一种隔热防火电缆及其制备方法
阅读说明：本技术 一种隔热防火电缆及其制备方法 (Heat-insulation fireproof cable and preparation method thereof ) 是由 张伟强 罗进 于 2021-06-22 设计创作，主要内容包括：本发明涉及电缆技术领域,更具体地说,本发明提供了一种隔热防火电缆,包括多个缆芯,多个所述缆芯的外部包覆外隔热层；所述外隔热层均用于为缆芯隔热,其中所述外隔热层包括复合隔热层、预留通道和温感反应球,所述复合隔热层沿圆周方向间隔开设有若干个朝内隔热层设置的散热通孔；所述预留通道设有多个且位于相邻两个散热通孔之间,用于将相邻两个散热通孔连通；所述温感反应球由可变形的热胀冷缩材料制成且设置在预留通道中,所述温感反应球的两侧均与活动设置在预留通道中的复合隔热条连接；通过在复合隔热层开设的若干个散热通孔能够为缆芯提供良好的散热环境。(The invention relates to the technical field of cables, in particular to a heat-insulation fireproof cable which comprises a plurality of cable cores, wherein outer heat-insulation layers are coated outside the cable cores; the outer heat insulation layers are used for insulating the cable core, each outer heat insulation layer comprises a composite heat insulation layer, a reserved channel and a temperature-sensitive reaction ball, and a plurality of heat dissipation through holes arranged towards the inner heat insulation layer are formed in the composite heat insulation layers at intervals along the circumferential direction; the reserved channels are arranged between two adjacent heat dissipation through holes and are used for communicating the two adjacent heat dissipation through holes; the temperature-sensitive reaction ball is made of a deformable thermal expansion and contraction material and is arranged in the reserved channel, and two sides of the temperature-sensitive reaction ball are connected with the composite heat insulation strips movably arranged in the reserved channel; a plurality of heat dissipation through-holes that offer through compound insulating layer can provide good heat dissipation environment for the cable core.)
技术领域
本发明涉及电缆技术领域，更具体地说，是一种隔热防火电缆及其制备方法。
背景技术
电缆是通过多根互相绝缘的导体绞合而成，用于电力或者信息的交互，电缆一般为高空架设或埋于地下，用于长距离的高压电力输送，通常每根电缆负责多股线路的电力传输，不仅传输效率高而且造价低、稳定性好。
传统的电缆的电缆芯在使用的过程中会产生热量，而传统的电缆芯的外围为起到防护防水防火的作用都会将电缆芯包覆多层起到防护作用的防火防水材料，从而导致电缆芯由于散热条件差而导致局部受热过高，从而影响电缆整体性能，电缆一旦损坏，不仅会造成巨大经济损失，给人们生活带来极大不便。
发明内容
本发明的目的在于提供一种隔热防火电缆及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种隔热防火电缆，包括多个缆芯，多个所述缆芯的外部包覆有用于为缆芯隔热的外隔热层；所述外隔热层包括：
复合隔热层，沿圆周方向间隔开设有若干个朝内隔热层设置的散热通孔；
预留通道，设有多个且位于相邻两个散热通孔之间，用于将相邻两个散热通孔连通；以及
温感反应球，由可变形的热胀冷缩材料制成且设置在预留通道中，所述温感反应球的两侧均与活动设置在预留通道中的复合隔热条连接；
当所述复合隔热层遇火使得温感反应球受热膨胀后，温感反应球变形带动复合隔热条朝散热通孔运动并将散热通孔密封。
本申请再进一步的技术方案：所述温感反应球包括：
柔性外层，由柔性材料制成且设置在预留通道开设的限位孔中；以及
热膨胀填充物，填充在柔性外层内，可受热膨胀。
本申请再进一步的技术方案：还包括设置在缆芯和外隔热层之间的加强缠绕层，所述加强缠绕层用于增强缆芯的耐磨性。
本申请再进一步的技术方案：还包括内隔热层，所述内隔热层设置在缆芯和外隔热层之间，用于对加强缠绕层和外隔热层之间隔热。
本申请再进一步的技术方案：所述内隔热层包括依次设置的：
陶瓷化硅橡胶层，套设在加强缠绕层外围；以及
阻火层，套设在陶瓷化硅橡胶层外围且与复合隔热层接触。
本申请再进一步的技术方案：所述缆芯包括：
导体，用于导电；以及
绝缘层，套设在导体的外围，用于使导体绝缘。
本申请再进一步的技术方案：
所述绝缘层与外隔热层之间还设置有防腐层。
本申请再进一步的技术方案：所述复合隔热层和复合隔热条的材料按重量百分比分包括：聚苯乙烯35-50wt％、甲醛7-19wt％、聚苯醚5-12wt％、碱类催化剂3-9wt％、有机硅树脂30-55wt％。
本申请再进一步的技术方案：所述复合隔热层和/或复合隔热条的材料按重量百分比分包括：聚苯乙烯38-45wt％、甲醛7-9wt％、聚苯醚5-10wt％、碱类催化剂6-8wt％、有机硅树脂40-52wt％。
本发明还提供如下技术方案：
一种所述的隔热防火电缆的制备方法，包括以下步骤：
在复合隔热层上开设散热通孔以及预留通道；
在低温环境下将两侧连接有复合隔热条的温感反应球推入到复合隔热层的预留通道中，得到复合隔热层；
将复合隔热层包覆在缆芯外围，得到所述隔热防火电缆。
采用本发明实施例提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
本发明实施例通过在复合隔热层开设的若干个散热通孔能够为缆芯提供良好的散热环境，而且在外接发生火灾时，通过温感反应球的热胀冷缩作用，在遇到火灾的时候会通过变形带动复合隔热条朝散热通孔运动将散热通孔密封，从而起到对缆芯保护的作用。解决了传统的电缆芯由于散热条件差而导致局部受热过高，从而影响电缆整体性能的问题。
附图说明
图1为本发明实施例中隔热防火电缆的结构示意图；
图2为本发明实施例中隔热防火电缆中A处放大的结构示意图。
示意图中的标号说明：
1-缆芯、101-导体、102-绝缘层、2-防腐层、3-加强缠绕层、4-内隔热层、401-陶瓷化硅橡胶层、402-阻火层、5-外隔热层、501-复合隔热层、502-散热通孔、503-复合隔热条、504-预留通槽、505-温感反应球。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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，下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
请参阅图1-2，本申请的一个实施例中，一种隔热防火电缆，包括多个缆芯1，多个所述缆芯1的外部包覆有外用于为缆芯1隔热的隔热层5；所述外隔热层5包括：
复合隔热层501，沿圆周方向间隔开设有若干个朝内隔热层4设置的散热通孔502；
预留通道504，设有多个且位于相邻两个散热通孔502之间，用于将相邻两个散热通孔502连通；以及
温感反应球505，由可变形的热胀冷缩材料制成且设置在预留通道504中，所述温感反应球505的两侧均与活动设置在预留通道504中的复合隔热条503连接；
当所述复合隔热层501遇火使得温感反应球505受热膨胀后，温感反应球505变形带动复合隔热条503朝散热通孔502运动并将散热通孔502密封。
有必要说明的是，所述复合隔热条503通过胶接的方式与温感反应球505连接。
在实际应用时，开设的若干个散热通孔502能够为缆芯1提供良好的散热环境，而在外接发生火灾时，外界的温度传到温感反应球505处，温感反应球505受热膨胀，从而温感反应球505变形带动复合隔热条503朝散热通孔502运动，当两个复合隔热条503运动至相互接触或者重叠时，会将散热通孔502密封。
作为优选的，可以在两个相对设置的复合隔热条503的相对一侧分别设置磁性件和磁吸件，从而便于在温感反应球505受热膨胀推动两个复合隔热条503运动时，通过磁力的作用使得两个复合隔热条503快速接触并将散热通孔502密封。而且需要在室温下降到一定程度时，才会通过温感反应球505的冷缩作用将磁性件与磁吸件分离。
在本实施例的一种情况中，还包括用于增强缆芯1的耐磨性的加强缠绕层3；所述加强缠绕层3设置在缆芯1和外隔热层5之间；加强缠绕层3可以是镀锡铜丝编织或者是纤维编织层。
优选的，所述加强缠绕层3为镀锡铜丝编织，镀锡铜丝编织具有较高的机械强度，能提高电缆整体的强度，从而提高电缆的抗拉性和抗压性，增加电缆寿命。
本发明实施例通过在复合隔热层开设的若干个散热通孔502能够为缆芯1提供良好的散热环境，而且在外接发生火灾时，通过温感反应球505的热胀冷缩作用，在遇到火灾的时候会通过变形带动复合隔热条503朝散热通孔502运动将散热通孔502密封，从而起到对缆芯1保护的作用。解决了传统的电缆芯由于散热条件差而导致局部受热过高，从而影响电缆整体性能的问题。
请参阅图1-2，作为本申请一个优选的实施例，所述温感反应球505包括：
柔性外层，由柔性材料制成且设置在预留通道504开设的限位孔中；以及
热膨胀填充物，填充在柔性外层内，可受热膨胀。
在实际应用时，设置的柔性外层便于在热膨胀填充物受热膨胀时变形推动复合隔热条503。热膨胀填充物可以是具有热胀冷缩性质的气体、液体或者固体。
在本实施例中，所述柔性外层可以是现有技术中的热膨胀球的壳体材料，本实施例不做限定。
作为优选是，本实施例选用的温感反应球505为现有技术中的热膨胀球。
作为优选的，热膨胀填充物为气体，因为气体的热膨胀性能最好。
请参阅图1，作为本申请另一个优选的实施例，还包括内隔热层4，所述内隔热层4设置在加强缠绕层3和外隔热层5之间，用于对加强缠绕层3和外隔热层5之间隔热。
在本实施例的一种情况中，所述内隔热层4包括依次设置的：
陶瓷化硅橡胶层401，套设在加强缠绕层3外围；以及
阻火层402，套设在陶瓷化硅橡胶层401外围且与复合隔热层501接触。
在本实施例中，所述陶瓷化硅橡胶层401对缆芯1与外隔热层5之间起到隔热阻燃的作用，同时避免缆芯1的发热影响温感反应球505的热胀冷缩。
在本实施例中，所述阻火层402原料可以是高阻燃玻璃纤维或可膨胀石墨于聚异氰酸酯聚合物基质中的分散体；优选的，选用高阻燃玻璃纤维，高阻燃玻璃纤维的绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高，抗拉强度大。
作为优选的，所述内隔热层4还包括设在阻火层402外围的隔热乳胶层。
请参阅图1，作为本申请另一个优选的实施例，所述缆芯1包括：
导体101，用于导电；以及
绝缘层102，套设在导体101的外围且设置在加强缠绕层3之中，用于使导体绝缘。
作为优选的，所述绝缘层102与外隔热层5之间还设置有防腐层2。
在实际应用时，所述导体101可以是导电性良好的铝合金或铜，所述绝缘层的材料不做具体限定，具有绝缘作用即可。
在本实施例中，防腐层2可以是防腐涂料，优选的可以选用现有技术中的环氧煤沥青涂料或三聚乙烯防腐涂料等。
本发明实施例还提供了一种所述的隔热防火电缆的制备方法，所述复合隔热层501和/或复合隔热条503的材料按重量百分比分包括：聚苯乙烯35-50wt％、甲醛7-19wt％、聚苯醚5-12wt％、碱类催化剂3-9wt％、有机硅树脂30-55wt％。
作为优选的，所述聚苯乙烯38-45wt％、甲醛7-9wt％、聚苯醚5-10wt％、碱类催化剂6-8wt％、有机硅树脂40-52wt％。
在本实施例中，所述有机硅树脂可以选择聚甲基硅树脂或聚乙基硅树脂。
在本实施例中，所述碱类催化剂不做具体限定，优选的可以选用氢氧化钠或氢氧化钾。
在本实施例中，聚苯乙烯和聚苯醚为现有技术中制备电缆隔热层的原料，同时也是制备热塑性树脂的原料，在这个基础中添加甲醛，且在甲醛量多的情况下，通过碱类催化剂的作用会生成热固性树脂，从而增强了复合隔热层501和复合隔热条503的硬度，使其即使在遇到火灾的时候也不会因为高温而发生形变从而影响挤压温感反应球505变形的效率；将有机硅树脂添加在原料中，能够增强复合隔热层501和复合隔热条503的耐高温性能。
本发明实施例还提供了一种所述的隔热防火电缆的制备方法，包括以下步骤：
采用铝合金或铜，经过熔炼、连铸连轧、拉丝、退火和绞合制得导体101；
包覆绝缘层102后成缆制得缆芯1；
将多根经过挤包绝缘的缆芯1紧密排列，并通过套环定位；
将由铝合金制成的网状加强缠绕层3包覆在缆芯1外围；
采用挤出机将内隔热层4挤包在包覆有加强缠绕层3的缆芯1外围，挤出温度为53-66℃；
在复合隔热层501上开设散热通孔以及预留通道504；
在温度-2-5℃的环境下将冷缩后连接有复合隔热条503的温感反应球505推入到复合隔热层501的预留通道504中，得到复合隔热层5；以及
将复合隔热层501包覆在缆芯1外围，得到所述隔热电缆。
此外，本发明还会列举一下的实施例对复合隔热层501的制备方法的方案进行说明。
实施例1
本实施例制备复合隔热层501包括以下步骤：取原料所述聚苯乙烯40g和聚苯醚5g投入密炼机中混合15min充分混合，温度为190℃。将混合物在平板硫化机中在210℃预热5min，冷压10min至常温后取出，得到复合隔热层501。
实施例2
本实施例制备复合隔热层501包括以下步骤：取原料所述聚苯乙烯40g、甲醛7g、聚苯醚5g和碱类催化剂(氢氧化钠)7g投入密炼机中混合15min充分混合，温度为190℃。将混合物在平板硫化机中在210℃预热5min，冷压10min至常温后取出，得到复合隔热层501。
实施例3
本实施例制备复合隔热层501包括以下步骤：取原料所述聚苯乙烯40g、甲醛7g、聚苯醚10g和碱类催化剂(氢氧化钠)7g投入密炼机中混合15min充分混合，温度为190℃。将混合物在平板硫化机中在210℃预热5min，冷压10min至常温后取出，得到复合隔热层501。
实施例4
本实施例制备复合隔热层501包括以下步骤：取原料所述聚苯乙烯40g、甲醛7g、聚苯醚5g、碱类催化剂(氢氧化钠)7g和有机硅树脂(聚乙基硅树脂)30g投入密炼机中混合15min充分混合，温度为190℃。将混合物在平板硫化机中在210℃预热5min，冷压10min至常温后取出，得到复合隔热层501。
实施例5
本实施例制备复合隔热层501包括以下步骤：取原料所述聚苯乙烯40g、甲醛7g、聚苯醚10g、碱类催化剂(氢氧化钠)7g和有机硅树脂(聚乙基硅树脂)30g投入密炼机中混合15min充分混合，温度为190℃。将混合物在平板硫化机中在210℃预热5min，冷压10min至常温后取出，得到复合隔热层501。
实施例6
本实施例制备复合隔热层501包括以下步骤：取原料所述聚苯乙烯38g、甲醛7g、聚苯醚5g、碱类催化剂(氢氧化钾)6g和有机硅树脂(聚乙基硅树脂)44g投入密炼机中混合15min充分混合，温度为190℃。将混合物在平板硫化机中在210℃预热5min，冷压10min至常温后取出，得到复合隔热层501。
实施例7
本实施例制备复合隔热层501包括以下步骤：取原料所述聚苯乙烯38g、甲醛7g、聚苯醚9g、碱类催化剂(氢氧化钾)6g和有机硅树脂(聚乙基硅树脂)40g投入密炼机中混合15min充分混合，温度为190℃。将混合物在平板硫化机中在210℃预热5min，冷压10min至常温后取出，得到复合隔热层501。
实施例8
本实施例制备复合隔热层501包括以下步骤：取原料所述聚苯乙烯42g、甲醛7g、聚苯醚5g、碱类催化剂(氢氧化钾)6g和有机硅树脂(聚甲基硅树脂)40g投入密炼机中混合15min充分混合，温度为190℃。将混合物在平板硫化机中在210℃预热5min，冷压10min至常温后取出，得到复合隔热层501。
实施例9
本实施例制备复合隔热层501包括以下步骤：取原料所述聚苯乙烯39g、甲醛7g、聚苯醚9g、碱类催化剂(氢氧化钾)6g和有机硅树脂(聚甲基硅树脂)39g投入密炼机中混合15min充分混合，温度为190℃。将混合物在平板硫化机中在210℃预热5min，冷压10min至常温后取出，得到复合隔热层501。
实施例10
本实施例制备复合隔热层501包括以下步骤：取原料所述聚苯乙烯40g、甲醛7g、聚苯醚10g、碱类催化剂(氢氧化钠)8g和有机硅树脂(聚甲基硅树脂)29g投入密炼机中混合15min充分混合，温度为190℃。将混合物在平板硫化机中在210℃预热5min，冷压10min至常温后取出，得到复合隔热层501。
实施例11
本实施例制备复合隔热层501包括以下步骤：取原料所述聚苯乙烯40g、甲醛10g、聚苯醚12g、碱类催化剂(氢氧化钠)8g和有机硅树脂(聚乙基硅树脂)30g投入密炼机中混合15min充分混合，温度为190℃。将混合物在平板硫化机中在210℃预热5min，冷压10min至常温后取出，得到复合隔热层501。
实施例12
本实施例制备复合隔热层501包括以下步骤：取原料所述聚苯乙烯40g、甲醛12g、聚苯醚12g、碱类催化剂(氢氧化钠)6g和有机硅树脂(聚乙基硅树脂)30g投入密炼机中混合15min充分混合，温度为190℃。将混合物在平板硫化机中在210℃预热5min，冷压10min至常温后取出，得到复合隔热层501。
实施例13
本实施例制备复合隔热层501包括以下步骤：取原料所述聚苯乙烯40g、甲醛16g、聚苯醚5g、碱类催化剂(氢氧化钠)9g和有机硅树脂(聚甲基硅树脂)30g投入密炼机中混合15min充分混合，温度为190℃。将混合物在平板硫化机中在210℃预热5min，冷压10min至常温后取出，得到复合隔热层501。
实施例14
本实施例制备复合隔热层501包括以下步骤：取原料所述聚苯乙烯40g、甲醛19g、聚苯醚9g、碱类催化剂(氢氧化钾)3g和有机硅树脂(聚甲基硅树脂)30g投入密炼机中混合15min充分混合，温度为190℃。将混合物在平板硫化机中在210℃预热5min，冷压10min至常温后取出，得到复合隔热层501。
实施例15
本实施例制备复合隔热层501包括以下步骤：取原料所述聚苯乙烯38g、甲醛7g、聚苯醚12g、碱类催化剂(氢氧化钾)3g和有机硅树脂(聚甲基硅树脂)40g投入密炼机中混合15min充分混合，温度为190℃。将混合物在平板硫化机中在210℃预热5min，冷压10min至常温后取出，得到复合隔热层501。
燃烧等级测试：通过燃烧等级测试分别将实施例1-15得到的样品进行测试，在LTAO水平垂直燃烧测试仪，根据防火等级UL94的标准进行燃烧测试，结果如下表所示。
由下表中数据可以看出，采用本申请技术方案所得的样品均具有高效阻燃性。
实施例
聚苯乙烯/g
甲醛/g
聚苯醚/g
碱类催化剂/g
有机硅树脂/g
UL94
实施例1
40
5
V-2
实施例2
40
7
5
7
V-1
实施例3
40
7
10
7
V-1
实施例4
40
7
5
7
30
V-0
实施例5
40
7
10
7
30
V-0
实施例6
38
7
5
6
44
V-0
实施例7
38
7
9
6
40
V-0
实施例8
42
7
5
6
40
V-0
实施例9
39
7
9
6
39
V-0
实施例10
40
7
10
8
29
V-0
实施例11
40
10
12
8
30
V-0
实施例12
40
12
12
6
30
V-0
实施例13
40
16
5
9
30
V-0
实施例14
40
19
9
3
30
V-0
实施例15
38
7
12
3
40
V-0
*：阻燃等级为V-2<V-1<V-0；NC为无阻燃级别。
综上表格可得，在添加了有机硅树脂的基础上，能够提高整体的阻燃性。
实施例7
热变形温度测试：将实施例4-15得到的样品针对热变形温度(HDT)进行测试，测试设备为XWB-300FA热变形、维卡软化点温度测定仪。结果如下表所示。
由下表中数据可以看出，采用本申请技术方案所得的样品均具有耐热变形性。
综上表格可得，在甲醛与聚苯醚的比例为正比以及有机硅树脂的量越多的情况下，样品均具有耐热变形性更高，更不容易变形，从而使得在火灾的情况下能够给将受热膨胀温感反应球505挤压变形。
同时，添加的有机硅树脂也能够添加整体的耐热性，而且有机硅树脂也是热固性树脂的的主要原料，从而提高了得到的隔热电缆的热变形温度。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
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