一種防火型光電數據總線電纜及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及物聯網領域，具體是一種防火型光電數據總線電纜及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 隨著國民經濟的迅速發展，電纜的使用量和鋪設密集程度越來越高；特別是物聯 網領域，物聯網現場總線涉及頻分多路數據信號、語音信號、圖像信號和電源信號的傳輸， 已有技術分別采用光纖、數據線、電源線傳輸上述信號和數據，導致蜘蛛網似的電纜布滿整 個現場，不但影響了信號傳輸的穩定性和可靠性，而且也妨礙干涉現場其他設備的布局和 安裝。
[0003] 近年來由電氣引起的火災逐年增多，而其中由于電線電纜原因所引發的火災占相 當大的比例。在火災中，由于電纜起火蔓延而釋放出的腐蝕性及有毒氣體、產生的大量煙 霧等所造成的"二次災害"，已引起人們的重視，因此有關部門對電纜防火、阻燃等特性的要 求也越來越高，不僅要求電纜線路具有高的可靠性，而且要求它對周圍環境的安全性。GB 50217-94《電力工程電纜設計規范》已把采用阻燃電纜、耐火電纜等作為電纜防火的重要措 施，明確規定在某些場所應選用阻燃電纜或其它類型的防火電纜。
[0004] 就目前而言，電纜行業習慣將阻燃、耐火、低煙低鹵或低煙無鹵型阻燃電纜統稱為 防火電纜。然而，這些產品因其性能指標、制造技術的不同，其應用的范圍也不同。普通的 阻燃電線電纜不易著火或著火后燃燒僅局限在一定范圍之內，因此它能抑制火焰蔓延，可 以提高整條電纜線路的防火水平，通常用于電纜敷設密集程度較高的空曠而通風良好的場 所。耐火電纜的主要特點是在著火燃燒的情況下仍能保持一定時間的安全運行，以保證火 災時消防、報警系統、應急供電回路等都能繼續通電，使救災工作能夠正常進行。而低煙低 鹵、低煙無鹵型阻燃電纜在燃燒時產生的煙霧和有害氣體較少，可以將"二次災害"帶來的 損失減至較低程度，因此適用于要求比較高的地鐵、隧道、船舶和車輛、發電站以及重要的 高層建筑等。但這幾種電纜在火勢兇猛、風力強勁、高溫、高壓情況下就失去了它的正常特 性而不能滿足使用要求，因為它們多為有機材料，在著火情況下容易燃燒，并發出很多熱 量，加速電纜的燃燒。

【發明內容】

[0005] 本發明的目的在于提供一種防火型光電數據總線電纜及其制備方法，以解決上述
【背景技術】中提出的問題。
[0006] 為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：
[0007] -種防火型光電數據總線電纜，包括由輸電電纜、光纜和數據電纜組成的總線電 纜內芯，以及在總線電纜內芯的外部依次包覆的陶瓷纖維耐火帶、第五硅橡膠復合材料阻 燃層、納米阻燃絕緣層和阻燃外護套；在總線電纜內芯與陶瓷纖維耐火帶之間填充有第三 阻燃填充料；所述輸電電纜設有兩根或三根，每根輸電電纜由第一導電線芯以及擠制在第 一導電線芯外部的第一硅橡膠復合材料阻燃層；所述光纜包括位于光纜中心位置的第一加 強芯、位于第一加強芯周圍的多根纖芯、位于光纜外部的第二硅橡膠復合材料阻燃層，以及 在纖芯與第二硅橡膠復合材料阻燃層之間填充的第一阻燃填充料；每根纖芯外均依次包覆 有包層和涂覆層；所述數據電纜包括位于數據電纜中心位置的第二加強芯、位于第二加強 芯周圍的多根第二導電線芯、位于數據電纜外部的第四硅橡膠復合材料阻燃層，以及在第 二導電線芯與第四硅橡膠復合材料阻燃層之間填充的第二阻燃填充料；每根第二導電線芯 外均擠制有第三硅橡膠復合材料阻燃層，且每兩根第二導電線芯對絞成一組；
[0008] 所述第一阻燃填充料、第二阻燃填充料和第三阻燃填充料為同一種阻燃填充料， 該阻燃填充料按照重量份的組分為：微米級高嶺土 150-250份、乙烯-醋酸乙烯共聚物 100-200份、聚醚改性硅油50-100份、炭黑30-50份、氧化鎂粉15-25份、玻璃纖維15-25 份、醋酸錫2-6份；
[0009] 所述第一硅橡膠復合材料阻燃層、第二硅橡膠復合材料阻燃層、第三硅橡膠復合 材料阻燃層、第四硅橡膠復合材料阻燃層和第五硅橡膠復合材料阻燃層采用同一種硅橡膠 復合材料，該硅橡膠復合材料按照重量份的組分為：有機硅橡膠廢料30-60份、多聚磷酸銨 20-30份、三聚氰胺10-20份、季戊四醇20-30份、海泡石粉10-20份、納米氮化硼5-10份、 納米氮化硅5-10份、磷酸鐵2-8、硅烷偶聯劑2-8份；
[0010] 所述納米阻燃絕緣層按照重量份的組分為：水性丙烯酸樹脂50-150份、納米氮磷 類膨脹阻燃劑2-10份、納米氮化硅2-10份、納米氧化硅2-10份、碳納米管2-10份、促進劑 3-8份、增塑劑0. 5-1. 5份、防老劑1-4份。
[0011] 作為本發明進一步的方案：所述阻燃填充料按照重量份的組分為：微米級高嶺土 180-220份、乙烯-醋酸乙烯共聚物140-160份、聚醚改性硅油70-80份、炭黑35-45份、氧 化鎂粉18-22份、玻璃纖維18-22份、醋酸錫3-5份。
[0012] 作為本發明進一步的方案：所述陶瓷纖維耐火帶由一層陶瓷硅膠和一層玻璃纖維 粘合而成，厚度為〇. 2-0. 5_，相鄰層采用雙向繞包的方式，每層重疊處間隔纏繞。
[0013] 作為本發明進一步的方案：所述硅橡膠復合材料按照重量份的組分為：有機硅橡 膠廢料40-50份、多聚磷酸銨24-26份、三聚氰胺14-16份、季戊四醇24-26份、海泡石粉 14-16份、納米氮化硼7-8份、納米氮化硅7-8份、磷酸鐵4-6份、硅烷偶聯劑4-6份。
[0014] 作為本發明進一步的方案：所述納米阻燃絕緣層按照重量份的組分為：水性丙烯 酸樹脂80-120份、納米氮磷類膨脹阻燃劑5-7份、納米氮化娃5-7份、納米氧化娃5-7份、 碳納米管5-7份、促進劑4-6份、增塑劑0. 8-1. 2份、防老劑2-3份。
[0015] 作為本發明進一步的方案：所述阻燃填充料按照重量份的組分為：微米級高嶺土 200份、乙烯-醋酸乙烯共聚物150份、聚醚改性硅油75份、炭黑40份、氧化鎂粉20份、玻 璃纖維20份、醋酸錫4份。
[0016] 作為本發明進一步的方案：所述硅橡膠復合材料按照重量份的組分為：有機硅橡 膠廢料45份、多聚磷酸銨25份、三聚氰胺15份、季戊四醇25份、海泡石粉15份、納米氮化 硼7. 5份、納米氮化硅7. 5份、磷酸鐵5、硅烷偶聯劑5份。
[0017] 作為本發明進一步的方案：所述納米阻燃絕緣層按照重量份的組分為：水性丙烯 酸樹脂100份、納米氮磷類膨脹阻燃劑6份、納米氮化硅6份、納米氧化硅6份、碳納米管6 份、促進劑5. 5份、增塑劑1份、防老劑2. 5份。
[0018] 作為本發明進一步的方案：所述阻燃外護套采用低煙無鹵阻燃高強度耐磨彈性體 制成。
[0019] -種防火型光電數據總線電纜的制備方法，具體步驟為：
[0020] (1)制作輸電電纜：采用數根導體絞合成一根第一導電線芯，然后在第一導電線 芯外擠制第一硅橡膠復合材料阻燃層，即得到輸電電纜；備用；
[0021] (2)制作光纜：以第一加強芯為中心，在第一加強芯周圍布置六根外部設有包層 和涂覆層的纖芯，制成第一總纜；然后采用雙層共擠工藝在第一總纜外包覆第一阻燃填充 料和第二硅橡膠復合材料阻燃層，即得到光纜；備用；
[0022] (3)制作數據電纜：在第二導電線芯外均擠制第三硅橡膠復合材料阻燃層，然后 將兩根第二導電線芯對絞成一組；再將四組對絞后的第二導電線芯布置在第二加強芯周 圍，制成第二總纜；然后采用雙層共擠工藝在第二總纜外包覆第二阻燃填充料和第四硅橡 膠復合材料阻燃層，即得到數據電纜；備用；
[0023] (4)將兩根或三根輸電電纜對絞成一組，再與光纜和數據電纜合股成第三總纜； 然后在第三總纜外包覆第三阻燃填充料，接著采用繞包工藝在第三阻燃填充料外繞包陶瓷 纖維耐火帶；再采用三層共擠工藝，在陶瓷纖維耐火帶外自內向外依次包覆第五硅橡膠復 合材料阻燃層、納米阻燃絕緣層和阻燃外護套；即得到防火型光電數據總線電纜。
[0024] 與現有技術相比，本發明的有益效果是：
[0025] 本發明設計的防火型光電數據總線電纜的耐火試驗不僅滿足國標GB/T 19216的 要求，在導體之間施加1000V電壓，在火焰溫度為950-1000°C的火焰中燃燒3h，電纜既不短 路也不開路。還可滿足英國BS6387標準中規定的A級、B級和C級的要求，同時，在燃燒中 還可耐受水噴淋（W級）與抗機械沖擊（X級、Y級、Z級）；試驗過程中，電纜既不短路也不 開路。
[0026] 本電纜符合阻燃A類，是阻燃的最高級別，阻燃性即為了熄滅、減少或抑制材料的 燃燒，通常在材料中添加阻燃劑，