專利名稱:一種安全電纜的絕緣組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明有關(guān)于一種防火安全電纜的絕緣組合物。
這種電纜有這樣的特性,那就是在防火試驗標準下,可以持續(xù)工作很長一段時間。并且,這樣做時,對它的環(huán)境是絕對安全的。圍繞導(dǎo)線的絕緣材料涂層,必須在很大溫度范圍內(nèi)(從20℃到1100℃)保持它的絕緣性能。并且,該涂層最后產(chǎn)生的灰渣必須有足夠機械內(nèi)聚力。
一種已知的防火絕緣涂層的組合物,在專利文獻WO 98/43251中有所描述。
該絕緣涂層包含的第一個組分,是由硅橡膠或者乙烯和丙烯的單體或聚合物構(gòu)成;第二個組分由一種易熔融的陶瓷填料構(gòu)成;第三個組分由一種難熔氧化物構(gòu)成。
在上述專利文獻中,特別提出采用乙烯-丙烯三元共聚物,或者乙烯-丙烯二烯單體作為第一個組分。另外,使用的可熔陶瓷填料也是高含量的。按重量比計,可能100份的聚合物需要超過200份的填料。
此組合物構(gòu)成帶來幾個技術(shù)問題。
第一種組分,硅橡膠或者乙烯和丙烯的單體或共聚物,要求過氧化物交聯(lián)化處理。
另外,盡管可熔的陶瓷填料可形成一種玻璃物質(zhì),該物質(zhì)可使絕緣層具有很好的防火性能。但其結(jié)果是,它的高含量對絕緣層的電絕緣性能是不利的。太多的填料含量對制造具有壓出性和固化性絕緣組合物也是一個障礙。
含有高含量填料和過氧化物的上述混合物,使該組合物具有高粘性,這使得當組分混合時,該物質(zhì)在很大程度上具有自熱性。因而使過氧化物產(chǎn)生早期分解,并產(chǎn)生灼燒現(xiàn)象。組合物在攪拌器中發(fā)生部分交聯(lián)化。在擠出過程中,由于組合物的高粘性而產(chǎn)生的過多的機械自熱,灼燒現(xiàn)象也可發(fā)生。
本發(fā)明通過提供絕緣材料的熱絕緣性和電絕緣性之間的一種很好的折衷,來解決這些問題。并且,為了達到這個目的,該發(fā)明提出了一種電絕緣組合物。該組合物可以經(jīng)受高溫T。該組合物包含由有機聚合物構(gòu)成的第一種組分,該有機聚合物的分解溫度小于上述溫度T;第二種組分由可熔陶瓷填料構(gòu)成,該陶瓷填料的熔化溫度小于上述溫度T;第三種組分由難熔的填料組成,該難熔的填料的熔化溫度高于所述的溫度T;該組合物的特征是可熔的陶瓷填料含量,相對于每100份聚合物,按重量比計小于或等于50份。
此高溫T是最高防火試驗溫度,也就是1100℃,是有利的。
在一個首選的具體試驗方案中,上述聚合物為乙烯共聚物。
上述聚合物是乙烯-辛烯共聚物或者基于乙烯-辛烯共聚物的一種混合物。
較佳的是,上述的可熔的陶瓷填料選自氧化硼(B2O3);硼酸鋅(4ZnOB2O3H2O和2ZnO 3B2O33.5H2O);和無水的或有水的磷酸硼(BPO4),或者這些組分的一種混合物。這種可熔陶瓷填料的熔點低于500℃,并且在溫度影響下,產(chǎn)生一種玻璃態(tài)物質(zhì)。
較佳的是,上述的難熔填料選自氧化鎂MgO,氧化硅(SiO2),氧化鋁(Al2O3),和白云母(6SiO2-3Al2O3-K2O-2H2O),或者這些填料的一種混合物。
該組合物或者通過熱塑混合,或者通過硅烷交聯(lián)化處理。例如,采用sioplas技術(shù)。在這種情況下,硼酸鋅是最適合的可熔陶瓷填料。這種交聯(lián)化要求較少的設(shè)備,并且,與過氧化物交聯(lián)化相比,具有較高的擠出率。另外,這種交聯(lián)化不會對電纜的組件施加壓力,這是因為它發(fā)生在大氣壓力下,或者在非常低的蒸汽壓力下。這與傳統(tǒng)上在高壓下蒸汽管中進行的過氧化物交聯(lián)化是不一樣的。
應(yīng)該注意到,使用一種可完全降解的聚合物作為第一個組分,并通過合適地選取難熔的填料,就可使形成導(dǎo)體的金屬的膨脹系數(shù),與填料的膨脹系數(shù)比率接近于1。例如,在溫度是20℃到1000℃的范圍內(nèi),二氧化硅的膨脹系數(shù)是4×10-6/℃;然而,銅的膨脹系數(shù)是18×10-6/℃;氧化鎂的膨脹系數(shù)是12×10-6/℃到14×10-6/℃。因此,在硅樹脂橡膠分解以后,填充有氧化鎂的絕緣電纜比填充有二氧化硅的電纜,具有更好的機械性能。
這種組合物在一個較廣的溫度范圍(大約在20℃到1100℃)內(nèi),仍然保持電絕緣性。這樣,通過將該組合物轉(zhuǎn)化成一種硬質(zhì)陶瓷層,就使導(dǎo)體在著火的條件下仍然是絕緣的。有這種組合物構(gòu)成的涂層的電纜,在一般的應(yīng)用場合中,比如在環(huán)境溫度下使用時,是聚合物使導(dǎo)體具有絕緣性,并使電纜具有機械強度和彈性。在高溫下,特別是在著火的情況下,聚合物將完全裂解。這樣,在燒結(jié)的條件下,由于可熔陶瓷填料形成玻璃物質(zhì),難熔的填料就代替了聚合物,并在導(dǎo)體周圍,形成了一種硬質(zhì)絕緣陶瓷層,從而提供了電絕緣性能。
舉一個例子來說,本發(fā)明的組合物在一個內(nèi)攪拌器中制成,另外附加的一個步驟,就是將無機填料各組分用一個葉片式混合機預(yù)先混合好,以使可熔陶瓷填料在類似的難熔陶瓷填料(如氧化鎂)中均勻分布。這樣可以增加陶瓷層的內(nèi)聚力。
在第一種較好的特別的具體實施方案中,絕緣組合物包括-100份按重量比計的乙烯-辛烯共聚物;-100到200份按重量比計的氧化鎂;-5到50份按重量比計的氧化硼或者硼酸鋅或者磷酸硼;以及-5到150份的按重量比計的其他填料以及加工助劑和保護助劑。
考慮到高難熔性氧化鎂的熔點溫度是大約2800℃,使用易熔氧化物(如氧化硼)是較佳的。這樣可以潤濕氧化鎂顆粒,并且提高它在燃燒時的燒結(jié)程度。
在第二個較佳的實施方案中,絕緣組合物包括-100份按重量比計的乙烯-辛烯共聚物;-100到200份按重量比計的白云母(muscovite mica);-5到50份按重量比計的磷酸硼或者硼酸鋅;以及-5到150份的按重量比的其它填料以及加工助劑和保護助劑。
本發(fā)明還提供了一種電纜,該電纜包括至少一種導(dǎo)體1、涂敷于該導(dǎo)體的作為內(nèi)層的第一絕緣涂層2,以及作為外層的第二絕緣層3組成。上述第一涂層2由與第一實施方案的組合物組成,并表現(xiàn)出特別高的電絕緣性能。第二涂層3由第二個具體實施方案的組合物構(gòu)成。
這樣一種電纜,就具有兩層絕緣層。第一層2與導(dǎo)體1(如銅導(dǎo)體)相接觸,當溫度上升時產(chǎn)生電絕緣性;外層的第二絕緣層3在高溫下,通過形成一種環(huán)繞導(dǎo)體的硬殼,使電纜具有機械強度。
這兩種涂層采用共擠出法生產(chǎn)是有利的。
根據(jù)本發(fā)明相的絕緣組合物舉例如下
-以云母為基質(zhì)的組合物組成
-以氧化鎂(MgO)為基質(zhì)的組合物組成
在這里,phr意思是指以重量比計的每100份樹脂中的各組分的份數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種可以抵抗高溫T的電絕緣組合物,該組合物包含由一種有機聚合物構(gòu)成的第一種組分,該聚合物的分解溫度低于上述溫度T;由一種可熔陶瓷填料構(gòu)成的第二種組分,該填料的熔化溫度低于上述溫度T;由難熔的填料構(gòu)成的第三種組分,該填料的熔化溫度高于上述溫度T;該組合物的特征在于可熔的陶瓷填料含量,以100份聚合物的重量比計,低于或者等于50份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的組合物,其特征在于上述聚合物是乙烯聚合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的組合物,其特征在于上述聚合物是乙烯-辛烯共聚物或者一種基于乙烯-辛烯共聚物的混合物。
4.據(jù)前述任一權(quán)利要求的組合物,其特征在于采用硅烷交聯(lián)劑進行處理。
5.據(jù)前述任一權(quán)利要求的組合物,其特征在于上述可熔陶瓷填料選自硼氧化物、硼酸鋅和磷酸鋅,或者一種上述組分的混合物。
6.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的組合物,其特征在于上述難熔填料選自氧化鎂、氧化硅、氧化鋁、和白云母,或者一種上述填料的混合物。
7.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的組合物,其特征在于其包括-100份按重量比計的乙烯-辛烯共聚物或基于乙烯-辛烯共聚物的混合物;-100到200份按重量比計的氧化鎂;-5到50份按重量比計的氧化硼或者硼酸鋅或者磷酸硼;以及-5到150份的按重量比的其他填料以及加工助劑和保護助劑。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求1至6中的任何一個的組合物,其特征在于其包括-100份按重量比計的乙烯-辛烯共聚物或基于乙烯-辛烯共聚物的混合物;-100到200份按重量比計的白云母;-5到50份按重量比計的磷酸硼或者硼酸鋅;以及-5到150份的按重量比的其它填料以及加工助劑和保護助劑。
9.一種電纜,包括至少一種導(dǎo)體(1),該導(dǎo)體附著有處于內(nèi)層的第一絕緣層(2),以及處于外層的第二絕緣層(3);該電纜的特征在于,上述第一絕緣層(2)是根據(jù)權(quán)利要求7的組合物構(gòu)成的;上述第二絕緣層(3)是根據(jù)權(quán)利要求8的組合物構(gòu)成的。
全文摘要
本發(fā)明有關(guān)于一種可以抵抗高溫T的電絕緣組合物。該組合物包含的第一個組分,是由一種有機聚合物組成,該聚合物的分解溫度低于上述溫度T;該組合物包含的第二個組分,是由一種可熔的陶瓷填料構(gòu)成,該填料的熔化溫度低于上述溫度T;該組合物包含的第三個組分,是由一種難熔填料組成,并且,該填料熔化溫度高于上述溫度T。根據(jù)本發(fā)明,該可熔陶瓷填料含量,以100份聚合物的重量比計,低于或者等于50份。
文檔編號C08L23/08GK1447344SQ0310729
公開日2003年10月8日 申請日期2003年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月22日
發(fā)明者讓-諾埃爾·德梅, 馬丁·勒瓊, 米歇爾·加德萊因, 克里斯特爾·戴維 申請人:尼克桑斯公司