半導電高阻燃包帶、其制作方法及電纜的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及半導電技術領域，具體而言，涉及一種半導電高阻燃包帶、其制作方法 及電纜。
【背景技術】
[0002] 電力電纜主要包括導體，包繞在導體外的絕緣層，以及設置在絕緣層外的阻燃包 帶。阻燃包帶一般是將單一的阻燃劑與線纜料混合制成，大量使用的阻燃劑，在燃燒時會產 生大量煙霧和有毒氣體，而且極易受到雨水的沖刷，受潮后易變性，穩定性差，阻火有效性 能受到嚴重影響。這種電力電纜作為地鐵軌道交通用時，因為長時間處于地下，防火和防水 性能要求。用于中高壓電纜還要具有良好的半導電性能。
[0003] 為了解決上述問題，技術人員嘗試在無紡布或其它玻纖布表面涂覆AL(0H)3、 MG (OH) 2與水性半導電丙烯酸混合液，經烘干、收卷，分切后形成阻燃包帶。比如，中國專利 101950623A公開了一種半導電阻燃膠，包括丙烯酸粘合劑、粒徑為1~15微米的氫氧化鎂 或氫氧化鋁、三氯乙基磷酸酯和導電碳黑。然而，在高溫（250-350°C)下AL(0H) 3、MG(0H)2 能吸收熱量及分解成水等成分，而起阻燃作用。但在持久高溫下，將失去阻燃效果且無隔熱 層形成，高溫易進入線芯內部，無短時間耐火性能。
[0004] 技術人員還通過在聚合物基體中添加無機阻燃填料，然后再成型得到阻燃包帶。 例如，中國專利CN 101916612 A公開了一種阻燃包帶，該包含由聚合物基體和無機阻燃填 料組成的阻燃組合物和脫水劑，其制備過程為：將聚合物基體和無機阻燃填料放入密閉式 Banbury混合機中混合，當溫度升至200°C時添加脫水劑，充分混合10-15分鐘，然后將此組 合物從機筒中擠出在包含絕緣層的碳纖維復合芯導線上。然而，上述方法的工藝步驟復雜、 成本較高，且所制備的阻燃包帶的阻燃性較差，且不具備導電性能。
[0005] 綜上所述，如何以提供一種阻燃持久、隔絕高溫的半導電阻燃材料，成為本領域亟 待解決的技術問題。

【發明內容】

[0006] 本發明的主要目的在于提供一種半導電高阻燃包帶、其制作方法及電纜，以提供 一種阻燃持久、隔絕高溫的半導電阻燃材料。
[0007] 根據本發明的一個方面，提供了一種半導電高阻燃包帶，該半導電高阻燃包帶包 括玻纖布和設置于玻纖布的兩個相對表面上的阻燃涂層，阻燃涂層為包括納米導電顆粒和 黃沙土的涂層。
[0008] 進一步地，阻燃涂層為包括10~40wt %的納米導電顆粒和60~90wt %黃沙土的 涂層。
[0009] 進一步地，阻燃涂層由包含納米導電顆粒和黃沙的混合液進行噴涂和烘干后得 到。
[0010] 進一步地，混合液包含15~30wt %的納米導電顆粒、45~70wt %的黃沙土和 15~30wt%的丙稀酸乳液。
[0011] 進一步地，納米導電顆粒選自納米碳黑、納米中空碳管或納米銀顆粒中的任一種 或多種。
[0012] 進一步地，阻燃涂層的厚度為0. 025~0. 05mm，玻纖布的厚度為0. 05~0. 5mm。
[0013] 根據本發明的另一方面，提供了一種上述的半導電高阻燃包帶的制作方法，該制 作方法包括以下步驟：配制包含納米導電顆粒和黃沙土的混合液；將混合液噴涂至玻纖布 的兩個相對表面上，然后對混合液進行真空烘干。
[0014] 進一步地，配制混合液的步驟包括：將混合液包含15~30wt %的納米導電顆粒、 45~70wt%的黃沙土和15~30wt%的丙稀酸乳液進行混合攪拌，得到混合液。
[0015] 進一步地，采用智能噴槍進行噴涂，其中噴涂壓力為2~4kg/m2,噴涂量為5~ 150g/m 2,噴涂速度為10~20kg/小時；真空烘干的步驟中，烘干壓力小于等于負一個大氣 壓，烘干溫度為150~180°C。
[0016] 根據本發明的又一方面，提供了一種電纜，包括線芯，以及包裹線芯的半導電高阻 燃包帶，其中半導電高阻燃包帶為本發明提供的上述半導電高阻燃包帶。
[0017] 本發明提供的半導電高阻燃包帶具有良好的半導電性能且阻燃性能優（氧指數 > 60% )，耐高溫（正常工作溫度180°C )、隔熱、無鹵、具有短時間內有耐火性能，抗張強度 高，制作簡便。該半導電高阻燃包帶專用于中壓耐火電纜、中壓高阻燃電纜內部線芯捆扎、 繞包，具有消除靜電及阻燃等作用。
【附圖說明】
[0018] 構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示 意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中：
[0019] 圖1示出了根據本發明實施方式所提供的半導電高阻燃包帶的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0020] 需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相 互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本申請。
[0021] 需要注意的是，這里所使用的術語僅是為了描述【具體實施方式】，而非意圖限制根 據本申請的示例性實施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數形式 也意圖包括復數形式，此外，還應當理解的是，當在本說明書中使用術語"包含"和/或"包 括"時，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。
[0022] 本發明提供了一種半導電高阻燃包帶。如圖1所示，該半導電高阻燃包帶包括玻 纖布和設置于玻纖布的兩個相對表面上的阻燃涂層，阻燃涂層為包括納米導電顆粒和黃沙 土的涂層。
[0023] 本發明提供的半導電高阻燃包帶具有良好的半導電性能且阻燃性能優（氧指數 > 60% )，耐高溫（正常工作溫度180°C )、隔熱、無鹵、具有短時間內有耐火性能，抗張強度 高，制作簡便。該半導電高阻燃包帶專用于中高壓耐火電纜、中高壓高阻燃電纜內部線芯捆 扎、繞包，具有消除靜電及阻燃等作用。
[0024] 其阻燃防火原理為：玻纖布是很好的阻燃材料熔點在500°C以上，而黃沙土是一 種高性能不燃物體，在5000°C的高溫下不熔化、不失重不熔化及蒸發，而且在高溫下，黃沙 土還是一種很好的隔熱材料，用黃沙土做涂覆材料既可填充玻纖布紡織中的網格空間，中 間在燃燒狀態下防止火焰從中間竄過，又可在玻纖布表面在高溫下形成一層薄層的阻燃耐 火層。
[0025] 因阻燃涂層含有納米導電顆（例如納米導電碳黑），涂覆后表面電阻可小于 1Χ102Ω. cm，體積電阻小于1Χ1〇3Ω. cm即具有導電性能，又具有阻燃、耐火特性，特別是 在生產中壓阻燃船用電纜、高壓阻燃礦用電纜及中壓阻燃特種電纜中更具有優越性能。
[0026] 優選地，阻燃涂層為包括10~40wt %的納米導電顆粒和60~90wt %黃沙土的涂 層。且具體地，阻燃涂層可由包含納米導電顆粒和黃沙的混合液進行噴涂和烘干后得到。 混合液可以采用本領域中常見的類型，只要混合液中包含納米導電顆粒和黃沙并且能夠進 行噴涂即可。而發明人進行實驗研究后發現，當混合液包含15~30wt%的納米導電顆粒、 45~70wt%的黃沙土和15~30wt%的丙稀酸乳液，所制備得到的半導電高阻燃包帶的絕 緣性更高、耐高溫更好更好。
[0027] 本發明提供的納米導電顆粒涂層中，納米導電顆粒可以采用本領域中常見的類 型，例如納米導電顆粒選自納米碳黑、納米中空碳管或納米銀顆粒中的任一種或多種。優選 地，納米導電顆粒的粒徑小于l〇〇nm。阻燃涂層的厚度可以為0. 025~0. 05mm，玻纖布的厚 度可以為〇· 05~0· 5臟。
[0028] 進一步地，發明人發現，當納米導電顆粒為納米中空碳管，或者納米中空碳管和納 米碳黑時，所制備得到的半導電高阻燃包帶的絕緣性更高、耐高溫更好。當然，納米導電顆 粒的類型并不限于上述實施例，還可以為其他導電顆粒，例如納米鋁顆粒，或者鍍鋁銀顆粒 等。
[0029] 根據本發明的另一個方面，提供了一種上述半導電高阻燃包帶的制作方法，該制 作方法包括以下步驟：配制包含納米導電顆粒和黃沙土的混合液；將混合液噴涂至玻纖布 的兩個相對表面上，然后對混合液進行真空烘干。
[0030] 上述生產工藝簡單，制作過程環境友好，采用高溫真空烘干技術，達到高效、節能 目的。該項目產品性能優、造價低、用途廣泛，目前在國內及世界上其它國家均沒有使用。所 制備的半導電高阻燃包帶具有良好的半導電性能且阻燃性能優（氧指數> 60% )，耐高溫 (正常工作溫度180°C )、隔熱、無鹵、具有短時間內有耐火性能，抗張強度高，制作簡便。該 半導電高阻燃包帶專用于中高壓耐火電纜、中高壓高阻燃電纜內部線芯捆扎、繞包，具有消 除靜電及阻燃等作用。
[0031] 上述制作方法中，關鍵技術有兩個：一是混合液配制，二是噴槍噴涂技術控制及真 空干燥技術，這兩個技術之間相互關聯。發明人經過大量實驗和理論研究后，得到了最佳工 藝參數，包括：第一方面，配制混合液的步驟包括：將混合液包含15~30wt %的納米導電顆 粒、45~70wt %的黃沙土和15~30wt %的丙稀酸乳液進行混合攪拌，得到混合液。第二 方面，采用智能噴槍進行噴涂，其中噴涂壓力為2~4kg/m2,噴涂量為5~150g/m 2,噴涂速 度為10~20kg/小時；真空烘干的步驟中，烘干壓力小于等于負一個大氣壓，烘干溫度為 150 ~180°C。
[0032] 其中，壓力設定在2~4kg/m2的目的是使噴嘴噴出液體要達到霧狀的智能噴槍。 實驗結果表明，采用上述最佳工藝參數所制備的納米導電顆粒涂層的絕緣性更高、耐高溫 更好、防水性更好。當然，混合液配制、噴槍噴涂技術控制及真空干燥技術的工藝參數并不 僅限于上述實施例。
[0033] 優選地，玻纖布為：經紗45支兩股，密度在1公分內有12-16股；煒紗30支單股或 45支雙股，密度在1公分內有12-14根。
[0034] 當然，半導電高阻燃包帶的制作方法還包括后續步驟，例如收卷，真空包裝等，其 具體方法及參數為本領域現有技術，在此不再贅述。
[0035] 本發明還提供了一種電纜，提供了一種電纜，包括線芯，以及包裹線芯的半導電高 阻燃包帶，其中半導電高阻燃包帶為本發明提供的上述半導電高阻燃包帶。
[0036] 下面將結合實施例進一步說明本發明提供的半導電高阻燃包帶及其制作方法。 [0037] 實施例1
[0038] 本實施例提供的半導電高阻燃包帶包括玻纖布，以及設置于玻纖布表面上的阻燃 涂層，其中阻燃涂層的厚度為0. 05mm，阻燃涂層為包括40wt%的納米導電顆粒和60wt%黃 沙土的涂層，玻纖布（經紗45支兩股，密度在1公分內有16股；煒紗30支單股或45支雙 股，密度在1公分內有14根，厚度為0.5_)。
[0039] 上述半導電高阻燃包帶的制作方法包括以下步驟：（1)配制混合液：將30wt%的 納米導電顆粒、45wt %的黃沙土和25wt %的丙稀酸乳液進行混合攪拌，得到混合液（2)采 用智能噴槍將混合液噴涂至