阅读说明：本技术 一种无卤阻燃型防水防鼠直流电力电缆 (Halogen-free flame-retardant waterproof and rat-proof direct-current power cable ) 是由 万长东 胡宏生 张家文 毕亮亮 徐志敏 高健 于 2020-07-13 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种无卤阻燃型防水防鼠直流电力电缆,包括导体和绝缘层,所述绝缘层包裹所述导体,其特征在于,所述导体和绝缘层之间填充有复合填充物；所述导体和绝缘层之间的间隙为0.2-0.8mm；所述复合填充物将间隙90％以上体积填充；所述复合填充物包括以下重量份数的原料组成：10-50份溶剂油,10-15份海泡石,4-6份异氰酸酯,8-20份改性聚丙烯酰胺；所述改性聚丙烯酰胺的改性过程为：按重量份数计,依次取10-15份聚丙烯酰胺,3-5份乳化剂,4-6份交联剂,40-50份水,先将聚丙烯酰胺和水搅拌混合,再依次加入乳化剂和交联剂,搅拌分散后,保温静置,再经高速搅拌混合,得改性聚丙烯酰胺。(The invention discloses a halogen-free flame-retardant waterproof and rat-proof direct-current power cable which comprises a conductor and an insulating layer, wherein the insulating layer wraps the conductor; the gap between the conductor and the insulating layer is 0.2-0.8 mm; the composite filler fills more than 90% of the volume of the gap; the composite filler comprises the following raw materials in parts by weight: 10-50 parts of solvent oil, 10-15 parts of sepiolite, 4-6 parts of isocyanate and 8-20 parts of modified polyacrylamide; the modification process of the modified polyacrylamide comprises the following steps: according to the weight portion, taking 10-15 portions of polyacrylamide, 3-5 portions of emulsifier, 4-6 portions of cross-linking agent and 40-50 portions of water in turn, firstly stirring and mixing polyacrylamide and water, then adding the emulsifier and the cross-linking agent in turn, stirring and dispersing, keeping warm and standing, and then stirring and mixing at high speed to obtain the modified polyacrylamide.)

一种无卤阻燃型防水防鼠直流电力电缆

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体是一种无卤阻燃型防水防鼠直流电力电缆。

背景技术

随着基础建设的不断完善，室外电缆的应用越来越广泛。室外环境复杂，如铁路隧道这一相对较为封闭的环境比较容易发生火灾、水患，经常出现鼠蚁等动物。若有火险发生，火焰蔓延，非阻燃耐火型电缆极易在火焰中被破坏，会对火险的抢救带来极大的难度，而且电缆绝缘、护套材料在火焰中燃烧释放的各种有害气体，也会对人员造成伤害；水患的发生则会造成电缆浸水，进而因为短路而损坏电缆甚至损坏整个电路；而鼠蚁的啃咬则会直接伤害电缆，造成电路中断。

因为使用环境的特殊性，隧道环境较为封闭，在施工时各种机械摩擦易蹦出火花，而引发火灾，故要求电缆必须具备阻燃或耐火等防火性能；

因铁路隧道多在山中，且所在地点不一，而南北温差较大，可达到80℃左右，所以设计的电缆需要具备耐高、低温性能；

不管是山岭隧道、水下隧道还是城市隧道，在施工中都会出现滴水或渗水等积水现象，所以设计电缆需要具备一定的阻水性能；

隧道的周围属于无人定居的区域，是鼠蚁容易聚集的地方，所以设计的电缆应有防鼠蚁性能；

现在空气质量较差，而隧道又是一个封闭的环境，空气中的各种污染物极易累积沉降，而它们具有较强的腐蚀性，所以设计的电缆应具备一定的耐腐蚀性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无卤阻燃型防水防鼠直流电力电缆，以解决现有技术中的室外用电缆的阻燃、防水和防鼠蚁等性能不佳，导致无法满足室外复杂环境要求的弊端。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种无卤阻燃型防水防鼠直流电力电缆，包括导体和绝缘层，所述绝缘层包裹所述导体，所述导体和绝缘层之间填充有复合填充物；所述导体和绝缘层之间的间隙为0.2-0.8mm；所述复合填充物将间隙90％以上体积填充；

所述复合填充物包括以下重量份数的原料组成：10-50份溶剂油，10-15份海泡石，4-6份异氰酸酯，8-20份改性聚丙烯酰胺；

所述改性聚丙烯酰胺的改性过程为：按重量份数计，依次取10-15份聚丙烯酰胺，3-5份乳化剂，4-6份交联剂，40-50份水，先将聚丙烯酰胺和水搅拌混合，再依次加入乳化剂和交联剂，搅拌分散后，保温静置，再经高速搅拌混合，得改性聚丙烯酰胺。

与现有技术相比，上述技术方案的有益效果是：

(1)上述技术方案通过在导体和绝缘层之间设计填充物，填充物中含有阴离子聚丙烯酰胺，以阴离子聚丙烯酰胺为稳泡剂，乳化剂为起泡剂，在铬离子作用下，发生部分交联，在体系中形成泡沫凝胶，使气泡稳定存在于体系中，在使用过程中，气泡分散的位置可产生较高的气阻，有效避免水分向内部的渗透扩散，具有良好的阻水效果；且泡沫形成后，将在体系内部保持停滞状态，在较长时间内尽可能减少气体进出体系中，一旦外部环境发生火灾，高温使得泡沫体积快速增大，并冲破绝缘层，使内层的滞留气体快速释放，达到快速灭火避免火灾进一步蔓延的效果；

(2)上述技术方案通过添加海泡石，海泡石的颗粒外形呈不等轴针状，聚集成稻草束状；在使用过程中，遇水后会迅速溶胀并解散，形成的单体纤维或较小的纤维束无规律的分散并形成相互制约的网络，从而在中间的填充层中形成较大的压力，有效阻止水分的进一步渗透扩散；而在遇到火灾高温情况时，海泡石具有出色的热稳定性，可有效保持内部骨架结构的稳定；

(3)上述技术方案通过添加复合填充物，在鼠蚁严重的区域，一旦发生鼠蚁啃咬填充物释放后会引起鼠蚁消化系统破坏，使其快速死亡，有效避免鼠蚁等对电缆的进一步破坏。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种无卤阻燃型防水防鼠直流电力电缆，包括导体和绝缘层，所述绝缘层包裹所述导体，所述导体和绝缘层之间填充有复合填充物；所述导体和绝缘层之间的间隙为0.2-0.8mm；所述复合填充物将间隙90％以上体积填充；

所述复合填充物包括以下重量份数的原料组成：10-50份溶剂油，10-15份海泡石，4-6份异氰酸酯，8-20份改性聚丙烯酰胺；

所述改性聚丙烯酰胺的改性过程为：按重量份数计，依次取10-15份聚丙烯酰胺，3-5份乳化剂，4-6份交联剂，40-50份水，先将聚丙烯酰胺和水搅拌混合，再依次加入乳化剂和交联剂，搅拌分散后，保温静置，再经高速搅拌混合，得改性聚丙烯酰胺。

进一步的，所述溶剂油为甲基硅油、白油、低温煤焦油中的任意一种。

进一步的，所述海泡石为酸改性海泡石；所述酸改性海泡石的改性过程为：将海泡石用盐酸恒温浸泡后，过滤、洗涤、干燥和焙烧，得酸改性海泡石。

进一步的，所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯，二苯基甲烷二异氰酸酯或三甲基己烷二异氰酸酯中的任意一种。

进一步的，所述聚丙烯酰胺为分子量为600-2000万的阴离子聚丙烯酰胺。

进一步的，所述乳化剂为α-烯基磺酸钠，十二烷基苯磺酸钠或脂肪醇醚硫酸钠中的任意一种。

进一步的，所述交联剂为金属铬盐溶液；所述金属铬盐溶液为质量分数为4-6％的硝酸铬溶液。

实施例1

改性聚丙烯酰胺：

按重量份数计，依次取10份聚丙烯酰胺，3份乳化剂，4份交联剂，40份水，先将聚丙烯酰胺和水混合倒入反应釜中，以400r/min转速搅拌混合30min，再向反应釜中依次加入乳化剂和交联剂，以1200r/min转速搅拌分散20min后，于温度为60℃条件下，保温静置2h，待保温静置结束，再于转速为2000r/min条件下，高速搅拌混合45min，出料，得改性聚丙烯酰胺；

酸改性海泡石：

按质量比为1：10将海泡石和质量分数为10％盐酸混合倒入烧杯中，并将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为45℃，转速为300r/min条件下，恒温浸泡2h，再经过滤，得滤饼，并用去离子水洗涤滤饼3次，再将洗涤后的滤饼转入烘箱中，于温度为105℃条件下干燥至恒重，得干燥滤饼，再将所得干燥滤饼转入管式炉，于温度为220℃条件下，保温焙烧1h后，随炉冷却至室温，出料，得酸改性海泡石；

复合填充物：

按重量份数计，依次取10份溶剂油，10份酸改性海泡石，4份异氰酸酯，8份改性聚丙烯酰胺；混合后于转速为800r/min条件下，搅拌混合2h后，出料，即得复合填充物；

电缆成型：

在导体外部包覆绝缘层，控制导体和绝缘层之间的间隙为0.2mm，向间隙中注入复合填充物，控制所述复合填充物将间隙90％体积填充，即得电缆；

所述溶剂油为甲基硅油；所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯；所述聚丙烯酰胺为分子量为600万的阴离子聚丙烯酰胺；所述乳化剂为α-烯基磺酸钠；所述交联剂为质量分数为4％的硝酸铬溶液。

实施例2

改性聚丙烯酰胺：

按重量份数计，依次取15份聚丙烯酰胺，5份乳化剂，6份交联剂，50份水，先将聚丙烯酰胺和水混合倒入反应釜中，以600r/min转速搅拌混合45min，再向反应釜中依次加入乳化剂和交联剂，以1500r/min转速搅拌分散30min后，于温度为70℃条件下，保温静置3h，待保温静置结束，再于转速为3000r/min条件下，高速搅拌混合60min，出料，得改性聚丙烯酰胺；

酸改性海泡石：

按质量比为1：12将海泡石和质量分数为20％盐酸混合倒入烧杯中，并将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为50℃，转速为500r/min条件下，恒温浸泡4h，再经过滤，得滤饼，并用去离子水洗涤滤饼5次，再将洗涤后的滤饼转入烘箱中，于温度为110℃条件下干燥至恒重，得干燥滤饼，再将所得干燥滤饼转入管式炉，于温度为240℃条件下，保温焙烧3h后，随炉冷却至室温，出料，得酸改性海泡石；

复合填充物：

按重量份数计，依次取50份溶剂油，15份酸改性海泡石，6份异氰酸酯，20份改性聚丙烯酰胺；混合后于转速为1200r/min条件下，搅拌混合4h后，出料，即得复合填充物；

电缆成型：

在导体外部包覆绝缘层，控制导体和绝缘层之间的间隙为0.8mm，向间隙中注入复合填充物，控制所述复合填充物将间隙95％体积填充，即得电缆；

所述溶剂油为白油；所述异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯；所述聚丙烯酰胺为分子量为2000万的阴离子聚丙烯酰胺；所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠；所述交联剂为质量分数为6％的硝酸铬溶液。

实施例3

改性聚丙烯酰胺：

按重量份数计，依次取12份聚丙烯酰胺，4份乳化剂，5份交联剂，45份水，先将聚丙烯酰胺和水混合倒入反应釜中，以500r/min转速搅拌混合35min，再向反应釜中依次加入乳化剂和交联剂，以1400r/min转速搅拌分散25min后，于温度为65℃条件下，保温静置2.5h，待保温静置结束，再于转速为2500r/min条件下，高速搅拌混合50min，出料，得改性聚丙烯酰胺；

酸改性海泡石：

按质量比为1：11将海泡石和质量分数为15％盐酸混合倒入烧杯中，并将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为48℃，转速为400r/min条件下，恒温浸泡3h，再经过滤，得滤饼，并用去离子水洗涤滤饼4次，再将洗涤后的滤饼转入烘箱中，于温度为106℃条件下干燥至恒重，得干燥滤饼，再将所得干燥滤饼转入管式炉，于温度为230℃条件下，保温焙烧2h后，随炉冷却至室温，出料，得酸改性海泡石；

复合填充物：

按重量份数计，依次取20份溶剂油，12份酸改性海泡石，5份异氰酸酯，15份改性聚丙烯酰胺；混合后于转速为1100r/min条件下，搅拌混合3h后，出料，即得复合填充物；

电缆成型：

在导体外部包覆绝缘层，控制导体和绝缘层之间的间隙为0.5mm，向间隙中注入复合填充物，控制所述复合填充物将间隙94％体积填充，即得电缆；

所述溶剂油为低温煤焦油；所述异氰酸酯为三甲基己烷二异氰酸酯；所述聚丙烯酰胺为分子量为1500万的阴离子聚丙烯酰胺；所述乳化剂为脂肪醇醚硫酸钠；所述交联剂为质量分数为5％的硝酸铬溶液。

对比例1

本对比例相比于实施例1而言，区别在于未添加酸改性海泡石，其余条件保持不变。

对比例2

本对比例相比于实施例1而言，区别在于未添加阴离子聚丙烯酰胺，其余条件保持不变。

将实施例1-3及对比例1-2所得产品进行性能测试，具体测试方法和测试结果如下所述：

阻燃性能测试：本测试采用氧指数测定仪测试产品氧指数，测试参照GB/T2406.2-2009标准，具体结果如表1所示；

防鼠蚁性能测试：采用实验群体法进行白蚁实验，具体实验结果如表1所示；

表1：产品性能测试结果

	极限氧指数/％	蛀食等级
			实施例1	38	1级
实施例2	39	1级
			实施例3	37	1级
对比例1	30	2级
			对比例2	29	2级

由上述测试结果可知，本申请所得产品具有良好的阻燃效果的同时，可有效防止鼠蚁的侵蚀。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。