本發(fā)明涉及電子元件領(lǐng)域，尤其涉及一種阻燃型柔性防火電纜及其制備方法。
背景技術(shù)：
電纜，通常是由幾根或幾組導(dǎo)線（每組至少兩根）絞合而成的類似繩索的電纜，每組導(dǎo)線之間相互絕緣，并常圍繞著一根中心扭成，整個外面包有高度絕緣的覆蓋層。電纜具有內(nèi)通電，外絕緣的特征。
絕緣層即在電纜導(dǎo)線外圍均勻而密封地包裹一層不導(dǎo)電的材料，如：樹脂、塑料、硅橡膠、PVC等，但這些材料受本質(zhì)性能所限，其耐熱性能和絕緣性能相對較弱。
在國內(nèi)已申請的相關(guān)專利中，專利《一種阻燃抗拉柔軟電纜》（申請?zhí)枺?01610040262.X，公開日：2016-05-04），公開了一種具有阻燃能力的柔性電纜，但其采用了五層金屬鎧裝層，由于是圓管狀的鎧裝層，其可彎曲性必然較差，最小彎曲半徑大，綜合機械性能差，使用范圍小；由于采用了大量金屬層，其電磁屏蔽性能雖然強，但其雷電壓擊穿能力下降很多，尤其采用的絕緣材料除芯材表面的材料外主要是常規(guī)聚脂纖維，這種材料絕緣性能一般，甚至不會用作絕緣材料，且易受酸堿腐蝕、耐水性差、易燃燒，因此該發(fā)明的絕緣性弱，使用壽命短，阻燃能力差、易老化、不耐高溫。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷，本發(fā)明旨在提供一種綜合機械性能好、絕緣性強、阻燃、最小彎曲半徑小、耐高溫、抗老化、使用壽命長、使用范圍廣的阻燃型柔性防火電纜及其制造方法。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種阻燃型柔性防火電纜的制造方法，包括以下步驟：
1）原材料的選用與準備
①表層護套原材料選用固化有5～8wt%氫氧化鎂阻燃劑的改性熱硫化型硅橡膠，選擇標準為：體積電阻率不低于2×1015Ω?cm、介電強度不低于200kV/cm、長時工作溫度范圍-55~180℃；
②改性尼龍PA66層原材料選用固化有5～8wt%氫氧化鎂阻燃劑的改性尼龍PA66；
③支撐層原材料選用采用特定方法制造的石墨化碳纖維；
④內(nèi)襯原材料選用ENB三元乙丙橡膠；
⑤絕緣層原材料選用環(huán)氧樹脂與玻璃纖維按重量比9：1的混合材料；
⑥導(dǎo)體原材料選用標準銅材或鋁材；
2）石墨化碳纖維的制備
①通過標準方法將氨氣、丙烷和丙烯腈合成為聚丙烯腈樹脂；
②將步驟①獲得的聚丙烯腈樹脂溶入聚氧化乙烯與純凈水的混合劑中，該混合劑內(nèi)聚氧化乙烯與純凈水的體積比為2.5-3：7，獲得紡絲原液；
③將步驟②獲得的紡絲原液通過孔徑0.05mm-0.08mm的噴孔加壓噴入凝固浴中，壓力范圍為1.5bar-2bar，噴頭與凝固浴液面距離為10mm-15mm，獲得聚丙烯腈原絲；
④將步驟③獲得的聚丙烯腈原絲按標準方法進行預(yù)氧化，獲得預(yù)氧化纖維；
⑤將步驟④獲得的預(yù)氧化纖維進行炭化處理，所述炭化處理分為前炭化處理和后炭化處理，前炭化處理溫度750℃-800℃，處理時間5min -10min，后炭化處理溫度1500℃-1600℃，處理時間5min -8min獲得炭化纖維；
⑥將步驟⑤獲得的炭化纖維置進行石墨化處理，即將之放置于2400℃-2500℃環(huán)境下，保溫8s-12s；
⑦收絲，獲得所需石墨化碳纖維；
3）阻燃型柔性防火電纜的制造
①將導(dǎo)體按標準方式編織好，獲得待用導(dǎo)體；
②將1）中步驟⑤準備的環(huán)氧樹脂與玻璃纖維加熱至熔融態(tài)，獲得封裝用流體；
③將步驟①獲得的待用導(dǎo)體放入步驟②獲得的封裝用流體進行封裝，獲得待用芯材；
④將1）中步驟④準備的ENB三元乙丙橡膠按標準方法制成管狀，獲得套管內(nèi)層；
⑤將2）中步驟⑦獲得的石墨化碳纖維編織成致密網(wǎng)管狀，套裝在步驟④獲得的套管內(nèi)層外表面，獲得套管中層；
⑥將改性尼龍PA66編織在步驟⑤獲得的套管中層外表面，獲得帶改性尼龍PA66層的套管中層；
⑦將1）中步驟①準備的改性熱硫化型硅橡膠按標準方法制成表層護套，該表層護套的內(nèi)徑比步驟⑥獲得的帶改性尼龍PA66層的套管中層外徑大1mm~2mm；
⑧將步驟③獲得的待用芯材插入步驟⑥獲得的帶改性尼龍PA66層的套管中層中，再將獲得的組合體整體插入步驟⑦獲得的表層護套內(nèi)，即獲得所需阻燃型柔性防火電纜。
一種根據(jù)上述制造方法制造出的阻燃型柔性防火電纜，包括表層護套、支撐層、內(nèi)襯、絕緣層、導(dǎo)體；在表層護套與支撐層之間還設(shè)置有空心層，空心層與支撐層交界處設(shè)置有固化有5～8wt%氫氧化鎂阻燃劑的改性尼龍PA66層；表層護套采用固化有5～8wt%氫氧化鎂阻燃劑的改性熱硫化型硅橡膠；支撐層采用石墨化碳纖維制成；內(nèi)襯采用ENB三元乙丙橡膠制成；絕緣層采用環(huán)氧樹脂與玻璃纖維按重量比9：1的混合材料制成
該阻燃型柔性防火電纜可長時承受-70℃~200℃的工作溫度、阻燃等級V-0、最小彎曲半徑不高于直徑的8倍、至少可抗雷電陡坡峰值4000kV/s、屈服強度不低于80N/mm2、延伸率不低于25%、抗拉強度不低于100N/mm2。
與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：選用的熱硫化型硅橡膠、ENB三元乙丙橡膠、石墨化碳纖維都具有非常好的耐高溫的抗老化性能，加上在支撐層和表層護套中間設(shè)置了空心層，起著散熱、隔熱的作用，改性尼龍PA66層可以反射部分光線和熱能，并通過空心層和透明的熱硫化型硅橡膠表層傳播，散熱能力遠強于常規(guī)電纜，使得整個電纜整體抗高溫抗老化性能得到長足的提升，因此本發(fā)明的阻燃型柔性防火電纜耐高溫、抗老化、使用壽命長；添加的氫氧化鎂阻燃劑能夠大大地提高材料的韌性、耐熱性及穩(wěn)定性，使紡織品具有抑煙、無毒、環(huán)保的高阻燃效能；由于表層護套采用熱硫化型硅橡膠，選擇標準為：體積電阻率不低于2×1015Ω?cm、介電強度不低于200kV/cm，絕緣層采用環(huán)氧樹脂與玻璃纖維的混合物，再加上空心層的隔斷，使電纜整體絕緣性很強且不易擊穿損毀，至少可抗雷電陡坡峰值4000kV/s；整體結(jié)構(gòu)設(shè)計合理、各層級結(jié)構(gòu)和材料功能互補，有石墨化纖維的高強度高柔韌性、硅橡膠的高延伸率和大范圍工作溫度、環(huán)氧樹脂與玻璃纖維混合物的高韌性及緩沖能力，及空心層提供的退讓和緩沖空間，使本發(fā)明的綜合機械性能好、可彎曲半徑大、使用范圍廣。
附圖說明
圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中：表層護套1、空心層2、改性尼龍PA66層3、支撐層4、內(nèi)襯5、絕緣層6、導(dǎo)體7。
具體實施方式
實施例1：
一種阻燃型柔性防火電纜，包括表層護套1、空心層2、固化有5wt%氫氧化鎂阻燃劑的改性尼龍PA66層3、支撐層4、內(nèi)襯5、絕緣層6、導(dǎo)體7；表層護套1采用固化有5wt%氫氧化鎂阻燃劑的改性熱硫化型硅橡膠；支撐層4采用石墨化碳纖維制成；內(nèi)襯5采用ENB三元乙丙橡膠制成；絕緣層6采用環(huán)氧樹脂與玻璃纖維按重量比9：1的混合材料制成。
該阻燃型柔性防火電纜的制造方法包括以下步驟：
1）原材料的選用與準備
①表層護套1原材料選用固化有5wt%氫氧化鎂阻燃劑的改性熱硫化型硅橡膠，選擇標準為：體積電阻率不低于2×1015Ω?cm、介電強度不低于200kV/cm、長時工作溫度范圍-55~180℃；
②改性尼龍PA66層3原材料選用固化有5wt%氫氧化鎂阻燃劑的改性尼龍PA66；
③支撐層4原材料選用采用特定方法制造的石墨化碳纖維；
④內(nèi)襯5原材料選用ENB三元乙丙橡膠；
⑤絕緣層6原材料選用環(huán)氧樹脂與玻璃纖維按重量比9：1的混合材料；
⑥導(dǎo)體7原材料選用標準銅材或鋁材；
2）石墨化碳纖維的制備
①通過標準方法將氨氣、丙烷和丙烯腈合成為聚丙烯腈樹脂；
②將步驟①獲得的聚丙烯腈樹脂溶入聚氧化乙烯與純凈水的混合劑中，該混合劑內(nèi)聚氧化乙烯與純凈水的體積比為2.5：7，獲得紡絲原液；
③將步驟②獲得的紡絲原液通過孔徑0.05mm的噴孔加壓噴入凝固浴中，壓力范圍為1.5bar，噴頭與凝固浴液面距離為10mm，獲得聚丙烯腈原絲；
④將步驟③獲得的聚丙烯腈原絲按標準方法進行預(yù)氧化，獲得預(yù)氧化纖維；
⑤將步驟④獲得的預(yù)氧化纖維進行炭化處理，所述炭化處理分為前炭化處理和后炭化處理，前炭化處理溫度750℃，處理時間5min，后炭化處理溫度1500℃，處理時間5min獲得炭化纖維；
⑥將步驟⑤獲得的炭化纖維置進行石墨化處理，即將之放置于2400℃環(huán)境下，保溫8s；
⑦收絲，獲得所需石墨化碳纖維；
3）阻燃型柔性防火電纜的制造
①將導(dǎo)體7按標準方式編織好，獲得待用導(dǎo)體7；
②將1）中步驟⑤準備的環(huán)氧樹脂與玻璃纖維加熱至熔融態(tài)，獲得封裝用流體；
③將步驟①獲得的待用導(dǎo)體7放入步驟②獲得的封裝用流體進行封裝，獲得待用芯材；
④將1）中步驟④準備的ENB三元乙丙橡膠按標準方法制成管狀，獲得套管內(nèi)層；
⑤將2）中步驟⑦獲得的石墨化碳纖維編織成致密網(wǎng)管狀，套裝在步驟④獲得的套管內(nèi)層外表面，獲得套管中層；
⑥將改性尼龍PA66編織在步驟⑤獲得的套管中層外表面，獲得帶改性尼龍PA66層3的套管中層；
⑦將1）中步驟①準備的改性熱硫化型硅橡膠按標準方法制成表層護套1，該表層護套1的內(nèi)徑比步驟⑥獲得的帶改性尼龍PA66層3的套管中層外徑大1mm；
⑧將步驟③獲得的待用芯材插入步驟⑥獲得的帶改性尼龍PA66層3的套管中層中，再將獲得的組合體整體插入步驟⑦獲得的表層護套1內(nèi)，即獲得所需阻燃型柔性防火電纜。
根據(jù)本實施例生產(chǎn)出的電纜樣品，可長時承受-70℃~200℃的工作溫度、阻燃等級V-0、最小彎曲半徑為直徑的6倍、可抗雷電陡坡峰值4400kV/s、屈服強度87N/mm2、延伸率47%、抗拉強度不低于110N/mm2。
實施例2：
一種阻燃型柔性防火電纜，包括表層護套1、空心層2、固化有8wt%氫氧化鎂阻燃劑的改性尼龍PA66層3、支撐層4、內(nèi)襯5、絕緣層6、導(dǎo)體7；表層護套1采用固化有8wt%氫氧化鎂阻燃劑的改性熱硫化型硅橡膠；支撐層4采用石墨化碳纖維制成；內(nèi)襯5采用ENB三元乙丙橡膠制成；絕緣層6采用環(huán)氧樹脂與玻璃纖維按重量比9：1的混合材料制成。
該阻燃型柔性防火電纜的制造方法包括以下步驟：
1）原材料的選用與準備
①表層護套1原材料選用固化有8wt%氫氧化鎂阻燃劑的改性熱硫化型硅橡膠，選擇標準為：體積電阻率不低于2×1015Ω?cm、介電強度不低于200kV/cm、長時工作溫度范圍-55~180℃；
②改性尼龍PA66層3原材料選用固化有8wt%氫氧化鎂阻燃劑的改性尼龍PA66；
③支撐層4原材料選用采用特定方法制造的石墨化碳纖維；
④內(nèi)襯5原材料選用ENB三元乙丙橡膠；
⑤絕緣層6原材料選用環(huán)氧樹脂與玻璃纖維按重量比9：1的混合材料；
⑥導(dǎo)體7原材料選用標準銅材或鋁材；
2）石墨化碳纖維的制備
①通過標準方法將氨氣、丙烷和丙烯腈合成為聚丙烯腈樹脂；
②將步驟①獲得的聚丙烯腈樹脂溶入聚氧化乙烯與純凈水的混合劑中，該混合劑內(nèi)聚氧化乙烯與純凈水的體積比為3：7，獲得紡絲原液；
③將步驟②獲得的紡絲原液通過孔徑0.08mm的噴孔加壓噴入凝固浴中，壓力范圍為2bar，噴頭與凝固浴液面距離為15mm，獲得聚丙烯腈原絲；
④將步驟③獲得的聚丙烯腈原絲按標準方法進行預(yù)氧化，獲得預(yù)氧化纖維；
⑤將步驟④獲得的預(yù)氧化纖維進行炭化處理，所述炭化處理分為前炭化處理和后炭化處理，前炭化處理溫度800℃，處理時間10min，后炭化處理溫度1600℃，處理時間8min獲得炭化纖維；
⑥將步驟⑤獲得的炭化纖維置進行石墨化處理，即將之放置于2500℃環(huán)境下，保溫12s；
⑦收絲，獲得所需石墨化碳纖維；
3）阻燃型柔性防火電纜的制造
①將導(dǎo)體7按標準方式編織好，獲得待用導(dǎo)體7；
②將1）中步驟⑤準備的環(huán)氧樹脂與玻璃纖維加熱至熔融態(tài)，獲得封裝用流體；
③將步驟①獲得的待用導(dǎo)體7放入步驟②獲得的封裝用流體進行封裝，獲得待用芯材；
④將1）中步驟④準備的ENB三元乙丙橡膠按標準方法制成管狀，獲得套管內(nèi)層；
⑤將2）中步驟⑦獲得的石墨化碳纖維編織成致密網(wǎng)管狀，套裝在步驟④獲得的套管內(nèi)層外表面，獲得套管中層；
⑥將改性尼龍PA66編織在步驟⑤獲得的套管中層外表面，獲得帶改性尼龍PA66層3的套管中層；
⑦將1）中步驟①準備的改性熱硫化型硅橡膠按標準方法制成表層護套1，該表層護套1的內(nèi)徑比步驟⑥獲得的帶改性尼龍PA66層3的套管中層外徑大2mm；
⑧將步驟③獲得的待用芯材插入步驟⑥獲得的帶改性尼龍PA66層3的套管中層中，再將獲得的組合體整體插入步驟⑦獲得的表層護套1內(nèi)，即獲得所需阻燃型柔性防火電纜。
根據(jù)本實施例生產(chǎn)出的電纜樣品，可長時承受-70℃~200℃的工作溫度、阻燃等級V-0、最小彎曲半徑為直徑的8倍、可抗雷電陡坡峰值5300kV/s、屈服強度98N/mm2、延伸率32%、抗拉強度不低于131N/mm2。
對所公開的實施例的上述說明，僅為了使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。