧化鉀，氧化鎂，氧化鈣等。更進(jìn)一步地，聚硅鋁酸鹽可以是聚硅鋁酸鈉，聚硅鋁酸鉀，聚硅鋁酸鎂，聚硅鋁酸鈣，聚硅鋁酸銨。更進(jìn)一步地，上述的硅酸鹽粘合物化學(xué)改性劑，為粉末狀或顆粒狀或細(xì)片狀。粉末或顆粒狀的硅酸鹽粘合物化學(xué)改性劑，其粒徑優(yōu)選0.1至150微米，優(yōu)選0.1-20微米。顆粒粒徑大則會(huì)影響分散性，難以起到改性的作用。細(xì)片狀的硅酸鹽粘合物化學(xué)改性劑，優(yōu)選
0.1-10微米，更優(yōu)選地為0.1-5微米。再進(jìn)一步地，上述的硅酸鹽粘合物化學(xué)改性劑可以是上述化學(xué)改性劑的一種或多種混合，他們之間的混合不會(huì)影響各自作為硅酸鹽粘合物的化學(xué)改性劑的作用。優(yōu)選地，選用有機(jī)的化學(xué)改性劑和無機(jī)的化學(xué)改性劑混合使用，更優(yōu)選地，選用山梨醇與鋁酸鹽混合使用，作為硅酸鹽粘合物的化學(xué)改性劑。優(yōu)選地，山梨醇與鋁酸鹽質(zhì)量比為1:10-10:1。優(yōu)選地，硅酸鹽粘合物的改性劑使用量為硅酸鹽粘合物質(zhì)量的0.5%_10%。更優(yōu)選地為1%-5%。更優(yōu)選地，2%-4%。本發(fā)明的防火阻燃礦物化合填充料，可以列舉的例子，還可以包括作為硅酸鹽粘合物的固化劑的化合物，包括有機(jī)酯，硅鐵粉、β -硅酸二鈣、氟硅酸鈉等。進(jìn)一步地，有機(jī)酯，可以列舉的例子，包括甲酸甲酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、甲酸乙
酯、十二苯磺酸甲酯、十二苯磺酸乙酯、十二苯磺酸異丁酯。
優(yōu)選地，作為硅酸鹽粘合物的固化劑，可以是上述固化劑單獨(dú)作為硅酸鹽粘合物的固化劑，也可以是上述固化劑的混合物作為硅酸鹽粘合物的固化劑。優(yōu)選地，硅酸鹽粘合物的固化劑劑使用量為硅酸鹽粘合物質(zhì)量的0.5%_40%。更優(yōu)選地為5%-30%。更優(yōu)選地，10%-20%。
b:無機(jī)阻燃化合物
作為用于本發(fā)明防火阻燃礦物化合填充料的無機(jī)阻燃化合物，該無機(jī)阻燃化合物在高溫下具有很好的吸熱能力，同時(shí)不可燃，起到防火的作用，具體地，為氫氧化物型無機(jī)阻燃齊 、氧化物型無機(jī)阻燃劑、硼酸鹽型阻燃劑、錫酸鹽型阻燃劑、銻型阻燃劑，它們可單獨(dú)使用或者以二或更多種的組合形式使用。

進(jìn)一步地，作為氫氧化物型阻燃劑，可以列舉的例子包括氫氧化鋁、氫氧化鎂、堿式碳酸鎂、堿式碳酸銅、水滑石型復(fù)合金屬氫氧化物，水滑石型復(fù)合金屬氫氧化物干燥的產(chǎn)物。進(jìn)一步地,作為氧化物型阻燃劑,可以列舉的例子,包括氧化招、氧化鎂、氧化銅、氧化亞銅、氧化鐵、氧化鋅、氧化錫、水滑石型復(fù)合金屬氫氧化物煅燒的產(chǎn)物、稀土氧化物。進(jìn)一步地，作為硼酸鹽型阻燃，可以列舉的例子包括硼酸鋅、硼酸鋇、硼酸鈣、偏硼酸鋅、偏硼酸鋇。進(jìn)一步地，作為錫酸型阻燃劑，可以列舉的例子包括錫酸鋅、錫酸鋇、堿式錫酸鋅、堿式錫酸鋇。進(jìn)一步地，作為銻型阻燃劑，可以列舉的例子，包括:三氧化銻，五氧化銻、銻酸鈉、銻酸鉀。作為阻燃無機(jī)化合物，優(yōu)選地，本發(fā)明氫氧化物型阻燃劑，或氫氧化物型阻燃劑搭配少量的氧化物型阻燃劑。優(yōu)選地，本發(fā)明的防火阻燃礦物化合填充料的無機(jī)阻燃劑選擇氫氧化鎂或氫氧化鋁或氫氧化鋁與氧化鈰的混合物。為了更好的與本發(fā)明的a含硅粘合物相容，也為了無機(jī)阻燃劑能夠很好的分散，有力地節(jié)約在制備是的能源，本發(fā)明的無機(jī)阻燃劑的平均顆粒直徑介于0.05-20 μ m，優(yōu)選
0.1-20 μ m。進(jìn)一步地，基于上述的同樣的原因，為了獲得更好的分散性，也可以使用硅油或硅烷偶聯(lián)劑處理無機(jī)阻燃劑。更優(yōu)選地，本發(fā)明的防火阻燃礦物化合填充料的無機(jī)阻燃劑的用量為a含硅粘合物的30%-200%。更優(yōu)選地，為50%-150%。
c:礦物化合物
作為用于本發(fā)明防火阻燃礦物化合填充料的增加柔性的礦物化合物，滑石粉、碳粉、石墨、二氧化鈦、二氧化硅、硅、云母、碳酸鈣、硫酸鈣、硫酸鋇、碳酸鎂、硫酸鎂、氧化鈦、氧化鋁、氧化鉀、碳化硅、金屬粉末硅酸鈣、高嶺土、大理石粉末。優(yōu)選碳酸鈣、二氧化硅、氧化鋁、碳化硅、氧化鈦。纖維狀的礦物化合物優(yōu)選短纖維。片狀的礦物化合物優(yōu)選圓片狀或橢圓形狀的材料。
碳酸鈣、氧化鋁、碳化硅、氧化鈦優(yōu)選0.01至20微米，特別優(yōu)選納米級(jí)碳酸鈣、納米級(jí)氧化招、納米級(jí)碳化娃、納米級(jí)氧化鈦。優(yōu)選地，作為用于本發(fā)明防火阻燃礦物化合填充料的礦物化合物，可以使用表面活性劑或硅烷偶聯(lián)劑或甲基硅油改性等表面改性劑?；蛘呤褂蒙鲜龆喾N表面改性劑進(jìn)行改性，以增強(qiáng)分散性。更優(yōu)選地，本發(fā)明的用于本發(fā)明防火阻燃礦物化合填充料的礦物化合物的用量為a含硅粘合物的30%-200%。更優(yōu)選地，為50%-150%。
此外，本發(fā)明的填充料除了含有上述物質(zhì)之外，還可以含有顏料，優(yōu)選無機(jī)顏料。公知的無機(jī)顏料如碳黑、鈦白粉、氧化鐵紅、鉛鉻黃(鉻酸鉛)、鋅鉻黃(鉻酸鋅)、鎘黃(硫化鎘)和鐵黃(水合氧化鐵)、氧化鉻綠和鉛鉻綠、鐵藍(lán)、鈷藍(lán)、群青。優(yōu)選碳黑、鈦白粉、氧化鐵紅、鐵
黃、群青。更優(yōu)選地，本發(fā)明的用于本發(fā)明防火阻燃礦物化合填充料的顏料的用量為a含硅粘合物的0.1%-50%。更優(yōu)選地，為1%_10%。本發(fā)明的填充料的制備方法為:按照配方依次將含硅粘合物，無機(jī)阻燃化合物、礦物化合物、顏料加入分散機(jī)中分散10分鐘，分散均勻后得到本發(fā)明的填充料。本發(fā)明的有益效果:
1.本發(fā)明的用于本發(fā)明防火阻燃礦物化合填充料是無毒產(chǎn)品，填充料廢棄后不會(huì)對(duì)自然產(chǎn)生危害。2.本發(fā)明的用于本發(fā)明防火阻燃礦物化合填充料不含任何可燃燒物質(zhì)，具有優(yōu)異的防火效果。3.本發(fā)明的用于本發(fā)明防火阻燃礦物化合填充料在遇到火災(zāi)時(shí)，礦物化合填充料會(huì)失去水分而吸收大量的熱，以達(dá)到阻燃的效果。4.本發(fā)明的用于本發(fā)明防火阻燃礦物化合填充料，在用于電纜時(shí)，填充料具有很好的柔韌性。


圖1為電纜的截面結(jié)構(gòu)圖，填充料設(shè)置在導(dǎo)線之間。
具體實(shí)施例方式 下面，結(jié)合本發(fā)明的附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步的說明:
如圖1所示，I為銅絞線，2為云母帶+陶瓷化防火耐火復(fù)合帶+高分子絕緣層，3為填充料，4為玻璃布帶，5為無鹵 低煙級(jí)護(hù)套。銅絞線外依次包覆云母帶，陶瓷化防火耐火復(fù)合帶和高分子絕緣層。至少一支銅絞線設(shè)置在玻璃布帶內(nèi)，玻璃布帶外再設(shè)置一層無齒低煙級(jí)護(hù)套。
電線電纜的制備方法都是公知常識(shí)，本發(fā)明的發(fā)明點(diǎn)不在這里，所以本發(fā)明中不對(duì)此無必要的詳述。填充料的制備方法如前所述，下列實(shí)施例中不再重復(fù)敘述。
實(shí)施例1-5
實(shí)施例1-5的電線電纜，包括銅絞線、云母帶、陶瓷化防火耐火復(fù)合帶、高分子絕緣層、玻璃布帶、無鹵低煙級(jí)護(hù)套。電線電纜的材料及結(jié)構(gòu)如圖1所示。此外，填充料的配方如下表所示:
權(quán)利要求
1.一種防火阻燃礦物化合填充料，其特征在于，包括以下物質(zhì): 含硅粘合物； 無機(jī)阻燃化合物； 礦物化合物； 所述的礦物化合物選自滑石粉、碳粉、石墨、二氧化鈦、硅、云母、二氧化硅、碳酸鈣、硫酸鈣、硫酸鋇、碳酸鎂、硫酸鎂、氧化鈦、氧化鋁、氧化鉀、碳化硅、金屬粉末硅酸鈣、高嶺土、大理石粉末中的一種或數(shù)種； 所述的無機(jī)阻燃化合物選自氧化鋁、氫氧化鎂、堿式碳酸鎂、堿式碳酸銅、水滑石型復(fù)合金屬氫氧化物，水滑石型復(fù)合金屬氫氧化物干燥的產(chǎn)物，氧化鋁、氧化鎂、氧化銅、氧化亞銅、氧化鐵、氧化鋅、氧化錫、水滑石型復(fù)合金屬氫氧化物煅燒的產(chǎn)物、稀土氧化物，硼酸鋅、硼酸鋇、硼酸鈣、偏硼酸鋅、偏硼酸鋇，錫酸鋅、錫酸鋇、堿式錫酸鋅、堿式錫酸鋇，三氧化銻，五氧化銻、銻酸鈉、銻酸鉀中的一種或數(shù)種。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種防火阻燃礦物化合填充料，其特征在于，所述的含硅粘合物為硅酸鹽或硅溶膠與含水硅酸鹽的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種防火阻燃礦物化合填充料，其特征在于，所述的含硅粘合物為娃溶膠。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種防火阻燃礦物化合填充料，其特征在于，包括以下物質(zhì)和重量份: 含硅粘合物100 ； 無機(jī)阻燃化合物30-200 ； 礦物化合物30-200。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種防火阻燃礦物化合填充料，其特征在于，所述的填充料還包括硅酸鹽改性劑，所述的硅酸鹽改性劑選自多聚磷酸鹽、聚硅磷酸鹽、硼酸鹽、聚硼酸鹽、鋁酸鹽、聚硅鋁酸鹽、云母粉、硼砂、聚丙烯酰胺、山梨醇中的一種或數(shù)種。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于電纜的防火阻燃礦物化合填充料，其特征在于，所述的硅酸鹽改性劑用量為硅酸鹽質(zhì)量的0.5%-10%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種防火阻燃礦物化合填充料，其特征在于，所述的填充料還包括硅酸鹽固化劑，所述的硅酸鹽固化劑選自硅鐵粉、β-硅酸二鈣、氟硅酸鈉、甲酸甲酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、甲酸乙酯、十二苯磺酸甲酯、十二苯磺酸乙酯、十二苯磺酸異丁酯中的一種或數(shù)種。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種防火阻燃礦物化合填充料，其特征在于，所述的硅酸鹽固化劑用量為硅酸鹽質(zhì)量的0.5%-40%。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種防火阻燃礦物化合填充料，其特征在于，所述的填充料還包括無機(jī)顏料，所述無機(jī)顏料選自碳黑、鈦白粉、氧化鐵紅、鉛鉻黃(鉻酸鉛)、鋅鉻黃、鎘黃、鐵黃、氧化鉻綠、鉛鉻綠、鐵藍(lán)、鈷藍(lán)、群青中的一種或數(shù)種。
10.一種電纜,其特征在于,所述電纜內(nèi)含有如權(quán)利要求1-9中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的防火阻燃礦物化合填充料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于電纜的防火阻燃礦物化合填充料。該填充料包括含硅粘合物；無機(jī)阻燃化合物；礦物化合物。還可以包括硅酸鹽改性劑、硅酸鹽固化劑、顏料。本發(fā)明的防火阻燃礦物化合填充料不含任何可燃燒物質(zhì)，具有優(yōu)異的防火效果、會(huì)失去水分而吸收大量的熱，以達(dá)到阻燃的效果、具有很好的柔韌性、廢棄后不會(huì)對(duì)自然產(chǎn)生危害。
文檔編號(hào)C04B28/04GK103102134SQ201310053948
公開日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2013年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月20日
發(fā)明者周友國 申請(qǐng)人:上海宏勝電線電纜有限公司, 宏勝電線電纜有限公司